Brevet FR2128733A1 — publié le 19721020

La présente invention concerne des procédés pour former des joints entre métaux, par adhésion ou cohésion directement du métal sur le méal. D'une manière classique, les procédés connus pour 5 lier ou joindre des métaux impliquent l'adhésion,, lorsqu'une substance dissemblable est utilisée pour lier deux métaux, c'est-à-dire une soudure froide ou une brasure, ou la cohésion lorsque les matériaux à lier, avec ou sans modification chimique ou physique, forment un ensemble monobloc. 10 Comme exemples de joints cohésifs on peut citer : (1) les soudures par fusion effectuées sans application de pression qui nécessitent la liquéfaction et la resolidification du métal pour obtenir la soudure. Il en résulte une structure de coulée. 15 (2} Les soudures sous pression dans lesquelles les métaux chauffés mais non liquéEIés sont joints par l'application de hautes pressions qui refoulent et amincissent le métal dans la zone de la soudure. Par exemple, dans une unité de soudage par friction, les pressions peuvent aller de 2,5 kg/mm 20 à 25 kg/mm pour des aciers spéciaux très durs, le processus étant accompagné par un refoulement considérable du métal alors qu'il est à l'état plastique. la liaison, c'est-à-dire la formation d'un joint, dans le procédé de la présente invertLon est produite par un procédé 25 de friction dans lequel les deux parties métalliques à joindre ou lier sont maintenues en contact intime dans la zone dans laquelle le joint est à former et sont soumises, alors^u' elles sont en contact iriime, à un traitement de friction sur une surface de traitement opposée à la surface 30 des parties à lier, le traitement de friction comprenant un mouvement relatif de l'outil de friction et de la surface de traitement, la surface de traitement peut être une surface d'une partie à joindre ou lier ou bien constituer la surface d'une couche intermédiaire de substance située entre les parties 35 à traiter et la source de friction. On doit insister sur le fait que dans le présent procédé, les pressions appliquées sont seulement celles qui sont suffisantes 72 08037 2128733 pour maintenir en contact intime les parties à lier. Ces pressions sont d'un ordre de grandeur tout à fait différent des pressions nécessitées dans les procédés de soudage par forgeage ou de soudage-friction. Dans le présent procédé, 5 l'épaisseur totale des parties jointes n'est pas substantiellement inférieure à l'épaisseur totale des parties constitutives avant la liaison . Comme exemples de métaux qui peuvent être liés selon le procédé de l'invention, on peut citer, afrltxe non 10 limitatif, le fer, l'acier, l'acier étamé, l'acier exempt d'étain (par exemple un acier revêtu de chrome-oxyde de chrome), l'étairt, l'aluminium, le titane, le magnésium, l'argent, l'or, le platine, le cuivre, le zinc, le nickel et leurs alliages. Les parties métalliques liées entre elles 15 peuvent être constituées par le même métal ou par des métaux différents. Le procédé peut être appliqué pour la formation de joints en ligne ou pour la formation de joints ponctuels à la manière de la soudure par points. 20 La possibilité de lier les métaux sans utiliser un flux ou un. autre agent de nettoyage ou de la soudure représente un avantage considérable et, quoique que la force de la liaison puisse être améliorée par un tel nettoyage, des 1 liaisons ou joints satisfaisants peuvent être obtenus même 25 lorsque les surfaces sont contaminées par des substances solides ou liquides ou sont modifiées par exemple par des couches d'oxyde. Des lignes de soudure substantiellement continues présentant de telles liaisons peuvent être formées aisément 30 en mettant seulement en oeuvre une énergie relativement faible, par comparaison à celle utilisée par exemple dans le soudage par résistance. Les joints obtenus par le procédé de la présente invention ne présentent pas les caractéristiques des joints soudés 35 obtenus par un processus de fusion ou d'application d'une pression effectué comme décrit plus haut. L'examen métallurgique des joints obtenus par le procédé de 72 08037 3 2128733 l'invention montre qu'il ne résulte pas d'un processus de fusion et aucune structure de coulée n'est présente "suivant l'interface, une soudure dans l'état solide s'étant'plutôt produite avec peu pu pas d'amincissement- ou de refoulement 5 dans la zone de soudage en raison des faibles pressions appliquées même sur des feuilles fines. Il a été aussi montré que plusieurs types distincts de joints peuvent être obtenus en faisant varier les paramètres du procédé. Par exemple, des joints présentant une résistance élevée à la traction 10 ont été obtenus dans le cas du cuivre (en mettant en oeuvre un soudage en ligne à haute vitesse sous de failes pressions, et avec un outil rotatif à vitesse élevée) sans perturber la structure initiale des grains du métal dans la zone du joint. Un exemple est décrit ci-àprès. Dans ces joints, on ne distingue 15 aucune interface si l'on a pas procédé à une attaque pâr un réactif d'attaque, mais par attaque ou gravure, une fine ligne peut être distinguée à l'interface et son épaisseur peut être comparée à celle des joints entre les grains du métal. La nature de cette ligne n'a pas encore été déterminée dîne 20 manière certaine, mais il apparaît qu'elle n'interfère pas avec la résistance à la traction du joint lui-même. Un joint similaire, mais avec apparition d'une croissance des grains de grandes dimensions sur toute la zone du joint de l'échantillon a été obtenu avec l'aluminium, et cependant un autre type de 25 résultat illustré plus loin a été obtenu en utilisant une' pression accrue et une vitesse de soudage plus faible, à la fois pour l'acier et le titane. Dans l'acier, un joint complètement"cohésif s'est produit et seulement de très petits signes d'une localisation probable de l'interface initiale sont visibles pour un grossissement 30 de 1000, la structure aplatie des grains de l'acier laminé à froid ayant changé pour prendre une structure équi-axiale avec croissance des grains à travers l'interface. Pour le titane, lorsque les conditions varient à travers le joint, l'interface est encore partiellement visible, mais s'est rompue, et a 35 complètement disparu dans certaines zones avec formation de gros grains équi-axiaux. 0e type de joint s'est souvent révélé plus fort que le métal de base lui-même. 72 08037 4 dklb/55 Il a été montré que, lorsqu'un outil rotatif de friction suffisamment puissant (par exemple 0,7 6 cheval-vapeur ou plus) était utilisé en combinaison avec une roue ou tête de friction dure pour lier des métaux, une impulsion énergétique 5 extrêmement localisée était produite qui agissait de façon à lier ces métaux. Des recherches concernant certains aspects de ce phénomène, qui n'est pas encore complètement compris, ont montré que l'énergie produite pouvait être détectée non seulement sous la forme d'une bande large d'énergie vibratoire 10 dans au moins le domaine sonique et ultresonique, mais aussi comme une impulsion d'énergie thermique de durée extrêmement courte, l'enregistrement des mesures de la variation du potentiel thermo-électrique en fonction du. temps, à la fois à l'interface des métaux et en-dessous d'eux, au moment 15 du passage de la roue de friction pendant l'opération de liaison montre que la température détectée par un thermo-couple peut s'élever jusqu'à un maximum ou pic en une durée aussi courte que 5 à 125 ms. Cette durée enregistrée de l'élévation de température peut être provoquée par le temps de réponse -20 du thermo-couple et le système d'enregistrement et, en conséquence, l'élévation de température, qui peut dépasser 1000°C, peut être presque instantanée. Lorsqu'un maximum est atteint, la température tombe rapidement jusqu'à une valeur de, par exemple, quelques centaines de degrés centigrades 25 après quoi la courbe s'aplatit et il s'ensuit un refroidissement progressif de l'échantillon. Cette énergie, mesurée'sous la forme d'un potentiel thermoélectrique, peut être détectée à l'interface de deux couches ayant été jointes et aussi sur la surface -externe de la couche avec laquelle la roue n'est pas en contact. 30 Le phénomène est extrêmement localisé et il ne se produit pas d'échauffement ou peu d'échauffement de la masse du métal. L'analyse de la fréquence et de l'amplitude de l'énergie vibratoire mécanique entre 100 Hz et 160 kHz produite- par le procédé révèle une largeur de bande importante dans le domaine 35 sonique et ultrasonique. L'amplitude du maximum peut être déplacée par des changements dans les conditions du procédé et elle peut être obtenue entre 12,5 kHz et 25 kHz ou entre 25' kHz 72 08037 5 2128733 et 50 kHz. la direction, de propagation de l'énergie vibratoire mécanique a été aussi étudiée en changeant la position de 11âccéléromètre utilisé pour mesurer cette énergie par rapport à la roue de 5 friction. Des mesures de comparaison ont été effectuées avec 1'âccéléromètre détectant les énergies dans les trois directions perpendiculaires entre elles. Il est apparu que les vibrations étaient produites d'une manière multi-directionnelle par opposition avec la vibration produite dans le soudage 10 ultrasonique. Il n'est pas nécessaire d'appliquer à la roue, d'une manière indépendante, une énergie vibratoire, cette énergie étant produite par le contact de la roue de friction rotative avec l'ouvrage à traiter» La largeur de bande d'énergie vibratoire dans le soudage ultrasonique classique est 15 étroite et la direction des vibrations mécaniques limitée à la direction du mouvement vibratoire de l'outil sous l'action du générateur ultrasonique. Dans le présent procédé, l'énergie vibratoire est produite "in situ." par l'action && l'outil de friction sur l'ouvrage. 2 0 Dans le présent procédé, l'amplitude de l'énergie vibratoire et sa fréquence peuvent être accrues ou diminuées en, respectivement, accroissant ou diminuant la pression de l'outil de friction sur l'ouvrage et elles dépendent aussi de paramètres tels que la forme et les dimensions de l'outil de friction, la substance 25 dont il est fait, la vitesse à laquelle il est conduit, la puissance du moteur rotatif et le couple de l'outil de friction ainsi que le choix des matériaux constituant le dos ou support de l'ouvrage, lorsque ce support est présent. L'impulsion d'énergie thermique produite est bien entendu 30 affectée, d'une manière similaire, par un changement du matériau de support ou dos , par exemple l'utilisation d'un support isolant au lieu d'un support conducteur peut accroître lrélévation de température des matériaux pendant l'opération de soudage. Quoique ni le mécanisme physique impliqué dans les joints de 35 métal à métal, ni le mécanisme par lequel le traitement de friction produit les effets qui ont été observés, ne soient compris ou puissent être complètement expliqués, il semble que l'explication 72 08037 6 2128733 la plus raisonnalble et valable disponible à l'heure actuelle soit une fusion momentanée suivie d'une recristallisation, le tout à une échelle subemicroscopique, de sorte qu'il n'y a pas d'interruption observable des structures cristallines 5 des deux parties, ou bien une diffusion inter-atomique à travers l'interface. Il est maintenant connu que le traitement de friction produit un !k?ge intervalle d'ondes multi-directionnelles soniques et ultrasohiques dans les matériaux, desquelles peuvent agir à l'irterface avec une grande intensité 10 lorsque cette interface est celle existant entre deux métaux. Ceci serait en a ccord avec les propositions rendant compte du mécanisme de la liaison qui se produit dans le soudage ultrasonique, là où des ondes ultrasoniques d'une fréquence déterminée, ou d'une fréquence de base avec -ses harmoniques 15 sont produites à l'extérieur des parties à souder et sont appliquées sous une pression considérable et d'une manière directionnelle à travers l'extrémité d'un conducteur aux parties pour former une soudure par points. Ces propositions mécanistes sont données dans 20 Senesoyet aL, "Welding Research", Supplément to the Welding Journal (American Welding Society), Avril 1967, 145, et les observations expérimentales décrites dans cet article semblent, à de nombreux égards, être similaires à celles effectuées sur les joints de la présente invention. Il est cependant 25 bien entendu, d'après la discussion générale précédent^que, même si dans le futur, il est établi que les effets produits dans le procédé de la présente invention correspondent à l'explication mécaniste, les étapes de procédé impliquées ici pour produire ces effets sont complètement distinctes du processus 50 Il a été aussi trouvé que, dans le présent procédé, des 35 niveaux d'énergie extrêmement élevés sont enregistrés à l'interface par un dispositif de détection d'énergie : ceux-ci peuvent être de l'ordre de 1000°C comme il résulte de la mesure par un thermo 72 08037 7 2128733 couple. Cependant, de telles températures sont seulement enregistrées pendant une très courte durée, en un 'point donné de l'interface lorsqu'il y a un mouvement relatif de l'outil et de l'ouvrage. 5 Les parties métalliques peuvent être de toute forme, telles que par exemple plaque , feuille, ruban, feuille minœ, tige ou tube ou même couche métallisée sur une feuille, un film ou une fibre. Les parties métalliques qui sont à lier ou joindre ensemble peuvent être des parties d'un même ensemble 10 ou des parties d'ensembles différents . L'un des métaux à lier peut être placé contre deux autres parties métalliques, par exemple de la soudure ou de l'aluminium entre deux feuilles d'acier. Dans le procédé de l'invention, la liaison peut être 15 aidée par l'utilisation d'une excitation - - auxiliaire telle qu'une vibration ultrasonique ou l'application de courants ou champs électriques. Cette application d'une excitation auxiliaire peut aider la formation du joint ou liaison, mais, à moins que le traitement de friction në- • 20 soit appliqué, aucun joint ou liaison ne serait- formé dans ce cas. L'application d'une excitation auxiliaire a vraiment pour effet, dans de nombreux cas, de permettre la formation de joints de haute qualité à une plus grande vitesse ou à une plus faible 25 pression ou d'une manière généralement plus efficace que si l'on utilisait pas l'excitation, et aussi de permettre à-l'énergie utilisée et appliquée par lroutil de friction d'être plus-faible qu'il ne serait nécessaire autrement pour réaliser le joint dans une situation particulière quelconque. L'outil 30 de friction lui-même peut être utilisé comme source d'excitation auxiliaire s'il est monté sur ou comme le transmetteur d'un générateur ultrasonique, tandis qu'un dos ou support des parties à joindre, lequel support est rigide, sert d'enclume. Selon une variante, un outil ultrasonique opposé à l'outil de friction peut être la 35 source d'énergie ultrasonique. D'une manière similaire, si un courant ou champ électrique est à appliquer comme moyens d'excitation auxiliaire, l'une ou les deux électrodes peuvent être 72 08037 8 2128733 sous la forme d'un outil de friction rotatif. L'excitation auxiliaire thermique peut être un simple préchauffage de matériaux à une température à laquelle ils sont chauds, mais non fondus. La chaleur peut être appliquée 5 en chauffant le support ou bien être appliqués à partir d'une source telle qu'une source de chaleur radiante ou un jet de gaz très chauds. Cependant, il est en réalité préférable de refroidir l'outil de friction lui-même. L'outil habituellement utilisé pour la formation des 10 joints doit être une roue dure et unie entraînée en une rotation très vive r habituellement, cette roue sera en rotation autour d'un axe généralement parallèle au plan général de l'interface, et la vitesse relative peut être accrue par un mouvement d'ensemble relatif de l'outil el/cle 15 l'ouvrage, jusqu'à un degré tel que, particulièrement lorsqu'il s'agit de films ou rubans minces facilement manipulables parce que non massifs, tout le mouvement relatif peut résulter de ce mouvement d'ensemble de sorte que l'outil lui-même constitue un pied ou corne stationnaire 20 pressant le matériau en déplacement. Comme exemples de matériaux constitutifs de roues de friction , on peut citer le carbure de tungstène, les aciers durs ou durcis comme les aciers au carbone, les aciers au chrome-nickel ou au molybdène, ou les matériaux connus 25 sous les dénominations commerciales "Vestel" ( Bu Pont- de Femours) ou " Tuffol" (Tuffol Limited); ces roues peuvent être chargées ou renforcées pour résister à l'usure et aux forces centrifuges qui agissent sur elles lorsqu'elles tournent à des vitesses élevées. Les diamètres, peuvent être d'une manière 30 appropriée, compris entre 4 et 10 cm et les vitesses de. rotation entre 3000 et 45 000 tours/mn ou plus. Par exemple un moteur approprié est constitué par un moteur électrique de 0,76 cheval-vapeur consommant 600 Watts et susceptible de prendre des vitesses de 54000 tours/mn quoique des moteurs 35 plus puissants d'environ 1 à 3,5 chevaux-vapeurs alenbété utilisés avec succès. Les parties peuvent être munies d'un dos ou support lorsqu'une 72 08037 9 2128733 pression est appliquée sur elles, au moyen d'une feuille stationnaire, d'une bande mobile ou d'une roue ou d'un rouleau. La pression appliquée (soit directement et exclusivement 5 par l'outil ou en partie par l'outil et en partie par les moyens pour exercer une pression additionnelle) peut varier dans de larges limites en fonction de l'épaisseur et des autres caractéristiques du matériau ou des matériaux à lier. Par exemple lorsqu'une feuille métallique est à joindre ou lier 2* v 10 à elle-même, des pressions de l'ordre de 50 kg /cm à 100 kg /cm ou plus, peuvent être appliquées à partir dfune source de pression externe pour amener les parties de la feuille en contact suffisamment intime pour que la liaison se produise comme lésuitat de l'application du procédé 15 de friction. Dans tous les cas où la pression est appliquée par l'outil de friction seul, la pression appliquée est beaucoup plus faible que celle utilisées soit dans le procédé de soudage ultrasonique soit dans le procédé de soudage-forgeage. 20 Pendant les opérations de .Saison et; immédiatement à la suite de celles-ci, il est préférable d'aider et de maintenir le bon contact des interfaces des matériaux à joindre ou lier, par des moyens de contact qui sont indépendants de'la source de friction elle-même. Ceci évite l'application d'une 25 pression élevée sur l'ouvrage par l'intermédiaire de la source de friction telle qu'une roue de friction, et ceci réduit grandement les exigences énergétiques du procédé, de même que l'usure sur l'outil de friction. Ceci réduit aussi âu minimum toute marque effectuée par l'outil sur la surface métallique 30 avec laquelle il est en contact direct» Indépendamment de moyens de pression indépendants pourvu dans la zone du joint ou de liaison, il est possible, dans ce but de réaliser un vide qui maintiendra les matériaux- à lier en contact intime, et il est aussi possible d'exercer une pression d'air sur l'assemblage 35 des matériaux à joindre. L'outil de friction peut lui-même être muni de moyens d'aspiration ou de pression pour assurer le bon contact avec les matériaux à lier. 72 08037 2128733 Dans les cas où les matériaux possèdent des propriétés magnétiques, des matériaux magnétiques, tels que par exemple un ruban chargé de particules magnétiques,peuvent être utilisées comme support dans la zone de soudure 5 pour aider le contact interfacial. Enfin, la partie inférieure peut, lorsqu'elle est suffisamment résistante, jouer le rôle de support, sans besoin d'une enclume ou autre support derrière elle. Des feuilles métalliques correspondant à un largé -|G intervalle d'épaisseur, peuvent être liées par le procédéj par exemple quatre plaques épaisses d'acier étamé (chacune de 240 microns d'épaisseur) ont été superposés ensemble en une opération unique. De plus, si c'est nécessaire, il est possible de placer une source de friction de phaque côté de 15 la ligne de soudure à réaliser. Ces sources de friction peuvent être juxtaposées ou bien elles peuvent opérer sur des côtés opposés de la ligne de soudure, avec une relatioijâ'écartement léger. Les vitesses réalisées dans le cadre du présent procédé 20 sont très élevées et, par exemple, des feuilles métalliques de 20 à 200 microns d'épaisseur peuvent être soudées ou liées en ligne à des vitesses de 1 à 2 mètres/sec., ou bien on peut effectuer des joints par points de métal à métal en une durée aussi faible que î/25 seconde pour chaque point, en faisant 25 passer l'ouvrage devant l'outil de friction ou l'outil d-e friction devant l'ouvrage. Les joints métal à métal obtenus par le présent procédé sont souvent aussi forts ou résistants ou même plus forts que le métal lui-même. 30 le procédé est aussi approprié pour la stratification de feuilles ou rubans métalliques, lorsque l'outil de friction possède, d'une manière appropriée, la forme d'un rouleau relativement large. Si le produit auquel la feuille métallique doit être 35 stratifiée possède lui-même des zones en relief, par exemple s'il possède une structure métallique alvéolaire et que la feuille est à appliquer, sous la forme d'une peau, sur sa surface, 72 08037 11 2128733 alors la structure alvéolaire peut être recouverte par la feuille ou peau métallique et transportée sur une table, en dessous de la source de friction qui liera les deux matériaux' ensemble. 5 Dans le présent procédé, l'outil de friction peut être appliqué à n'importe laquelle (quoique cela.ne soit pas habituellement le cas) des surfaces qui sont à lier ensemble. Il agit habituellement à travers l'épaisseur d'au moins une couche de matériau en étant appliqué sur la surface d'une 10 feuille ou couche opposée à celle qui est à lier. Il,- n'a pas besoin d'être en contact avec une quelconque des surfaces des parties à joindre et il peut agir à travers une couche intermédiaire d'une substance résistant à l'effet adhésif ou cohésif du traitement de friction dans les 15 conditions mises en oeuvre. Particulièrement dans le cas de la liaison métal-métal "où la couche supérieure ou externe des matériaux à lier est un métal tendre tel que le cuivre ou l'aluminium, i3.a"été trouvé qu'il est préférable de lubrifier l'outil de friction 20 pour éviter le transfert de métal sur sa surface et pour .. éviter des balafres sur la surface de la feuille. En général, on peut dine que plus les matériaux à lier ou joindre sont épais ou plus ils sont durs, plus il faut appliquer une pression élevée et plus l'énergie.de friction à 25 fournir par l'outil dans une zone donnée doit être élevée, pour obtenir un joint adéquat . On va maintenant donner des exemples spécifiques de mise en oeuvre du procédé de l'invention, lesquels sont donnés, à titre non limitatif, en référence-aux dessins annexés, dans lesquels : 30 - la figure 1 représente une vue. en perspective d'un appareil, selon un premier mode de réalisation, pour mettre en oeuvre le procédé de l'invention; - les figures 2, 3 et 4 représentent respectivement des vues en élévation d'autres appareils, selon d'autres modes 35 de réalisation de l'invention, pour la mise en oeuvre dudit procédé. - les figures 5A, 5B, et 50 sont des microphotographies d'un premier joint conforme à l'invention; 72 08037 : 2128733 - les figures 6A, 6B et 6C sont des microphotographies d'un second joint conforme à l'invention; - les figures TA, 7B, 70 et 7D sont des microphotographies d'un troisième joint selon l'invention; 5 - la figure 8 est un graphique donnant la température telle qu'elle est lue en fonction du temps;et - la figure 9 est un graphique montrant les répartitions de fréquences, dans lequel l'amplitude est représenté en fonction de la fréquence. 10 Exemple 1 Liaison d'un acier exempt d'étain (revêtu de chrome-oxyde de chrome) de 190 microns d'épaisseur sur une feuille similaire. On utilise à cet effet, l'appareil de la figure 1. Deux pièces de feuille d'acier sont fixées sur une table 15 contre un support en amiante 1 recouvert d'un tissu de verre enduit de polytétrafluoroéthylène. Les crampons de fixation 2 donnent une pression d'application de l'ordre de 3,5 à 7 kg/cm sur Iles feuilles de façon à assurer un "bon contact sur les interfaces à lier, mais un espace libre 3 est 20 laissé entre les crampons de fixation 2 (dans la zone ou précisément il s'agit de réaliser le joint) pour permettre le passage de l'outil de friction 4 lorsque la table portant l'ouvrage se déplace devant cet outil. Cette table est pourvue de moyens d'entraînement qui lui permettent de passer 25 devant l'outil de friction à une vitesse de 40 cm/sec. L'outil de friction est maintenu en une position fixe et la pression appliquée dans la zone de contact par la roue 5 de l'outil sur la feuille d'acier est de l'ordre de 0,14-0,21 kg/cm . La roue de friction 5 est une roue en acier durcie 30 et revêtue, de 5}5 cm de diamètre et ayant une surface périphérique de travail de 2 mm de large; cette-rou-e est entraînée par un moteur d'environ 0,5 cheval-vapeur, de type rotatif contrôlé par un transformateur variaH§ifconnu sous la dénomination commerciale "Yariac", et réglé pour donner une entrée 35 àe puissance de 8Q$au moteur. La roue est miseen mouvement avant la mise en contact de l'ouvrage avec ladite roue et elle tourne dans le même sens, 72 08037 15 2128733 au niveau de la zone de contact,.que le mouvement de déplacement de la table supportant l'ouvrage. le joint en ligne ainsi obtenu possède une largeur de 1 à 2 mm et il possède une excellente résistance dépassant 5 3j5? kg/cm. Une véritable liaison métallurgique est obtenue. Dans l'appareil de la figure 3, les rubans 10 et 11 en acier mince et passent entre les rouleaux d'alimentation 12 et sont amenés entre un outil de friction se présentant sous la forme d'un rouleau ou tambour 13 et un rouleau de support ou contre-10 rouleau 14• Après passage sur le rouleau de transport et de refroidissement 15, le ruban stratifié est enroulé sur la bobine 16. Exemple 2.- liaison ou soudure d'une feuille d'argent de 100 microns 15 d'épaisseur sur une feuille similaire. Pour démontrer la possibilité de liaison de surfaces présentant une surface contaminée, deux feuilles drargent hautement ternies ou sonHées sont placées l'une sur lfautre sur la table mobile de la figure 1, mais on utilise un support 20 tendre en gomme élastomère de silicone recouverte d'une feuille de verre enduite pour libération, la roue en acier est remplacée par une roue en "Yespel" qui est constituée par une résine polyimide chargé^ ayant un diamètre de 3,5 nim et une surface active de t,5 mm de large, l'entrée de puissance 25 sur l'outil rotatif est de 50$ par réglage du transformateur et la table passe devant la tête de friction à la vitesse de 40 cm/s. la pression de contact de lroutil sur l'ouvrage est de l'ordre de 0,454 à 0,908 kg (force totale appliquée par l'outil), les feuilles d'argent sont liées ensemble par 30 un joint très résistant. Exemple 3.- Baison d'une feuille d'argent de 100 microns d'épaisseur à une feuille de l'ordre de 260 microns d*épaisseur. On procède comme, dans l'exemple 2 ci-dessus, 35 mais la feuille d'argent qui était placée en-dessous est remplacée par une feuille d'or et la vitesse de déplacement de la table est réduite à 20 cm/s. l'argent est lié à l'or avec une résistance 72 08037 2128733 dépassant la résistance à la traction de la feuille d'argent, qui, dans des essais à la fois d'arrachage et de cisaillage se rompt avant le joint lui-même. Exemple 4.- 5 " Liaison d'un dispositif d'ouverture en acier de type circulaire, à un tambour en aluminium. On utilise ici l'appareil représenté sur la figure 2. On met en oeuvre, dans cet exemple, un processus de soudure discontinu,. l'outil rotatif étant fixé dans une position 10 verticale par rapport aux surfaces à souder. Le dispositif d'ouverture en acier 6 possède une épaisseur de 200 microns et il est fixé au sommet du tambour d'aluminium 8 ou sur son côté, tandis que des moyens magnétiques formant support 7 augmentent la qualité de son contact avec le tambour. L'outil 15 rotatif utilisé 4C est de type cylindrique et il est constitué en acier au carbure de tungstène. La surface de l'outil possède un rebord extérieur plat de 3 mm de côté qui constitue la surface de traitement ou de travail, tandis que la surface interne de cet outil est concave et n'entre 20 pas en contact avec 1'ouvrage. L'outil est amené en contact avec cet ouvrage au moyen d'un système hydraulique 9 qui contrôle ou commande aussi la pression de l'outil sur l'ouvrage, tandis que la durée de contact est contrôlée électroniquement. Le moteur- entraînant l'outil rotatif en rotation est 5 un moteur rotatif de 0,5 cheval-vapeur et le transformateur peut donner jusqu'à 100^ de la puissance de ce moteur comme le montre le cadran de ce transformateur, l'outil étant mis en rotation avant de venir au contact de l'ouvrage. La durée de contact de l'outil avec l'ouvrage est de 1 seconde. Le dispositif 30 d'ouverture est lié au tambour d'aluminium de sorte que, lorsque sa "poignée" est soulevé^, il déchire l'aluminium dans une zone indentée ou dentelée. Exemple 5.- Liaison d'une feuille d'étain de 140 microns d'épaisseur à 35 une feuille similaire. On utilise ici l'appareil de la figure 1. Deux feuilles d'étain sont fixées comme dans l'exemple 1 t i 72 08037 15 2128733 (figure 1), mais le transformateur variable est réglé à la graduation IQfo de son cadran, de telle sorte que la- vitesse de déplacement de la table mobile est de 50 cm/s. la pression au niveau du point de contact de l'outil de frottement et de 5 la surface de l'ouvrage est de l'ordre de 0,908 kg (force pressante appliquée). L1étain est soudé à lui même selon un joint très résistant présentant une résistance à la déchirure dépassant 35, 7 kg/cm. En fonction des paramètres de mise en oeuvre du procédé, le joint interfacial peut être ^un joint dans lequel le revêtement d'étain est lié à l'autre interface en étain ou bien l'acier de base à l'acier de base, et, en particulier, le contrôle de la pression et de la vitesse relative permettent le contrôle du type de joints obtenus. Par exemple un léger accroissement de la pression "15 appliquée et de la vitesse relative de l'outil de friction accroîtra la résistance du joint des échantillons mentionnés ci-dessus. Dans une variante, un très fin ruban de soudure (étain) est placé entre les interfaces des feuilles drétain dans 20 la zone où elles sont à lier, la friction est appliquée comme précédemment, mais avec un léger accroissement de la pression, ce qui. lie les deux feuilles d'étain ensemble selon une liaison extrêmement résistante. D'une manière similaire, l'acier peut être lié, notamment des.feuilles ou plaques d'acier ayant 25 par exemple 1 mm d'épaisseur, mais les interfaces doivent être tout d'abord complètement nettoyées avant d'appliquer soit une bande ou cordon de soudure soit de la soudure sous forme liquide. la pression appliquée par des moyens extérieurs à ou indépendants de l'outil de friction doit être aussi plus grande 30 si l'épaisseur et la rigidité de l'acier ou autre plaque métallique est plus élevée. Selon une variante, les interfaces peuvent être amenées en contact intime par l'utilisation de substancesmagnétiques ou de champs magnétiques,ou de champs électriquesou par l'application du vide, etc... 35 Exemple 6. Soudure de plaques d'acier entre-elle^yànt un mini-mètre d'épaisseur chacune. 72 08037 16 2128733 On utilise ici l'appareil de la figure 1 » les deux feuilles d'acier sont maintenues ensemble en position par des moyens magnétiques formant support» On utilise une roue en acier durcie spéciale présentant une surface de traitement résistant à l'usure et ayant un diamètre de 56 mm, ladite surface de traitement ayant 3 mm de large, On règle le transformateur à 100$ et la vitesse de passage de l'ouvrage devant l'outil de friction est alors dé 10 cm/s. De cette manière, les plaques d'acier sont liées fortement l'une à l'autre» Il a été trouvé qu'il était préférable de nettoyer les feuilles d'acier soigneusement avant le soudage, pour diminuer la consommation d'énergie et garantir -un joint amélioré» Exemple 7. Soudure de deux éléments de tube d'aluminium, bout à bout On utilise ici l'appareil de la figure 4. Deux morceaux de tube d'aluminium 31 ayant une circonférence externe de 6 cm et des parois de 200 microns d'épaisseur sont préparées pour une liaison. Quoique cet exemple concerne une liaison bout à bout, il est bien entendu qu'un joint avec recouvrement pourrait être effectué par les mêmes moyens.ou bien que le tube pourrait être soudé dans la direction longitudinale. Dans cet exemple, on insère tout d'abord dans les morceaux de tube, un manchon intérieur creux 33 en acier lubrifié et revêtu adéquatement pour l'enlèvement, de façon à supporter les éléments de tube dans la zone du joint et à servir de substance ou couche intermédiaire entre l'outil de friction et l'ouvrage pour empêcher le contact direct de cet outil avec les parois du tube 31• les bords en regard des éléments de tube sont maintenus l'un contre l'autre sous pression au moyen des deux flasques 34, laquelle pression reste appliquée pendant tout le processus de soudage. Un mandrin externe 35 sert aussi de substance ou couche intermédiaire entre le support externe 36 et les éléments de tube, ce mandrin étant placé autour de la zone du joint, de sorte qu'il maintient fermement les extrémités en regard desdits éléments de tube dans la position requise.-les mandrins interne et externe sont tous deux de position fixe par rapport au tube d'aluminium.,, le support externe 36 est en 72 08037 17 2128733 contact avec le mandrin externe dans la zone du- joint et il peut être lui-même de type rotatif„ les éléments de tube,eux-uêmes sont reliés à des moyens d ' entraînement en rotation afin de provoquer leur rotation en synchronisme » Un outil de 5 friction 37 en acier dur est inséré dans le mandrin intérieur 33 et il est entraîné en rotation à 30«000 tours/mn tandis que, dans cet exemple, les éléments de tube eux-mêmes sont entraînés en rotation de sens contraire à la vitesse de 6.000 tours/mn, ce qui permet d'obtenir une vitesse différentielle 10 très élevée, tandis que la pression est simultanément appliquée pour forcer les tubes à rester en contact intime» la durée de l'opération est de 3 mn, après quoi on prévoit une étape de refroidissement avant de démonter l'appareil- le joint métallique formé constitue ici un joint en bout presque 15 invisible » Quelques exemples de joints formés par le procédé de la. présente invention sont donnés dans' les microphotographies des figures 5 à 7 des dessins ci—joint» Exemple 8. 2.0 la figure 5A note une section transversale, convenable ment révélée par une attaque appropriée, à travers la ligne de soudure d'un joint entre deux feuilles de titane de 130 microns d'épaisseur qui ont été liées par application sur la surface supérieure (dans la figure 5A) d'une roue de 25 3 mm de large et de 5 cm de diamètre en "Vespel", tournant à une vitesse de 50.000 tours/mn„ la pression appliquée au point de contact de la roue est de 2 kg» la couche inférieure de matériau est supportée par un dos isolant.rigide» la roue se déplace le long de la ligne du joint à la vitesse de 30 50 cm/s. la section transversale représentée sur la figure 5A montre qu'il n'y a substantiellement pas d'amincissement des parties après que la roue ait été pressée contre elles, tandis que la figure 5B, qui correspond à un grossissement de 1000, montre la croissance des grains à travers l'interface 35 dans plusieurs zones, les matériaux n'ont pas été nettoyés avant l'expérience et la ligne sombre de la figure 5B, qui indique la position de l'interface, doit vraisemblablement 72 08037 18 2128733 correspondre à une inclusion de poussière ou oxyde résiduel, mais non d'air» Un essai d'arrachage d'une feuille par rapport à l'autre a entraîné la déchirure du métal d'une des feuilles, la figure 50 représente la structure cristalline loin de la 5 zone du joint® Il va sans dire que l'aptitude à la soudure du titane sur le titane, dans les conditions de la présente invention, constitue un résultat extrêmement - important» Exemple 9. 10 Dans cet exemple, la figure 6A représente, sous un grossissement de 100, la section transversale non révélée par attaque, d'un joint entre deux feuilles de cuivre de 100 microns et épaisseur sur lesquels on a fait agir une roue en "acier à l'argent n de 2 mm de large et d'un diamètre de 5 cm, tournant 15 à raison de 36-000 tours/par minute , avec une pression de p 5 Î£g/cm sur l'outil- la vitesse de défilement de l'ouvrage est de 10 cm/s» Sur la microphotographie (absence d'attaque) de la figure 6Â, on ne peut pas voir une interface dans la région de la liaison, mais après attaque, comme c'est le cas pour la 20 figure 6B, qui correspond à un grossissement de 350, on peut on peut voir me Hgne fine à rinfcerfe.ee,ily a cependant une continuité V substantielle du joint au droit de et à travers la ligne d'interface. Quoique cette ligne soit encore visible en général, il y a des zones dans lesquelles elle a disparu- Il est intéressant 25 de remarquer que, à la surface supérieure représentée dans la figure 6B (celle contre laquelle la roue agit), il existe un signe d'apparition de fusion, mais qu'il n'y en a aucun à l'interface. Il est aussi intéressant de remarquer que, dans ce cas (comparé avec l'exemple 10) la structure des grains des 30 métaux sur l'épaisseur des deux parties n'a pas été modifiée par rapport à la structure initiale de laminage à froid qu'elles avaient (comparer avec la figure 6C, qui correspond à une zone éloignée de la zone du joint)» la résistance à la traction du joint a été soumise à l'expérimentation et l'on 35 a trouvé qu'elle était supérieure à celle de la feuille métallique. Exemple 10- Dans les figures 7A à 7D, on voit des sections transversales 08037 19 2128733 des parties d'un joint formé entre deux plaques d'acier à faible teneur en carbone (de 0,15 mm d'épaisseur) par pressage, sur la surface supérieure de la plaque supérieure, au moyen d'une roue de 2 mm de large et d'un diamètre de 5 cm, tournant à raison de 36-000 tours/mn- la pression exercée sur l'outil de friction est de 20 kg (force totale appliquée) et la vitesse de défilement de la roue le long de la ligne de soudure est de 5 cm/so On lubrifie ici la roue et la surface sur laquelle elle agit- la plaque inférieure est supportée par un dos ou support élastique. la figure 7A correspond à un grossissement de 30 et représente l'ensemble de la région du joint et le degré ou étendue auquel la liaison entre les deux bandes est obtenu sans amincissement ou refoulement, la figure 7B montre, à un grossissement de 1.000, un joint cohésif caractérisé par une recristallisation et une croissance importante des dimensions de grains en travers de l'interface- Il y a une continuité de la structure à travers l'interface- la structure de l'acier est substantiellement constante à travers l'épaisseur totale de la région du joint comme on peut le voir en comparant les plaques des figures 7B, 70 et 7D et il y a eu. probablement pendant la formation de la liaison une quantité d'énergie présente suffisante pour recristalliser l'ensemble de la structure (comparé la figure 71 ou la structure cristalline de 1'acier loin de la zone du joint est représenté)- Il n'y a aucun signe de fusion, même de fusion subsidiaire ou accidentelle,dans la région du joint. A la surface supérieure (celle sur laquelle la roue lubrifiée a été appliquée),on n'observe aucun signe de réorganisation de la structure cristalline» la manière selon laquelle la température varie à l'interface, entre les parties métalliques, est illustrée par le graphique de la figure 8. Celui-ci donne une courbe qui est la reproduction de la trace d'un tube cathodique obtenue à partir d'un thermocouple à l'interface de deux feuilles d'acier, chacune de 0,15 mm» d'épaisseur avec un mouvement d'ensemble entre l'outil et les feuilles de 2 cm/s, la pression exercée sur l*axe de la roue 72 08037 20 2128733 10 p étant de 0,8 kg/cm „ L'outil est une roue en "acier à l'argent", de 2 mm d'épaisseur axiale à sa circonférence et de 5 cm de diamètre, tournant à raison de 36.000 tours par minute» La température de pic q_ui est enregistrée est approximativement de 1100°C et elle est'atteinte en 0,01 seconde environ, la diminution jusqu'à 800°C s'effectuant en 0,02 seconde et jusqu'à 400°G en 0,5 seconde» La figure 9 représente le spectre d'ondes entre 1,6 kHz et 100 kHz, obtenu par contact avec friction, entre -une roue d1"acier à l'argent", de 5 cm de diamètre, de 2 mm de largeur axiale à sa périphérie et tournant à raison de 36„000 tours/mn, et un échantillon d'acier de 0,15 mm d'épaisseur supporté sur son dos par une barre métallique et pourvu d'un âccéléromètre directionnel> p ^ Une pression de t kg/ cm est appliquée indirecte ment sur la roue/ l'échantillon est déplacé devant la roue à la vitesse de 2 cm/s» Les vibrations sont produites dans les domaines sonique et ultrasonique , avec une amplitude maximale comprise entre 30 et 40 kHz dans le domaine ultrasonique« 2q Dans cet eSSai, l'âccéléromètre était parallèle à laêteetaoi de dépLaœmaibdu lit » Des résultats substantiellement similaires sont obtenus dans des plans orthogonaux» Les articles qui peuvent êtrefabriqués en utilisant le procédé de la présente invention ou comprenant des joints 2^ conformes à ladite invention comprennent par exemple l'équipement électronique ou les constituants de boîtiers, les ensembles formant des circuits électriques ou électroniques, les échangeurs de chaleur, les récipients de réaction, les poignées ou analogues d'arrachage par déchirure» En général, lorsque la vitesse de l'outil rotatif est accrue, la vitesse de soudage linéaire peut être accrue ou la pression être diminuée. Au contraire, si la pression est accrue, la vitesse de l'outil rotatif peut être réduite, ou la vitesse de réalisation de la liaison accrue, tandis que la réduction de la ^ vitesse de liaison exige une réduction de la friction et/ou de la pression appliquée. 72 08037 21 2128733 Pour prendre un exemple, lorsqu1on désire -lier du cuivre à du cuivre, la vitesse de liaison pour un joint linéaire soudé peut être de 10 cm/s, la pression appliquée sur le support p de lr.catil de .fticfciai auœiiaiHsque 5 kg/cm et la vitesse de l'outil rotatif de 36.000 tours/mn„ Si la pression appliquée est 2 A accrue jusqu'à 10 kg/cm , la vitesse de l'outil rotatif peut être réduite à t5 - 20.000 tours/mn, tandis que la vitesse de soudage est maintenue. Bien entendu,!'invention n'est nullement limitée aux modes 0 d'exécutions décrits et représentés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci sont exécutées selon l'esprit de l'invention. 72 08037 22 2128733 10 REVENDICATIONS 1» Procédé pour laliaison de parties métalliques, autres que des boîtes métalliques, directement entre elles, caractérisé en ce qu'il consiste à maintenir en contact intime a.u moins deux parties métalliques, dans la zone dans laquelle le joint ou liaison est à former suivant une interface entre lesdites parties métalliques,à soumettre lesdites parties métalliques, alors qu'elles sont en contact intime, à un traitement de friction sur une surface de traitement placée à l'opposée de la zone dans laquelle le joint est à former, ledit traitement de frottement mettant en oeuvre un mouvement relatif d'un outil de friction et de la surface de traitement, de sorte qu'un joint soit formé suivant ledit interface. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'outil de friction précité est actionné de façon à produire un intervalle étendu d'ondes soniques et supersoniques multi-directionnelles dans lesdites parties. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'outil de friction précité est actionné de façon à produire, à l'interface précitée, un niveau d'énergie extrêmernsât 2q élevé, sous forme d'une élévation de température, pendant une durée extrêmement; "brève. 4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit traitement est appliqué de façon à former un joint continu. 2^ 5. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit outil de friction "est appliqué directement sur l'une desdites parties. 6. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on lie ensemble, d'une manière simultanée, plus de (feux parties métalliques. 7. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on lie entre elles des parties en titane. 72 08037 23 2128733 8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que lesdites parties métalliques sont choisies parmi les matériaux suivants : titane, cuivre, étain, acier, aluminium, acier exempt d'étain, ou alliages 5 contenant ces métaux, lesdites parties métalliques étant éventuellement de même nature„ 9o Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on effectue une lubrification entre l'outil et la surface de traitement-10 10. Procédé selon l*une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on utilise comme outil de frottement une roue rotative ayant un diamètre compris entre 4 et 10 cm et tournant à raison d'au moins 3000 tours/mn- 11 - Procédé selon la revendication 10, caractérisé 15 en ce que ladite roue est entraînée par un moteur- d'au moins 1 cheval-vapeurtt 12- Article autre qu'une boîte métallique possédant"au moins deux parties métalliques liées entre elles, caractérisé en ce qu'il est obtenu par un procédé selon 1 ' une ' quelconque 20 des revendications 1 à 11 „ 13- Article autre qu'une boîte métallique possédant un joint métal-métal formé suivant un interface entre parties métalliques, par un procédé de friction, ledit joint étant caractérisé par: 25 - une absence de signes ou indices de fusion dans la région située au voisinage immédiat de l'interface, et - une structure cristalline substantiellement continue suivant au moins une partie dudit interface ; et - une absence d'amincissement des parties jointes ou 30 liées. 14= Article selon la revendication 13, caractérisé en outre par la disparition substantielle de toute interface. 15. Article selon la revendication 13 ou 14, caractérisé en outre par l'uniformité de la structure cristalline suivant 35 substantiellement toute l'épaisseur de parties au niveau de la zone de liaison, cette structure étant différente de la structure qu'ont lesdites parties en une position éloignée de la zone 72 08037 24 2128733 du joint, 16<> Article selon l'une des revendications 13 à 15, caractérisé en ce que ledit joint est constitué par une ligne de soudure continue. 5 17o Appareils pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 11.