Pompe à chaleur, climatisation, réfrigération - brasage des échangeurs de chaleur, tuyaux etc.

Brasage dans les équipements et installations de refroidissement - les bases

Le brasage est une des compétences nécessaires pour chaque spécialiste travaillant dans l'installation ou l'entretien de climatiseurs ou de pompes à chaleur - en général, des unités de refroidissement utilisant des fluides frigorigènes.

✅ La spécificité des fluides frigorigènes ou de médias similaires ne laisse pas le choix, l'assemblage des éléments par brasage est ici indispensable. Cependant, que signifie réellement ce processus, pourquoi le brasage est-il indispensable, quels types de brasures sont disponibles ? Ensuite, quels matériaux faut-il choisir et quels sont les points particuliers à prendre en compte lors de leur sélection ?
Dans cet article, nous tenterons de répondre brièvement à ces questions et à d'autres, en expliquant l'essence du brasage et les questions annexes (bien que importantes). Il s'agit d'un article expliquant aux novices ou aux passionnés qui souhaitent par exemple convertir un climatiseur en pompe à chaleur ou effectuer eux-mêmes des modifications similaires.

Brasage dans le refroidissement et le chauffage

Les différents éléments des systèmes doivent toujours être correctement assemblés - selon les règles de l'art appropriées pour les médias utilisés dans le système. Les éléments tels que les tuyaux dans les systèmes eau-eau ne sont pas assemblés de la même manière que dans les systèmes utilisant d'autres médias (ne serait-ce qu'au niveau du choix des matériaux - raccords utilisés pour assembler les tuyaux, les filetages, etc.). Il est évident que les médias gazeux - c'est-à-dire les fluides frigorigènes - nécessitent une autre méthode de connexion des tuyaux, par exemple avec des éléments de pompe à chaleur (comme les condenseurs).
✅ C'est ici que nous utilisons le brasage - c'est un moyen de connecter les différentes parties des systèmes de climatisation, des pompes à chaleur et des équipements similaires - tels que les unités de refroidissement.

Le processus de brasage du point de vue physique

En réalité, le brasage est un phénomène - un processus physique. ☑️ Le brasage repose sur la diffusion, c'est-à-dire la propagation spontanée des particules de la brasure, leur pénétration dans la structure des matériaux à braser. De cette manière, un adhésif solide est formé dans les deux parties à braser, c'est-à-dire la brasure, un adhésif dur.

Différence entre le soudage et le brasage

Du point de vue d'un novice, le soudage et le brasage semblent similaires, du moins en termes de résultat - on assemble de manière durable 2 éléments. D'un point de vue physique, il y a des différences notables - dans le soudage, il y a fusion partielle du matériau d'origine auquel on ajoute un élément. Cela conduit à une connexion durable, le matériau d'origine servant d'adhésif.
En revanche, pour la brasure - l'adhésif est la brasure elle-même, et seul cet adhésif est fondu, tandis que la structure du matériau d'origine reste inchangée. C'est pourquoi dans les appareils de climatisation, les pompes à chaleur, les échangeurs de chaleur pour fluides frigorigènes - il est question de brasage, et non de soudage.

✅Le soudage et le brasage ne sont pas la même chose, ce sont des processus physiques différents, bien que du point de vue d'un novice, ils conduisent aux mêmes résultats.

Brasage fort et brasage tendre

Il existe évidemment différents types de brasage - nous rencontrons le plus souvent le brasage fort et le brasage tendre. La différence réside dans la température de fusion de la brasure, car il est naturel que la fusion de la brasure nécessite une température élevée.

✅ Le brasage fort est celui qui nous intéresse dans le contexte de notre article - car il est généralement utilisé dans les systèmes de climatisation, les unités de refroidissement et les pompes à chaleur. C'est un processus qui nécessite une température supérieure à 450 °C. En revanche, le brasage tendre se fait à des températures inférieures à ces 450 °C. Il est moins intéressant pour nous car il est plutôt rarement utilisé dans le refroidissement.

Dans de nombreuses langues étrangères, le brasage fort et tendre sont souvent désignés par des termes spécifiques. Par exemple, en anglais, le brasage tendre jusqu'à 450°C est appelé soldering - tandis que le brasage fort est appelé brazing. Cela indique que c'est un processus techniquement complètement différent - et les types de connexions résultantes sont nettement différents. En pratique, la brasure dure est beaucoup plus durable et souvent utilisée dans d'autres domaines ou industries. En ce qui concerne les connexions des fluides frigorigènes, on utilise le brasage dur, tandis qu'en électronique, on utilise plutôt le brasage tendre.

Brasage haute température - qu'est-ce que c'est ?

De plus, nous pouvons rencontrer le terme brasage haute température - certaines personnes le confondent avec le brasage dur. Cependant, ce n'est pas tout à fait la même chose, car il s'agit d'un processus d'application de brasure à une température encore plus élevée - au-dessus de 1000°C.

☑️Le brasage dur et le brasage haute température ne sont pas la même chose - le brasage "dur" se fait à des températures > 450°C - tandis que le brasage "haute température" se fait à des températures beaucoup plus élevées, > 1000°C.

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Capillarité - propriété fondamentale de la brasure liquide déterminant son utilité

La capillarité est un terme caractéristique du processus de brasage.
✅ La capillarité est simplement la capacité de la brasure liquide à pénétrer dans l'espace de brasage. Cela se fait contre la gravité. Par espace de brasage, nous entendons l'espace entre les éléments à la température de brasage. Plus cet espace est petit - plus il sera facile de remplir les espaces avec la brasure.

☑️ Dans le contexte de l'espace de brasage - spécifiquement sa taille et la capillarité associée - il est très important de s'assurer que l'espace de brasage, c'est-à-dire effectivement l'espace entre les différents éléments à braser, soit suffisamment petit. Ainsi, la capillarité fera son travail et nous aidera à joindre efficacement les éléments. Il est important de le prendre en compte lors de la planification des travaux, afin que les éléments tels que les tuyaux soient relativement compatibles en termes de taille.

Brasage fort des systèmes de refroidissement blog nordic tec

Humidité de la brasure - qu'est-ce que c'est et quelle est son importance en pratique ?

Ce qui est le plus important ici est la capacité pratique à appliquer la brasure, peut-être que l'utilisation de termes peut sembler décourageante pour un novice. Ce sont cependant les bases absolues qui vous aideront à mieux comprendre les phénomènes que vous rencontrerez au niveau pratique.

La brasure possède une certaine capacité à se répartir de manière relativement uniforme sur la surface du matériau à braser, formant ainsi une couche mince et régulière, sans épaississements ni "caillots".
✅ La capacité à se répartir uniformément facilite considérablement le travail - on appelle cela l'humidité de la brasure. Pour l'obtenir à un niveau approprié - il faut bien choisir les matériaux utilisés pour la brasure, éventuellement les améliorer en ajoutant un "flux" - mais aussi veiller à une préparation de base du matériau à braser (il doit être propre).

Quel type de brasure pour la climatisation ou la pompe à chaleur ?

Dans les systèmes de climatisation ou de pompes à chaleur, il peut être nécessaire de connecter différents matériaux - ou des matériaux identiques, par exemple cuivre avec cuivre.
☑️ Il faut choisir la brasure en fonction des matériaux à assembler, afin de suivre des modèles éprouvés et de faciliter le travail. Une brasure sera choisie pour assembler le cuivre avec le cuivre - et une autre pour assembler l'acier avec le cuivre, etc.

✅ Quelle brasure pour connecter le cuivre avec le cuivre ?

Pour assembler le cuivre avec le cuivre, une des brasures les plus couramment disponibles suffit - la brasure cuivre-phosphore. Elle est suffisante pour connecter par exemple les tuyaux en cuivre dans les systèmes de climatisation, etc. Elle est généralement assez facile à appliquer, grâce à une bonne humidité, et ne nécessite pas de préparation spéciale, comme l'ajout d'un flux (substance augmentant l'humidité de la brasure).
La brasure cuivre-phosphore a bien sûr certaines limitations, comme son inaptitude à la brasure du fer avec le nickel - mais ce ne sont pas des inconvénients dans notre contexte.
Il est utile de savoir qu'il est possible d'améliorer la qualité de la brasure cuivre-phosphore en ajoutant de la brasure en argent (dans une mesure minimale). Cela augmentera la durabilité et l'humidité - facilitant ainsi le travail.

Quel soudure utiliser pour relier le cuivre et le laiton ?

Pour réaliser une connexion entre un élément en cuivre et un en laiton, il faut utiliser une soudure contenant une certaine quantité d'argent, qui devrait être d'environ 40 % (plus elle est élevée, plus il sera facile de l'appliquer et la soudure sera durable). En raison du laiton, il sera nécessaire d'utiliser un flux.

Quel soudure pour relier le cuivre à l'aluminium - ou l'aluminium à l'aluminium ?

Pour les connexions entre le cuivre et l'aluminium - ou entre les éléments en aluminium - il faut utiliser une soudure zinc-aluminium ou aluminium-zinc - bien entendu avec un flux.

✅ Quelle soudure utiliser pour un échangeur de chaleur en cuivre ?

La question de la soudure de l'acier inoxydable (dont sont faits les échangeurs de chaleur en plaques pour la climatisation et les pompes à chaleur) et du cuivre suscite certaines incertitudes, car on trouve sur Internet divers commentaires de praticiens ayant déjà réalisé cela et utilisé différentes méthodes. L'essentiel est que ces méthodes atteignent leur but.

Si vous installez un échangeur de chaleur comme condenseur et souhaitez souder des tubes en acier avec du cuivre - nous recommandons d'utiliser des soudures en cuivre avec une forte teneur en argent, jusqu'à 45 %, avec l'utilisation d'un flux.

Un bon raccordement de l'échangeur de chaleur, qui doit fonctionner avec du fréon, est bien sûr crucial pour l'ensemble du système, donc il ne vaut pas la peine d'économiser sur la teneur en argent dans la soudure.

Équipement de base pour la soudure des connexions de climatisation

Dans un usage occasionnel, sauf si nous sommes des installateurs professionnels qui achètent un équipement destiné à être solidement utilisé, on utilise plutôt des appareils de soudage électriques simples et compacts. Les installateurs utilisent également des équipements un peu plus chers et plus résistants. C'est une solution compacte et pratique, plutôt sûre - et c'est ce que nous recommanderions.

Pour les curieux - histoire de la soudure et de la brasage

En réalité, la soudure est l'une des méthodes de connexion thermique les plus anciennes connues. Déjà dans l'Antiquité, on soude dans l'orfèvrerie - en utilisant de l'or et de l'argent. Il existe des exemples de processus similaires à la soudure datant de l'Égypte ancienne, bien que, pour des raisons technologiques, ils ne pouvaient pas ressembler à la soudure d'aujourd'hui. Plus tard, on a également soudé des objets en bronze, en cuivre, puis en fer.

La diffusion de la soudure ne s'est cependant produite qu'au XXe siècle, surtout pendant la Seconde Guerre mondiale. Elle s'est développée le plus rapidement en Grande-Bretagne, en Allemagne et aux États-Unis. La technique et son importance dans la course technologique ont cependant été reconnues par l'Union Soviétique - où, depuis les années 60, les universités d'État ont mis un grand accent sur la formation en technologie de soudure, ainsi qu'en soudage. Ce même processus a eu lieu dans les pays satellites communistes - par exemple en Pologne ou en Tchécoslovaquie. On en parle peu, mais cela avait une telle importance que les deux côtés de la guerre froide rivalisaient dans le développement des technologies de soudure - qui devaient offrir des avantages concurrentiels, particulièrement dans l'électronique et la production de composants utilisés dans l'industrie.

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Glossaire des termes utilisés dans l'article

Brasage tendre (soudure à basse température) - processus d'application de soudure qui se fait à des températures de fusion relativement basses (c'est-à-dire en dessous de 450 °C).

Brasage fort (soudure à haute température) - processus d'application de soudure utilisant des températures de fusion supérieures à 450 °C. La soudure obtenue a bien sûr des propriétés différentes de celles de la soudure tendre.

Brasage haute température - processus d'application de soudure nécessitant des températures supérieures à 1000 °C.

Capillarité de la soudure / brasage - capacité de la soudure à s'introduire spontanément dans l'espace de soudure, que l'on pourrait qualifier de « collage » uniforme et sans problème. Si une soudure a une bonne capillarité, elle sera facile à appliquer et remplira l'espace de soudure uniformément, même contre la gravité.

Échangeur de chaleur - appareil destiné à transférer la chaleur d'un média à un autre, dans les systèmes de réfrigération, les climatiseurs, les pompes à chaleur - il doit transférer la chaleur (ou le froid) à l'eau ou à l'air. De plus, il existe sous diverses formes, largement répandu dans l'industrie.

Exemples d'échangeurs de chaleur standards

Échangeur de chaleur en plaques pour fréon - type d'échangeur souvent utilisé comme condenseur ou évaporateur dans les pompes à chaleur, les climatiseurs, etc. Souvent utilisé pour modifier les climatiseurs en pompes à chaleur. Son raccordement nécessite bien entendu la soudure de ses connexions.

Un exemple d'un grand échangeur de chaleur pour fluide frigorigène (pour les grandes pompes à chaleur) peut être le modèle Nordic Tec Ba-68-60.

Espace de soudure / joint de soudure - espace vide entre les matériaux que nous prévoyons de souder. Plus il est petit, plus il sera facile de réaliser le processus de soudure.

Flux - substance chimique visant à améliorer l'humidité de la soudure et à protéger les surfaces métalliques contre l'oxydation pendant le processus de soudure. Généralement, il facilite la vie, souvent sans lui, il est impossible de souder efficacement les matériaux.

Humidité de la soudure - c'est la capacité de la soudure à se répandre et à adhérer à la surface du matériau à souder. Si elle est faible, nous aurons des problèmes pour souder efficacement. Nous pouvons y remédier en nettoyant la surface ou en ajoutant un flux. Il est également important de choisir correctement le type de soudure en fonction des matériaux à souder.

Soudage - processus physique qui permet de relier des matériaux par la fusion du matériau de liaison. Conduit également en partie à la fusion du matériau de base (contrairement à la soudure à l'étain ou au brasage).

Soudure zinc-aluminium (brasure zinc-aluminium) - utilisée pour relier l'aluminium à l'aluminium ou le cuivre à l'aluminium. A un faible point de fusion, ce qui la rend adaptée à ces matériaux sans les déformer par une température élevée.

Soudure cuivre-phosphore (brasure suivre phosphore) - utilisée pour relier des éléments en cuivre, également utilisée en électricité. Relativement peu exigeante, facile à appliquer, ne nécessite souvent même pas de flux.

Soudure / soudure à l'étain / brasage- processus permettant de relier 2 matériaux par la fusion de la soudure, sans faire fondre le matériau lui-même (contrairement à la soudure).

Unité de réfrigération - appareil utilisé pour générer du froid et maintenir une basse température dans le circuit du réfrigérant (a généralement un circuit fermé). L'appareil ressemble à des unités de climatisation.