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La présente invention concerne un procédé pour assembler des métaux ou des alliages dissemblables. Elle s'applique en par- ticulier aux cas qui normalement nécessiteraient une opération de soudure impraticable par suite de la formation de composés intermétalliques cassants entre les deux métaux, qui affaiblissent l'assemblage ou le dessoudent. Ainsi, par exemple pour fabriquer des récipients en acier revêtus d'une mince garniture de titahe; destinés aux usines chimiques, il est difficile de fixer la garni- ture à l'enveloppe par suite de la formation de composés intermé- diaires de fer et de titane cassants.
Cette difficulté peut être surmontée par assemblage mécanique tel que par rivetage, ou par assemblage semi-mécanique qui consiste, par exemple à forer l'enve-
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loppe à intervalles et à insérer des chevilles en matière compatible, par exemple en titane, auxquelles la garniture peut être soudée par points. Ces assemblages laissent cependant beaucoup à désirer et dans beaucoup de cas, par exemple dans le cas de récipients qui, à l'emploie sont soumis à des variations de pression ou de tempéra- ture, ils ne donnent pas satisfaction.
La présente invention procure un procédé pour assembler des parties de deux métaux ou alliages dissemblables se recouvrant par brasure, suivant lequel on place un métal ou alliage de brasure compatible avec les deux parties entre les bords des parties se recouvrant, et on ne fait fondre que certaines parties du métal ou alliage de brasure en brasant pour assembler les deux parties.
Le métal ou alliage de brasure peut être fondu par une machine à souder parrésistance classique, par exemple une machine à souder par points ou une machine à souder les joints. On peut utiliser une torche à arc sous argon au lieu d'une machine à souder par-ré- sistance.
L'alliage ou métal de brasure peut être appliqué sous forme d'une feuille, d'.une bande, d'une poudre, ou sous toute autre forme appropriée, et consiste en un métal ou alliage quelconque ayant un point de fusion inférieur à celui des parties à assembler, qui est capable de former une brasure saine entre ces parties sans formation de composés intermétalliques cassants, c'est-à=dire que le métal ou l'alliage de brasure est compatible avec les métaux dissemblables.
Ainsi, par exemple, lorsque les parties à assembler sont en titane et en un métal ferreux, on peut choisir un métal de brasure à base d'aluminium qui contient jusqu'à 15% de silicium avec ou sans autre addition mineure de cuivre, d'alliages de cuivre et de nickel (qui peuvent être soit à base de cuivre ou de nickel), de nickel, d'argent et d'alliages d'argent et d'étain.
L'utilisation d'un fondant n'est pas nécessaire.
Pour braser du titane à de l'acier par le procédé de la
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présente invention, de l'argent et du cupro-nickel donnent de bons résultats, la résistance et la ductilité de -'ces assemblages étant approximativement égales à celles d'une soudure par points titane-titane. Quoiqu'on puisse réaliser des assemblages à l'aide des autres matières de brasure énumérées ci-dessus, ces assemblages sont moins résistants que les soudures par points titane-acier réalisées sans brasure.
On préfère du, cupro-nickel contenant 80% de cuivre au cupro-nickel contenant 70% de cuivre ou à l'argent. Des essais ont montré que l'assemblage brasé au cupro-nickel 80/20 ne lâche par séparation à l'interface, qu'après une déformation et un déchirement appréciables de la feuille de titane. Cet alliage pro- duit un assemblage qui possède une ductilité comparable à une soudure par points titane-titane.
Une gamme d'épaisseur appropriée pour du cupro-nickel et de l'argent lorsqu'on l'utilise sous forme de feuille est com- prise entre 0,002-0,005 pouce. (0,05 mm et 0,12 mm).
On a constaté qu'on obtient les meilleurs résultats lorsqu'une forte proportion d'alliage de brasure inalliée est présente sous forme d'une couche distincte entre les métaux dissemblables, par exemple du titane et de l'acier.
La qualité des assemblages titane-acier, obtenus par le procédé de brasure par points décrit plus haut, dépend du courant de soudure utilisé. Lorsqu'on exécute des assemblages de ce genre, il faut soigneusement veiller à empêcher les variations du courant de soudure qui peuvent être provoquées, par exemple, lorsque la quantité d'acier doux dans la boucle extérieure de la machine à souder varie comme cela se produit lorsqu'on fabrique des ensem- bles par soudure par points. Il est à conseiller d'utiliser un cycle de soudure de durée réduite pour réduire au minimum la forma- tion de composés intermétalliques cassants.
Il faut nettoyer les surfaces des parties métalliques situées à l'endroit de l'assemblage pour éliminer la pellicule d'oxyde normalement présente sur ces surfaces. Les métaux et
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la feuille de brasure sont de préférence dégraissés dans de la vapeur de trichloréthylène et ensuite abrasés eu. sablés à la grenaille, la brasure étant exécutée aussitôt que possible après ces traitements.
A titre d'exemple, lors de la fabrication d'un récipient' composé d'une enveloppe en acier doux de 3/8 pouce d'épaisseur (9,5 mm) pourvu d'une garniture en titane de 0,02 pouce d'épais- seur (0,5 mm), on interpose une feuille de cuivre-nickel $0/20 de 0,003 pouce d'épaisseur (0,07 mm) entre les éléments et on fait fondre la feuille en des points séparés à l'aide d'une machine à souder par points classique. On dégraisse et on gratte le titane à l'aide d'une brosse, et on dégraisse et on sable l'acier à la grenaille avant la brasure.
On obtient ainsi des assemblages qui ont une résistance de 700 à 750 livres par point (317 à 340 kg par point), ce qui équivaut à environ 12 tonnes par pouce carré (19 kg par mm2
La machine à souder par points utilisée dans cet exemple est une machine Metro-Vick (Marque de Fabrique Déposée) du type AS 60 pourvue d'électrodes de alliage de cuivre de 3/16 pouce de diamètre 4,75 mm). Les prises du transformateur qui, comme on l'a constaté, conviennent le mieux pour réaliser des assemblages suivant la présente invention, sont de 5 points en dessous de la normale à 3 points au-dessus de celle-ci, correspondant à 2,9 à 3,6 volts, et on a obtenu les meilleurs résultats avec de 5 à 50 cycles. D'autres machines à souder par points de capacité adéquate peuvent être utilisées de façon satisfaisante.
D'autres assemblages de titane et d'acier doux ont été réalisés à l'aide d'autres brasures et les résistances, déterminées par traction au cisaillement sur une machine d'essai à la traction classique, sont les suivantes : aluminium 7,5 tonnes par pouce carré (11,8 kg/ par mm2 aluminium-silicium 9 tonnes par pouce carré (14,1 kg par mm2), cuivre 11 tonnes par pouce carré (17,3 kg par mm2 cupro-nickel 70/30 12 tonnes par pouce
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carré (19 kg par mm2 nickel 11 tonnes par pouce carré (17,3 kg par mm2), argent 12 tonnes par pouce carré (19 kg par mm2 argent-étain 12 tonnes par pouce carré (19 kg par mm2
Quoique que ces essais aient été réalises.avec une pla- que en acier doux de 3/8 pouce, d'épaisseur 9,5mm et une feuille de titane de 0,
02 pouce d'épaisseur' (0,5 mm on a obtenu des assemblages satisfaisants avec une plaque en acier doux de 3/4 pouce d'épaisseur (19 mm) et du titane de 0,036 pouce d'é- paisseur (0,9 mm).
D'autres constructions auxquelles le procédé suivant l'in vention peut être avantageusement appliqué, sont des récipients pour l'industrie chimique ou analogues comportant des garnitures d'autres métaux réfractaires, tels que par exemple du zirconium, 'du niobium ou du tantale. Ces récipients peuvent être revêtus de feuilles d'un métal qui présente une forte résistance à la corrosion tel que le titane, en fixant les feuilles à l'acier par le procédé de l'invention et en soudant les joints entre des feuilles adjacentes de titane.
REVENDICATIONS.
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1.- Procédé pour assembler par brasure des parties de deux métaux ou alliages dissemblables se recouvrant, caractérisé er, ce qu'on place un métal ou alliage de brasure compatible avec les deux parties entre les bords des parties se reoouvrant, et en ce qu'on ne fait fondre que certaines parties du métal ou alliage de brasure lors du brasage de façon à assembler les deux parties.
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The present invention relates to a method for joining dissimilar metals or alloys. It applies in particular to cases which would normally require an impracticable soldering operation due to the formation of brittle intermetallic compounds between the two metals, which weaken the assembly or unsolder it. Thus, for example to manufacture steel containers coated with a thin titanium liner; For chemical plants, it is difficult to attach the liner to the casing due to the formation of brittle iron and titanium intermediates.
This difficulty can be overcome by mechanical assembly such as by riveting, or by semi-mechanical assembly which consists, for example, in drilling the casing.
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loppe at intervals and insert dowels of compatible material, for example titanium, to which the gasket can be spot welded. These assemblies, however, leave much to be desired and in many cases, for example in the case of containers which, in use are subjected to variations in pressure or temperature, they are not satisfactory.
The present invention provides a method for joining parts of two dissimilar metals or alloys overlapping by brazing, wherein a metal or brazing alloy compatible with the two parts is placed between the edges of the overlapping parts, and only melted. solder parts of the metal or alloy by brazing to assemble the two parts.
The solder metal or alloy can be melted by a conventional resistance welding machine, for example a spot welding machine or a joint welding machine. An argon arc torch can be used instead of a resistance welding machine.
The solder alloy or metal may be applied in foil, strip, powder, or any other suitable form, and consists of any metal or alloy having a melting point below. that of the parts to be assembled, which is capable of forming a sound solder between these parts without the formation of brittle intermetallic compounds, ie the metal or the solder alloy is compatible with dissimilar metals.
Thus, for example, when the parts to be assembled are made of titanium and a ferrous metal, it is possible to choose an aluminum-based brazing metal which contains up to 15% silicon with or without other minor addition of copper, d Alloys of copper and nickel (which can be either copper or nickel based), nickel, silver, and silver and tin alloys.
The use of a fondant is not necessary.
For brazing titanium to steel by the process of
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In the present invention, silver and cupro-nickel give good results, the strength and ductility of these assemblies being approximately equal to that of a titanium-titanium spot weld. Although joints can be made using the other solder materials listed above, these joints are less resistant than titanium-steel spot welds made without solder.
Cupro-nickel containing 80% copper is preferred over cupro-nickel containing 70% copper or silver. Tests have shown that the assembly brazed with 80/20 cupro-nickel does not release by separation at the interface until after appreciable deformation and tearing of the titanium sheet. This alloy produces a joint which has a ductility comparable to a titanium-titanium spot weld.
A suitable thickness range for cupro-nickel and silver when used in sheet form is 0.002-0.005 inch. (0.05mm and 0.12mm).
It has been found that best results are obtained when a high proportion of unalloyed solder alloy is present as a distinct layer between dissimilar metals, for example titanium and steel.
The quality of the titanium-steel joints, obtained by the spot brazing process described above, depends on the welding current used. When making such joints, great care should be taken to prevent variations in the weld current which may be caused, for example, when the amount of mild steel in the outer loop of the welding machine varies as it happens. produced when making assemblies by spot welding. It is advisable to use a short solder cycle to minimize the formation of brittle intermetallic compounds.
The surfaces of the metal parts located at the assembly site must be cleaned to remove the oxide film normally present on these surfaces. Metals and
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The solder foil are preferably degreased in trichlorethylene vapor and then abraded. shot blasted, the solder being carried out as soon as possible after these treatments.
As an example, when fabricating a container consisting of a 3/8 inch thick (9.5 mm) mild steel shell with a 0.02 inch thick titanium liner 'thick (0.5 mm), a 0.003 inch thick (0.07 mm) $ 0/20 copper-nickel foil is interposed between the elements and the foil is melted at separate points at the using a conventional spot welding machine. The titanium is degreased and scraped using a brush, and the steel is degreased and sanded with shot before brazing.
This results in assemblies that have a strength of 700 to 750 pounds per point (317 to 340 kg per point), which is equivalent to about 12 tons per square inch (19 kg per mm2
The spot welding machine used in this example is a Metro-Vick (Trademark) AS 60 type machine provided with 3/16 inch diameter (4.75 mm) copper alloy electrodes. The transformer taps which, as has been observed, are best suited for making assemblies according to the present invention, are 5 points below the normal to 3 points above the latter, corresponding to 2.9 at 3.6 volts, and the best results have been obtained with 5 to 50 cycles. Other spot welding machines of adequate capacity can be used satisfactorily.
Other joints of titanium and mild steel were made using other solders and the strengths, determined by shear tension on a conventional tensile testing machine, are as follows: aluminum 7.5 tons per square inch (11.8 kg / per mm2 aluminum-silicon 9 tons per square inch (14.1 kg per mm2), copper 11 tons per square inch (17.3 kg per mm2 cupro-nickel 70/30 12 tons per inch
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square (19 kg per mm2 nickel 11 tons per square inch (17.3 kg per mm2), silver 12 tons per square inch (19 kg per mm2 silver-tin 12 tons per square inch (19 kg per mm2
Although these tests were carried out with a 3/8 inch mild steel plate, 9.5mm thick and a 0 titanium sheet,
02 inch thick '(0.5 mm Satisfactory joints were obtained with a mild steel plate 3/4 inch thick (19 mm) and titanium 0.036 inch thick (0.9 mm).
Other constructions to which the process according to the invention can be advantageously applied are containers for the chemical industry or the like comprising linings of other refractory metals, such as, for example, zirconium, niobium or tantalum. These containers can be coated with sheets of a metal which exhibits high corrosion resistance such as titanium, by securing the sheets to the steel by the method of the invention and by welding the seams between adjacent sheets of titanium. .
CLAIMS.
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1.- Method for assembling by brazing parts of two dissimilar metals or alloys overlapping, characterized in that a metal or brazing alloy compatible with the two parts is placed between the edges of the reopening parts, and in that 'Only certain parts of the metal or brazing alloy are melted during brazing so as to assemble the two parts.