PROCEDE POUR LA REALISATION D’UN FIL DE BRASURE ET FIL DE BRASURE EN RESULTANT

DOMAINE DE L’INVENTION

L’invention appartient au domaine de la brasure, c’est-à-dire une technique aujourd’hui largement maîtrisée, permettant d’assembler des éléments métalliques entre eux en mettant en œuvre un métal d’apport, dont la température de fusion est inférieure à la température de fusion desdits éléments métalliques à assembler.

ETAT ANTERIEUR DE LA TECHNIQUE

De manière connue, les brasures se présentent sous la forme de fils, de baguettes ou encore d’anneaux, intégrant ou non un flux décapant. Lorsque la température de la brasure est supérieure à la température de fusion du métal ou de l’alliage qui la constitue (typiquement à base d’aluminium ou d’un alliage aluminium silicium, voire à base d’argent), le métal ou l’alliage métallique fond, et s’étale par capillarité au niveau des surfaces à assembler jusqu’à former un joint.

Classiquement, un flux de brasure également appelé flux décapant, est appliqué au niveau des surfaces à assembler par brasage, dont la fonction est, en premier lieu, de supprimer les couches d’oxyde classiquement présentes au niveau des surfaces métalliques à assembler, mais également de promouvoir le déplacement du métal ou de l’alliage de métal fondu constitutif de la brasure, et enfin, d’éviter la formation subséquente d’oxyde au niveau des surfaces métalliques solidarisées entre elles. Typiquement, ce flux décapant est réalisé à base de complexes de fluoro aluminate de potassium, de Césium, de fluoborate de potassium ou de toute substance chimique ayant vocation à réduire les tensions superficielles.

Lorsque les brasures avec décapant, c’est-à-dire intégrant un flux de brasure, se présentent sous la forme de fil, et quel que soit le procédé mis en œuvre pour fabriquer une telle brasure, une première étape consiste à réaliser un fil primaire, métallique ou en alliage métallique, qui est ensuite tréfilé afin de le conformer au diamètre souhaité. Ce fil primaire est alors rempli d’un flux de brasure en poudre ou en pâte, afin de constituer la brasure proprement dite.

Parmi les différentes techniques mises en œuvre pour générer le fil primaire, c’est-à-dire le fil métallique ou à base d’alliage métallique destiné à être porté à une température supérieure à sa température de fusion pour assurer le joint ultérieur, est notamment connue celle consistant à utiliser un ruban, que l’on déforme pour lui conférer une forme de U, à l’intérieur duquel on dépose le flux en poudre ou en pâte. Les branches supérieures du U sont alors resserrées, afin qu’elles se recouvrent l’une sur l’autre ou qu’elles se joignent l’une à l’autre au niveau de leurs extrémités libres, de telle sorte à obtenir un fil fourré, conformé au diamètre souhaité par des passes de tréfilage. On a par exemple décrit dans le document US 2012/006881 un tel procédé. Si ce procédé de fabrication permet d’aboutir à une brasure de bonne qualité, en revanche, il nécessite la mise en œuvre d’un ruban d’épaisseur et de largeur contrôlées afin de parvenir au diamètre souhaité avec un recouvrement maîtrisé des extrémités des branches du U, nécessitant une étape préalable de laminage, surenchérissant de manière significative le prix de revient du produit final.

Au demeurant, l’expérience démontre que, avec un tel procédé, l’épaisseur finale de la paroi en métal ou en alliage métallique constitutive du fil n’est pas constante, susceptible de se traduire par un étalement par capillarité non isotrope dudit métal ou dudit alliage métallique lorsqu’il est fondu, affectant la qualité du joint ou de la brasure.

EXPOSE DE L’INVENTION

La présente invention vise, en premier lieu, à fabriquer un fil fourré ayant une longueur de fil utilisable nettement supérieure aux fils existants sur le marché, et tout ceci en une seule opération. Elle permet également de mieux maîtriser le pourcentage de flux décapant dans la brasure fourrée issue de ce nouveau procédé. Elle nécessite une matière première moins travaillée et plus abondante sur le marché. En second lieu, elle vise à générer un fil de brasure fourré, dont l’épaisseur de la paroi en métal ou un alliage métallique est quasiment constante aux fins d’aboutir à un déplacement isotrope dudit métal ou dudit alliage métallique après fusion et, corollairement, à optimiser la qualité de la brasure proprement dite.

A cet effet, l’invention propose un tel procédé pour la réalisation d’un fil de brasure qui consiste :

■ tout d’abord à dérouler un fil métallique ou un alliage métallique plein, de section transversale circulaire ou sensiblement circulaire ;

■ à soumettre ledit fil à une opération de matriçage entre des galets rotatifs, la périphérie desdits galets présentant respectivement une matrice de réception dudit fil plein et un poinçon apte à déformer le fil et à générer une section transversale du fil en forme de U selon sensiblement tout le diamètre original dudit fil ;

■ à remplir le volume défini par le U au moyen d’un flux de brasure ou flux décapant en poudre ou en pâte ;

■ à refermer les branches du U, après remplissage avec le flux de brasure ou le flux décapant, l’une sur l’autre avec recouvrement de l’extrémité de l’une des branches du U sur l’autre ;

■ à calibrer et à conformer le fil alors fourré du flux de brasure ou du flux décapant en résultant, selon le diamètre et la section transversale souhaités (circulaire, ovale, triangulaire, carrée, rectangulaire, etc.).

En d’autres termes, l’invention consiste, en premier lieu, à se servir comme matériau de base du fil de brasure, d’un fil métallique ou un fil en alliage métallique plein, directement obtenu des unités de fabrication de tels fils, et donc d’un coût de revient réduit. Ce fil plein subit une opération de matriçage afin de définir alors un fil de section transversale en forme de U, ledit U étant réalisé sur l’intégralité du diamètre dudit fil.

L’invention s’affranchit donc d’une étape de laminage, ou de réalisation d’un ruban calibré, et de manière générale de toute opération préalable de conformation d’un fil brut issu de filière. Il est précisé que l’opération de matriçage peut s’effectuer à température ambiante, ou à une température contrôlée (plus élevée), en fonction de la nature de l’alliage constitutif du fil.

Selon une caractéristique avantageuse de l’invention, le procédé met en œuvre, entre l’étape de déroulage du fil plein et l’étape de matriçage, une étape de redressage dudit fil, étant en effet rappelé que le fil brut servant de matériau de base à la réalisation du fil de brasure est stocké sur des tourets ou des bobines. Cette étape de redressage a pour finalité de disposer alors d’un fil parfaitement rectiligne, apte à favoriser l’étape ultérieure de matriçage d’une part, et surtout de remplissage en flux de brasure ou en flux décapant d’autre part.

Selon une caractéristique avantageuse de l’invention, le matriçage du fil métallique ou à base d’alliage métallique est réalisé de telle sorte à définir une déformation différenciée dudit fil entre le centre ou milieu du fil et l’extrémité des branches du U, dans l’objectif de pouvoir disposer, lors de l’étape de fermeture des branches du U l’une sur l’autre, d’une épaisseur constante ou sensiblement constante de la paroi métallique ou en alliage métallique du fil fourré de brasure.

Selon une autre caractéristique avantageuse, après matriçage du fil métallique ou en alliage métallique en forme de U, le fil subit au moyen d’une filière une opération de conformation préalable avant son remplissage, destinée à ajuster de la manière la plus correcte possible les dimensions du U en fonction du diamètre du fil fourré que l’on souhaite obtenir.

Le remplissage en flux décapant du fil en forme de U peut être réalisé par passage dudit fil dans un réservoir de flux alors stocké en poudre ou en pâte, soumis ou non à vibration, puis arasage au niveau de l’extrémité du U ou légèrement en-deçà de l’extrémité supérieure du U.

Enfin, selon encore une autre caractéristique de l’invention, on contrôle le remplissage du fil en forme de U au moyen d’une caméra ou tout moyen équivalent mesurant la hauteur effective du flux dans la cavité métallique en forme de U. L’invention vise également le fil de brasure obtenu par ce procédé. Ce fil de brasure est fourré au moyen d’un flux de brasure ou d’un flux décapant, l’épaisseur de la paroi en métal ou un alliage métallique dudit fil étant constante ou sensiblement constante.

BREVE DESCRIPTION DES FIGURES

La manière dont l’invention peut être réalisée et les avantages qui en découlent ressortiront mieux des exemples de réalisation qui suivent, donnés à titre indicatif et non limitatif, à l’appui des figures annexées.

La figure 1 est une représentation schématique d’une installation mettant en œuvre le procédé conforme à l’invention.

La figure 2 est une représentation schématique illustrant l’évolution de la section transversale du fil métallique ou en alliage métallique au cours du procédé de l’invention.

La figure 3 est une représentation schématique en perspective de l’opération de matriçage du fil plein, en vue de le conformer en forme de U.

DESCRIPTION DETAILLEE DE L’INVENTION

Comme déjà indiqué, la figure 1 représente une illustration schématique des différentes étapes du procédé de l’invention.

Le fil de brasure de l’invention comporte comme matériau de base un fil métallique plein (2), c’est-à-dire de section transversale circulaire, comme illustré sur la figure 2 A. Ce fil est typiquement réalisé à base d’argent, de cuivre, de zinc, d’aluminium ou d’alliage de ces métaux. Il est stocké sous forme de bobine (1), ladite bobine étant montée sur un dévidoir. Ledit fil (2) subit alors une opération de redressage, par passage dans une succession de galets (3) à surface périphérique plane, afin d’aboutir à un fil parfaitement rectiligne.

Selon l’invention, le fil, toujours plein à ce stade, subit une opération de matriçage entre des galets rotatifs (4, 5). Comme on peut l’observer sur la figure 3, la périphérie de ces galets présente, respectivement, un creux ou matrice (18), de réception du fil plein et donc de dimension adaptée au diamètre initial dudit fil (2), afin d’interdire le déplacement dudit fil lors de l’opération de matriçage, et un poinçon (17), c’est-à-dire une saillie, de dimension appropriée, positionné en vis-à-vis par rapport à la matrice, de telle sorte à engendrer une déformation du fil (2), et notamment à générer une section transversale en forme de U sur sensiblement tout le diamètre du fil, tel que représenté sur la figure 2B (initiation du début de la déformation (12)) et la figure 2C (fin de la déformation : section en forme de U).

Si dans l’exemple décrit, et au demeurant illustré au sein de la figure 1, seuls deux galets de matriçage (4, 5) ont été représentés, il convient de préciser que l’homme du métier saura adapter le nombre de ces galets, typiquement 4, 6, voire 8 en fonction de la nature et des caractéristiques de l’alliage constitutif du fil à transformer.

Ainsi qu’on peut l’observer notamment sur la figure 2C, ce matriçage engendre, non seulement la déformation du fil en forme de U, définissant un volume (13) destiné, lors d’une étape ultérieure à être rempli d’un flux décapant (16), mais en outre un amincissement des extrémités supérieures (14, 15) du U, dont la finalité sera décrite ultérieurement.

Avantageusement, une fois le fil conformé en forme de U, celui-ci traverse une filière de calibrage, spécialement usinée afin d’ajuster parfaitement les dimensions du U en fonction du diamètre du fil de brasure fourré définitif (19) que l’on souhaite obtenir.

Lors d’une étape subséquente, le fil en forme de U est alors rempli en flux décapant de brasure en poudre ou en pâte.

Typiquement, ce flux décapant est constitué d’une substance chimique apte à réduire les tensions superficielles, et par exemple réalisé à base de complexes de fluoro aluminate de potassium, de Césium, de fluoborate de potassium, sans que cette énonciation ne revête un quelconque caractère limitatif.

Le remplissage du fil en forme de U peut être réalisé de différentes manières, et par exemple par passage du fil dans un réservoir (6) rempli du flux en poudre ou en pâte, à partir d’un réservoir de stockage (7). Le réservoir (6) est vibré ou non par tout moyen approprié selon une fréquence et une amplitude qui dépend de l’alliage utilisé et du type de flux, afin d’optimiser le remplissage du volume (13) en flux décapant. Ainsi, ledit réservoir (6) peut être connecté ou non à un générateur de vibrations, dont la fréquence et l’amplitude sont choisies en fonction du couple alliage métallique/flux, dans l’objectif d’optimiser le remplissage du volume (13).

Un système d’arasage permet d’ajuster la quantité de flux en fonction du cahier des charges. Ce système peut être constitué d’un racleur, c’est-à-dire d’une lame rectiligne réglable en hauteur, ou d’une roue tasseuse.

Avantageusement, l’installation mettant en œuvre le procédé de l’invention dispose d’un moyen de contrôle du remplissage dudit volume (13) constitué d’une caméra ou équivalent, qui mesure la hauteur, et donc corollairement la quantité de flux décapant dans le volume (13). Ce moyen de contrôle permet de s’assurer que le niveau de flux est bien dans les tolérances. Dans le cas contraire, l’installation est automatiquement arrêtée et l’opérateur averti. Dans cette dernière hypothèse, l’opérateur constate visuellement le défaut, et corrige alors la quantité de flux manuellement. Puis il relance la production.

On obtient alors le fil métallique ou en alliage métallique rempli (19) tel qu’illustré sur la figure 2D.

Le fil ainsi rempli subit alors une étape de fermeture, obtenue par rapprochement des extrémités libres des branches (14, 15) du U et fermeture desdites branches l’une sur l’autre (figure 2E) au moyen de deux galets (9, 10) de forme appropriée permettant le déphasage des extrémités, c’est-à-dire, le décalage d’une lèvre ou extrémité libre des branches par rapport à l’autre lèvre (l’extrémité libre de la seconde branche), afin de permettre un recouvrement de l’une sur l’autre.

Le fil obtenu (19) est alors tréfilé puis bobiné (11) aux fins de stockage et de livraison.

Ainsi donc, l’ensemble des opérations qui consiste à passer d’un fil de brasure plein à un fil de brasure fourré s’effectue sur une seule et même installation, en une durée relativement courte, permettant une optimisation du process. Avantageusement, et tel qu’on peut l’observer notamment sur la figure 2D, les extrémités libres (14, 15) des branches du U sont amincies, afin de permettre, lors du rabattement de l’une desdites extrémités sur l’autre, de disposer d’une épaisseur sensiblement constante du fil extérieur de brasure, et corollairement, d’aboutir à un étalement sensiblement isotrope du métal ou de l’alliage métallique qui le constitue lors de sa fusion, et donc à la formation d’un joint plus efficace entre les deux pièces métalliques à assembler.

On conçoit dès lors tout l’intérêt de la présente invention qui permet, à l’aide d’une installation relativement simple, de réaliser des fils de brasure conformes aux qualités requises aux fins d’aboutir à une opération de brasage de bonne qualité, une longueur de fil continue très supérieure aux process actuels et des paramètres qualité mieux maitrisés avec un coût de revient plus réduit que les fils de brasure de l’art antérieur, et en raison en outre du déplacement isotrope du matériau métallique ou de l’alliage métallique constitutif du fil de base et selon des conditions économiques satisfaisantes.