Brevet FR2149259A1 — publié le 19730330

La présente invention est relative aux radiateurs tout en aluminium dont les pièces sont brasées entre elles. Jusqu'à présent, on est parvenu à réaliser des faisceaux de radiateurs, notamment du type à tubes et collecteurs, tout en aluminium en brasant les tubes dans les collecteurs et en les brasant aussi avec des dissipateurs thermiques qui s'étendent entre chaque tube. Par contre, il n'est pas encore apparu possible de réaliser de façon sécuritive et industriellement le brasage simultané des boîtes à eau lorsque le brasage est exécuté au four, comme cela est pratiquement nécessaire dans une fabrication industrielle de grande série. En effet, il est apparu rapidement que le brasage entre une boute à eau et un collecteur nécessitait des points longs pouvant atteindre plusieurs dizaines de centimètres et qu'alors les phénomènes dus à la gravité s'exerçant sur la brasure en fusion prenaient une importance prépondérante et fais ai- ent s'écouler ladite brasure à la partie basse des radiateurs lorsque ceux-ci sont déplacés dans le four de brasage. Il est apparu, aussi, que le même phénomène existait au moment du fluxage devant être exécuté avant le brasage proprement dit. La présente invention résout le problème du brasage simultané de toutes les pièces d'un radiateur y compris les bottes à eau de celui-ci, et cela tout en permettant une grande économie de flux par rapport aux techniques connues jusqu'à présent lorsque le brasage est effectué avec un fluxage préalable. Conformément à l'invention, on assemble les pièces du radiateur, notamment les bottes à eau, pour qu'elles soient maintenues appliquées par un bord ayant une ligne de contact continue avec la pièce correspondante, notamment le collecteur, de sorte qu'un espace au plus capillaire existe entre lesdites pièces assemblées, on dépose un flux liquide seulement à l'extérieur du radiateur assemblé de sorte que ledit flux commence a être aspiré dans l'espace capillaire et mouille seulement par effet de tension superficielle une très faible hauteur de paroi à l'intérieur du radiateur assemblé, on procède ensuite à la déshydratation du flux, puis au chauffage du radiateur jusqu'à la température de fusion du flux, de sorte que la circulation par capillarité de ce flux est poursuivie en provoquant le le mouillage complet du point à réaliser, on poursuit le chauffage du radiateur jusqu a la température de fusion des films de brasure, de sorte que la brasure liquide en résultant est aspirée seulement dans les espaces capillaires et les parties mouillées par le flux. L'invention s'étend aussi à un radiateur permettant la mise en oeuvre du procédé ci-dessus. Conformément à cette seconde disposition de l'invention, les collecteurs délimitent à leur périphérie une zone plane recouverte d'un film de brasure, zone sur laquelle est maintenue appliqué un bord formé par le bas de la jupe de la botte à eau correspondante. Diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent d'ailleurs de la description détaillée qui suit. Des formes de réalisation de l'objet de l'invention sont représentées, à titre d'exemples non limitatifs, au dessin annexé. La fig. 1 est une élévation schématique, partie en coupe, d'un faisceau de radiateur illustrant le procédé de l'invention. La fig. 2 est une perspective schématique coupée, à plus grande échelle, illustrant un détail de l'invention. La fig. 3 est une élévation partielle d'une forme de réalisation préférée du radiateur de l'invention. La fig. 4 est une coupe vue suivant la ligne IV-IV de la fig. 3. La fig. 5 est une coupe, à plus grande échelle, vue suivant la ligne V-V de la fig. 3. La fig. 6 est une coupe, à plus grande échelle, vue suivant la ligne VI-VI de la fig. 3. Selon l'invention, pour la fabrication d'un faisceau de radiateur en aluminium brasé, on met en place des tubes 1 dans les collecteurs 2 et 3, les tubes 1 ayant leurs parois latérales reliées par des dissipateurs 4, par exemple constitués par des bandes ondulées. Aux extrémités des collecteurs, on dispose des joues 5 et 6 et on recouvre les collecteurs 2 et 3 par des boîtes à eau 7 et 8. Comme le montrent la fig. 2 et également les figures 5 et 6, on fait en sorte que le bord périphérique 9 des boîtes à eau 7 et 8 soit plan et qu'il porte sur une partie également plane de la paroi des collecteurs 2 ou 3. La fig. 2 montre aussi qu'on utilise, pour constituer les bottes à eau 7 et 8, de l'aluminium qui est recouvert, sur ses deux faces, par des films de brasure 10 et 11, un film de brasure 12 étant aussi prévu au moins sur la face du collecteur sur laquelle prend appui le bord 9 de chaque botte à eau et, de préférence, les collecteurs présentent un film de brasure sur leurs deux faces. Les films de brasure 10, Il et 12 sont normalement constitu és par un alliage d' aluminium-silicium plaqué sur l'aluminium ou l'alliage d'aluminium constituant les bottes à eau et collecteurs. Lorsque toutes les pièces du radiateur sont assemblées comme décrit ci-dessus, on maintient les bottes à eau 7 et 8 appliquées contre les collecteurs 2 et 3 de la façon illustrée par les flèches f1 et Q ( fig 1 ) afin que le bord périphérique 9 porte et soit maintenu appliqué sur le film de brasure 12 desdits collecteurs. On procède ensuite à un fluxage des pièces du radiateur, ce fluxage intéressant au moins les parties en contact des différentes pièces qui doivent être brasées ensemble. Suivant une caractéristique importante de l'invention le fluxage est réalisé seulement sur les parois extérieures du radiateur, par exemple en projetant par pulvérisation sur lesdites parois extérieures du radiateur une solution aqueuse contenant le flux destiné à éliminer la couche d'oxyde recouvrant les pièces. Au niveau du joint botte à eau-collecteur, le flux est avantageusement projeté dans la direction figurée par la flèche f de la figure 2. Etant donné le très petit espace qui existe nécessairement entre le bord 9 de chaque botte à eau et la face correspondante de chaque collecteur, le flux, qui est très liquide, pénètre par capillarité dans cet espace et y est retenu puisque ledit espace est toujours de hauteur plus petite que l'épaisseur de paroi de le botté à eau, et cela quelle que soit la position dans laquelle est placé le radiateur assemblé, c'est-à-dire que ses bottes à eau 7 et 8 s'étendent horizontalement comme représenté à la fig. 1, ou que lesdites bottes à eau soient disposées verticalement ni le radiateur est tourné de 900 par rapport à la représentation de ladite fig. 1. L'état très liquide dans lequel se trouve le flux permet à celui-ci, après avoir passé dans l'espace séparant nécessairement le bord 9 de la botte à eau de la face correspondante du collecteur, de remonter légèrement sur le pied lia du film Il qui se trouve à l'intérieur de la botte à eau, de sorte que le flux commence à mouiller les deux parois s'étendant de part et d'autre du bord 9, mais la hauteur sur laquelle le film Il est mouillé est très faible, de l'ordre environ de 1 mm. Le film 12 du collecteur est évidemment mouillé à l'extéri eur par le flux projeté suivant la flèche > , et, pour les mêmes raisons cuten ce qui concerne le pied 11s du film 11, ledit film 12 est aussi mouillé sur une faible largeur à l'intérieur de l'espace délimité par la botte à eau Après évaporetion du support aqueux du flux, ce qui est avantageusement effectué dans une étuve, l'ensemble du radiateur avec ses bottes à eau 7 et 8 toujours maintenues appliquées sur les collecteurs 2 et 3, est passé dans un four de brasage dans lequel sa température est élevée jusqu'# provoquer la fusion du flux qui devient alors très liquide ce qui a pour effet de parfaire le mouillage des parties devant être brasées.La température est ensuite élevée pour produire la fusion des films de brasure 10, Il et 12. La brasure constituée par un alliage d'aluminium-silicium étant très fluide, elle tend, pour les mêmes raisons qu'exposées ci-dessus en ce qui concerne le flux, à s'écouler, mais elle est retenue dans toutes les parties dans lesquelles les phénomènes de tension superficielle sont prépondérants à l'action de la gravité, c'est-à-dire au niveau de la jonction du bord 9 de la botte à eau et de la partie correspondante de chaque collecteur. Le brasage s'exécute là où le fluxage a été opérant, c'est-à-dire sur les seules zones mouillées par le flux et dans lesquelles les phénomènes capillaires sont prépondérants, de sorte qu'on réalise, comme le montre la fig.2, un double cordon de brasure 13, a, la brasure intéressant évidemment, aussi, le bord 9 proprement dit et la partie correspondante du collecteur, puisque c'est là que les phénomènes capillaires se produisent le plus intensément. il est avantageux selon l'invention que, pendant ltexécution, du brasage l'ensemble du radiateur soit maintenu dans la position représentée à la fig.1, c'est-à-dire avec les bottes à eau 7 et 8 horizontales, car on est ainsi assuré de l'exécution de brasures identiques en ce qui concerne les deux boîtes à eau et, par ailleurs, cette position, lorsque le radiateur est fluxé seulement sur sa face externe, réduit les risques d'écoulement du flux sur les parois internes des bottes à eau, ce qui permet ensuite d'éviter ou au moins de rendre plus bref le lavage interne du radiateur terminé lorsque après l'exécution de l'ôpération de brasage, il est refroidi. Pour faciliter l'exécution du procédé décrit dans ce qui précède, l'invention s'étend à un radiateur particulier dans lequel, comme le montrent les fig. 3 à 6, on forme les collecteurs 2 et 3 pour qu'ils présentent un rebord 14 s'étendant sur toute leur périphérie, ce rebord étant plié vers la botte à eau. Le pliage du rebord 14, fait qu'il existe nécessairement entre le plan délimité par le fond de chaque collecteur et le plan délimité par ledit rebord, une zone courbe 15. Pour tenir compte de cette zone courbe on forme, de proche en proche, dans ledit rebord 14, de petits bossages 16, bien visi bles à la fig. 4, dont la hauteur est plus grande que le rayon desdites parties courbes 15. Le nombre de bossages peut être plus ou moins grands le long dès grands côtés du collecteur, et au moins un bossage 16 est prévu dans chaque petit côté du collecteur. Supplémentairement, le rebord 14 des collecteurs est prolongé au niveau des bossages 16 par des pattes 17 qui, avant le montage de la botte à eau, sont courbées pour être évasées vers l'extérieur ainsi que cela apparaît en traits mixtes à la fig.6. DU fait de l'existence du rebord 14, les joues 5 et 6 peuvent être fixées aux collecteurs après montage de ceux-ci sur les tubes 1 par des points de soudure électrique 24 ( fig.4 ). En outre, les pattes évasées 17 facilitent ensuite la mise en place des bottes, car elles agissent comme des guides qui centrent les boîtes dans les collecteurs, les bossages 16 faisant que le bord 9 de chaque boite qui n'est pas recouvert de brasure prend appui, à l'intérieur de la zone courbe 15, sur une partie plane du collecteur. Supplémentairement, on conforme le bas des côtés des boites à eau pour que celles-ci délimitent au moins un redan périphé- rique 18 s'étendant à un niveau inférieur à celui jusqu'auquel font saillie les pattes 17. Le redan 18 est formé pour plusieurs raisons. Tout d'abord, il constitue un élément raidisseur pour le bas des côtés de chaque boite à eau, de sorte qu'on est assuré de la précision de la position du bord 9, ensuite le redan 18 constitue une surface d'appui sur laquelle sont repliées les pattes 17, comme montré en 17a, pour assurer le maintien des boîtes à eau dans les collecteurs avant l'exécu- tion du brasage.Finalement, le redan 18 constitue en quelque sorte une solution de continuité dans la paroi externe de chaque boite à eau, cette solution de continuité empêchant la formation de filets d'écoulement tant du flux que de la brasure, filets d'écoulement qui prennent naissance facilement sur des surfaces planes. Dans ce qui précède, on prend soin, lorsqu'on détermine les caractéristiques de fabrications des collecteurs, que le rayon de courbure des parties courbes 15 soit aussi faible que possible et que les bossages 16 fasse juste saillie d'une mesure correspondant à epsilon près audit rayon de courbure de façon à ménager, entre la boite à eau et le bord 14, un canal 19 ( fig. 5. ) de très faible largeur, par exemple voisin de 1 mm, canal dans lequel le flux tend ê être retenu par effet capillaire et, par conséquent, la quantité de flux ainsi collectée dans le canal 19 favorise le mouillage du bord 9 non recouvert d'un film de brasure, du pied 11a du film de brasure Il de la boite à eau et de la partie adjacente du collecteur.Pour mieux retenir encore le flux dans le canal 19, notamment lorsque le radiateur doit être brasé en étant maintenu dans la position pour laquelle les boites à eau sont verticales, il a été trouvé avantageux, supplémentairement, de conformer la partie des boites à eau entrant à l'intérieur du rebord 14 sensiblement en zigzag, ou au moins de former des emboutis successifs 20 ( fig. 4 ) qui constituent des discontinuités dans le canal 19, ces discontinuités empêchant l'écoulement du flux et de la brasure lorsque ils sont en fusion. Lorsque les collecteurs sont recouverts sur leurs deux faces de films de brasure 12 et 12a , comme montré à la fig.6, il est avantageux, supplémentairement, que les passages de#tubes 21, qui sont prévus pour l'engagement des extrémités des tubes 1, soient réalisés par tranchage, et cela dans le fond de cuvettes 22. On constitue alors les tubes 1 avec leurs parois externes recouvertes par un film de brasure 23 et on projette le flux dans la direction figurée par les flèches ; pour que celui-ci tende à remplir les cuvettes 22, de sorte que le joint, brasé au niveau tube-collecteur, est réalisé de la même manière que le joint brasé au niveau collecteur-boîte à eau avec la même sécurité, tout en ne projetant le flux que depuis l'extérieur du radiateur, ce qui évite ensuite le rinçage de l'intérieur de celui-ci. L'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation, représentés et décrits en détail, car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. En particulier les bottes à eau peuvent ne pas prendre appui par leur bord 9 sur une zone plane des collecteurs mais alors ledit bord 9 doit être conforme pour établir avec la partie en regard du collecteur correspondant une ligne de contact continue. REVENDIO##I0NS 1- Un procédé pour le brasage de radiateurs en aluminium dont les pièces sont recouvertes au moins en partie d'un film de brasure, caractérisé en ce qu'on assemble lesdites pièces du radiateur, notamment les boites à eau, pour qu'elles soient maintenues appliquées par un bord ayant une ligne de contact continue avec la pièce correspondante, notamment le collecteur, de sorte qu'un espace au plus capillaire existe entre lesdites pièces assemblées, en ce qu'on dépose un flux liquide seulement à l'extérieur du radiateur assemblé, de sorte que ledit flux commence à être aspiré dans 11 espace capillaire et mouille seulement par effet de tension superficielle une très faible hauteur de paroi à l'intérieur du radiateur assemblé, en ce qu'on procède ensuite à la déshydratation du flux, puis au chauffage du radiateur jusqu'à la température de fusion du flux, de sorte que la circulation par capillarité de ce flux est poursuivie en provoquant le mouillage complet du joint à réaliser, en ce qu'on poursuit le chauffage du radiateur jusqu'à la température de fusion des films de brasure, de sorte que la brasure liquide en résultant est aspirée seulement dans les espaces capillaires et les parties mouillées par le flux. 2- Un procédé pour le brasage de radiateurs en aluminium, suivant la revendication ,, caractérisé en ce qu'on délimite au voisinage immédiat des joints brasés à exécuter des canaux ou cavités étroits délimités par la paroi externe des pièces du radiateur, de sorte que sont formés des espaces à activité capillaire pour l'appel et la retenue tant du flux que de la brasure. 3- Un procédé pour le brasage de radiateurs en aluminium, suivent l'une des revendications 4- Un procédé pour le brasage de radiateurs en aluminium, suivant l'une des revendications '1 à i, caractérisé en ce que tant le fluxage que le brasage du radiateur sont réalisés alors que celui-ci est maintenu dans une position pour laquelle les boites à eau s'étendent verticalement. 5- Un radiateur en aluminium du type à tubes reliés par des dissipateurs, les tubes étant engagés dans des collecteurs eux-memes recouverts par des boites à eau et lesdits collecteurs étant reliés latéralement par des joues, caractérisé en ce que les collecteurs délimitent, à leur périphérie, une zone plane recouverte d'un film de brasure, zone sur laquelle est maintenu appliqué un bord formé par le bas de la jupe de la boite à eau correspondante. 6- Un radiateur suivant la revendication 5, caractérisé en ce que les collecteurs forment un rebord montant les bordant sur toute leur périphérie, ledit rebord montant présentant des bossages saillant vers l'intérieur du collecteur et assurant le centrage de la boite à eau pour que le bord terminal de celleci prenne appui sur la zone plane de chaque collecteur. 7- Un radiateur suivant l'une des revendications 5 et 6, caractérisé en ce que la hauteur des bossages est définie pour que le rebord périphérique du collecteur délimite avec la partie correspondante de la boite à eau un canal périphérique capillaire. 8- Un radiateur suivant l'une des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que la boite à eau forme juste au-dessus du rebord du collecteur,au moins un redan et en ce que les bossages du collecteur sont prolongés par des pattes cambrées qui sont repliées sur ledit redan. 9- Un radiateur suivant l'une des revendications 5 à 8, caractérisé en ce que le bord des boites à eau prenant appui sur la zone plane des collecteurs est conformé en zigzag pour créer des discontinuités dans l'épaisseur du canal délimité avec le rebord du collecteur. 10- Un radiateur suivant l'une des revendications 5 à 9, caractérisé en ce que des cuvettes sont formées dans le collecteur autour de chaque passage de tube à partir de la face desdits collecteurs non recouverte par les boites à eau pour former des cavités à activité capillaire. 11- Un radiateur suivant l'une des revendications 5 à 10, caractérisé en ce que le bord des boites à eau appliqué sur la zone plane des collecteurs est tranché ou surfacé pour ne pas être recouvert de brasure et permettre en même temps une bonne portée sur la partie plane du collecteur, les passages de tubes pratiqués dans le collecteur étant eux-mêmes tranchés pour n'être pas recouverts de brasure et correspondre exactement à la paroi externe des tubes qui sont recouverts d'un film de brasure externe des tubes qui sont recouverts d'un film de brasure.