FR2824009A1

FR2824009A1 - Aluminum based brazing alloy that is globally eutectic can contain silver and/or copper

Info

Publication number: FR2824009A1
Application number: FR0105725A
Authority: FR
Inventors: Alain Darrin
Original assignee: PMB
Current assignee: PMB
Priority date: 2001-04-27
Filing date: 2001-04-27
Publication date: 2002-10-31
Anticipated expiration: 2021-04-27
Also published as: FR2824009B1

Abstract

An aluminum based brazing alloy is globally eutectic and contains at least 30% by weight of aluminum. It may also contain at least 15% by weight of silver and/or at least 15% by weight of copper. INDEPENDENT claims are also included for: (a) Aluminum components assembled using this brazing alloy; (b) a method for the assembly of two aluminum components by brazing using this brazing alloy.

Description

l'ordre de 20, et leur largeur est de l'ordre de Smm.around 20, and their width is around Smm.

La présente invention concerne l'assemblage de pièces en aluminium, The present invention relates to the assembly of aluminum parts,

plus particulièrement leur assemblage par brasage. more particularly their assembly by brazing.

Comme on le sait, le brasage de pièces en aluminium est difficile. As we know, brazing aluminum parts is difficult.

De bons résultats sont obtenus en utilisant des bains de sels mais la mise en oeuvre de ceux-ci pose des problèmes de propreté et potentiellement de pollution. Le brasage sous vide ne présente pas ces inconvénients mais, appliqué à l'aluminium, les résultats ne sont pas à ce jour satisfaisants compte tenu des Good results are obtained by using salt baths, but the implementation of these poses problems of cleanliness and potentially of pollution. Vacuum brazing does not have these drawbacks but, applied to aluminum, the results have not been satisfactory to date considering the

fortes contraintes auxquelles les pièces sont soumises. strong constraints to which the parts are subjected.

La présente invention a pour but de proposer un alliage de brasure à base d'aluminium permettant l'assemblage satisfaisant par brasage de pièces en aluminium. Sel on l'i nvention un al li age de bras u re à base d 'a lum i n iu m, destiné au brasage de pièces en aluminium, est caractérisé par le fait que ledit alliage est globalement eutectique et sa teneur en aluminium est au moins égale à 30 pour The present invention aims to provide an aluminum-based brazing alloy allowing satisfactory assembly by brazing of aluminum parts. Sel on l'i nvention an al re age of u re arms based on a lum in iu m, intended for brazing aluminum parts, is characterized by the fact that said alloy is globally eutectic and its aluminum content is at less than 30 for

cent en poids.hundred by weight.

Selon une première forme, I'alliage de brasure contient de l'argent; sa teneur en argent est d'au moins 15 pour cent en poids; sa teneur en argent est According to a first form, the brazing alloy contains silver; its silver content is at least 15 percent by weight; its silver content is

au plus égale à, et de l'ordre de, 30 pour cent en poids. at most equal to, and on the order of, 30 percent by weight.

Selon une autre forme, I'alliage de brasure contient du cuivre; sa teneur en cuivre est d'au moins 15 pour cent en poids; sa teneur en cuivre est au plus égale à 50 pour cent en poids; sa teneur en cuivre est de l'ordre de 30 pour cent In another form, the brazing alloy contains copper; its copper content is at least 15 percent by weight; its copper content is at most 50 percent by weight; its copper content is around 30 percent

en poids.in weight.

La présente invention a également pour objet des pièces en aluminium assemblées par brasage, caractérisées par le fait que l'alliage de brasure est tel The present invention also relates to aluminum parts assembled by brazing, characterized in that the brazing alloy is such

que ci-dessus.as above.

Avantageusement, des moyens de positionnement relatif et de pré assemblage mécanique des pièces sont prévus; lesdits moyens sont du type à encliquetage; lesdits moyens sont portés par les pièces elles-mêmes; en Advantageously, means for relative positioning and for mechanical pre-assembly of the parts are provided; said means are of the snap type; said means are carried by the parts themselves; in

variante, lesdits moyens sont portés également par un élément d'interface. as a variant, said means are also carried by an interface element.

La présente invention a également pour objet un procédé d'assemblage par brasage de deux pièces en aluminium, comportant les étapes consistant à: a - nettoyer les pièces, b - positionner relativement les pièces à assembler, c - mettre en place un alliage de brasure, d - introduire l'ensemble dans un four à braser sous vide, e - mettre sous vide et en température jusqu'à création du joint de brasure, f - refroidir l'enceinte du four par balayage d'azote, g -sortir les pièces brasées, lequel procédé est caractérisé par le fait qu'à l'étape c) I'alliage de brasure est tel The present invention also relates to a method of assembling by brazing two aluminum parts, comprising the steps consisting in: a - cleaning the parts, b - relatively positioning the parts to be assembled, c - installing a brazing alloy , d - introduce the assembly into a soldering oven under vacuum, e - put under vacuum and at temperature until the brazing joint is created, f - cool the oven enclosure by flushing with nitrogen, g - take out the brazed parts, which method is characterized in that in step c) the brazing alloy is such

que ci-dessus.as above.

De préférence, les pièces à assembler sont telles que ci-dessus et, à Preferably, the parts to be assembled are as above and, at

l'étape b), les pièces sont pré-assemblées. step b), the parts are pre-assembled.

En variante, les étapes d à f sont remplacoes par: introduire l'ensemble dans une encointe sous vide ou sous atmosphère neutre, par exemple sous As a variant, steps d to f are replaced by: introducing the assembly into a vacuum or neutral atmosphere, for example under

azote, argon ou autre, et chauffer par induction. nitrogen, argon or other, and heat by induction.

Pour mieux faire comprendre l'objet de l'invention, on va en décrire maintenant, à titre d'exemple, purement illustratif et non limitatif, des modes de To better understand the object of the invention, we will now describe, by way of example, purely illustrative and not limiting, modes of

réalisation représentés sur les dessins annexés. realization shown in the accompanying drawings.

Sur ces dessins: - la figure 1 est une vue en perspective montrant l'application de l'invention à la réalisation d'un guide d'ondes comportant plusieurs pièces; - la figure 2 est une vue partielle en perspective éciatée montrant comment de telles pièces sont positionnées; la figure 3 est une vue partielle en coupe à plus grande échelle montrant une dent de positionnement; - la figure 4 est une vue selon la flèche IV de la figure 3; - la figure 5 est une vue analogue à la figure 2, en coupe, montrant une variante; - la figure 6 est une vue en coupe des extrémités du guide d'ondes de la figure 1; - les figures 7 et 8 sont des vues analogues aux figures 2 et 6 montrant la In these drawings: - Figure 1 is a perspective view showing the application of the invention to the production of a waveguide comprising several parts; - Figure 2 is a partial exploded perspective view showing how such parts are positioned; Figure 3 is a partial sectional view on a larger scale showing a positioning tooth; - Figure 4 is a view along arrow IV of Figure 3; - Figure 5 is a view similar to Figure 2, in section, showing a variant; - Figure 6 is a sectional view of the ends of the waveguide of Figure 1; - Figures 7 and 8 are views similar to Figures 2 and 6 showing the

mise en place de l'alliage de soudure, ici en forme de feuillard. placement of the welding alloy, here in the form of a strip.

L'alliage de brasure, selon l'invention, à base d'aluminium est globalement eutectique, à savoir que sa composition correspond, ou est très voisine, de celle de l'eutectique, ceci pouvant dépendre du métal à braser, en l'occurrence ici l'aluminium, qui, comme on le sait n'est pas toujours complètement pur; dans ce qui suit, on entend par aluminium une composition comportant 99,8 pour cent The brazing alloy, according to the invention, based on aluminum is generally eutectic, that is to say that its composition corresponds to, or is very close to, that of eutectic, this being able to depend on the metal to be brazed, in occurrence here aluminum, which, as we know is not always completely pure; in what follows, aluminum means a composition comprising 99.8 percent

d'aluminium pur.pure aluminum.

S'agissant d'un alliage aluminium-argent, de bons résultats sont obtenus lorsque l'argent est présent en une quantité qui correspond à 15-70 pour cent en poids de l'alliage; avantageusement, cette quantité est de l'ordre de 30 pour cent: un tel eutectique a une température de fusion de l'ordre de 570 degrés C, Being an aluminum-silver alloy, good results are obtained when silver is present in an amount which corresponds to 15-70 percent by weight of the alloy; advantageously, this quantity is of the order of 30 percent: such a eutectic has a melting temperature of the order of 570 degrees C,

laquelle pourrait atteindre 600 degrés C lorsque l'aluminium contient du Silicium. which could reach 600 degrees C when the aluminum contains Silicon.

S'agissant d'un alliage aluminium-cuivre, de bons résultats sont obtenus lorsque le cuivre est présent en une quantité qui correspond à 15-50 pour cent en poids de l'alliage; avantageusement, cette quantité est de l'ordre de 30, voir 33 pour cent: un tel eutectique a une température de fusion de l'ordre de 548 voir 550 degrés C. Le cuivre peut être de toute nature, par exemple, ordinaire; In the case of an aluminum-copper alloy, good results are obtained when the copper is present in an amount which corresponds to 15-50 percent by weight of the alloy; advantageously, this quantity is of the order of 30, see 33 percent: such a eutectic has a melting temperature of the order of 548 see 550 degrees C. The copper can be of any kind, for example, ordinary;

avantageusement, il est du type à haute conductivité électrique. advantageously, it is of the type with high electrical conductivity.

A titre d'exemple, un procédé d'assemblage par brasage de deux pièces en aluminium, mettant en oeuvre un alliage de brasage, selon i'invention, à base d'aluminium, peut consister à: - nettoyer et décaper les pièces en question, - positionner les pièces et contrôler la géométrie de l'ensemble constitué, - mettre en place l'alliage de brasure, - placer, si nécessaire, I'ensemble constitué sur un outillage de brasage approprié, introduire pièces et outillage dans un four à braser, - mettre le four sous vide, - mettre le four à température de fusion, telle que celles évoquces ci dessus, - maintenir le four à température jusqu'à création du (ou des) joint(s) de brasure, - refroidir, par exemple par balayage d'azote, et sortir à température By way of example, a method of assembling by brazing two aluminum parts, using a brazing alloy, according to the invention, based on aluminum, can consist of: - cleaning and pickling the parts in question , - position the parts and check the geometry of the assembled assembly, - set up the brazing alloy, - place, if necessary, the assembled assembly on an appropriate brazing tool, introduce parts and tools into a braze, - put the oven under vacuum, - put the oven at melting temperature, such as those mentioned above, - maintain the oven at temperature until the brazing joint (s) is created, - cool, for example by flushing with nitrogen, and leaving at temperature

ambiante les pièces et outillage du four. the oven parts and tools.

La mise en place de l'alliage de brasure dépend bien entendu de la présentation de celui-ci: il peut être en effet en forme de pâte, de fil, de feuille prédécoupée ou autre; la pâte peut être réalisoe à partir d'un lingot de l'alliage rébuit en poudre liée ensuite par un liant ne dégazant pas, telle que la glycérine par exemple; en variante, un mélange de poudres des constituants, poudre The installation of the brazing alloy naturally depends on the presentation of the latter: it may indeed be in the form of a paste, wire, precut sheet or the like; the dough can be produced from an ingot of the powdered re-alloyed alloy then bonded by a non-degassing binder, such as glycerine for example; alternatively, a mixture of powders of the constituents, powder

d'aluminium et poudre d'argent ou de cuivre, est ensuite lié par de la glycérine. aluminum and silver or copper powder, is then linked by glycerin.

Quoi qu'il en soit, I'alliage selon l'invention s'étend par capillarité pour remplir les joints sans qu'il soit nécessaire de réaliser les pièces à souder avec une grande précision, mais en utilisant des tolérances classiques, supérieures à plus ou moins deux centièmes de millimètres, par exemple six centièmes, ce qui n'est pas le cas d es all iages de b rasage à base d 'al u mi n i u m co n n us, tels q ue par exemple l'alliage aluminium-magnésium-siliclum qui nécessite de réaliser le brasage sous forte pression eVou les pièces avec grande précision, inférieure ou Anyway, the alloy according to the invention extends by capillary action to fill the joints without it being necessary to produce the parts to be welded with great precision, but using conventional tolerances, greater than more or less two hundredths of a millimeter, for example six hundredths, which is not the case with shaving alloys based on aluminum or aluminum, such as for example the aluminum-magnesium alloy -siliclum which requires brazing under high pressure eVou the parts with high precision, lower or

égale à deux centièmes.equal to two hundredths.

D'ailleurs, classiquement à ce jour les pièces en aluminium sont, en vue de l'opé ration de brasag e, ma i nten ues fermement pré-assemb lées par des opérations conduisant à les déformer localement, au delà de leur limite élastique, Moreover, conventionally to date the aluminum parts are, for the brazing operation, ma i nten ues firmly pre-assembled by operations leading to deform them locally, beyond their elastic limit,

par une opération de poinçonnage par exemple. by a punching operation for example.

Comme on le comprend aisément, ces opérations peuvent conduire, au As is easily understood, these operations can lead to

delà des déformations locales, à déformer les pièces dans leur ensemble. beyond local deformations, to deform the parts as a whole.

Grâce à l'invention, les pièces à assembler peuvent être positionnées relativement et pré-assemblées sans contrainte aucune, en restant dans le domaine élastique du matériau qui les compose, par des moyens du type à encliquetage, réalisés avantageusement par usinage, donc sans déformation et Thanks to the invention, the parts to be assembled can be positioned relatively and pre-assembled without any constraint, remaining in the elastic range of the material which composes them, by means of the snap-on type, advantageously produced by machining, therefore without deformation and

avec une certaine précision.with some precision.

En se reportant aux figures, on voit l'application de l'invention à l'assemblage par brasage de pièces constituant un guide d'ondes 10, lequel comprend, dans l'exemple représenté, quatre pièces 11 à 14, dont deux pièces d'extrémité 11 et 14 de forme coudée, munies de brides de fixation 15 et 16, respectivement, une pièce pratiquement rectiligne 13 et une pièce cintrce 12 de Referring to the figures, we see the application of the invention to the assembly by brazing of parts constituting a waveguide 10, which comprises, in the example shown, four parts 11 to 14, including two parts d end 11 and 14 of angled shape, provided with fixing flanges 15 and 16, respectively, a practically rectilinear piece 13 and a curved piece 12 of

raccordement de ladite pièce rectiligne 13 à la pièce d'extrémité 11. connection of said straight piece 13 to the end piece 11.

Ici, les pièces 11 à 14 sont de forme tubulaire à section globalement rectangulaire. Deux à deux, ces pièces sont positionnces et retenues par des éléments Here, the parts 11 to 14 are of tubular shape with a generally rectangular section. Two by two, these pieces are positioned and retained by elements

d'interface 17, 18 et 19, respectivement. interface 17, 18 and 19, respectively.

Les figures 2 à 5 sont des vues partielles illustrant la manière dont de Figures 2 to 5 are partial views showing how

telles pièces peuvent étre positionnces et retenues. such parts can be positioned and retained.

Sur la figure 2, les deux pièces 21 et 22 sont destinéss à étre positionnées en étant aboutées l'une à l'autre par leurs tranches d'extrémité 23, 24 respectivement; transversalement, elles sont aidées, pour ce faire, par un élément dit d'interface 25, ici en forme de ceinture ou de manchon dont les coins In Figure 2, the two parts 21 and 22 are intended to be positioned by being abutted to each other by their end edges 23, 24 respectively; transversely, they are helped, to do this, by a so-called interface element 25, here in the form of a belt or sleeve whose corners

internes 26 sont dégagés pour faciliter l'alignement des pièces 21, 22. 26 are released to facilitate the alignment of parts 21, 22.

Bien entendu, la section transversale interne du manchon 25 enveloppe Of course, the internal cross section of the sleeve 25 envelopes

juste la section transversale externe des pièces 21 et 22. just the external cross section of parts 21 and 22.

Ici, des moyens de maintien sont prévus entre chaque pièce 21 ou 22, Here, holding means are provided between each part 21 or 22,

d'une part, et le manchon 25, d'autre part. on the one hand, and the sleeve 25, on the other hand.

Dans l'exemple représenté, le manchon 25 présente, sur au moins l'une de ses faces internes, au droit d'une face transversale d'extrémité, une petite dent ou aspérité 30, réalisée de préférence par usinage, s'étendant logèrement vers l'intérieur du manchon 25; une telle petite dent 30 est montrée à très grande échelle sur les figures 3 et 4; ici, le manchon 25 présente quatre dents 30, deux au droit d'une face transversale d'extrémité, se faisant face, et deux au droit de l'autre face transversale d'extrémité; ces petites dents 30 sont adaptées à coopérer, par encliquetage, avec des petites creusures 31 ménagées, également In the example shown, the sleeve 25 has, on at least one of its internal faces, in line with a transverse end face, a small tooth or asperity 30, preferably produced by machining, extending logically inwardly of the sleeve 25; such a small tooth 30 is shown on a very large scale in Figures 3 and 4; here, the sleeve 25 has four teeth 30, two to the right of a transverse end face, facing each other, and two to the right of the other transverse end face; these small teeth 30 are adapted to cooperate, by snap-fastening, with small recesses 31 formed, also

avantageusement par usinage, sur les faces externes des pièces 21 et 22. advantageously by machining, on the external faces of the parts 21 and 22.

Selon la variante de la figure 5, le manchon 125 présente intérieurement un redent périphérique intérieur 127 contre lequel les deux pièces 21, 22 prennent appui axialement, par leur tranche d'extrémité 23 et 24, pour leur positionnement. Sur cette figure 5 sont également visibles deux des quatre petites dents According to the variant of Figure 5, the sleeve 125 has internally an inner peripheral redent 127 against which the two parts 21, 22 bear axially, by their end edges 23 and 24, for their positioning. In this figure 5 are also visible two of the four small teeth

130 que présente le manchon 125.130 presented by the sleeve 125.

La figure 6 montre comment de la méme façon la bride de fixation 15, 16 de la figure 1 est positionnée par rapport à la pièce d'extrémité 11 ou 14, laquelle Figure 6 shows how similarly the fixing flange 15, 16 of Figure 1 is positioned relative to the end piece 11 or 14, which

coopère axialement avec un redent périphérique intérieur 28 de la bride 15 ou 16. cooperates axially with an inner peripheral redent 28 of the flange 15 or 16.

La figure 7 est analogue à la figure 2 mais montre ici l'interposition entre les pièces 21, 22 et le manchon 25 de feuillards de brasure 35, réalisés par emboutissage ou découpe et pliage, le positionnement étant effectué de manière similaire à celle décrite précédemment, chaque feuillard de brasure 35 comportant une ouverture 36 au travers de laquelle sont mises en oeuvre des Figure 7 is similar to Figure 2 but here shows the interposition between the parts 21, 22 and the sleeve 25 of brazing strips 35, produced by stamping or cutting and folding, the positioning being carried out in a similar manner to that described above , each brazing strip 35 comprising an opening 36 through which are implemented

dents 30 du manchon 25 et des creusures 31 des pièces 21 et 22. teeth 30 of sleeve 25 and recesses 31 of parts 21 and 22.

La figure 8 montre l'application aux brides de fixation 15, 16. Figure 8 shows the application to the mounting flanges 15, 16.

Dans les exemples représentés, les dents 30 et les creusures 31 n'affectent les pièces que ponctuellement, mais bien entendu il pourrait en être autrement, les dents 30 et les creusures 31 pouvant s'étendre sur une certaine longueur et constituer lèvres et rainures, respectivement; dans le cas des exemples décrits o les pièces sont de section rectangulaire, elles pourraient In the examples shown, the teeth 30 and the recesses 31 affect the parts only occasionally, but of course it could be otherwise, the teeth 30 and the recesses 31 may extend over a certain length and constitute lips and grooves, respectively; in the case of the examples described where the parts are of rectangular section, they could

s'étendre le long des deux longueurs de la section qui se font face. extend along the two lengths of the section that face each other.

Claims

1. Aluminum-based brazing alloy, intended for brazing aluminum parts, characterized in that the said alloy is generally eutectic and

its aluminum content is at least 30 percent by weight.

2. Brazing alloy according to claim 1, characterized in that it

contains money.

3. A brazing alloy according to claim 2, characterized in that its

silver content is at least 15 percent by weight.

4. Brazing alloy according to claim 3, characterized in that its

silver content is at most equal to, and on the order of, 30 percent by weight.

5. Brazing alloy according to claim 1, characterized in that it

contains copper.

6. A brazing alloy according to claim 5, characterized in that its

copper content is at least 15 percent by weight.

7. brazing aid according to one of claims 5 or 6, characterized by

the fact that its copper content is at most 50 percent by weight.

8. Brazing alloy according to one of claims 5 to 7, characterized by

the fact that its copper content is around 30 percent by weight.

9. Aluminum parts assembled by brazing, characterized by the fact

that the brazing alloy is according to one of claims 1 to 8.

10. Aluminum parts according to claim 9, characterized in that relative positioning means (25,125) and pre-assembly

mechanical (30,31) parts (21,22) are provided.

11. Aluminum parts according to claim 10, characterized in that

that said means (30,31) are of the snap type.

12. Aluminum parts according to one of claims 10 or 11,

characterized by the fact that said means (31) are carried by the parts themselves

same (21,22).

13. Aluminum parts according to one of claims 10 or 11,

characterized by the fact that said means are also carried by a

interface element.

14. Method of assembling by brazing of two aluminum parts, comprising the steps consisting in: a - cleaning the parts, b relatively positioning the parts to be assembled, c- setting up a brazing alloy, d - introducing the assembly in a vacuum brazing oven, e - put in vacuum and at temperature until the brazing joint is created, f - cool the oven enclosure by nitrogen sweeping, g - take out the brazed parts, characterized by the fact that in step c) the brazing alloy is according to one of the

claims 1 to 8.

15. Method of assembling by brazing two aluminum parts, comprising the steps consisting in: a - cleaning the parts, b positioning the parts to be assembled relatively, c - putting in place a brazing alloy, d - introducing the assembly in a vacuum chamber or in a neutral atmosphere, e - heat the parts to be brazed by induction, f - take out the brazed parts, characterized by the fact that in step c) the brazing alloy is according to one of the

claims 1 to 8.

16. Method of assembly by brazing according to one of claims 14

or 15, characterized in that the parts to be assembled are according to one of