L’azione capillare: La scienza dietro la saldatura fuoco
Se dovessi passare il dito su un lingotto di metallo, ammirandone la superficie liscia, potresti essere ingannato. Ma se osservassi quel pezzo sotto un microscopio, la verità ti apparirebbe: la superficie del metallo è disseminata di anfratti e crepe. Quando unisci due pezzi di metallo, queste imperfezioni e irregolarità creano dei canali lungo i quali un liquido può muoversi. Nell’operazione di brasatura, questo liquido è un metallo di riempimento fuso, e la forza che lo spinge attraverso i “pori” microscopici è chiamata azione capillare.
Immagina di creare un modello di azione capillare posizionando un tubo di vetro in una ciotola d’acqua. Vedresti il liquido salire nel tubo, oltre il livello dell’acqua nella ciotola. Questo avviene perché le molecole d’acqua sono appiccicose: hanno un’affinità per rimanere vicine tra loro e per attaccarsi alle superfici di altri materiali. Gli scienziati chiamano il primo fenomeno coesione e il secondo adesione. Quando l’adesione è più forte della coesione, inizia l’azione capillare. In altre parole, le molecole d’acqua che si attaccano alla superficie del tubo di vetro tirano su le molecole d’acqua al di sotto.
Ecco come funziona l’azione capillare: il colonna d’acqua sale più in alto se il diametro del tubo di vetro diminuisce. Se il diametro aumenta, la colonna d’acqua scende a una posizione più bassa. Ciò avviene perché le forze attrattive tra le molecole d’acqua esercitano una trazione maggiore su distanze più brevi.
La brasatura dipende anche dall’azione capillare, il che significa che il metallo da unire deve rimanere solido in modo che il metallo di riempimento, una volta liquefatto, possa muoversi lungo le superfici adiacenti strettamente aderenti. Per soddisfare questo requisito, il metallo di riempimento deve avere un punto di fusione superiore a 450 gradi Celsius ma inferiore al punto di fusione dei metalli che si stanno unendo [fonte: Sulzer Metco]. Il metallo di riempimento può essere posizionato nell’articolazione prima del riscaldamento o introdotto nell’articolazione mentre viene riscaldato. In entrambe le situazioni, la temperatura deve rimanere entro determinati limiti per promuovere una buona azione capillare. Un artigiano deve anche prestare attenzione allo spazio tra i pezzi di metallo adiacenti. La brasatura funziona meglio se lo spazio tra le giunture è compreso tra 0,0025 e 0,0127 centimetri [fonte: Belohlav]. Se la distanza è più stretta, il movimento del metallo di riempimento potrebbe essere ostacolato. Se è più ampia, le forze capillari verranno ridotte e la giunzione risultante potrebbe non essere così resistente.
Se stai pensando che la brasatura somigli molto alla saldatura, hai ragione. La saldatura di solito utilizza un riempimento per unire due pezzi di metallo, ma richiede una temperatura molto più alta. In realtà, la saldatura fonde insieme i due pezzi di metallo sciogliendo i metalli “base” e, se utilizzato, il riempimento. L’azione capillare non può avvenire durante la saldatura perché non c’è una superficie solida lungo la quale il riempimento possa muoversi.