Brevet FR2156848A1 — publié le 19730601

Cette invention concerne un procédé de soudage permettant de raccorder des corps creux, par exemple des tuyaux, formés d'un matériau métallique qui ne peut etre soudé qu'en présence d'un gaz inerte ou d'un flux. Dans un procédé de soudage déjà connu, on soude, dans une atmosphère de gaz inerte, les surfaces à souder, nettoyées au préalable. Quand il faut réaliser de cette manière des soudures plates, on ne peut procéder au soudage dans une atmosphère de gaz protecteur que dans un four à gaz inerte afin d'empêcher l'admission d'air sur le point ou la surface à souder. L'utilisation d'un four contenant un gaz inerte complique considérablement le procédé. On sait aussi, d'après la demande de brevet allemand publiée n0 1.5z,0.705, quand on soude bout à bout des tubes ou des tuyaux, introduire du gaz à une pression supérieure ou inférieure à la pression atmosphérique dans les tubes ou les tuyaux qui doivent etre soudés. Le gaz inerte est alors présent non seulement à l'intérieur des tuyaux mais aussi à l'entour. Ce procédé ne permet pas d'éviter les inconvénients du procédé décrit cidessus Dans ce procédé, on fait varier la pression pendant le soudage afin de compenser l'effet de la gravité sur la partie fondue de la soudure. Ceci empêche le matériau fusible de couler dans les zones de soudage qui, dans le sens circonférentiel, se trouvent plus haut. La présente invention a pour objet de procurer un procédé techniquement simple pour souder des corps creux, ce procédé permettant également la formation de soudures dans des tuyaux ou des récipients qui jusqu'à présent étaient soudés sous une atmosphère de gaz inerte régnant aussi bien à l'intérieur qu'à l'extérieur des corps creux. Selon la présente invention, il est fourni un procédé de soudage de corps creux, tels que des tuyaux, formés d'un matériau métallique qui ne peut être soudé qu'en présence d'un gaz inerte ou d'un flux, procédé qui consiste à donner aux extrémités des corps à réunir respectivement la forme d'un bout mâle et d'un bout femelle pour que le bout mâle s'ajuste dans le bout femelle en ne laissant subsister qu'un espace capillaire entre les surfaces à souder, à introduire le bout male dans le bout femelle, à faire passer un gaz inerte à l'intérieur des corps creux sous une pression supérieure à la pression atmosphérique, et à souder les corps en appliquant localement de la chaleur depuis l'extérieur des corps. Il est préférable que les extrémités des corps à réunir soient coniquement élargies et amincies, respectivement, pour que l'une puisse s'ajuster à l'intérieur de l'autre. L'unique figure du dessin annexé représente en coupe un tronçon de serpentin assemblé par le procédé de cette invention. En utilisant le procédé de cette invention, il n'est plus nécessaire qu'un coûteux four à gaz inerte entoure les corps creux. De meme, il n'est plus nécessaire de faire varier la pression interne pendant le soudage. Un autre avantage est qu'il n'est pas nécessaire de porter à la température de soudage la totalité du corps creux ou du récipient. Il suffit maintenant de limiter purement et simplement l'apport de chaleur aux surfaces à souder. Il est préférable que les corps creux soient coniquement élargis ou amincis, selon un angle de cône de 50 à 150, aux extrémités qui doivent titre introduites l'une dans l'autre, avant le soudage proprement dit. L'angle de 50 à 150 s'est avéré particulièrement-approprié car un ajustement à force des pièces à souder n'est pas nécessaire pendant le soudage étant donné que les corps creux restent ajustés l'un à l'intérieur de l'autre à frottement en dépit de la surpression interne. Dans un procédé préférentiel selon cette invention, on commence par porter la charge de gaz inerte à une pression plus grande que pendant le soudage subséquent, pour que l'air qui est présent soit chassé de l'espace capillaire qui subsiste entre les surfaces à souder. Après quoi, on réduit la pression et on la maintient constante pendant le soudage. En réduisant la pression, on évite l'expulsion de la soudure liquide hors de l'espace capillaire pendant le soudage. En maintenant constante la surpression réduite, on permet au soudage d'avoir lieu sous une atmosphère de gaz inerte et on empeche l'air extérieur de pénétrer dans l'espace capillaire. Il est préférable que la surpression initiale soit de 1 à 3 atmosphères au-dessus de la pression atmosphérique et que la pression pendant le soudage soit de 1 à 15 cm d'eau au-dessus de la pression atmosphérique. Les avantages que l'invention permet d'obtenir sont de première importance pour la construction d'appareils de conditionnement d'air et autresqui se composent essentiellement d'une série de serpentins pourvus d'ailettes. Dans ce type d'appareil, on a tenté d'utiliser des tuyaux d'aluminiura à la place des tuyaux de cuivre précédemment utilisés. L'utilisation de ce matériau nta cependant pas été possible dans une mesure appréciable, car l'utilisation de tuyaux capillaires avec des coudes en U dans les appareils de conditionnement d'air pose des problèmes. Pendant le soudage dans les fours à gaz inerte, il faut porter la totalité de l'assemblage (par exemple u faisceau de tuyaux pourvus d'ailettes) à la température du soudage.Ceci a pour résultat que toutes les pièces de l'ensemble se ramollisent, et qu'il faut prendre des dispositions spéciales pour empêcher les pièces de fléchir. D'ailleurs, l'utilisation d'un four à gaz inerte coûteux et techniquement délicat est indispensable. Pourtant, avec le procédé de cette invention, il est possible de procéder au soudage de tuyaux d'aluminium en appliquant localement de la chaleur externe. Reportons-nous au dessin annexé. On réunit de tronçons de tuyaux en aluminium composés de plusieurs tuyaux coudés en U,par leurs extrémités ouvertes, à l'aide de tuyaux de raccordement coudés en U de façon à former un serpentin. On revit d'une plaque de soudure la- surface destuyauxde raccordement à réunir aux tuyaux en épingle à cheveux, ou bien on lesrttunit d'une mince feuille de soudure intercalaire. On élargit coniquement à leurs extrémités les tuyaux 1 d'aluminium en épingle à cheveux. On amincit coniquement à leurs extrémités les coudes 2 des tuyaux en U, selon le même angle que pour les tuyaux en épingle à cheveux. Dans les deux cas cet angle est égal à environ 69. On introduit à force les coudes 2 de tuyaux à extrémités amincies dans les extrémités élargies des tuyaux 1 en épingle à cheveux, avec une force convenable. On remplit ensuite de gaz inerte l'espace intérieur de la totalité du serpentin, le gaz inerte pouvant être l'hydrogène, l'azote, l'hélium ou l'argon. On commence par porter la charge de gaz inerte à une pression de 1 à 3 atmosphères au-dessus de la pression atmosphérique. Gracie au frottement naturel entre les tuyaux ajustés l'un dans l'autre résultant du choix de l'angle de cône, lescoudes2 de tuyaux ro se séparent pas des tuyaux 1. Tout air présent dans l'espace capillaire séparant les extrémités raccordées est alors chassé. On réduit ensuite la pression du gaz à environ 8 cm d'eau au-dessus de la pression atmosphérique. On procède ensuite au soudage,de l'extérieur,en chauffant les surfaces à souder. Pendant la fusion de la soudure, la légère surpression de la charge de gaz inerte exclut toute admission d'air de l'extérieur et toute expulsion de la soudure liquide hors des espaces capillaires. REVENDIC#TIONS 1. Procédé de soudage de corps creux, tels que des tuyaux, formés d'un matériau métallique qui ne peut être soudé qu'en présence d'un gaz inerte ou d'un flux, caractérisé en ce qu'il consiste à donner aux extrémités des corps à réunir la forme respective d'un bout m le et d'un bout femelle pour que le bout maie s'ajuste à l'intérieur du bout femelle en ne laissant subsister qu'un capillaire entre les surfaces à souder; à introduire le/m le dans le bout femelle; à faire passer un gaz inerte à l'intérieur des corps creux sous une pression supérieure à la pression atmosphérique; et à souder les corps en appliquant localement de la chaleur depuis l'extérieur des corps. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'extrémité de l'un des corps présente un élargissement conique et que l'extrémité de l'autre corps présente un amincissement conique pour que le second puisse être introduit dans le premier. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'angle du cône est de 5 à 150. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on introduit d'abord le gaz inerte à l'intérieur des corps sous une pression supérieure à celle que l'on utilisera ensuite pendant le soudage, jusqu'à ce que ce que l'air présent dans l'espace capillaire ait été chassé, et qu'ensuite on réduit et maintient constante la pression du gaz inerte pendant le soudage. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que la pression pendant le soudage est telle qu'il n'y a pas expulsion de soudure de l'espace capillaire ni introduction d'air dans l'espace capillaire depuis l'extérieur des corps. 6. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que la pression initiale est supérieure de 1 à 3 atmosphères à la pression atmosphérique et que la pression pendant le soudage est supérieure de 1 à 15 cm d'eau à la pression atmosphérique. 7. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins une des surfaces à souder porte un placage de soudure. 8. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une mince feuille de soudure est intercalée dans l'espace capillaire séparant les surfaces à réunir.