Brevet FR2043756A1 — publié le 19710219

La présente invention concerne un conducteur électrique comportant un noyau métallique et une gaine métallique soudée à ce noyau, ainsi qu'un procédé et un appareil pour fabriquer ce conducteur. Les conducteurs électriques. comportant un noyau métallique et une gaine conductrice sont généralement fabriqués par plusieurs procédés d'assemblage. Suivant un premier#procédé connu, le noyau et deux bandes indépendantes, d'un matériau pour gaine, sont envoyés à un poste à galets presseurs, où les bandes sont pliées par-dessus le noyau, tandis que le conducteur est serré pour souder ses constituants. Avec ce procédé, un bloc de guidage d'entrée aligne les bandes de telle sorte qu'elles forment des sections semi-cylindriques égales sur la surface du noyau. Suivant un second procéde connu, le matériau pour la constitution de la gaine est préformé en deux sections semicylindriques adaptées pour recevoir un noyau. Ces sections sont alignées sur le noyau, puis l'ensemble est sondépar une opération de laminage sous pression. Suivant un troisième procédé connu, une bande unique de matériau est appliquée sur un noyau dans un premier poste de mise en forme où ladite bande est mise en forme de U autour du noyau. Dans un second poste de mise en forme, les extrémités de la bande sont rapprochées sur le noyau, pour former une gaine enveloppante. L'ensemble est ensuite amené au poste de pressage, où la gaine est soudée sous pression au noyau. Suivant un quatrième procédé connu, le noyau et une bande unique de matériau pour gaine sont envoyés à une matrice de mise en forme, où la bande est pliée autour du noyau de manière à former une gaine circulaire, serrée sur ledit noyau, les ex trémités de cette gaine étant jointives, L'ensemble est ensuite comprimé pour souder la gaine au noyau. Ces procédés de travail à froid, opérant à des températures inférieures aux températures de recristallisation des métaux, sont convertis en procédés de travail à chaud, par chauffage des constituants avant laminage. Toutes les surfaces qui seront ensuite soudées, ctest-à-dire la surface du noyau et les faces internes du matériau en bande, doivent etre maintenues exemptes d'impuretés pendant ce chauffage, afin d'éliminer tous les recòuvrements d'oxyde qui ne l'ont pas été auparavant, et d'empêcher toute nouvelle oxydation affaiblissant la soudure résultante.Une cornue close, contenant une atmosphère inerte ou réductrice, est employée généralement à cet effet, les constituants du conducteur étant introduits dans la cornue avant l'opération de mise en forme, et y étant maintenus pendant cette opération et, de préférence, jusqu'au commencement de l'opération de laminage sous pression. Le chauffage des constituants a lieu, dans la cornue, par rayonnement, ou. bien en faisant passer un courant électrique à travers le noyau ou la gaine. Puisque, dans le cas de ces procédés de laminage à chaud, la cornue constitue un récipient auxiliaire, c'est-à-dire un élément indépendant d'équipement, ayant des dimensions suffisantes pour contenir de grandes longueurs du noyau et de la gaine, il y a un accroissement considérable du cott des opérations de laminage à chaud pour la fabrication du cable, par rapport au cott des procédés de travail à froid. En outre, puisque l'opération de soudage n'a pas lieu dans la cornue, à moins que les galets presseurs n' soient contenus, les constituants chauffés ont la possibilité de s'oxyder pendant leur passage de.la cornue aux galets presseurs. On a fait des tentatives dans le passé, pour minimiser cette oxydation, en équipant la cornue d'un prolongement de sortie, dans lequel un gaz inerte était envoyé. ais même en procédant ainsi, il n'a pas été possible d'éviter complètement l'oxydation des surfaces jointives, puisqu'il subsiste nécessairement un certain trajet exposé, ê moins que le pressage ne soit effectué dan la cornue. La. présente invention permet de fabriquer un conducteur Flectrique, comprenant un noyau métallique et une gaine métalli- que, soudée à ce noyau, sans que cela nécessite une cornue in dépendante ot les surfaces jointives se trouvent dans une at mosphère inerte pu reductrice. A la place d'une cornue indé- pendante, l'appareil selon l'invention forme, à l'intérieur du conducteur composite, non soudé, lui-meme, une enceinte où se trouvent toutes les surfaces a) souder et où est engendrée l'atmosphère requise. Le chauffage du conducteur composite est effectué par un simple chauffage électrique de la gaine, à l'ex térieur, dans l'air ambiant. L'invention supprime toute possibilité d'oxydation des surfaces jointives des constituants soudés du conducteur compo site, par exemple, par suite d'un transport entre un four et des galets presseurs. Ce résultat est obtenu en plaçant ces sur faces dans l'atmosphère requise jusqu'à l'instant même du lavinage sous pression, c'est-à-dire de la compression, instant auquel ladite atmosphère est chassée du conducteur composite. L'invention prévoit un dispositif pour dégauchir et nettoyer une tige métallique, et transférer cette tige, ainsi qu'une bande d'un matériau métallique pour gaine, à un poste de mise en forme, qui enroule la bande autour de la tige, de façon lache, de telle sorte, qu'nne partie seulement de la totalité de la face interne de la bande soit en contact avec le noyau, un canal étant ainsi défini entre le noyau et la bande, qui l'entoure de façon lâche. La bande présente un joint longitudinal le long de la surface formée par ses bords en contact l'un avec l'autre. L'ensemble formé par le noyau et la gaine, non soudés, est ensuite amené à un poste de soudage, où le joint est soudé, ce qui ferme le canal où se trouvent toutes les surfaces du noyau et de la gaine à souder. Un gaz non-oxydant est amené dans ce canal, l'ensemble est soumis à un chauffage, au-dessus des températures de recristallisation des métaux constituants. On procède ensuite à un amincissement du conducteur composite, en exerçant des pressions suffisantes pour souder la gaine et le noyau ou bien par extrusion au laminage sous pression. L'invention a pour but de créer un conducteur électrique, comprenant un noyau métallique et une gaine métallique, soudée audit noyau, cette gaine présentant un joint longitudinal soudé. L'invention a également pour but de créer un appareil pour fabriquer des conducteurs électriques comprenant un noyau métallique et une gaine métallique, soudée à ce noyau, appareil dans lequel l'opération de soudage peut être effectuée à des températures supérieures à la température de recristallisation des métaux constitutifs, sans utiliser une cornue de protection indépendante. L'invention-a, en outre, pour but de créer un appareil pour fabriquer des conducteurs électriques comprenant un noyau métallique et une gaine métallique, soudée à ce noyau, appareil dans lequel l'atmosphère protectrice requise pendant le chauffage est prévue à l'intérieur des constituants, non soudés, du conducteur électrique. L'invention a pour but supplémentaire de créer un appareil pour fabriquer des conducteurs électriques comprenant un noyau métallique et une gaine métallique, soudée à ce noyau, appareil dans lequel les surfaces des constituants à souder sont maintenues dans une atmosphère protectrice Jusqu'à l'instant du soudage. Enfin l'invention a pour but de créer n appareil pour fabriquer des conducteurs électriques comprenant un noyau mé- tallique et une gaine métallique, soudée à ce noyau , et présentant un soient longitudinal, appareil dans lequel le joint est soudé avant le soudage des constituants au conducteur. La description qui va suivre, faite en regard du dessin annexé, donné à titre non limitatif, permettra de mieux con- prendre l'invention. La Figure 1 est une vue schématique, en élévation, dn appareil permettant de mettre en oeuvre l'invention. La Figure 2 est une vue en plan de l'appareil de la Figure 1. La Figure 3 est une vue en coupe à plus grande échelle, de l'appareil pour mettre le matériau de la gaine en forme autour du noyau, la coupe passant par la ligne 3-3 en Figure 1. La Figure 4 est une vue à grande échelle, en coupe par la ligne 4-4 en Figure 1, du conducteur composite, non soudé, lors de son passage entre le poste de soudage et le poste dtamincissement. La Figure 5 est une vue, en coupe par la ligne 5-5 en Figure 1, du conducteur composite, soudé, qui a été réalisé selon la présente invention. La Figure 6 représente schématiquement en élévation une variante de l'appareil de soudage. La Figure 7 est une vue en plan de l'appareil que montre la Figure 6. Sur la Figure 1, on a représenté une tige d'aluminium 106 qui sert de noyau pour le conducteur fabriqué selon l'invention. Cette tige, d'aluminium ou d'un matériau quelconque, convenant conte noyau, doit être revEtuwd'une gaine formée par une bande 11, qui est constituée par du cuivre ou un autre métal, et qui est transportée par des rouleaux 12 et 13 à un appareil de lise en forme 14. La tige 10 est guidée à travers un outil de dégauchis se- ment 15 et à travers des dispositifs de nettoyage chimique ou mécanique 16 et 17 puis, de là, à l'appareil de mise en forme 14. L'appareil -de mise en forme 14 est constitué par une matrice d'enroulement, qui enroule la gaine 11 sans serrage autour de la tige 10 en amenant ses bords 18 et 19 en contact l'un avec l'autre, ce qui définit entre eux un Joint 20. La Figure 3 montre plus clairement ce Joint et l'ensemble mis en forme par l'appareil 140 Le diamètre de la sortie de l'appareil de mise en forme est choisi de façon à Entre un peu supérieur à la somme du diamètre du noyau 10 et du double de l'épaisseur de la gaine 11. La largeur de la bande 11 est supérieure à la circonférence de la tige 10; elle est suffisante pour que, dans l'appareil de mise en forme 14 les bords opposés 18 et 19, de ladite bande soient amenés sensiblement en contact l'un avec l'antre. Il y a ainsi formation, à l'intérieur du conducteur composite, d'un canal 21 défini par les parties correspondantes de la face interne 22 de la gaine 11 et par la surface du noyau 10 qui 'est pas en contact avec ladite gaine. Un contact partiel entre le noyau 10 et la face 22 se produit en 23.Mais, à ce stade, il n'y a pas de jonction entre les pièces0 L'ensemble passe à travers un poste 24 comprenant des galets de guidage 25 et 26 montés sur des axes 27 et 28, puis il parvient à une torche de soudage 29, qui effectué uné soudure, bord à bord,- du Joint 20, jusque là non fermé. Gr ce à cette jonction permanente des bords 18 et 19 de la gaine, le canal 21 est fermé, ce qui empêche toute fuite du gaz qui y est contenu à travers le joint 20. Une atmosphère protectrice, constituée par un gaz inerte ou réducteur, est contenue à ce moment dans le -canal 21, ce gaz ayant été introduit dans le conducteur composite, au niveau de l'appareil de mise en forme 14 par l'orifice de sortie 30 d'un tube 31 qui est alimenté avec ce gaz par 31'- et qui le projette, à travers l'appareil 14 dans le conducteur composite. La face interne 22 de la gaine 11 ainsi que le pourtour du noyau 10, qui ont été débarrassés de leurs impuretés initiales avant de pénétrer dans-llappareil de mise en forme 14 sont protégés, dans ces conditions,.par ladite atmosphère protectrice au cours du chauf- fage ultérieur de l'ensemble0 L'atmosphère protectrice peut, si elle est du type réducteur, servir également à l'enlèvement des films résiduels d'oxyde.La préservation de cet état de propreté jusqu'à l'instant où ces surfaces sont jointes par une pression de soudage, est essentielle pour assurer une soudure de bonne qualité dans le conducteur résultant. L'ensemble passe ensuite à travers un poste 32, colportant des galets de guidage 33 et 34, montés sur des axes 35 et 36. LI Â la sortie de ce poste 52 la face externe de la gaine 11 vient en contact conducteur avec des électrodes frottantes 37 et 38. L'électrode 37 est connectée à la borne positive d'une source appropriée de courant éleotrique tandis que l'électrode 38 est connectée à sa borne négative, étant écartée de l'électrode 37 de manière à'définir une portion de la gaine, formant une résistance de chauffage de longueur suffisante. Le courant qui traverse-cette résistance formée par la gaine est réglé de ma- nière à assurer un chauffage de la gaine et du noyau à des tem- pératures suffisantes pour permettre le travail à chaud--des métaux correspondants. On enduit la gaine du conducteur composite, soudé, chauffé et contenant une atmosphère protectrice, avec un lubrifiant 39 à l'aide d'un applicateur 40,cet on l'achemine à un poste d'a iincissement, comprenant une filière 41. Avant de pénétrer dans la filière, lê conducteur présente la section transversale illustrée sur la Figure 4.-Pendant que le conducteur composite est tiré i force à travers la filière 41, par un dispositif de tirage 42, sa section transversale est réduite à celle illustrée sur la Figure 5. Au début de cette réduction,-la-gaine 11 est serréé sur le noyau 10, ce qui expulse l'atmosphère protectrice 'contenue entre les surfaces en contact des pièces. Ensuite, les sections transversales de la gaine et du noyau sont réduites suffisamment pour qu'il y ait formation entre eux d'une soudure continue, en phase solide. Le conducteur composite, soudé, est recueilli par l'appareil de tirage 42. La Figure 5 représente la section transversale du conducteur composite, soudé. Comme variante du procédé d'amincissement du conducteur composite par tréfilage, on peut réaliser la soudure en laminant sous pression le conducteur composite, chauffé et fermé par soudage. Les figures 6 et 7 illustrent un appareil utilisable à cet effet. Après son chauffage, le conducteur composite, est amené à un poste 43 comprenant des galets presseurs 44 et 45 montés sur des axes 46 et 47. Lorsque ce conducteur composite pénètre entre ces galets, la gaine qui entoure le noyau sans serrage est serrée sur sa surface. Pendant la suite du passage entre les galets, la pression d'écrasement quels exercent assure un amincissement suffisant pour produire un soudage entre la gaine et le noyau. L'invention est applicable en particulier à la fabrication des conducteurs électriques, comportant un noyau d'aluminium revêtu de cuivre. Alors que l'aluminium présente des caractéristiques satisfaisantes en tant que conducteur électrique, ses applications ont posé des problèmes, du fait que les épissures et les extrémités sont difficiles à réaliser dans le cas de l'aluminium. Pour la mise en oeuvre de l'invention, on a enveloppé des tiges d'aluminium ayant des diametres de 12,7 mm. avec des bandes de cuivre ayant une épaisseur de 0,51 mm. Dans le cas d'une tige ayant un diamètre de 12,7 mm. ceci donne une surface de cuivre correspondant à environ 14% de la section transversale. On a utilisé pour le canal compris entre le noyau et la bande qui l'entoure une largeur, en section transversale, d'environ 3,2 mm. On a pu étirer la tige, revêtuede cuivre, jus- qu'à un diamètre de 0,8mm., sur un équipement classique, et à des vitesses usuelles. Ces valeurs sont données à titre d1exem- ples des résultats qu'on peut obtenir par l'invention. On a constaté que l'on peut prévoir un amincissement al- lant jusqutà 40% en une seule passe, pour souder la bande de cuivre et le noyau d' aluminium. Des modifications peuvent Qtre apportées au mode de réalisation décrit > dans le domaine des équivalences techniques, sans s'écarter de l'invention. REVENDICATIONS 1. Conducteur électrique, caractérisé en ce qu'il comporte un noyau métallique allongé ainsi qu'une gaine, d'un métal différent de celui du noyau, autour duquel elle est enroulée longitudinalement, et auquel elle est soudée, cette gaine présentant un joint longitudinal unique soudé qui réunit les bords opposés de ladite gaine. 2. Conducteur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que son noyau métallique est en aluminium, et sa gaine mé tallique en cuivre. 3. Conducteur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que sa gaine métallique est soudée d'abord en un tube de diamètre interne supérieur au diamètre externe du noyau, et en ce que le diamètre de la gaine est réduit de telle sorte qu'elle enserre étroitement le noyau auquel elle est soudée sur tout son pourtour. 4. Procédé pour souder une bande d'un matériau métallique de gainage sur un noyau allongé, d'un métal différent, caractérisé, en ce qu'il comporte les phases suivantes: a) On enroule longitudinalement la bande autour du noyau, de façon tâche, de manière i former un tube, les bords de ladite bande étant rapprochés suivant un joint longitudinal, la face interne de la bande étant en contact partiel avec la surface du noyau, de façon qu'un canal soit défini entre eux; b) On réunit par soudage les bords de la bande de manière que le noyau et la gaine forment un ensemble clos; c) On chauffe l'ensemble clos formé par le noyau et la gaine;; d) On réduit le diamètre du tube formé par la gaine de manière à l'amener en contact étroit avec le noyau sur tout le pourtour de ce dernier, et à établir une soudure entre la face interne de ladite gaine et le pourtour dudit noyau. 5. Procédé suivant la revendication 4, caractérisé en ce que l'on introduit un gaz exempt d'oxygène dans le canal. 6. Procédé suivant la revendication 5, caractérisé en ce que le chauffage de l'ensemble clos constitué par le noyau et la gaine est effectué en faisant passer un courant électrique à travers la gaine. 7. Procédé suivant la revendication 5, caractérisé en ce que le gaz exempt d'oxygène est un gaz inerte. 8. Procédé suivant la revendication 5, caractérisé en ce que le gaz exempt d'oxygène est un gaz réducteur. 9. Procédé suivant la revendication 4, caractérisé en ce que l'on effectue la réduction du diamètre du tube formé par la gaine pour établir une soudure entre la face interne de la bande et le noyau, enFoumettant l'ensemble chauffé, à un laminage sous pression. 10. Procédé suivant la revendication 4, caractérisé en ce que l'on effectue la réduction du diamètre du tube formé par la gaine, afin d'établir une soudure entre la face interne de la bande et le noyau, en tréfilant l'ensemble chauffé. 11. Procédé suivant la revendication 10, caractérisé en ce que l'on lubrifie l'ensemble avant le tréfilage. 12o Procédé suivant la revendication 4 caractérisé en ce que le noyau métallique est en aluminium et la gaine métallique en cuivre, 13. Appareil pour souder une bande d'un matériau métallique pour gaine à un noyau métallique allongé, caractérisé en ce qu'il comprend a) Un premier dispositif de transport pour faire avancer la bande et le noyau; b) Une filière d'enroulement pour enrouler la bande autour du noyau de façon tâche, afin de rapprocher les bords de la bande suivant un joint longitudinal; c) Un dispositif de soudage pour réunir les bords de la bande par soudage; d) Un système pour chauffer la bande enroulée de façon lache;; e) Un dispositif pour serrer la bande enroulée de façon tâche sur le noyau, et amincir l'ensemble formé par la gaine et le noyau, afin d'établir une soudure entre la face interne de la bande, ainsi serrée, et ledit noyau; f) Un second' dispositif de transport pour recevoir la bande et le noyauX soudés l'un à l'autre.' 14. Appareil suivant la revendication 13, caractérisé en ce qu'il comporte : a) Un tube comportant un orifice de sortie placé entre le noyau et la bande qui l'entoure de façon lache; b) Une alimentation en gaz exempt d'oxygène, communiquant avec ledit tube, pour amener du gaz sous pression à son orifice de sortie. 15. Appareil suivant la revendication 13, caractérisé en ce que le système de chauffage comprend une alimentation en courant électrique, comportant une paire d'électrodes de sortie, en contact conducteur, frottant, avec la gaine. 16. Appareil suivant la revendication 13, caractérisé en ce que le dispositif pour serrer la bande sur le noyau, et réduire leur diamètre, comprend une paire de galets presseurs, adaptés l'un à l'autre. 17. Appareil suivant la revendication 13, caractérisé en ce que le dispositif pour serrer la bande sur le noyau, et réduire leur diamètre, comprend une filière. 18. Appareil suivant la revendication 13, caractérisé en ce que le diamètre de sortie de la matrice d'enroulement est supérieur au diamètre du noyau, augmenté de deux fois l'épaisseur de la bande.