Brevet FR2088190A1 — publié le 19720107

La fabrication d=s membranes planes telles que celles qui sont destinées à être utilisées dans Les capteurs de pression ou comme surfaces réfléchissantes, est actuellement; effectuée par diverses méthodes, 5 La membrane est par exemple formée par usinage dfun corps massif, ce qui est coûteux car la planëitê rigoureuse que doit posséder ladite membrane est difficile à obtenir. Il est par' ailleurs pratiquement impossible de réaliser de- cette maniéré deux membranes réellement identiques. 10 Un autre procédé consiste à former la membrane par une feuille de métal maintenue dans un corps massif. La feuille est alors placée dans le fend d'un évidement annulaire dudit corps et serrée dans cet évidement par exemple par une bague filetée. Le centrage de la feuille est cependant dans ce cas 15 rarement rigoureux à cause de la tendance de la feuille â glisser dans i'ëvidement pendant le serrage. L'encastrement n'est pas défini avec précision et le problême de la reproductibilité des qualités de la membrane se pose de La même manière que pour les membranes usinées dans la masse. 20 . La présente invention a pour but de permettre une fabrica tion de membranes planes qui évite ces inconvénients en réalisant des membranes d'un prix de revient relativement faible et présentant des qualités qui correspondent à leur application. Cette invention a peur objet un procédé de fabrication 25 de membranes pLanes, qui consiste à fixer la périphérie d'une feuille de métal sur un corps massif, à soumettre une ligne de cette feuille, parallèle audit corps massif et située â une faible distance de celui-ci, à un chauffage provoquant la fusion du métal le long de cette seule ligne puis à 30 refroidir jusqu'à la solidification du métal fondu, le retrait consécutif à ce refroidissement créant une tension dans la feuille de métal. La fixation sur le ccrps massif permet d'éviter tout déplacement relatif dudit corps et de la feuille et 35 par suite d'obtenir une immobilisation rigoureuse de cette feuille. Par ailleurs la fusion suivie du refroidissement crée dans ladite feuille une précontrainte qui modifie la fréquence de vibration de cette feuille. Cette précontrainte peut être connue. 70 19219 2 2088190 Elle est fonction des température et durée de ia fusion et du refroidissement. Il est donc aisé en effectuant sur la feuille au même point plusieurs tusions successives, de donner à la membrane une précontrainte déterminée afin par exemple de régler 5 sa fréquence de vibration en fonction de son utilisation. Les conditions de réalisation de cette fusion étant connues, la fabrication peut être reproduite de manière identique aussi souvent que cela est nécessaire» La description ci-dessous de modes de mise en oeuvre du 10 procédé de l'invention fera d'ailleurs ressortir les avantages et caractéristiques de ce procédé. Les figures 1 et 2 représentent en coupe longitudinale deux variantes de réalisation de membranes planes. Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 1, 15 la membrane est constituée par une feuille métallique 1 fixée sur un anneau massif 2 et maintenue à la partie supérieure de cet anneau par une une bague coaxiale 4. La feuille 1 est scudée à sa périphérie en 3 à la fois sur l'anneau 2 et sur la bague 4. Elle est par ailleurs 20 soudée en même temps que cette bague 4 sur l'anneau L au moyen d'un cordon de soudure annulaire 8 qui la traverse et pénètre dans ledit anneau 2. L'encastrement précis et l'immobilisation rigoureuse de la membrane formée par une telle feuille f.ont ainsi assurés quelle que scit son utilisation, 25 La feuille de métal 1 ainsi maintenue est ensuite chauffée jusqu'à la température de fusion du métal, par exemple par bombardement électronique, selon une ligne 10 parallèle à la paroi interne de l'anneau 2 et située aussi près que possible de celle-ci. La puissance du chauffage est choisie de façon à 30 provoquer 1a fusion de toute l'épaisseur du métal selon ladite ligne 10 mais le chauffage est limité à cette ligne et le métal du reste de la feuille ne subit pas de modification. Ce chauffage est ensuite arrêté et l'ensemble est refroidi. Le métal fondu se solidifie et forme le long de la ligne 35 10 un cordon de soudure dans lequel se produit un retrait transversal qui tend radialement la membrane et par suite lui donne une planéltê parfaite et la maintient sous précontrainte. 70 19219 3 2088190 La fréquence de vibration de la partie de la membrane qui se trouve à l'intérieur de la ligne 10 est modifiée par ce retrait et l'apparition de la tension. Par ailleurs les phénomènes d'hystérésis ont été supprimés. 5 Une deuxième ou une troisième opération de soudure c'est-à-dire en fait de fusion et de refroidissement de la ligne 10 peuvent être effectuées successivement pour augmenter la précontrainte de la membrane et modifier jusqu'à la valeur désirée la fréquence de vibration de celle-ci. 10 L'importance du retrait dû au refroidissement consécutif à chaque fusion peut aisément être évalué d'après la nature du métal et les conditions de chauffage et de refroidissement. Or les conditions de traitement de la ligne 10 et notamment les puissance du chauffage et vitesse de refroidissement 15 étant facilement contrôlables et mesurables, il est aisé de les reproduire avec précision et par suite de fabriquer une succession de membranes identiques ou de membranes de qualités données. 11 est par exemple possible de fabriquer des membranes de capteurs de pression ayant des fréquences de vibration bien dê- 20 terminées. Dans d'autres cas, par exemple pour fabriquer des miroirs ou autres surfaces réfléchissantes, il peut être avantageux de ne pas maintenir la feuille métallique 1 au moyen de la bague 4 mais simplement, ainsi que représenté sur la figure 2, de 25 fixer une feuille métallique 12 à la partie supérieure d'un bloc annulaire 14. La feuille 12 est alors simplement soudée en 15 à la partie supérieure de l'anneau 14 puis elle subit comme la feuille 1, une fusion selon une ligne 16 parallèle à la paroi interne de l'anneau 14, suivie d'un refroidissement de cette ligne 30 créant une tension radiale dans la membrane et lui donnant une planëitë rigoureuse. On a par exemple réalisé une membrane au moyen d'une feuille d'acier inoxydable de 0,1mm d'épaisseur, soudée sur un corps massif annulaire de diamètre interne 32mm, en chauffant 35 une ligne circulaire de 3 0mm de diamètre par bombardement électronique, en une passe à une vitesse de 40mm/seconde avec une puissance de 45 watts. 70 19219 4 2088190 La fréquence de vibration de la membrane ainsi réalisée était ,de 3000 Hz. Quel que soit le mode de réalisation de la membrane, sa fabrication est simple et d'un prix de revient relativement 5 faible. Elle peut cependant être adaptée à des utilisations diverses telles que les membranes de capteurs de pression dont la fréquence de vibration doit être différente selon le phénomène à étudier, les surfaces réfléchissantes ou autres. Il est bien évident que diverses modifications pourraient 10 être apportées aux modes de réalisation qui viennent d'être décrits, sans sortir du cadre de 1'invention.notamment pour adapter celle-ci à la réalisation des différents types de membranes. Par exemple la feuille 1 pourrait être rendue solidaire du support massif par un moyen autre que la soudure, 15 tel qu'un usinage dans la masse ou tout autre moyen approprié. 70 19219 5 2088190 REVENDICATIONS 1°) Procédé de fabrication de membranes planes qui consiste à fixer la périphérie d'une feuille de métal sur un corps massif, à soumettre une ligne de cette feuille, parallèle audit corps massif et située à une faible distance de 5 celui-ci, à un chauffage provoquant la fusion du métal de la membrane le long de cette seule ligne, puis à refroidir jusqu'à la solidification du métal fondu, le retrait consécutif à ce refroidissement créant une tension clans la feuille de métal. 10 2°) Procédé suivant la revendication 1, selon lequel la puissance de chauffage est telle que toute l'épaisseur du métal de la membrane est fondue le long de la seule ligne de soudure. 3°) Procédé suivant l'une des revendications 1 et 2 15 selon lequel une même ligne de la feuille de métal est fondue et refroidie successivement plusieurs fois. 4°) Membrane plane constituée par mie feuille de métal fixée à sa périphérie sur un corps massif et comportant parallèlement audit corps et à une légère distance de celui-ci une 20 ligne de métal fondu et solidifié. 5°) Membrane suivant la revendication 4, caractérisée en ce que la feuille de métal est maintenue sur le corps massif par une bague coaxiale soudée en même temps que ladite feuille sur le corps.