CA1318113C - Procede de fabrication d'un cable electrique souple a conducteur comprenant des fils fins d'aluminium ou alliage d'aluminium - Google Patents

Procede de fabrication d'un cable electrique souple a conducteur comprenant des fils fins d'aluminium ou alliage d'aluminium

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CA1318113C
CA1318113C CA000563117A CA563117A CA1318113C CA 1318113 C CA1318113 C CA 1318113C CA 000563117 A CA000563117 A CA 000563117A CA 563117 A CA563117 A CA 563117A CA 1318113 C CA1318113 C CA 1318113C
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Alain Rageot
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    • H01B13/0292After-treatment

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Abstract

Procédé de fabrication d'un câble électrique souple, comportant un ensemble de fils fins recuits, au moins partiellement en aluminium et de diamètre inférieur à 0,5 mm, et une isolation recouvrant ledit ensemble. Le procédé consiste à appliquer une première couche d'isolation sur ledit ensemble de fils fins non recuits, à enrober ensuite ledit ensemble revêtu de ladite première couche d'isolation d'une deuxième couche d'isolation en vernis à base d'un matériau polymère, et finalement à soumettre ledit ensemble enrobé de vernis à un traitement thermique assurant simultanément le recuit desdits fils fins et la cuisson du vernis. L'invention trouve une application dans la fabrication de câbles électriques souples facilement sertissables ou brasables à d'autres éléments électriques, comprenant des fils fins de diamètre inférieur à 0,5 mm, en aluminium ou alliage d'aluminium recouverts d'une couche de nickel.

Description

131$~ ~3 Procédé de fabrication d'un câble électrique souple à conducteur ____________ _ _________________________________ _________ _____ oomprenant_des fils flns_d'aluminium ou_alllage_d'aluminium La présente invention concerne un procédé de fabrication d'un câ-ble élecSrique souple constltué d'un conducteur toronné Pormé de rils fins, de diamètre inférieure à 0,5 mm, en aluminium ou alliage d'aluminium, et revêtu d'un matériau polymère, ou constitué d'un ou plusieur~ conducteurs i~olés, rçvêtus d'un écran électrique ~ormé de fils fins de diamètre inférieur à 0,5 mm, en aluminium ou alliage d'alumin~um, ~uipé~ ou treqsés autour d'eux, cet écran pouvant être entouré d'au moins une couche isolante en matériau pol~mère.
De tels câbles sont particullèrement utilisé~ dans le câblage des aeronefs ou des engins spatiaux. Ils sont habituellement constitués d'une âme conductrice faite d'un toron de fils fins et d'une isolation formée d'une ou plusieurs couches d'un ou de plusieurs matériaux polymère3. Ceq matériaux peuvent être, soit directement extrudés sur l'âme conductrice, qoit préablement raçonnés en rubans qui sont ensuite enroulés hélicoidalement autour de l'âme conductrice. Cette isolation est elle-même fréquemment revêtue d'une couche d'émail obtenue par cuisson d'un vernis. Le conducteur isolé, ou un raisceau de conducteurs isolés, peut être revêtu d'un écran électrique réali3é à l'aide de rils fins,soit par guipage, soit par tressage. Cet écran électrique est généralement revêtu d'un isolant électrique qui peut être extrudé ou rubané et, éventuellement, recouvert d'un émail.
~ es polymeres isolants et les émaux utilisés sont fréquemment des résines fluorées ou des polyimides, ou tout autre matériau conservant de bonnes propriété mécaniques et d'isolement électrique à des températures de 3ervice supérieures à environ 150C.
Pour obtenir des câbles souples et la plu9 raible résistance électrique, il est essentiel que le métal des conducteurs soit convena-blement recuit. Mais, dans le cas des conducteurs comportant des ~ils rins, de diamètre inférieur à 0, 5 mm, il est connu que les rils recuits d'aluminium ou d'alliage d'aluminium sont fragiles et supportent mal les variations brusques des efforts qui leur sont appliqués au cours des opérations de toronnage, d'isolation ou de tressa~e, variations brusques dont il n'est pas possible de s'affranchir entièrement malgré le soin apporté lor~ des opérations de toronnage, de tressage, de guipage ou '' 1 3 ~ 3 d'isolation. Il en résulte de nombreuses casses des fils au cours du cycle de fabrication, casses d'autant plus gênantes que pour obtenir la meilleure souplesse des câbles, on s'efforce d'augmenter le nombre des fils en diminuant leur diamètre.
La présente invention a pour but de permettre la fabrication de câbles électriques souples comportant des fils d'aluminium ou d'alliage d'aluminium de diamètre inférieur à 0,5 mm, et pouvant descendre jusqu'à environ 0,05 mm, en réduisant dans une très large mesure les risques de casse lors des opérations de toronnage, de tressage, de guipage ou d'isolation.
Selon la présente invention, il est prévu un procédé de fabrication d'un câble électrique souple, comportant un ensemble de fils fins recuits, au moins partiellement en aluminium et de diamètre inférieur à 0,5 mm, et une isolation recouvrant ledit ensemble, caract~risé
en ce qu'il consiste à appliquer une première couche d'isolation sur ledit ensemble de fils fins non recuits, à
enrober ensuite ledit ensemble revêtu de ladite première couche d'isolation d'une deuxième couche d'isolation en vernis à base d'un matériau polymère, et finalement à
soumettre ledit ensemble enrobé de vernis à un traitement thermique assurant simultanément le recuit desdits fils fins et la cuisson du vernis.
De préférence, le traitement thermique est effec-tué dans une enceinte dont la température est au moins Lorsque le vernis est à base de résines fluorées, le traitement thermique est effectué dans une enceinte à
450OC pendant 30 secondes environ.
Les fils fins non recuits peuvent être toronnés 131~1 i 3 - 2a -pour constituer ledit ensemble sous forme de conducteur toronné sur lequel on applique ladite première couche d'isolation.
Les fils fins non recuits peuvent également être assemblés sur au moins un conducteur isolé pour constitu~r ledit ensemble sous forme d'un écran électrique périphérique, sur lequel on applique alors ladite première couche d'isolation.
Le procédé selon l'invention trouve une appli-lo cation dans la fabrication de câbles électriques souplesfacilement sertissables ou brasables à d'autres éléments électriques, comprenant des fils fins de diamètre inférieur à 0,5 mm, en aluminium ou alliage d'aluminium recouverts d'une couche de nickel.
Le procédé de l'invention s'applique particulière-ment bien aux ~. 3 ~ 3 câbles comportant des ~il9 fins d'aluminium ou d'alliage d'aluminium, recouverts d'une couche de nickel, ces ~il5 étant particulièrement ap-préciés de~ utiliqateurs lor~que le ou les conducteurs, ou l'écran, des câbles doivent être réunis à leur extrémité à des éléments électriques tels que de~ contacts ou d'autre~ câbles, par sertissaee ou bra~age. La couche de nickel élimine les mauvais contacts inhérents à l'oxydation superficielle de l'aluminium. Elle permet aussi d'obtenir un bon accro-chage des brasure3 tendres à l'étain ou à l'argent.
Dans l'état non entièrement recuit, les fils pos~èdent comme il e9t connu des propriétés mécaniques, et en particulier une contrainte à
la rupture, supérieures a celles que pré~entent ces mêmes ~ils dans l'état parfaitement recuit. Le traitement thermique de recuit, nécessaire pour obtenir la meilleure conductivité électrique et toute la souplesse requise par les câbles, est pratiqué après les opérations de toronnage et d'isolation du conducteur, ou après l'opération de guipage ou de tressage.
Les états métallurgiques recuit, semi-écroui et écroui ont une dé~inition variable selon les fournisseurs des fils et les pays. En France, par exemple, ces états sont définis pour les ~ils d'aluminium ou d'alliage d'aluminium par la norme NF A 02-006 et les valeurs garanties des caractéristiques mécaniques sont indiquées pour chaque état par le rournisseur. De toutes ~açons, il existe tou~ours pour chaque ~il d'aluminium ou d'alliage d'aluminium plusieurs états métallurgiques en dehors de l'état recuit tels que la valeur de la contrainte à la rupture soit considérablement supérieure à la valeur observée dans l'état recuit.
Le traitement thermique qui permet d'obtenir un ~il par~aitement recuit dépend de la pureté du métal ou de la composition de l'alliage. Il dépend au3si des états métallurgiques et des tra_tements thermiques qu'à
subis le métal dans les phases de fabrication qui ont précédé le recuit.
Ce traitement thermique eqt caractérisé par la température à laquelle doit être porté le ~il et la durée de maintien à cette température. Pour l'aluminium et de nombreux alliages, la température doit être au moins égale à 240 C et dang ce cas la durée peut être de plusieurs heures.
Mais si on utilise une tempé-rature plus élevée, par exemple supérisure 13~ 2 _ 4 --à 350 C, la durée peut etre réduite à une ~raction de seconde.
Les isolants utilisés dans les câbles souples, particulièrement ceux destinéq aux industries aéronautiques et spaciales, sont capables de supporter de telles températures pendant des durées qui peuvent alIer de quelques ~econdes à plusieurs heures selon le matériau d'isolation utilisé.
Ainsi il eqt pos~ible de recuire le conducteur toronné et le guipa-ge ou la tresse constituant l'écran lorsque ceux-ci sont revêtus de leur i~olation. Ce recuit peut même être combiné avec l'opération de cuisson des vernis qui enduisent éventuellement la ou les couches d'isolant.
A titre d'exemple, la demanderesse a réalisé un conducteur toronné
oonstitué de 19 fils ayant un diamètre de 0,15 mm. Ces fils en aluminium 131050, défini par la norme rrançaise NF A 02-104, étaient recouverts d'une couche de nickel d'environ 1 micron d'épaisseur. Ils ont été toronnés alors qu'ils étaient dans l'état métallurgique écroui correspondant à la désignation H 26 de la norme française NF A 02_006.
Dans cet état, la contrainte à la rupture était supérieure à 160 MPa et l'allongement à la rupture était d'environ 1 %. Le conducteur toronné a été isolé par deux couches de ruban polyimide vendu qous la marque Kapton par DUPONT de NEMOURS. Ces rubans avalent une épaisseur de 25 mlcrons.
Cette isolation a été revêtue d'une couche de vernis constitué d'une émulsion aqueuse de polytétrafluoroéthylène. Le conducteur ainsi revêtu a alors défilé à la vitesse de 20 m/mn dans une enceinte chauffée à
450c C. Le temps de sé~our dans l'enoeinte de chaque partie du conducteur isolé était d'environ 30 ~econdes. Ces conditions opératoires ont permis de cuire le vernis et de recuire le3 fil3 d'aluminium constituant le conducteur toronné. Après traitement le3 fils extrai~s du conducteur avaient un allongement à la rupture supérieur à 12 %. La contrainte à la rupture n'était pas supérieure à 130 MPa. Ces caractéri~tiques correspondent bien à un état métallurgique recuit garantissant la con-ductivité électrique et la souplesse requi~es.
Dans une autre réalisation, deux conducteurs ainsi réalisés ont été torsadés ensemble pour ~ormer une paire. Sur cette paire a été
appliquée une tresse constituée de 16 fuseaux de 3 fils en aluminimum 131050 revêtu de nickel comme indiqué ci-dessus. Le diamètre ce ces fil3 ~31~

était de 0,12 mm. Ils ont été utilisés dans un ~tat métallurgique partiellement écroui correspondant à la désignation H 24 de la norme françai~e NF A 02-006, l'état métallurgique H26 plus écroui n'étant pa favorable à la bonne constitution d~une tresse. Dans cet état ~ 24, la contrainte à la rupture de chaque fil était comprise entre 140 et 150 MPa. L'allongement à la rupture était compriY entre 3 et 4 ~. La tresse a ensuite ét~ isolée par deux coucheG de ruban en Kapton et une couche de vernis fluoré comme indiqué ci-des3uq. Le câble ainsi réalisé a alors dé~iié dans la même enceinte et avec les mêmes conditions opératoires qu'indiquées ci-dessus. Les essais pratiqués sur des ~ils extraits de la tresRe aprèq ce traitement ont donné les mêmes résultat~, c'est-à-dire une contrainte à la rupture in~érieure à 130 MPa et un allongement à la rupture supérieur à 12 %, garantis~ant ainsi la souplesse et la conductivitë requises.
Comme il a été indiqué plus haut, la valeur de la température et la durée de séJour dans l'enceinte peuvent varier dans de lar~es proportions et permettre néanmoins d'obtenir le recuit du conducteur toronné ou de l'écran. Ceci permet entre autres de choisir ces conditions opératoires en tenant compte d'autres contrainte~ liées en particulier ~0 aux caractéristiques des matériaux isolants utilisés. Dan~ le~ exemples ci-dessu~, la température de l'enceinte a été ~ixée à la valeur élevée qu'imposait la cuisson du vernis fluoré.

3o

Claims (6)

1/ Procédé de fabrication d'un câble électrique souple, comportant un ensemble de fils fins recuits, au moins partiellement en aluminium et de diamètre inférieur à 0,5 mm, et une isolation recouvrant ledit ensemble, caractérisé en ce qu'il consiste à appliquer une première couche d'isolation sur ledit ensemble de fils fins non recuits, à enrober ensuite ledit ensemble revêtu de ladite première couche d'isolation d'une deuxième couche d'isolation en vernis à base d'un matériau polymère, et finalement à soumettre ledit ensemble enrobé de vernis à un traitement thermique assurant simultanément le recuit desdits fils fins et la cuisson du vernis.
2/ Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit traitement thermique est effectué dans une enceinte dont la température est au moins 240°C.
3/ Procédé selon la revendication 2, dans lequel le vernis est à base de résines fluorées, caractérisé en ce que ledit traitement thermique est effectué dans une enceinte à 450°C pendant 30 secondes environ.
4/ Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits fils fins non recuits sont toronnés pour constituer ledit ensemble sous forme de conducteur toronné sur lequel on applique ladite première couche d'isolation.
5/ Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits fils fins non recuits sont assemblés sur au moins un conducteur isolé pour constituer ledit ensemble sous forme d'un écran électrique périphérique, sur lequel on applique alors ladite première couche d'isolation.
6/ Application du procédé selon l'une des revendications 1 à 5 à la fabrication de câbles électriques souples facilement sertissables ou brasables à d'autres éléments électriques, comprenant des fils fins de diamètre inférieur à 0,5 mm, en aluminium ou alliage d'aluminium recouverts d'une couche de nickel.
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