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Perfectionnements à la soudure des métaux non ferreux et nouveaux produits d'apport pour la réalisation de soudures sans décapant.
La présente inntion est relative à des perfectionne- ments à la soudure des m'étaux non ferreux, notamment des métaux ou alliages légers tels que l'aluminium et ses alliages, soit entre eux, soit avec d'autres métaux et plus spécialement avec le cuivre et ses alliages tels que bronze, laiton, bronze d'aluminium etc...
Les procédés habituels de soudure de l'aluminium et de ses alliages à l'aide d'un métal d'apport utilisent à cet effet de l'aluminium pur ou des soudures dont la composition est identique ou semblable à celle des parties à unir.. Pour réaliser l'union du métal d'apport et des pièces à souder, il faut mettre en fusion partielle les bords joindre et la baguette de métal d'apport. ce qui oblige à soumettre les pièces, à l'endroit de la soudure, a une température de l'ordre de 750 C. Sous l'influence de cette température élevée appliquée localement, et sous l'action du retrait qui accompagne le refroidissement, les pièces d'aluminium tendent à se déformer et sont parfois rendues inutilisables.
Un autre inconvénient des procédés connus est la néces- site qu'ils comportent de faire usage de décapants pour détruire la couche d'oxyde qui tend toujours à se produire sur l'aluminium pendant le chauffage. Comme il est impossible de faire prendre la soudure sur un métal oxydé, il faut détruire la couche d'oxyde à mesure qu'elle se forme, c'est-à-dire pendant l'opération même de la soudure. A cet effet on a recours à des produits chimiques qui, pour être efficaces, doivent avoir une action décapante très éner- gique, de sorte qu'il est indispensable d'en enlever toute trace par brossage et lavage, pour empêcher une attaque ultérieure du métal.
A --
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La présente invention a pour but d'éviter ces incon- vénients. Elle permet la réalisation de soudures sans l'interven- tion d'un décapant quelconque. Elle permet en outre d'opérer à des températures peu élevées, voire relativement très basses, dans des conditions qui excluent en pratique toute déformation aussi bien que toute corrosion des pièces soudées.
L'invention est basée sur l'observation du fait que l'obtention de ces résultats dépend non seulement du choix judi- cieux et des proportions des métaux entrant dans la composition des soudures, mais aussi de l'homogénéité des alliages constituant celles-ci.
Suivant cette invention, les métaux d'apport ou soudures sont constitués principalement de trois métaux a point de fu- sion différents et préparés en fondant d'abord au moins une partie du métal à point de fusion intermédiaire, en faisant fondre dans celui-ci le métal à température de fusion la plus élevée sans ce- pendant atteindre cette température et en ajoutant en dernier lieu le métal à point de fusion le plus bas. On réalise ainsi les con- ditions les plus favorables à l'homogénéité et notamment, lors de la mise en présence de deux métaux, une diffusion uniforme du mental moins fusible dans le métal plus fusible, tout en évi- tant de soumettre les métaux fondus des températures susceptibles de nuire au résultat cherché.
L'invention a aussi pour objet, à titre de produits industriels nouveaux, les métaux d'apport ou soudures obtenus par ce procédé et, en particulier, les métaux d'apport ou soudures a base d'aluminium et de zinc, contenant soit du cuivre, soit de l'étain, et utilisable sans décapant.
Enfin l'invention s'étend également aux procédés d'uti- lisation de ces métaux ou soudures.
Pour bien faire comprendre l'invention on en décrira quelques exemples d'exécution.
EXEMPLE I
Un produit d'apport conforme à l'invention qui aux essais s'est révélé particulièrement satisfaisant, possède la composition suivante :
Aluminium pur (de première fusion)....... 40 à 60%
Zinc pur (de première fusion)....,........ 40 à 50%
Cuivre rouge électrolytique 5 à 10%
Magnésium moins de 5%
Pour obtenir ce produit sous forme d'un alliage ho- mogène, on fond d'abord une partie (par exemple 60%) de l'alu- minium vers 600 à 800 C, puis on ajoute le cuivre en brassant énergiquement et ensuite le reste de l'aluminium. Après refroi- dissement partiel on ajoute le zinc. Ensuite on introduit à la partie inférieure du bain le magnésium en le protégeant contre l'oxydation, cette opération se faisant avantageusement en vase clos. Il se produit une vive turbulence du bain.
Lorsqu'elle s'est calmée, on coule l'alliage en coquille pour former des baguettes.
Ce produit a un point de fusion de 4300C. environ et permet de réaliser sans décapant des soudures d'aluminium sur aluminium, sur cuivre, ou sur les alliages d'aluminium et de cuivre, ou encore de cuivre sur cuivre, présentant une résistance égale à celle des pièces traitées.
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EXEMPLE II De bons résultats sont également obtenus avec la com- position suivante :
Aluminium pur de première fusion):::.. 35 à 45%
Anti-corrodal (95% Al et 5% Mg) ....... 8 à 15%
Cuivre électrolytique rouge ........... 5 à 10%
Zinc pur (de première fusion)......... 38 à 48% Procédé de préparation : fondre d'abord environ la moitié de l'aluminium, puis ajouter le cuivre et le faire fondre dans l'aluminium en fusion' Après dissolution complète, ajouter le reste de l'aluminium et l'anti-corrodal. Quand le tout est en fusion, on ajoute le zinc. '
Ce métal d'apport a un point de fusion du même ordre que celui du métal selon l'Exemple I.
EXEMPLE III
Lorsqu'on désire avoir une température de fusion très basse; à savoir de l'ordre de 250 C., on obtient d'excellents résultats en utilisant une composition telle que celle-ci: Aluminium pur (de première fusion)...... 8 à 20% Zinc pur (dé première fusion) ..........35 à 45%
Etain pur (de première fusion) .........40 à 55%
Ce produit se prépare en fondant d'abord le zinc puis en ajoutant progressivement l'aluminium, l'étain étant ensuite introduit dans le mélange en fusion.
Contrairement aux procédés existants qui comportent le chauffage des baguettes de soudure, le procédé d'application des métaux d'apport suivant cette invention n'exige pas le chauf- fage préalable du métal d'apport. Les pièces à souder étant portées à la température voulue, soit environ 250 C. ou-environ 4300C dans le cas des exemples décrits ci-dessus, il suffit de frotter la baguette de soudure sur les pièces pour assurer la fusion de la soudure et empêcher en même temps la formation d'une couche d'oxyde sous l'action de la chaleur, ou détruire la couche d'oxyde qui se serait formée.
Il est bien entendu que les pièces à souder sont d'abord soigneusement nettoyées et 'que les bords des pièces à joindre peù- vent être préalablement chanfreinés de la manière habituelle. Le chauffage des pièces à l'endroit à souder peut se faire de toute manière appropriée, par exemple au moyen d'une lampe à souder, d'un chalumeau ou d'un fer à souder.
L'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et les nouveaux produits d'apport peuvent être utilisés chaque fois qu'il s'agit de réaliser une liaison par soudure entre deux ou plusieurs pièces, ou une obturation de fentes, fissures ou cavités dans une pièce en métal non ferreux.
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Improvements to the welding of non-ferrous metals and new filler products for the realization of welds without stripper.
The present invention relates to improvements in the welding of non-ferrous metals, in particular of metals or light alloys such as aluminum and its alloys, either with each other or with other metals and more especially with copper and its alloys such as bronze, brass, aluminum bronze etc ...
The usual welding processes for aluminum and its alloys using a filler metal use for this purpose pure aluminum or welds whose composition is identical or similar to that of the parts to be joined. To achieve the union of the filler metal and the parts to be welded, it is necessary to partially melt the joined edges and the rod of filler metal. which makes it necessary to submit the parts, at the place of the weld, to a temperature of the order of 750 C. Under the influence of this high temperature applied locally, and under the action of the shrinkage which accompanies cooling, aluminum parts tend to warp and are sometimes rendered unusable.
Another disadvantage of the known methods is the need which they include to use strippers to destroy the oxide layer which always tends to be produced on the aluminum during heating. Since it is impossible to make the weld set on an oxidized metal, the oxide layer must be destroyed as it is formed, that is to say during the actual welding operation. For this purpose, chemicals are used which, in order to be effective, must have a very energetic stripping action, so that it is essential to remove all traces of them by brushing and washing, in order to prevent further attack on the skin. metal.
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The object of the present invention is to avoid these drawbacks. It allows welding to be carried out without the intervention of any stripper. It also makes it possible to operate at low temperatures, or even relatively very low, under conditions which in practice exclude any deformation as well as any corrosion of the welded parts.
The invention is based on the observation that obtaining these results depends not only on the judicious choice and the proportions of the metals entering into the composition of the welds, but also on the homogeneity of the alloys constituting them. .
According to this invention, the filler metals or welds consist mainly of three different melting point metals and prepared by first melting at least part of the intermediate melting point metal, melting therein. the metal with the highest melting temperature without however reaching this temperature and adding the metal with the lowest melting point last. The most favorable conditions for homogeneity are thus achieved and in particular, when two metals are brought together, uniform diffusion of the less fusible mind in the more fusible metal, while avoiding subjecting the molten metals. temperatures likely to be detrimental to the desired result.
A subject of the invention is also, as new industrial products, the filler metals or welds obtained by this process and, in particular, the filler metals or welds based on aluminum and zinc, containing either copper, or tin, and usable without stripper.
Finally, the invention also extends to the methods of using these metals or welds.
To make the invention fully understood, a few examples of its execution will be described.
EXAMPLE I
A filler product in accordance with the invention which in tests has proved to be particularly satisfactory, has the following composition:
Pure aluminum (primary) ....... 40 to 60%
Pure zinc (primary) ...., ........ 40 to 50%
Electrolytic red copper 5 to 10%
Magnesium less than 5%
To obtain this product in the form of a homogeneous alloy, a part (for example 60%) of the aluminum is first melted at around 600 to 800 C, then the copper is added while stirring vigorously and then the rest of the aluminum. Zinc is added after partial cooling. Then the magnesium is introduced to the lower part of the bath while protecting it against oxidation, this operation being advantageously carried out in a closed chamber. There is a strong turbulence of the bath.
When it has calmed down, the alloy is poured into a shell to form rods.
This product has a melting point of 4300C. approximately and allows welding of aluminum to aluminum, to copper, or to aluminum and copper alloys, or even copper to copper, having a resistance equal to that of the treated parts, without stripper.
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EXAMPLE II Good results are also obtained with the following composition:
Pure primary aluminum) ::: .. 35 to 45%
Anti-corrodal (95% Al and 5% Mg) ....... 8 to 15%
Red electrolytic copper ........... 5 to 10%
Pure zinc (primary) ......... 38 to 48% Preparation process: first melt about half of the aluminum, then add the copper and melt it in the molten aluminum 'After complete dissolution, add the rest of the aluminum and the anti-corrodal. When everything is in fusion, the zinc is added. '
This filler metal has a melting point of the same order as that of the metal according to Example I.
EXAMPLE III
When it is desired to have a very low melting temperature; namely of the order of 250 C., excellent results are obtained using a composition such as the following: Pure aluminum (from primary fusion) ...... 8 to 20% Pure zinc (from primary fusion) ) .......... 35 to 45%
Pure tin (primary) ......... 40 to 55%
This product is prepared by first melting the zinc and then gradually adding the aluminum, the tin then being introduced into the molten mixture.
Unlike existing methods which involve heating the weld rods, the method of applying filler metals according to this invention does not require pre-heating the filler metal. The parts to be welded being brought to the desired temperature, i.e. around 250 C. or-approximately 4300 C. in the case of the examples described above, it suffices to rub the welding rod on the parts to ensure the fusion of the weld and prevent at the same time the formation of an oxide layer under the action of heat, or destroy the oxide layer which would have formed.
Of course, the parts to be welded are first thoroughly cleaned and the edges of the parts to be joined may be previously chamfered in the usual manner. The heating of the parts at the place to be welded can be done in any suitable manner, for example by means of a welding torch, a torch or a soldering iron.
The invention is not limited to the examples described and the new filler products can be used whenever it is a question of making a connection by welding between two or more parts, or a filling of cracks, cracks or cavities. in a non-ferrous metal part.
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