Brasage des Fontes : Aptitude au Mouillage et Préparation de Surface
La fonte des fontes, en particulier la fonte blanche et la fonte grise, peut être un défi en raison de leur plasticité réduite. Toutefois, le brasage expose le métal à des températures bien inférieures à celles rencontrées lors du soudage, minimisant ainsi le risque de transformation structurelle. En utilisant des métaux d’apport dont le point de fusion est inférieur à la température critique de transformation perlite-austénite de la fonte (700-730°C), l'intégrité du métal de base est préservée.
Facteurs Affectant le Brasage des Fontes
État de surface et forme du carbone
L’efficacité du brasage dépend du type de fonte, de la forme du carbone, de la préparation de surface et du choix du métal d’apport. Les pièces en fonte ont généralement une couche d’oxyde, et des particules de sable peuvent être incrustés à la surface des pièces obtenues par moulage en sable. De plus, le graphite, étant non métallique, résiste au mouillage par les métaux en fusion, surtout lorsqu'il est présent sous forme de flocons ou de particules allongées.
Types de Fontes et Aptitude au mouillage
- Fonte Ductile (Fonte à Graphite Sphéroïdal) :
La Fonte ductile est plus apte au brasage en raison de sa forme sphérique de graphite, créée grâce à l'ajout de magnésium (Mg) ou de cérium (Ce) lors de la fusion. Cette forme minimise la surface du graphite et améliore le mouillage.
- Fonte malléable (Cœur blanc et Coeur Noir) :
- Fonte Malléable à Coeur Blanc : Obtenue à partir de fonte blanche via un recuit décarburant à 900°C, elle présente une surface dépourvue de carbone, ressemblant à de l'acier à faible teneur en carbone, ce qui améliore son aptitude au mouillage.
- Fonte Malléable à Cœur Noir : Également obtenue par un traitement de malléabilisation de la fonte blanche, cette fonte présente des nodules de graphite irréguliers, entraînant une aptitude au mouillage modérée en raison de la surface plus grande du graphite.
- Fonte Grise (Fonte à Graphite Lamellaire : Le graphite se présente sous forme de lamelles, ce qui entraîne une surface d'exposition importante et une mauvaise aptitude au mouillage. Ce type de fonte est sensible aux fissures thermiques et possède une ductilité faible.
- Fonte blanche : La fonte blanche a tout son carbone sous forme de carbure, ce qui la rend sensible aux fissuration dues aux gradients thermiques. Bien qu'elle soit facilement mouillable, il est préférable d'utiliser des alliages de brasage à basse température et à bonne fluidité.
La figure suivante (Fig.1) illustre l’évolution de l’aptitude au mouillage suivant la forme du graphite dans la matrice de certains types de fonte.
Étapes du Brasage
- Nettoyage de la Surface
- Éliminer les couches d'oxydes et les résidus de sable.
- Dégraisser pour enlever les huiles et graisses, car elles peuvent aggraver les problèmes de mouillage.
- Dégraphitisation de la Surface
- Méthode Thermique : Utiliser une flamme oxyacétylénique oxydante.
- Méthode Mécanique : Grenaillage avec des billes d’acier ou de verre pour retirer le graphite.
- Méthode Chimique : Immersion dans une solution saline (KNO3 et NaNO3) chauffée à 400°C pour dissoudre le graphite.
- Rugosification de la surface : Le grenaillage avec des particules métalliques angulaires crée des surfaces rugueuses, favorisant la capillarité et la résistance du joint.
- Assemblage et Ajustement du Gap : Maintenir un écart serré (0,015” max) pour améliorer la résistance du joint.
- Chauffage Uniforme
- Utiliser un four pour un chauffage uniforme, surtout pour les grandes pièces, ou une torche à propane pour les petites pièces.
- S'assurer que les températures restent en dessous de 700-730°C pour éviter des transformations structurelles indésirables.
Choix de Métaux d’Apport
Les alliages riches en argent et à faible point de fusion sont idéaux pour le brasage des fontes sans altérer leur microstructure. Les alliages avec une faible plage de fusion améliorent la fluidité et réduisent le risque de surchauffe. Sodel 472 et Sodel 477 sont recommandés pour diverses applications, comme l'indique le tableau ci-dessous.
