Brevet FR2195499A1 — publié le 19740308

La présente invention se rapporte à un procédé pour réunir par soudure un corps creux et un tube devant etre enroulé sur l'enveloppe de ce corps, ces deux pièces étant en cuivre ou en alliages de cuivre. Un procédé de ce genre revet une grande importance, pour la fabrication de cnauffe-eau à écoulement libre ou à circulation, que l'on utilise pour préparer de 11 eau chaude et pour le chauffage. les appareils de ce type comprennent un brûleur à gaz, une chambre de combustion, l'échangeur de chaleur et d'autres éléments. lie procédé cité se rapporte spécialement au problème de relier un serpentin de refroidissement constitué par un tube métallique à paroi mince à'un corps creux en cuivre également à paroi mince, en principe cylindrique, par fusion de matières, en formant ainsi la chambre de combustion. Jusqu'à présent la liaison des deux éléments se faisait par brasage. Cette opération était effectuée soit manuellement à l'aide d'un chalumeau oxy-acétylénique,#soit dans un four. Dans les deux cas, on utilise de la brasure d'argent, avec ou sans flux, Avant de le braser, il faut donner préalablement au tube de cuivre une forme correspondant à la forme du corps creux en cuivre. les inconvénients du procédé connu résident dans le coût élevé du gaz de combustion, de la brasure, de l'énergie électrique et du temps à investir. En outre, il se produit une déformation considérable du corps creux en cuivre, du fait que toute la chambre de combustion est chauffée. Enfin, une chambre de combustion obtenue par le procédé connu présente des inconvénients, en ce qui concerne le transfert de chaleur, du fait que la conductibilité thermique de la brasure utilisée en pratique est trois à quatre fois moins bonne que celle du cuivre. Pendant l'opération de brasage, la surface totale de l'élément se recouvre d'une couche de calamine qu'il faut éliminer par une opération de décapage. L'invention a pour objet un procédé évitant les inconvénients précités. Pour atteindre cet objectif, selon l'invention, pour réunir par soudure le tube et le corps creux, on enroule le tube sur le corps creux et l'on applique alors de l'intérieur un arc électrique à l'endroit du corps creux où le tube entre en contact avec l'enveloppe. De préférence on a recours à un arc électrique sous atmosphère inerte et en particulier à un arc IG (Tungstène Inert Gas). Il est opportun de faire tourner le corps creux et d'appliquer au tube à l'endroit ou il entre en contact avec le corps creux une force garantissant le contact intime des deux pièces, par exemple une force de traction dans l'axe du tube non encore enroulé. Il est certes déjà connu, par le brevet des Etats-Unis d'Amérique n0 30541e296 d'enrouler un fil métallique sur un corps creux cylindrique et de chauffer alors par induction à haute fréquence la partie du corps creux sur laquelle le fil métallique passe sur sa surface latérale à une température proche de la température de fusion, pour réaliser une soudure par pression. Cependant, ce procédé n'est pas applicable dans le cas du cuivre, à cause de sa conductibilité thermique trop élevée.On ne peut utiliser, en outre, que de fortes épaisseurs de paroi du corps creux, car la pression d'appui déformerait fortement un corps creux à paroi mince, Il est en outre connu, par le brevet des Etats-Unis d'Amérique n0 3o012.130, de souder des tôles d'acier de façon que la tranche de la tEle inférieure touche la surface de la tole supérieure, et d'appliquer à la surface de la tale supérieure du côté opposé à la tôle inférieure un arc TIG, pour souder les deux tôles. Cependant, ce procédé n'est pas, non plus, applicable dans le cas du cuivre du fait que la tle supérieure évacuerait latéralement trop rapidement la chaleur fournie, l'autre part, le cuivre ayant un bain de fusion très fluide, la tôle en question aurait tendance de se percer dans le cas du procédé connu. Enfin, on connaît encore, par le brevet des Etats-Unis d'Amérique n0 2.345.037, un procédé selon lequel on soude une tole d'acier tangentiellement à un tube d'acier au moyen d'un arc électrique. Dans le cas de ce procédé connu, on utilise une électrode fusible que l'on applique ponctuellement, une perforation initiale étant prévue. les perforations de ce type seraient incompatibles avec le procédé faisant l'objet de la présente invention. La description détaillée qui va suivre, et les dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs, décrivent l'application de l'invention. Sur les dessins annexés La figure 1 est une vue latérale d'un corps creux en cuivre sur lequel un tube de cuivre est enroulé en spirale, et la figure 2 est une vue de face de l'Rlément représenté sur la figure 1. La figure 1 représente un corps creux en cuivre 1 en forme de cylindre circulaire sur la surface latérale duquel est soudé en spirale un tube de cuivre 2 constituant un serpentin de refroidissement. Le diamètre intérieur du corps creux 1 est, par exemple, de 180 mm, l'épaisseur de paroi de 0,3 à 0,4 rnm. Le diamètre extérieur du tube 2 est, par exemple de 8 mm. Bien entendu, le corps creux en cuivre 2 pourrait aussi avoir une forme prismatique.Selon la figure 2, on soude le tube de cuivre 2 au corps creux en cuivre 1 en faisant tourner le corps creux en cuivre 1 et en enroulant directement le tube de cuivre 2 soumis à l'action d'une force de traction 6 dirigée dans la direction de l'axe 5, sur le corps creux en cuivre 1, le chalumeau à arc électrique sous enveloppe de gaz inerte placé à l'intérieur du corps creux en cuivre 1 chauffant par l'arc électrique 4 le corps creux en cuivre 1 et le tube de cuivre 2 passant sur son enveloppe à l'em- placement 3 ou le tube de cuivre 2 passe sur le corps creux en cuivre 1, de telle façon que les deux éléments sont fusionnés, Au lieu ou en plus de la force de traction 6, on peut aussi faire agir une force de compression 7 sur le tube 2. L'arc électrique à gaz protecteur 4 peut etre un arc TIG, un arc-plasma, c'est-àdire unarc constricté et aussi un arc MIG, lies avantages du procédé selon l'invention consistent entre autres en ce qu'il n'y a plus lieu de former préalablement le tube de cuivre 2, mais il s'enroule automatiquement autour de la surface cylindrique du corps creux en cuivre 1 pendant le processus de soudage. lia force devant alors entre appliquée garantit en même temps le contact intime entre le tube 2 et le cylindre 1 dans la zone de soudage, ce qui est d'importance pour réaliser une liaison sans défauts. En outre, le procédé selon l'invention présente l'avantage que le transfert de chaleur du corps creux en cuivre 1 au tube de cuivre soudé 2 est considérablement amélioré par le raccourcissement du trajet et l'augmentation du coefficient de conductibilité thermique. Un autre avantage consiste en outre en ce que l'application locale de l'énergie permet d'obtenir un produit fini sans déformation, dont le façonnage ultérieur est considérablement facilité. Enfin, le produit est meilleur marché, du fait que les travaux de préparation, tels que la courbure initiale du serpentin de refroidissement, sont simplifiés, et que le cotit en matériau est plus faible, du fait que l'on n'utilise pas, par exemple, la brasure d'argent onéreuse. Les vitesses de soudage élevées (par exemple, la vitesse de soudage linéaire est de 10200 mm/mn pour un courant de soudage de 130 A) augmentent la cadence de production. REVENDICATIONS 1. Procédé pour réunir par soudure un corps creux et un tube à enrouler sur l'enveloppe du corps creux, chacune de ces pièces étant en cuivre ou en alliages de cuivre, caractérisé en ce que l'on enroule le tube 2 sur le corps creux 1 et l'on applique alors à la partie 3 du corps creux 1 sur laquelle le tube 2 passe sur l'enveloppe, de l'intérieur, un arc électrique 4. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le corps creux 1 tourne et le tube 2 subit, pendant l'enroule ment, l'action d'une force (6, 7) appuyant le tube 2 sur le point 3 de passage sur l'enveloppe du corps creux 1. 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'arc électrique 4 est un arc électrique à électrode réfractaire sous protection de gaz inerte (?il). 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'arc électrique 4 est un arc-plasma. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'arc électrique 4 est un arc NIG. 6. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'on amène à la température de fusion la partie 3 du corps creux 2 à laquelle est appliqué l'arc électrique 4. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'on ajuste le courant de soudage par rapporte la vitesse de rotation du corps creux en cuivre 1 de façon à ce que le tube 2 et l'enveloppe du corps creux 1 se fu sionnent. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce~que les épaisseurs de paroi du corps creux 1 et du tube 2 sont comprises entre 0,1 et 2 mm, et en ce que le rapport du diamètre du tube 2 à son épaisseur de paroi est supérieur 5:1.