Brevet FR2230453A1 — publié le 19741220

la présente invention concerne les procédés de placage de le ces métalliques, notamment les procédés de placage de pièces métalliques par s soudage à l'explosif. L'invention peut être utilisée avec une efficaeité particulière cour le placage de pièces métalliques ayant une Dorme compliquée (par exemple les aubes des turbines hydrauliques) et un grand encombrement (de l'ordre de 15 à 20 m2), ainsi eue les pièces métalliques vitales ne devant avoir que des déformations résiduelles minimales. On connait universellement des procédés de placage de pièces métalliques, dans lesquels les pièces sont glacées sur en support et son plaquée par soudage à l'explosif. Pc-ns le placage des pie ces métalliques par soudage à xplosif, la quelicé de la soudure est fortement influencée par le supporp lequel se place la pièce à plaquer. Ce suppert deit répondre à des preseriptions déterminées, ent les prineipales, surtout dans la production en masse, ont : @ne grande longévité pour une bonne évacuation des ondes do croc, et des déformations ssflduelles minimales de la pièce. En outre. le suppert deit aveir une certaine universalité, e'est-à-dire qu'il deit poureir receveir des pièces à plaquer de formes et dimersions différenten ; il doit aussi être incompressible pour assurer la coupe franche des surplus latéraux de 1 a. souille dn placage et prévenir la pénétration de prèce dans sa masse. Pour la mécanisation et l'autematisation des travaux auxiliaires, surtout dans Is prodnetion en en masse, le support doit prévenir l'éjection de la pièce au moment du soudage à l'explosif. Les supports les plus répandus pour les pièces à plaquer par soudage à l'explesif sont : les supports en terre et sable, les supports en gravier, les supports entièrement métalliques, les supports caoutchouc-métal e les supports en béton armé. Chacun des supports mentionnés à ses inconvénients. Par exeople, le sondage à l'explosif sur un support en terre et sable entraîne de- déformations résiduelles importantes de la pièce, surtout lorsqu'elle est de grande dimension (longueur de plus de 3 m). Par suite de la compressibilité importante de tels supports, la pièce à plaquer pénètre dans le support à une profondeur notable (par rapport à l'épaisseur de la pièce), ce qui eniraîne certaines difficultés pour son extraction et implique l'exécution d'un grand nombre de trava-.x poil la remise en état du support. En outre, dans le placage de pièces minces (d'npaisseur inférieure à 10 mm), on observe des manques de cohésion sur les bords, par suite du contact des surplus latéraux du matériau de placage (revêtement) avec le support au moment de leur coupe sous l'effet de l'impulsion de l'explosion. Les supports en gravier ont, lors du soudage à l'explosif, un comportement un peu meilleur que les supports précédents, mais ils ne suppriment pas complètement leurs inconvénients. Les supports entièrement métalliques ont une courte durée de service, car ils sont détruits après quelques coups d'explosif; de plus, ils ne permettent pratiquement pas de plaquer des pièces de forme compliquée (par exemple des aubes de turbines hydrauliques), par suite des frais de main-d'oeuvre très élevés que nécessite l'ajustage du profil sur lequel doivent s'appuyer de telles pièces. lors du placage de pièces posées sur un support entièrement métallique, on observe des éjections de la pièce au moment de l'explosion, ce qui, dans le placage, surtout en chambres d'explosion, provoque des dégradations de la pièce. Les supports caoutchouc-métal, constitués par un empilage de tôle séparées par des feuilles de caoutchouc, sont d'une utilisation un peu meilleure. Toutefois, leur tôle supérieure perd sa forme au premier coup d'explosif si son épaisseur est faible; si, par contre, son épaisseur est forte, le support a les inconvénients des supports entièrement métalliques. Les supports en béton armé, quoique permettant le placage de pièces de forme compliquée, sont des supports à utilisation unique et, par conséquent, onéreux. En outre, les supports entièrement métalliques et en béton armé pour le placage de pièces encombrantes soulèvent des difficultés lors de leur transpor le but de l'invention est de supprimer les inconvénients mentionnés. Il s'agissait done de crées un procédé de placage de pièces métalliques par @oudage à l'explesif, dans lequel le support recevant la pièce Ç plaquer aurait une grande longévité, serait fiable, d'utilisation commode, et grâce auquel le procédé assurerait une bonne qualité de la soudure. La solution sonsiste en ce que, dans un procede de placage de pièces métalliques, suivant lequel la pièce se place sur un support et est plaquée par soudage à l'explosif. d'a@rès l'invention la suppert sur lequel se place la pièce plaquer est un matelse de grenaille, 'a pièce étant en ontact physique direct avec la grenaille. Un tel procédé assure une haute qualité de la soudure, grec au contact chysique direct de la-pièce à plaquer avec la grenaille du matelas, ce qui contribue à une bonne évacuation des ondes le choc au osent le l'explosion et permet de n'avoir que des déformations résiduelles insignifiantes de la pièce. Du fait de l'incompressibilité pratique de la grenaille, la coupe ses surplus latéraux de la feuille de placage est franche et la pièce reste sur le matelas. La dIvision de la matière d'un tel support assure sa longévité, pour un nombre insignifiant de travaux pour sa remise en état, et un bon amertissement de l'impulsion de l'explosion; elle prévient en outre l'évection de la pièce. On obtient un effet favorable quand on choisit pour le grenaille une matière dont les caractéristiques physicomécaniques sont très proches de celles de la matière constituant la pièce à plaquer. Quand le support est en contact physique direct avec la pièce à plaquer, la réalisation de le condition indiquée contribue à une meilleure évacuation des ondes de choc au moment de l'explosion, ce qui, à son tout', assure une haute qualité de la soudure. Il est avantageux de placer ne matelas de grenaille dans une capacité, dans laquelle la partie supérieure d'au moins l'une des parois soumises aux plus fortes charges au moment du soudage à l'explosif, est réalisée en matière souple et adaptée pour l'éjection sans entrave d'une certaine quantité de grenaille de la capacité au moment de l'explosion. Grâce à une telle conception du support, le procédé proposé n exige qu'un nombre minimal de travaux de remise en état, tout en assurant une grande longévité du support. Dans le cas de placage de pièces dans un milieu a température négative, il est avantageux de préchauffer le matelas de grenaille jusqu'à une température permettant à la pièce d'avoir une température positive au moment du soudage à l'explosif. Cela assure la réalisation du placage avec une résilience suffisante de la matière constituant la pièce à plaquer. Il est extrêment avantageux, pour le placage de pièces ayant une épaisseur inférieure à 40 mm, de placer le matelas de grenaille dans une capacité et de noyer la grenaille dans un liquide. Cela empêche la déformation de la surface d'appui de la pièce à plaquer et préserve son bon aspect extérieur. le matelas de grenaille peut être placé dans une enveloppe de pneumatique pour former un support recevant les pièces dont le placage s'effectue principalement dans des chambres d'explosion. De la sorte, le procédé de placage de pièces métalliques faisant l'objet de l'invention prévoit l'emploi, pour poser la pièce à plaquer, d'un support ayant une grande longévité et une fiabilité élevée, d'utilisation commode, et grâce auquel est assurée une haute qualité de la soudure. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description, qui va suivre, de plusieurs exemples de réalisation non limitatif illustrés par les dessins annexés, dans lesquels - la figure 1 est une vue schématique illustrant la disposition de la tôle de placage portant la charge d'explosif et de la pièce à plaquer posée sur un support, d'après l'invention; - la figure 2 est une vue schématique montrant la disposition de la tôle de placage portant la charge d'explosif et de la pièce à plaquer posée sur un support constitué par un matelas de grenaille placé dans une capacité, d'après l'invention; - la figure 3 est une vue schématique montrant la pièce à plaquer posée sur un matelas de grenaille, lequel est placé dans une capacité adapté pour le chauffage de la grenaille, d'après l'invention;; - la figure 4 est une vue schématique montrant la pièce à plaquer posée sur un matelas de grenaille, qui est placé dans une enveloppe de pneumatique, d'après l'invention. Le procédé de placage de pièces métalliques faisant l'objet de l'invention consiste à poser la pièce sur un support et à la plaquer par soudage à l'explosif. D'après l'invention, le support sur lequel on pose la pièce à plaquer 1 (figure 1) est un matelas de grenaille 2, dont la grenaille est en cnntact physique direct avec la pièce. La tôle de placage 3 est placée avec un écartement "h" par rapport à la pièce à plaquer 1, et ses dimensions sont plus grandes que celles de la pièce à plaquer, d'une valeur "a" qui est celle des surplus latéraux. Sur la surface de la tôle 3 on place une charge d'explosif 4 ayant une épaisseur calculée H. L'écartement h et l'épaisseur calculée H de la charge sont déterminés par une méthode connue des spéeialistes travaillant dans ce domaine. La mise à feu de la charge 4 est réalisée à l'aide d'un détonateur 5. le placage par soudage à l'explosif est réalisé suivant le système parallèle par un procédé connu, et n'est pas exposé en détail ici, afin de mieux faire ressortir l'essentiel de l'invention. Au moment de 11 explosion de la charge 4 amorcée par le détonateur 5, la tôle de placage 3 vient frapper la pièce à plaquer 1 et se soude à celle-ci. Au moment du soudage à l'explosif, il n'y a dispersion que d'une quantité de grenaille insignifiante, située auprès de la surface d'appui de la pièce à plaquer. La plus grande partie de la grenaille du matelas reste en place. La partie de la grenaille située directement sous la pièce à plaquer reste en place, du fait qu'elle est pratiquement incompressible. La dispersion de la grenaille située auprès de la surface d'appui de la pièce à plaquer est insignifiante grâce à son poids spécifique élevé. Ainsi, le poids spécifique d'une grenaille de fonte de 3 mm de diamètre est de 5,0 à 5,5 g/cm3. Pour la remise en état d'un tel matelas de grenaille après le coup d'explosif, il suffit de compenser la quantité de. grenaille dispersée, après quoi le support est prêt à recevoir la pièce à plaquer sui-zante. Par conséquent, un tel support peut être utilisé à plusieurs reprises. le support faisant l'objet de l'invention est universel, car il peut recevoir des pièces à plaquer de formes variées et de dimensions pratiquement illimitées (plus de 20 m2). I1 est bien évldent que la préparation d'un tel support pour y poser une pièce à plaquer est peu tributaire de la forme de la pièce et ne dépend pas de la qualification de l'opérateur. Etant donné que le support sous forme d'un matelas de grenaille est pratiquement incompressible, qu'il est fortement divisé et a une grande masse, ainsi que grâce à l'uniformité du contact physique direct de la grenaille avec la pièce à plaquer (sur toute sa surface d'appui), les déformations résidusl- les subies par la pie ce au cours de son placage sont minimales, c'est-à-dire que le changement de forme de la pièce est minimal, aussi n'exige-t-elle pas de dressage ultérieur. Il est bien connu que le dressage des pièces après placage par soudage à l'explosif exige un traitement thermique préliminaire, par suite de la fragilité de la pièce, due au fort écrouissage que provoque le coup d'explosif. Or, le traitement thermique des pièces plaques n'est pas toujours admissible ou possible, par exemple à cause de la formation de composés intermétalljques. dans la zone de la soudure au cours du traitement thermique. De la sorte, le procédé proposé peut être efficacement appliqué au placage de pièces métalliques devant satisfaire à des preseriptions sévères quant à la conservation de leur aspect extérieur et qui ne peuvent être traitées thermiquement rour une mison quels@@que) après le placage. Le support réalisé conformément à l'invention est d'utilisation commode e; fiable. L'incompressibilité d'un tel support s'oppose à la pénétration de la pièce dins sa masse au moment de l'explosion t. oar cela-même. contribue à un découpage franc des surplus latéraux de la tôle de placage, ce qui garantit une cohésion pratiquement intégrale. Comme le suppert est constitué par une matière divisée, une tartie importante de l'impulsion de l'explosion est amortie par les forces de frottement entre les grains de la grenaille, et l'éjection de la pièce s'avère impossible. le procédé permet i réaliser un placage de haute qualité sur des pièces de forme compliquée. Grâce à la division de la matière du support, on peut, à l'aide de grenailleuses, bourrer de force, avec do la grenaille, des cavités de n'importe quelle forme, en obtenant ainsi un contact physique direct du support avec la surface appui de la pièce, ou bien on peut, dans ce même ut, , soumettre la pièce à plaquer à une vibration après sa mise en place sur le support.Un tel support pour le placage de pièces ayant pratiquement n'importe quelles dimensions est facilement transportsble, car il peut être amen su poste d'explosion par parties, ta la divIsion de son matelas de grenaille. D'après l'invention, la matière de la grenaille est choisie de facon que ses caractéristiques physico-mécaniques soient très proches de celles du métal de la pièce a plaquer. Les auteurs de l'invention ont constaté qu'en présence un contact physique direct de la pièce à plaquer avec un support sous le forme d'un matelas de grenaille, dans lequel la matière de la grenaille a des caractérIstiques thysico-mecani- ques proches de-celles du métal de la pièce a plaquer, le support se comporte comme une masse faisant corps, abant une résistance acoustique proche de celle de la pièce à plaquer, ce qui contribue a une évacuation olus sûre des ondes de chocs engendrées par l'explosion, en assurant ainsi une haute qualité de la soudure. Par exemple, pour plaquer des pièces en acier il est avantageux d'utiliser un matelas de grenaille en acier ou en fonte. Une telle grenaille est douée de bonnes caractéristiques mécaniques et conserve sa forme et ses dimensions pendant un temps prolongé au cours de l'utilisation, ce qui assure une grande longévité du support. En outre, la grenaille d'acier ou de fonte a un poids spécifique élevé (5,0 à 5,5 g/cm3 en vrac), ce qui a une importance notable pour l'amortissement de l'impulsion de l'explosion et rend le support moins compressible. Il en résulte une haute qualité de la soudure sur toute la surface plaquée. D'après l'invention, le matelas de grenaille 2 (figure 2) portant la pièce à plaquer 6, qui est une aube de turbine hydraulique, peut être placé dans une capacité 7, dans laquelle la partie supérieure 8 d'au moins l'une des parois soumises aux plus fortes charges au moment du coup d'explosif, est réalisée en une matière souple et adaptée pour l'éjection sans entrave d'une certaine quantité de grenaille de la capacité 7 au moment du coup d'erplosif. Les auteurs de l'invention ont constaté aussi que lorsque le matelas de grenaille est placé danx une capacité, la quantité de grenaille dispersée par le coup d'explosif est fortement réduite ce qui diminue la quantité de travail nécessaire à la remise en état du support. Pour donner à la capacité et, par conséquent, à l'ensemble du support une grande longévité et une bonne fIabilité, la partie supérieure 8 de la paroi 9 est réalisée en une matière souple, par exemple en toile ou en tissu câblé caoutchouté. La partie 8 est assemblée à la paroi 9 par des boulons 10. Avant le coup d'explosif, elle est maintenue en position verticale par des fils 11 fixés au bord de la pièce à plaquer 6. Au moment de l'explosion, les surplus latéraux "a" de la tôle de placage 3 et, en même temps, les fils 11, sont coupés. La partie 8 quitte sa position verticale et se rabat vers l'extérieur de la capacité 7. De la sorte, une certaine quantité de grenaille est expulsée sans entrave de la capacité, ce qui a pour effet de préserver la capacité des sollicitations provoquées par les forces engendrées lors de l'application du coup sur le support au moment du soudage à l'explosif. D'après l'invention, dans-le cas où le placage des pièces doit être exécuté dans un milieu à température négative , le matelas de grenaille est préchauffé jusqulà une température permettant de conférer à la pièce une température positive au moment du soudage à l'explosif. Il est bien connu que pour la majorité des métaux et des alliages, la résilience baisse fortement aux températures négatives. L'application percussive des forces lors du placage par soudage à l'explosif provoquerait, dans ce cas, l'apparition de défauts sérieux ou même la destruction complète de la pièce à plaquer. Le préchauffage du matelas de grenaille avec la pièce à plaquer posée dessus, grâce à la grande conductibilité thermique des métaux, permet d'obtenir une température positive de la pièce à plaquer au moment du soudage à l'explosif, même orsque la température ambiante est négative. Cela a une grande importance dans le placage des pièces de grandes dimensions (l5 à 20 m2) sur chantier lorsque la température ambiante est négative. le préchauffage du matelas de grenaille peut être réalisé par n'importe quel procédé connu convenable. Dans l'exemple concret considéré, le matelas 2 (figure 3) est chauffé par brûlage d'un combustible quelconque dans des cavités 12 constituées par des tronçons de tube 13 disposés à l'intérieur de la capacité 7, sur toute sa longueur, à une profondeur excluant leur déformation lors du coup d'explosif, et équidistants suivant la largeur de la capacité -7. Dans le cas de placage de pièces ayant une épaisseur inférieure à 40 mm, il est avantageux de noyer le matelas de grenaille, placé dans une capacité, dans un liquide. Les expériences réalisées ont montré que lors du placage de telles pièces sur un support constitué par un matelas de grenaille, par suite de la faible masse spécifique de la pièce, celle-ci acquiert lors du soudage à l'explosif une vitesse importante, et la grenaille laisse sur sa surface d'appui des empreintes. Par masse spécifique on entend la masse par unité de surface de la pièce à plaquer. Plus la pièce à plaquer est mince,plus la vitesse qu'elle acquiert pendant le soudage est élevée, et plus la profondeur des empreintes laissées par la grenaille sur sa surface d'appui est grande, sa valeur pouvant atteindre dans certains cas 1,5 mm. Sur les pièces vitales, ainsi que sur les pièces dont l'aspect extérieur doit satisfaire à des prescriptions particulières, de telles empreintes sont inadmissibles sur la surface d'appui. Le fait que la capacité dans laquelle est placé le matelas soit rempli d'un liquide permet de maintenir un contact physique direct de la grenaille avec la pièce à plaquer, tout en augmentant la surface de contact de la pièce avec le support jusqu'à 100 (compte tenu du contact de la pièce avec le liquide remplissant tout l'espace entre les grains). Etant donné que le liquide est incomprzssible, il encaisse une partie importante de l'impulsion de l'explosion, en abaissant ainsi la pression de contact unitaire de la grenaille sur la pièce, ce que prévient l'$pparition d'empreintes de grenaille sur la surface d'appui de la pièce et réduit les déformat-îôns residNuelles due 'a pièce. le procédé permet de plaquer des pièces d'une épaisseur inférieure à 10 mm, en assurant une bonne qualité de la soudure sur toute la surface plaquée, Il est bien évident que le remplissage de la capacité avec un liquide doit être fait de façon à exclure la présence de liquide sur la surface à plaquer de la pièce. La présence de liquide sur la surface à plaquer de la pièce pourrait provoquer des manques de cohésion dans la soudure. Le liquide employé peut être l'eau. Toutefois, au point de vue de la longévité du support et de l'obtention d'un contact physique direct de la grenaille avec la surface d'appui de la pièce dans le cas de réutilisation multiple du support, le liquide chcisi doit être anticorrosif vis-à-vis du métal de la grenaille. D'après l'invention, le matelas de grenaille peut être placé dans une enveloppe 14 (fig)ure 4) de pneumatique. Les auseurs de l'invention ont établi qu'un tel support, grâce aux déformations e;lstiques de l'enveloppe 14 et les fait que les charges sur sa partie supérieure 15 au moment de l'explosion soient réduites grâce à l'éjection partielle de la grenaille, peut servfflr pendant un temps prolongé. Un tel support a une grande longévité et une haute fiabilité; il est d'utilisation simple et bon marché, car on peut employer des enveloppes de pneumatique utilisées. Toutefois, la surface de la peD a piailler est limitée dans ce cas par la surface "b" libre de l'enveloppe 14. L'utilisation d'un tel support est particulièrement favorable dans les chambres d'explosion. ien entendu, 1 invention n'est nullement limitée aux modes de rêalisatioei 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 décrit ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en Oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent. R B V E N D I C A T I O N S 1. Procédé de placage de pièces métalliques, du type dans lequel la pièce à plaquer est placée sur un support et est plaquée par soudage à l'explosif, caractérisé en ce que le support sur lequel est placée la pièce à plaquer est constitué par un matelas de grenaille avec laquelle ladite pièce se trouve en contact physique direct lors de l'explosion. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la grenaille est constituée par une matière dont les caractéristiques physico-mécaniques sont très proches de celles de la matière constituant la pièce à plaquer. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le matelas de grenaille est placé dans une capacité, et ce que la partie supérieure d ' & u moins l'une des parois de ladite capacité qui sont soumises aux plus fortes charges au moment du soudage à l'explosif est constituée par une matière souple permettant l'éjection sans entrave, hors de la capacité d'une certaine quantité de grenaille au moment de l'explosion. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que, dans le cas de placage de pièces métalliques dans un milieu à température négative, on préchauffe le matelas de grenaille jusqu'à une température permettant de conférer à la pièce une température positive au moment du soudage àl'exploslf. 5. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que, pour le placage de pièces ayant une épaisseur inférieure à 40 mm, le matelas de grenaille est placé dans une capacité et noyé dans un liquide. 6. Procédé selon l'une des revendications 1, 2 et ), caractérisé en ce que le matelas de grenaille est placé dans une enveloppe de pneumatique. 7. les pièces métalliques plaquées, caractérisées en ce qu'elles sont obtenues par le procédé faisant l'objet de l'une des revendications 1 å 6.