CH636290A5 - Brasure pour le brasage de metaux. - Google Patents

Description

La présente invention concerne une brasure, se présentant sous la forme d'une bande, pour le brasage de métaux, notamment pour le brasage, avec flux, de fonds composites d'ustensiles culinaires. L'invention a également pour objet un procédé de fabrication de cette brasure.

Il est connu de réaliser des brasures entre métaux de même nature ou de nature différente au moyen d'un métal d'apport en présence d'un flux décapant solide (dans tout ce qui suit, on désignera sous le terme général de métal aussi bien des métaux purs que des alliages métalliques). On peut ainsi braser, par exemple, de l'aluminium et de l'acier inoxydable, de cuivre ou de l'aluminium, ou du cuivre et de l'acier inoxydable. On utilise pour cela du métal d'apport sous forme de fil enrobé de flux, ou muni d'un canal rempli de flux, ou sous forme de métal en poudre mélangé à du flux. Les compositions chimiques des brasures et des flux sont connues de l'homme de l'art, de même que les procédés de chauffage permettant de réaliser l'assemblage par brasage (chauffage par induction, par résistance, au four ou au moyen d'un chalumeau).

Dans le brevet français N° 2391803, on a décrit un procédé de brasage de métaux convenant particulièrement pour la réalisation, à l'unité aussi bien qu'en série, de fonds d'ustensiles de cuisine composés de plusieurs métaux ainsi que pour le raccordement électrique entre métaux conducteurs. Dans le premier cas, il s'agit de réaliser une excellente conductivité électrique thermique, et, dans le second cas, une excellente conductivité électrique entre les divers éléments assemblés par brasage, ce que ne permettent pas toujours les procédés utilisant des brasures en poudres.

Conformément à ce procédé connu, on utilise une brasure préalablement revêtue d'une couche homogène et adhérente de flux et découpée à la forme et aux dimensions adaptées à la forme et aux dimensions des éléments à assembler.

La brasure peut se présenter sous la forme d'une bande mince homogène, mais aussi sous la forme d'une bande mince dont les éléments laissent entre eux des espaces vides dans lesquels le flux viendra se loger, telle qu'une toile, une grille, du métal perforé ou déployé ayant ou non subi un traitement de surface pour améliorer l'adhérence du flux. Il est également possible que l'une des pièces à assembler soit préalablement munie, sur l'une de ses faces ou sur les deux faces, d'une couche de brasure par un procédé connu tel que le colaminage et que la couche de brasure soit elle-même revêtue de la couche de flux approprié en vue d'un assemblage ultérieur. Dans tous les cas, le flux est déposé par un procédé classique, par exemple par immersion dans une suspension de flux dans un liquide (eau additionnée de différents additifs assurant la mise en suspension, liquide organique, etc.), par aspersion ou projection au pistolet de la suspension, etc. Il est également possible d'immerger la brasure dans un bain de flux fondu. Lorsque la brasure se présente sous la forme d'une bande mince, il est possible de faire circuler la bande dans un four à température réglée, contenant un bain de flux fondu.

La bande est refroidi dès sa sortie du four, et une mince pellicule de flux, très adhérente, reste fixée sur les deux faces de la bande dans laquelle on peut immédiatement découper les flans de la forme et de la dimension désirées.

Il en est de même si la brasure se présente sous la forme d'une toile, d'une grille ou de métal déployé ou perforé. Pour faciliter l'adhérence du flux, on peut faire subir à la brasure différents traitements de surface, tels que chauffage à température modérée, dégraissage, brossage.

Cependant, la mise en œuvre du procédé connu qui vient d'être .mentionné présente un certain nombre d'inconvénients.

D'une part, on ne trouve pas, de façon courante, de la grille ou du métal déployé en alliage de brasure, et une fabrication spéciale serait relativement onéreuse. Par ailleurs, l'adhérence du flux liquide ou en solution entre les mailles de la grille est liée à des phénomènes de tension superficielle qui ne sont pas toujours parfaitement maîtrisés et qui peuvent entraîner des adhérences irrégulières.

D'autre part, dans le cas de la bande mince, au moment où l'on effectue le brasage, la bande mince de brasure et le flux fondent à peu près simultanément, et le flux liquide tend à former de larges plages qui, après refroidissement, constitueront des zones non soudées, dans lesquelles la transmission de la chaleur entre les différentes couches constituant le fond de l'ustensile sera perturbée. En outre, la résistance mécanique du joint ainsi réalisé se trouvera diminuée.

L'invention a pour but de remédier à ces inconvénients grâce à l'amélioration de la répartition et de l'adhérence du flux sur la bande de brasure.

A cet effet, la brasure selon l'invention est caractérisée en ce que la bande de brasure comprend, sur au moins une de ses faces, des cavités destinées à recevoir le flux.

Le procédé de fabrication de cette brasure est caractérisé en ce que lesdites cavités sont formées par gravure, dans une bande de brasure.

Ainsi, la brasure est fabriquée en gravant une bande de brasure sur au moins une de ses deux faces, de façon à faire apparaître des petites cavités dans lesquelles le flux viendra se loger.

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Parmi les différents moyens pour former ces cavités, un des plus efficaces et qui se prête le mieux à une mise en œuvre industrielle consiste à faire passer la bande soit entre un rouleau graveur entraîné et un rouleau fou, dont le revêtement superficiel possède une aptitude à la déformation élastique tel que du carton, du caoutchouc, ou certains plastiques souples, soit entre deux rouleaux graveurs entraînés en synchronisme, sans possibilité de glissement.

Dans le premier cas, le rouleau graveur en relief forme, sur la bande, des cavités régulières. Ces cavités peuvent avoir des formes très diverses, mais il est apparu que les meilleurs résultats étaient obtenus lorsqu'elles ont des formes géométriques régulières et que leur contour est un triangle équilatêral ou isocèle, un carré ou un losange, avec une dimension de l'ordre de 0,5 à 5 mm, et, de préférence, entre 1 et 2 mm de côté ou de diagonale, et de quelques centièmes à quelques dizièmes de millimètre de profondeur maximale.

Ces formes géométriques régulières peuvent être obtenues très facilement par des moyens mécaniques simples et peu coûteux, et on dispose, couramment, de bandes de brasure en alliages aluminium/ silicium, avec des teneurs en silicium pouvant aller de 5 à 20% par exemple, tel que FAS13 (à 13% de silicium), sous des épaisseurs de quelques centièmes de millimètre, ce qui assure des coûts de production réduits.

Les cavités formées sur une face de la bande forment des reliefs sur la face opposée, et ces reliefs déterminent, entre eux, des cavités dans lesquelles viendra également se loger le flux. De façon à assurer une répartition du flux sensiblement égale sur l'une ou l'autre face, on cherche donc à obtenir une équivalence approximative entre le volume total des cavités sur chaque face.

Ce résultat peut être obtenu si les reliefs du rouleau graveur ont la forme de losanges ou de carrés alignés à la fois le long de leur grande et de leur petite diagonale, et sensiblement tangents par leur sommet. Des alignements de triangles équilatéraux pourraient également être envisagés.

Dans le second cas, les deux rouleaux graveurs comportent une gravure identique, formée également par des alignements de quadrilatères réguliers, carrés ou losanges, selon leurs deux diagonales ou de triangles isocèles ou équilatéraux alignés selon l'une de leur hauteur et leur base, l'un des rouleaux étant décalé par rapport à l'autre, d'un demi-pas de gravure, c'est-à-dire d'une demi-diagonale à la fois dans le sens longitudinal et dans le sens transversal.

Ce décalage doit impérativement être maintenu constant, et la rotation maintenue en synchronisme, sans glissement, par tout moyen connu. On obtient ainsi une symétrie rigoureuse entre les cavités formées sur chaque face mais, il est vrai, au prix d'une complication notable.

Un autre moyen de former les cavités pour retenir le flux consiste en une gravure chimique ou électrochimique, sur l'une ou les deux faces, en réglant la profondeur d'attaque de façon connue, selon la concentration, la température et la durée d'action du réactif d'attaque.

Les bandes de brasure ainsi gravées peuvent être revêtues de flux par l'un quelconque des moyens précédemment décrits.

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En raison de la parfaite adhérence du flux, on peut, indifféremment, et en fonction des conditions propres à chaque utilisateur, soit préalablement revêtir la bande avec le flux, puis procéder au découpage des flans aux formes et dimensions correspondant aux formes et dimensions des éléments à assembler, soit préalablement découper les flans dans la bande gravée et les revêtir ensuite de flux.

La mise en œuvre de l'invention améliore très sensiblement l'adhérence de flux sur la bande de brasure, ce qui permet de transporter, de stocker et de manipuler les flans sans aucun risque de manque local de flux au moment de la brasure. En outre, du fait de la répartition régulière du flux dans les alvéoles, on ne court plus le risque de trouver lorsqu'on effectue des tests d'arrachement des pièces soudées, de larges plages non soudées et isolées par du flux solidifié. Ce dernier est, au contraire, réparti de façon très régulière. Il en résulte une répartition régulière des plages soudées, ce qui assure une conduction thermique homogène sur toute la surface. Mais, du fait qu'une partie du flux reste emprisonnée entre les pièces brasées, et afin d'éviter une corrosion aux endroits où le flux apparaît en surface (sur la tranche de l'assemblage), il est préférable d'utiliser un flux non corrosif et d'éviter, en particulier, l'usage de flux à base de chlorures ou de fluorures alcalins.

Exemple:

Pour la fabrication d'ustensiles de cuisine dont le corps est en acier inoxydable, et dont le fond comporte trois couches: une, intérieure, en acier inoxydable faisant partie du corps; une, intermédiaire, composée d'un disque en aluminium, et une, externe, composée d'un disque en acier inoxydable, on a interposé entre le disque en aluminium, d'une part, et les deux couches en acier inoxydable, d'autre part, un flan de brasure en alliage aluminium/silicium à environ 13% de silicium.

Ce flan a été obtenu par passage d'une bande laminée de 0,040 mm d'épaisseur entre un cylindre graveur entraîné et un cylindre fou revêtu de carton épais.

La gravure consistait en losanges de 2 mm de grande diagonale et de 1,5 mm de petite diagonale, sensiblement tangents par leurs sommets, et régulièrement alignés selon leurs diagonales. La grande diagonale étant disposée dans le sens de la longueur de la bande. La bande ainsi gravée avait une épaisseur totale d'environ 0,15 mm.

Elle a alors été préchauffée à 200° C, puis enduite d'un flux non corrosif à base de fluoaluminate de potassium, par pulvérisation d'une suspension aqueuse de flux et séchage en continu.

On a vérifié qu'il n'y avait qu'un très faible écart, de l'ordre de quelques pour-cent, entre la quantité de flux adhérant dans les cavités de l'une et l'autre face. Les flans ont été découpés dans cette bande.

Le brasage a été réalisé, de façon connue, par chauffage à induction à une température voisine de 600° C.

On a vérifié, par les tests habituels d'arrachement et de choc thermique, que l'assemblage ainsi réalisé était d'une qualité exceptionnellement élevée.

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Claims (11)

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1. Brasure, se présentant sous la forme d'une bande pour le brasage de métaux, notamment pour le brasage avec flux de fonds composites d'ustensiles culinaires, caractérisée en ce que la bande de brasure comprend, sur au moins une de ses faces, des cavités destinées à recevoir le flux.

2. Brasure selon la revendication 1, caractérisée en ce que les cavités ménagées sur une première face de la bande de brasure forment sur la face opposée des reliefs laissant entre eux des cavités dont la capacité de remplissage par du flux est sensiblement égale à la capacité des cavités de la première face.

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REVENDICATIONS

3. Brasure selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que les contours des cavités sont des quadrilatères réguliers, losanges ou carrés, alignés selon leurs diagonales et sensiblement tangents par leurs sommets, ou des triangles isocèles ou équilatéraux.

4. Brasure selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que les diagonales des quadrilatères et les côtés des triangles sont compris entre 0,5 et 5 mm.

5. Procédé de fabrication de la brasure selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que lesdites cavités sont formées par gravure, dans une bande de brasure.

6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que les cavités sont formées par passage de la bande de brasure entre un rouleau graveur entraîné et un rouleau fou revêtu d'une matière souple élastique.

7. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que les cavités sont formées par passage entre deux rouleaux graveurs entraînés en synchronisme sans possibilité de glissement, les gravures d'un des rouleaux étant décalées par rapport aux gravures de l'autre, longitudinalement et transversalement d'un demi-pas.

8. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'on effectue la gravure des cavités par attaque chimique de la bande de brasure.

9. Procédé selon l'une des revendications 5 à 8, caractérisé en ce que l'on revêt de flux une bande de brasure gravée et en ce que l'on découpe ensuite cette bande en flans.

10. Procédé selon l'une des revendications 5 à 8, caractérisé en ce que l'on découpe des flans dans une bande de brasure gravée, et que l'on revêt ensuite ces flans de flux.

11. Utilisation de la brasure selon l'une des revendications 1 à 4 pour le brasage avec flux de fonds composites d'ustensiles culinaires, caractérisée en ce que le flux est non corrosif vis-à-vis des différents éléments brasés pour former le fond composite.