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"PROCEDE DE FABRICATION DE TUBES METALLIQUES"
L'invention concerne les tubes et principalement ceux obtenus au moyen de métal en feuilles travaillées ou conformées pour donner une section transversale creuse avec une couture d'un genre quelconque s'étendant habi- tuellement sur la longueur du tube.
Les tubes de ce genre sont maintenant d'un usa- ge très courant. Ce tube est fait en partant d'une bande de métal conformée pour donner une section transversale à épaisseurs multiples avec couture, s'étendant généralement sur la longueur.
Il y a un très grand avantage à ce que les tubes
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en usage dans certains endroits ne se corrodent pas ou soient très résistants à la corrosion. On peut citer, à t,itre dtexemple, les tubes utilisés dans les réfrigérants pour conduire le fluide réfrigérant. Le cuivre présente de grands avantages pour la fabrication de tubes résistant à la corrosion. L'automobile utilise de grandes quantités de tubes et certains constructeurs des meilleures marques dé- sirent des tubes ne se corrodant pas. Un tube de ce genre est celui en cuivre sans soudure, obtenu par étirage.
Dans ce genre de tube, il est toutefois très difficile et prati- quement impossible de maintenir uniforme l'épaisseur des parois, du fait que, au cours de l'étirage, une partie du métal s'amincit plus qu'une autre, d'où des parois affai- blies en certains points. En outre, le cuivre est un métal relativement plus coûteux que l'acier, et il est évident qu'il n'y a pas avantage à dépenser plus qu'il n'est né- cessaire.
La présente invention concerne un tube établi au moyen d'un métal de base ferreux qui, de plus, ne se cor- rode pas. Suivant l'invention, le tube est obtenu en par- tant d'une bande plate de métal ferreux, habituellement l'acier.
Ce métal de base est recouvert d'une couche de cuivre qui peut être appliquée suivant différents procédés connus. Ce métal, avec son recouvrement, est travaillé en forme de tube et fermé à la soudure. Il est évident que l'application de la soudure nécessite une opération ther- mique mais, on remarquera à ce sujet, que le cuivre a un point de fusion beaucoup plus élevé que la soudure, de sor- te que la liaison entre l'acier de base etle cuivre, n'en souffre pas. On désignera ci-dessous le métal de base sous l'appellation d'acier, mais il est bien entendu que les mé- taux ferreux, dans le sens le plus large du mot, peuvent
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servir de base.
Un tube de ce genre présente de nombreux avanta- [Ses: sa résistance est uniforme du fait que l'on peut maintenir constante l'épaisseur des parois sur tous les points et, de plus, un tube obtenu au moyen d'une bande d'épaisseur connue a une épaisseur de parois déterminée en toute sûreté, que cette paroi soit constituée par une seule épaisseur ou par plusieurs ; cetube peut être éta- bli à bas prix par suite de l'utilisation de l'acier com- me métal de base. Ce tube résiste très bien à la corro- sion,du fait que l'acier est non seulement recouvert par la couche de cuivre, mais que cette dernière est elle-même recouverte d'une couche de soudure, ce qui présente de nom- breux avantages.
Il est probable qu'il se produira, dans la couche de cuivre recouvrant l'acier, ce que l'on appelle communément des trous d'aiguille qui pourraient laisser ar- river l'air jusqu'à l'acier et en provoquer la corrosion.
Toutefois, par suite de la présence de la couche de sou- dure par dessus le cuivre, cette possibilité est réduite au minimum et, pratiquement, éliminée.
Le tube fabriqué est soumis à des opérations va- riées de cintrage pour sa mise en place ainsi que pour lui donner la forme désirée pour l'usage particulier envisagé.
Dans la réfrigération, on transforme souvent les tubes en serpentins et les courbures sont quelquefois à rayon rela- tivement faible; dans l'automobile, les tuyauteries de gaz, d'huile, etc... sont cintrées de façon à permettre leur installation et à se conformer aux différentes parties du véhicule. Lorsque l'on courbe le tube, sa paroi extérieure, ou plutôt le métal de cette paroi, est affaibli et il en résulte que les chances de présenter des trous d'aiguille augmentent en ce point. Toutefois, cette possibilité est réduite au minimum dans le cas d'un tube comportant à la
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fois une couche de cuivre et une couche de soudure, spécia- lement lorsqu'une couche de soudure se trouve sur la sur- face extérieure.
Ces deux métaux, cuivre et soudure, sont relativement ductiles et peuvent, par suite, se conformer relativement facilement et permettre l'amincissement du métal. Le mot "soudure" utilisé ici, désigne un alliage étain-plomb qui est susceptible naturellement dé varia- tions importantes dans les proportions relatives des mé- taux, ainsi que le savent les gens de métier.
La couche de cuivre doit être très bien liée à l'acier et, dans ce but, on doit utiliser de préférence des procédés d'application assurant une bonne liaison. A titre d'exemple, on peut utiliser, pour cette couche de cuivre, le procédé suivant lequel le cuivre est placé sur l'acier avec de l'huile et du noir de fumée. En les soumet- tant à la chaleur, l'acier et le auivre c'amalgament prati- quement. L'huile et le noir de fumée sont utilisés dans le but de permettre que l'opération s'effectue sans oxydation.
Suivant un autre procédé, on soumet, dans un four, l'acier et le cuivre à une température suffisante pour fondre le cuivre, de façon que ce cuivre fondu qui, justement, pos- sède dans une grande mesure, la propriété de cheminer, s'é- coule sur la surface du métal de base, et l'opération sief- fectue dans une atmosphèrenon oxydante, par exemple d'hy- drogène. Dans ce cas également, les métaux sont pratique- ment amalgamés. En d'autres termes, la surface du métal de base est imprégnée de cuivre. En conséquence, on obtient, entre le cuivre et le métal de base, une liaison remarqua- blement bonne. On notera en outre que la soudure a une gran- de affinité pour le cuivre, de sorte que toute liaison ain- si établie est de la plus grande efficacité.
Ces procédés de recouvrement au cuivre sont mis en oeuvre à des tempé- ratures supérieures au point de fusion du cuivre; la tem-
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pérature exacte peut varier et particulièrement en ce qui concerne le temps pendant lequel le métal est soumis effec- tivement à l'action de la chaleur. Le mot "cuivre" utilisé ici désigne le cuivre commercialement pur, ou bien les al- liages de cuivre tels que la soudure argent-cuivre, le lai- ton, ou bien le métal Monel renfermant du cuivreet du nic- kel généralement dans la proportion d'un tiers de cuivre et de deux tiers de nickel, et d'aspect banchâcre; cet alliage fond dans les environs de 1345 C, température inférieure à celle de l'acier et supérieure à celle de la soudure, ou ana- logues.
Sur le dessin annexé:
La Fig. 1 est une vue en coupe transversale d'un tube Bundy formé d'un métal de base recouvert de cuivre ainsi que ses bords, et fermé à la soudure.
La Fig. 2 est une vue analogue représentant un tube établi de la même façon, mais dont les bords ne sont pas recouverts de cuivre.
Les Figs. 3, 4 et 5 sont des vues de tubes dont les parois sont à une seule épaisseur, et représentent dif- férents types de couture.
La Fig. 6 est une vue en coupe représentant un tube à plusieurs épaisseurs, établi au moyen de deux ban- des de métal.
La Fig. 7 est une vue en coupe d'une bande de métal avec laquelle on peut fabriquer un tube.
La Fig. 8 est une vue en coupe d'une bande de métal, montrant la façon dont elle peut être recouverte d'une couche de cuivre,à la fois sur les côtés et sur les bords.
La Fig. 9 est une vue en coupe montrant la façon dont le métal peut être étamé ou avoir reçu une couche de soudure avant d'être conformé pour devenir un tube.
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La Fig. 10 est une vue en coupe d'un tube coudé.
La Fig. 11 est une vue en coupe d'un tube à dou- ble épaisseur. Cette vue est analogue à la Fig. 2 mais à plus grandeéchelle, afin de faire voir avecplus d'exacti- tude, l'épaisseur de la paroi du tube par rapport au diamè- tre d'un tube du commerce.
La Fig. 12 est une vue analogue à la Fig. 11 re- présentant la disposition de tube de la Fig. 6 maismontrant avec plus d'exactitude, les proportions d'un tube du commer- ce.
Le tube représenté sur la Fig. 1 est obtenu au moyen d'une seule bande de métal conformée de façon que la paroi du tube soit à deux épaisseurs. Ce tube est fabriqué en partant d'une bande analogue à celle représentée sur la Fig. 8 sur laquelle le métal de base ferreux est représen- té en 1 et la couche de cuivre en 2. Sous cette forme, la couche de cuivre recouvre les deux côtés de la bande ainsi que ses bords. Pour fabriquer ce tube en partant de cette bande, on peut déplacer cette dernière longitudinalement et l'enrouler transversalement à la forme convenable. On peut toutefois, avant d'en former un tube, recouvrir la ban- de, par-dessus le cuivre, d'une couche de soudure 3, par exemple en faisant passer cette bande dansun bain de --ou- .dure.
Il peut alors suffire de soumettre à la chaleur le tube fini pour coller les parties ensemble, et on peut en- suite fai re couler en addition de la soudure fondue sur le tube si c'est nécessaire ou bien si on le désire. D'autre part, on peut donner la forme d'un tube à la bande repré- sentée sur la Fig. 8, et appliquer alors la soudure que l'on fait couler entre les épaisseurs.
Le tube représenté sur la Fig. 2 est, dans son ensemble, identique à celui représenté sur la Fig. 1, sauf qu'il est fabriqué au moyen de la bande de la Fig. 7 dont
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les bords ne cent pas recouverts de cuivre. Cette forme est utilisée lorsque l'on découpe des bandes de la largeur vou- lue dans des tôles relativement larges, et, pour cette rai- son, les bords découpés ne sont pas recouverts de cuivre.
Toutefois, éta@@ donné que ces bords, le tube fini, se trou- vent dans la partie repliée 4, ils ne sont pas exposés à l'air directement soit à l'intérieur, soit à l'extérieur du tube.
On peut réaliser diverses autres formes de tubes; la Fig. 3 représente un tube à simple épaisseur à couture 5 dite à agrafage; la Fig. 4 représente une couture 6 à recou- vrement ; la Fig. 5 représente une couture 7 en about; la Fige 6 représente un tube à deux épaisseurs fabriqué en par- tant de deux bandes de métal ayant chacune une couture en about 8 et 9, mais disposées en sens contraire l'une de l'au- tre. La Fig. 10 représente un tube coudé; il est évident que, à la partie extérieure dela courte, par exemple on 10, le métal est étiré ou aminci ce qui, comme de juste, tenderait à augmenter lespossibilités de production de trous d'aiguil- le ou à agrandir ceux existant dans la couche de cuivre mais, au point de vue pratique, cette tendance est éliminée par suite de la présence des deux couches de cuivre et de sou- dure.
Les tubes des Fig. 11 et 12, quoique de dimen- sions bien supérieures à celles des tubes du commerce ser- vant ordinairement pour amener l'huile, l'essence, etc..., montrent avec plus d'exactitude, les proportions de ces tu- bes, spécialement l'épaisseur dec parois par rapport ou dia- mètre. Comme de juste, l'épaisseur des parois peut varier suivant le service auquel le tube est soumis, ou suivant les besoins du constructeur ou du client et, de plus, le tube se fait en différentes dimensions.
Le tube représenté sur les Fig. 1, 2 et 6 a des parois d'épaisseur relativement grande;
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on l' a représenté ainsi dans le but de montrer les diffé- rentes couches de métal, mais les parois représentées sur ces figures sont, par rapportau diamètre du tube, beaucoup plus épaisses qu'il n'est d'usage dans les tubesdu commerce.
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"METHOD FOR MANUFACTURING METAL TUBES"
The invention relates to tubes and mainly to those obtained by sheet metal worked or shaped to give a hollow cross section with a seam of some kind usually extending the length of the tube.
Tubes of this kind are now in very common use. This tube is made from a strip of metal shaped to give a multi-ply cross section with seam, generally extending lengthwise.
There is a very big advantage that the tubes
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in use in some areas do not corrode or are very resistant to corrosion. Mention may be made, for example, of the tubes used in refrigerants to conduct the refrigerant fluid. Copper has great advantages for the manufacture of corrosion resistant tubes. The automotive industry uses large quantities of tubes and some manufacturers of the best brands want tubes that do not corrode. One such tube is seamless copper, obtained by drawing.
In this type of tube, however, it is very difficult and practically impossible to maintain the thickness of the walls uniform, since, during drawing, one part of the metal thins more than another, d 'where walls weakened at certain points. In addition, copper is a relatively more expensive metal than steel, and it is obvious that there is no benefit in spending more than necessary.
The present invention relates to a tube made from a ferrous base metal which, moreover, does not corrode. According to the invention, the tube is obtained from a flat strip of ferrous metal, usually steel.
This base metal is covered with a layer of copper which can be applied according to various known methods. This metal, with its covering, is worked in the form of a tube and closed by welding. It is obvious that the application of the solder requires a thermal operation but, it will be noted in this regard, that copper has a much higher melting point than solder, so that the bond between steel base and copper, does not suffer. The base metal will be referred to below as steel, but it is understood that ferrous metals, in the broadest sense of the word, can
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serve as a basis.
A tube of this kind has many advantages- [Ses: its resistance is uniform owing to the fact that the thickness of the walls can be kept constant at all points and, moreover, a tube obtained by means of a strip of 'known thickness has a wall thickness that is determined in complete safety, whether this wall is formed by a single thickness or by several; this tube can be made inexpensively by using steel as the base metal. This tube is very resistant to corrosion, since the steel is not only covered by the copper layer, but the latter itself is covered with a layer of solder, which presents many benefits.
It is probable that in the copper layer covering the steel, what are commonly called needle holes will occur which could allow air to reach the steel and cause it to break. corrosion.
However, due to the presence of the solder layer on top of the copper, this possibility is minimized and virtually eliminated.
The manufactured tube is subjected to various bending operations in order to position it as well as to give it the shape desired for the particular use envisaged.
In refrigeration, the tubes are often made into coils and the bends are sometimes relatively small; in the automobile, the gas, oil, etc. pipes are bent so as to allow their installation and to conform to the different parts of the vehicle. When the tube is bent, its outer wall, or rather the metal of this wall, is weakened and the chances of presenting needle holes increase at this point. However, this possibility is reduced to a minimum in the case of a tube comprising at the
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both a copper layer and a solder layer, especially when there is a solder layer on the outer surface.
These two metals, copper and solder, are relatively ductile and can therefore conform relatively easily and allow for thinning of the metal. The word "solder" used herein denotes a tin-lead alloy which is naturally susceptible to large variations in the relative proportions of the metals, as is known to those skilled in the art.
The copper layer must be very well bonded to the steel, and for this purpose, application methods which ensure good bonding should preferably be used. As an example, one can use, for this copper layer, the method according to which the copper is placed on the steel with oil and carbon black. By subjecting them to heat, steel and copper practically amalgamate. Oil and carbon black are used in order to allow the operation to take place without oxidation.
According to another process, in a furnace, the steel and the copper are subjected to a temperature sufficient to melt the copper, so that this molten copper which, in fact, has to a great extent the property of running, flows onto the surface of the base metal, and the operation takes place in a non-oxidizing atmosphere, for example of hydrogen. In this case, too, the metals are almost amalgamated. In other words, the surface of the base metal is impregnated with copper. As a result, a remarkably good bond is obtained between the copper and the base metal. It will be further appreciated that the solder has a high affinity for copper, so that any bond thus established is of the greatest efficiency.
These copper coating processes are carried out at temperatures above the melting point of copper; the time
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The exact temperature may vary, and particularly with respect to the time during which the metal is actually subjected to the action of heat. The word "copper" as used herein denotes commercially pure copper, or copper alloys such as silver-copper solder, brass, or the Monel metal containing copper and nickel generally in the proportion. one-third copper and two-thirds nickel, and banchâcre in appearance; this alloy melts around 1345 C, a temperature lower than that of steel and higher than that of welding, or the like.
On the attached drawing:
Fig. 1 is a cross-sectional view of a Bundy tube formed from a base metal covered with copper together with its edges, and closed by soldering.
Fig. 2 is a similar view showing a tube made in the same way, but the edges of which are not covered with copper.
Figs. 3, 4 and 5 are views of tubes with walls of a single thickness, and show different types of seams.
Fig. 6 is a sectional view showing a tube with several thicknesses, established by means of two bands of metal.
Fig. 7 is a sectional view of a strip of metal with which a tube can be made.
Fig. 8 is a sectional view of a metal strip, showing how it can be covered with a layer of copper, both on the sides and on the edges.
Fig. 9 is a sectional view showing how the metal may be tinned or have received a layer of solder before being shaped to become a tube.
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Fig. 10 is a sectional view of an elbow tube.
Fig. 11 is a sectional view of a double thickness tube. This view is analogous to FIG. 2 but on a larger scale, in order to show with more accuracy, the thickness of the wall of the tube compared to the diameter of a commercial tube.
Fig. 12 is a view similar to FIG. 11 showing the tube arrangement of FIG. 6 but showing with more accuracy the proportions of a commercial tube.
The tube shown in FIG. 1 is obtained by means of a single strip of metal shaped so that the wall of the tube has two thicknesses. This tube is made from a strip similar to that shown in FIG. 8 on which the ferrous base metal is represented at 1 and the copper layer at 2. In this form, the copper layer covers both sides of the strip as well as its edges. To manufacture this tube starting from this strip, the latter can be moved longitudinally and rolled up transversely to the appropriate shape. However, before forming a tube, it is possible to cover the strip, over the copper, with a solder layer 3, for example by passing this strip through a bath of --ou- .dure.
It may then be sufficient to heat the finished tube to glue the parts together, and then additionally molten solder can be poured onto the tube if necessary or desired. On the other hand, the strip shown in FIG. 8, and then apply the solder which is made to flow between the layers.
The tube shown in FIG. 2 is, on the whole, identical to that shown in FIG. 1, except that it is made by means of the strip of FIG. 7 of which
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the edges are not covered with copper. This shape is used when cutting strips of the desired width from relatively wide sheets, and for this reason the cut edges are not coated with copper.
However, since these edges, the finished tube, are in the folded part 4, they are not exposed to air directly either inside or outside the tube.
Various other shapes of tubes can be made; Fig. 3 shows a single-ply tube with so-called stapling seam; Fig. 4 shows a overlapping seam 6; Fig. 5 shows a seam 7 in butt; Fig. 6 shows a two-ply tube made from two bands of metal each having a butted seam 8 and 9, but arranged in opposite directions to each other. Fig. 10 represents a bent tube; it is evident that at the outer part of the short, for example on 10, the metal is stretched or thinned which, of course, would tend to increase the possibilities of producing needle holes or to enlarge those existing in the needle hole. copper layer, but from a practical point of view this tendency is eliminated by the presence of the two layers of copper and solder.
The tubes of Figs. 11 and 12, although of dimensions much greater than those of commercial tubes ordinarily used to bring oil, gasoline, etc., show with more accuracy the proportions of these tubes. , especially the wall thickness relative to or diameter. Of course, the thickness of the walls can vary according to the service to which the tube is subjected, or according to the needs of the manufacturer or the customer and, moreover, the tube is made in different dimensions.
The tube shown in Figs. 1, 2 and 6 has relatively large walls;
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it has been represented thus in order to show the different layers of metal, but the walls represented in these figures are, compared to the diameter of the tube, much thicker than is customary in commercial tubes. .