Brevet FR2074568A1 — publié le 19711008

La présente invention, due à la collaboration de Madame Paulette BONNIN du Commissariat à l'Energie Atomique et de Messieurs André-Paul FREY et Jean-Luc PENNANECH de la Société d'Etudes et d#Applications des Techniques de Formage à Haute Energie (SECATHEN), est relative à un procédé permettant de réaliser des jonctions résistantes et étanches entre deux éléments métalliques, notamment tubulaires et s'emboitant luun dans l'autre, et s'applique plus particulièrement au cas où ces éléments sont constitués à partir de métaux ne se pretant pas aisément à une opération de soudage conventionnelle0 On connatt déjà différentes méthodes pour réaliser la jonction d'éléments tubulaires.A titre d'exemples, on peut citer les procédés de mandrinage ou dudgeonnage9 ou bien les méthodes de soudage par explosion, ces dernières consistant à appliquer fortement deux pièces lune contre l'autre de manière à assurer entre elles une liaison métallurgique sous l'effet dune pression extérieure élevée produite par ondes de choc de grande énergie ces ondes de choc étant habituellement produites par un explosif plongé dans un milieu liquide de transmission0 Le procédé de mandrinage permet notamment de réaliser des jonctions présentant des caractéristiques mécaniques convenables, tan à température constante que sous l'effet de variations importantes de celle-ci.En revanche, elles ne permettent pas d'obtenir une étanchéité absolue, indispensable dans le cadre de certaines applications et plus spécialement dans le domaine nucléaire Le soudage par explosion procure au. contraire une étanchéité satisfaisante, due essentiellement à la liaison métallurgique nb#enue, mais ne s'envisage ordinairement qu'avec des épaisseurs de pièces réduites.Elle est donc à déconseiller pour la réalisation de jonctions destinées à surir et à transmettre des efforts mécaniques importants La présente invention a pour objet un procédé permettant de pallier les inconvénients des méthodes antérieures, en conservant leurs avantages respectifs A cet effet.. l'invention consiste principalement à effectuer une opération de soudage par explosion, suivie et/ou precédée d'une opération de mandrinage, exécutez dans une zone séparée mais voisine de la zore de soudage Les opérations de mandrinage et de soudage peuvent être réalisées dans un ordre quelconque ou simultanément Le mandrinage notamment peut s effectuer soit sur une paroi lisse, soit sur une paroi préalablement munie de gorges et peut être exécuté aussi bien de façon conventionnelle à l'aide d'un mandrin mécanique à expansion que par explosion, avant ou après ou meme simultanément avec l'opération de soudage Le mode d'assemblage selon l'invention peut etre mis en oeuvre pour la réalisation de n'importe quelle pièce de jonction entre éléments constitués de métaux différents, aptes à être ensuite soudés par la technique conventionnelle ou à etre utilisés directement Le procédé considéré permet d'obtenir des pièces noeammient tubulaires d'épaisseurs importantes, présentant du fait du mandrinage9 une résistance mécanique élevée, tandis que la liaison métallurgique dans la zone de soudage par explosion confère à l'ensemble une excellente étanchéité. Avantageusement, la zone de soudage par explosion est localisée dans une région où l'un au moins des éléments à assembler présente une faible épaisseur, ce qui permet en particulier l'adaptation mutuelle des dilatations thermiques des deux éléments0 Er ì.n et selon une caractéristique annexe, lSopératior de soudage par explosion est de préférence mise en oeuvre avec un explosif à faible vitesse Le complément de description qui suit est relatif à trois exemples d'application du procédé considéré, donnés à titre indicatif et non limi.tàtif, en réference au dessins annexés sur lesquels les Figea 1 2 et 3 sont des vues schématiques en coupe verticale partielle de trois jonctions entre éléments tubulaires métalliques. Sur la Fig. 1, les références 1 et 2 désignent respect.vemeay deux éléments tubulaires métalliques constitués de deux métaux différents s'emboîtant ltun dans l'autre par leurs extrémités en regard, l'élément 1 prés entant de préférence une partie interne 3 convenablement évi.dee pour permettre la mise en place de l'élément 2 en assurant sensiblement la continuité de la paroi interne de l'ensemble une fois les deux pièces liées entre elles, Conformément à l'invention, la jonction entre les pièces X et est réalisée dans l'exemple considéré en effectuant dans la zone d#sign.ée par la référence 4 une opération de soudage par explosion, procurant une liaison métallurgique étanche entre les éléments 1 et 2, suivie dans la région 5 d'une opération de mandrinage, complétant par des gorges 6 la liaison mécanique des éléments 1 et 2. Sur la Fig. 2, l'ordre des opérations est inversé, le mandrinage dans la région 5 étant réalisé avant le soudage par explosion dans la zone 4. Sur le schéma de la Fig. 3,les éléments tubulaires 1 et 2 sont, comme dans les exemples précédents, solidarisés entre eux dans la région 4 par une opération de soudage par explosion, cette région 4 étant cette fois entourée de chaque coté par des régions 7 et 8 dans lesquelles sont effectuées des opérations de mandrinage. Ces diverses étapes dans la réalisation de la jonction peuvent être exécutées selon le sens de pénétration de l'élément 2 dans l'élément 1, soit successivement le mandrinage dans la région 7, le soudage par explosion dans la région 4, puis à nouveau le mandrinage dans la région 8, ou bien dans un ordre différent, ou même simultanément. Une fols la jonction réalisée, peuvent être avantageusement effectues divers contrôles, permettant de vérifier d'une part l'étanchéité de la jonction dans la zone de soudage par explosion, d'autre part sa résistance mécanique d'ensemble. Ces contrôles peuvent en particulier consister en un test aux ultrasons pour la détermination éventuelle des défauts de soudage, en un cyclage thermique, en un essai mécanique de traction9 en un examen micrographique et enfin en un contrôle d'étanchéité à l'hélium Bien entendu, il va de soi que la présente invention n'est nullement limitée aux seuls exemples de mise en oeuvre décrits et représentés ci-dessus elle en errasse au contraire toutes les variantes. En particulier et dehors des compatibilités métallurgiques usuelles, aucune conditicr par i- culière n'est imposée quant à la nature des métaux constltuar,t les élément, tubulaires de la jonction. REVENDICATIONS 1 Procédé pour la réalisation de jonctions résistantes et étanches entre deux éléments métalliques, caractérisé en ce qu'il consiste à effectuer une opération de soudage par explosion, suivie et/ou précédée d'une opération de mandrinage, exécutée dans une zone séparée mais voisine de la zone de soudage. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les opérations de mandrinage et de soudage sont réalisées dans un ordre quelconque ou simultanément. 3. Procédé selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le mandrinage s'effectue soit sur une paroi lisse, soit-sur une paroi préalablement munie de gorges et est exécuté aussi bien de façon conventionnelle à l'aide d'un mandrin mécanique à expansion que par explosion, avant ou après ou même simultanément avec l'opération de soudage; 4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les éléments sont constitués à partir de métaux différents. 5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la zone de soudage par explosion est localisée dans une région où l'un au moins des éléments à assembler présente une faible épaisseur. 6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'opération de soudage par explosion est mise en oeuvre avec un explosif à faible vitesse.