Brevet FR2318702A1 — publié le 19770218

La présente invention concerne les procédés de brasage, plus particulièrement le brasage sous atmosphère réductrice, permettant d'obtenir le brasage du laiton, au moyen d'un four électrique, d'un caisson en acier inoxydable réfractaire composé de deux parties, le socle et la cloche, que l'on entre ou sort du four suivant le besoin. Dans les procédés connus actuellement, le -brasage des laitons se fait par un apport de décapant, en poudre ou en pâte, que lton étale sur les plans de joints avant la chauffe, un apport de brasure en baguette ou en fil que l'on applique avant la chauffe, ou un apport de brasure en baguette ou en fil que l'on dépose pendant la chauffe ; seul le mode de chauffe diffère. Il s'agit soit de four haute fréquence, soit de chalumeau oxydrique, propane, etc... certains de ces chalumeaux projettent une poudre décapante. De tels procédés présentent des inconvénients : des déformations et écartements des plans de joints produits par une chauffe non uniforme du fait des sections ou épaisseurs différentes, une oxydation du métal due à la chauffe à l'air libre et qui subsiste malgré l'apport de décapant en poudre ou en pâte. De plus ces procédés sont d'un emploi malaisé et manquent de précision, car pendant la chauffe, les assemblages de pièces à hraser peuvent glisser ; en effet, le décapant, à température de brasage, devient très liquide et se diffuse entre le support et l'assemblage ce qui provoque quelquefois le déplacement de ce dernier. L'opérateur doit, dans la plupart des cas, apporter la brasure (en baguette ou en fil) pendant la chauffe, ce qui provoque très souvent des coulures et un congé irrégulier ; il doit être sans discontinuer au-dessus de son poste de travail et respire les vapeurs du décapant car les aspirations ne peuvent pas être efficaces à 100 %. Il existe aussi un procédé de brasage des laitons au trempé qui consiste à préchauffer les assemblages dans un four électrique à 2600C, ensuite les plonger dans un bain- dé sel de trempe à 7000C ; il en découle un accroissement de manutention, une brusque montée en température de 2600C à 7000c en quelques minutes qui provoque des déformations, des projections ou coulures de brasure, ainsi que des petits cratères ou fissures superficiels qui sont des attaques dues au sel de trempe.De ce fait ces procédés ne peuvent pas convenir à des pièces ayant un bel état de surface et un usinage précis. Il est connu qutactuellement on obtient le brasage, sous atmosphère, de certains métaux tel le cuivre, ou alliages tels le tombac, l'invar, avec une brasure à fort pourcentage d'argent fondant à 8200C ; or ce point de fusion est beaucoup trop élevé pour le laiton qui se détériorerait. L'invention vise à procurer un procédé qui permet obtenir, par une suite d'opérations simples, le brasage sous atmosphère, d'assemblages simples ou très complexes de pièces en laiton avec un maintien des cotes de montage et d'usinage dans une tolérance de plus ou moins 0,04 mm, une diffusion parfaite de la bra sure et une grande propreté du métal sans qu'il soit nécessaire de surveiller ou de contrôler l'opération de chauffe, ce qui permet à l'opérateur de préparer un autre passage. Ce procédé permet aussi bien le brasage unitaire si les pièces sont de grandes dimensions, que le brasage en série s'il s'agit de petites et moyennes pièces. Cela découle plus particulièrement du fait que le procédé, objet de l'invention, comporte un certain nombre d'opérations simples expliquées en détail ci-après à l'aide du dessin annexe qui représente schématiquement un dispositif, repéré par 10, de brasure des laitons sous atmosphère (l'exemple est un guide d'onde reconstituée 14 avec une plaque de renfort 15, assemblés par brasage). Ces opérations sont dans l'ordre et respectivement Le parfait dégraissage et le parfait décapage des éléments de l'assemblage, procédé connu en soi ; leur rinçage dans l'eau pure suivi immédiatement de leur immersion, pendant deux ou trois minutes, dans une solution à 800C, composée, en poids, de 2 % de poudre ou pâte décapante à base de borax et de 98 % d'eau distillée ; le séchage des éléments de l'assemblage puis leur montage. Cette immersion permet de contribuer à la réduction de l'oxyde de zinc (néfaste pour la diffusion de la brasure) qui se forme pendant la chauffe. Au moment du montage, l'apport de brasure est fait : à l'aide d'une brasure en pâte étalée en cordon, au pinceau ou au pistolet à brasure, autour des plans de joints à braser 18, la composition de la pâte étant de 1 volume de poudre ou pâte décapante à base de borax pour 4 volumes de brasure en poudre, dont le point de fusion est 7100C, composée d'argent, de cuivre et d'indium ou à l'aide de morceaux rectilignes, en forme de U ou d'anneaux, de fil ou baguette 17 de brasure d'argent exempte d'élément volatil tel le cadmium, collés autour ou au-dessus des plans de joints à braser avec une pâte décapante composée, en poids, de 30 % de poudre décapante à base de borax et de 70 % d'eau distillée. Il résulte de ces faits que la brasure adhère aux plans de joints dans n'importe quelle position, et ce, jusqu'au point de fusion où elle se diffuse sur les surfaces à braser. Les évidements intérieurs des ensembles à braser sont maintenus par des cales ou barrettes de graphite 16 dont la cote, dans le sens de la hauteur, correspond à la cote de l'ensemble à braser plus 0,05 mm. Sur le fond 22 du caisson, sont placés quatre pieds en inox réfractaire 13, d'une hauteur minimale de 30 mm, sur lesquels repose une plaque de graphite 12 qui sert de plateau et qui supporte l'assemblage à braser 14. Une cale de graphite 27, de par son poids, maintient l'assemblage. On repose la cloche 23 sur le fond et on étanche le caisson à l'aide d'un joint de sable fin 24, procédé connu en soi. On purge le caisson pendant 35 minutes, avec un mélange de 85 % d'azote et 15 % d'hydrogène, à un débit de 15 I/mn, qui entre dans le caisson en 20 et ressort en 21. On réduit le débit du mélange gazeux à 4 1/mon (ce débit sera constant jusqu'au refroidissement, IOOOC, du caisson), on enfourne le caisson à l'inte- rieur du four électrique qui est à 8700 C. Il découle de tout ceci les avantages suivants : les cales ou barrettes de graphite permettent le maintien des tolérances d'usinage ou d'assemblage, de plus ou moins 0,04 mm, et, avec l'aide de la plaque support et de la cale reposant sur l'assemblage, une montée régulière et homogène de la température. Cette montée régulière et homogène de la température est due au fait que l'assemblage est prisonnier du graphite, parfait conducteur de la chaleur, et au fait que la circulation du mélange gazeux, chauffé par le four électrique par l'intermédiaire du caisson, communique uniformément la chaleur au graphite ; ce qui évite les déformations dues à une chauffe non uniforme des éléments à braser.La circulation du mélange gazeux et l'immersion dans la solution à 800C réduisent l'oxyde de zinc ; ce qui permet d'obtenir une diffusion parfaite de la brasure sur le laiton et un état de surface particulièrement propre. Du fait de la mauvaise conductibilité thermique de l'inox réfractaire, le four est porté à 8700C pour obtenir une chauffe plus rapide à l'intérieur du caisson. Un dispositif préféré pour la mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention pour la brasure sous atmosphère se caractérise du fait que, vu dans le sens de la brasure, un thermocouple est disposé à l'intérieur du caisson.A cette fin, un développement avantageux propose que le thermocouple 19 du régulateur indicateur de température 25 du four soit placé à l'intérieur de la plaque support 12 en graphite, et qu'une sonnette 26 soit montée en parallèle sur le régulateur 25 qui commande l'arrêt du four, dès que la température de fusion (7100C) de la brasure est atteinte par les assemblages se trouvant sur la plaque support, puis la mise en marche de la sonnette. Cette dernière permet à l'opérateur de savoir que l'opération de brasage est terminée et qu'il doit sortir le caisson du four pour le laisser refroidir à l'air libre. De ce fait on obtient une réalisation particulièrement simple et avantageuse du dispositif. Il est également possible d'obtenir la chauffe du caisson par un moyen autre que celui d'un four électrique, par exemple au moyen d'un four haute fréquence. On peut également se servir d'un caisson fait d'une autre matière que l'inox réfractaire, par exemple le graphite. Le procédé et le dispositif, objets de l'invention, peuvent être utilisés pour tout brasage des laitons et tout particulièrement dans le domaine des hyperfréquences. En outre certains dispositifs, objets de l'invention, peuvent être utilisas avantageusement, non seulement pour le brasage des laitons, mais également pour le brasage d'autres métaux ou alliages (par exemple : des assemblages par brasure de laiton et de cuivre, de laiton et d'invar), ainsi que pour d'autres procédés de brasage (par exemple : le maintien des ensembles à braser à l'aide de graphite, avec ou sans thermocouple, en utilisant comme source d'énergie soit un four haute fréquence, soit un ou plusieurs chalumeaux oxydriques ou à gaz). On peut aussi, au lieu d'immerger les pièces, appliquer la solution au pinceau sur les joints à braser. Cette solution peut être de composition différente, en poids, par exemple 8 % de pâte ou de poudre décapante et 92 % d'eau distillée. Il est également possible d'utiliser, pour la purge du caisson et lors de la chauffe, un mélange gazeux dans un pourcentage différent d'azote et d'hydrogène, par exemple 90 % d'azote et 10 % d'hydrogène. REVENDICATIONS 1.- Procédé de brasage du laiton sous atmosphère selon lequel on réalise un assemblage des éléments constitutifs à joindre, on procède à un dépôt de brasure sur les joints, on place les joints à braser dans une chambre parcourue d'un mélange gazeux et on chauffe l'assemblage jusqu'à fusion de la brasure, caractérisé en ce que l'on dépose, avant assemblage, une solution de flux sur les éléments constitutifs, en ce que la chambre est constituée d'un caisson inséré dans un four, les éléments constitutifs étant supportés, à l'intérieur du caisson par des supports en graphite. 2.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'en complément du mélange gazeux pour réduire l'oxyde de zinc, on procède au dépit de la solution de flux par immersion des éléments à braser, ladite solution étant composée de pâte ou poudre décapante et d'eau distillée, préférentiellement 2% de pâte ou poudre décapante et 98% d'eau distillée. 3.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'on procède au dépit de la solution de flux au pinceau de ladite solution étant composée de pâte ou de poudre décapante et d'eau distillée. 4.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications de 1 à 4,caractérisé en ce que la température du four soit supérieure d'au moins 1000C à celle du point de fusion de la brasure et ce, avant d'insérer le caisson à l'intérieur du four. 5.- Procédé suivant la revendication 4, caractérisé en ce que la température préférentielle du four est de 8700C, avant d'insérer le caisson, en ce que le point de fusion de la brasure est de 710 C. 6.- Procédé suivant llune quelconque des revendications de 1 à 5, caractérisé en ce que le dépit de brasure est une pâte composée de l volume de poudre ou de pâte décapante pour 4 volumes de brasure en poudre composée d'argent, de cuivre et ##indium. 7.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'on purge le caisson avec un mélange gazeux, de préférence à un débit de 13 à 15 X/mn pendant 25 mn minimum, pour un caisson d'un volume de 55 dom3. 8.- Procédé suivant les revendications l et 2, caractérisé en ce que le débit du mélange gazeux est de 3 /mon minimum, de préférence jusqu'à refroidissement du caisson 9.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on choisit comme brasure d'apport, une brasure en baguette ou en fil, exempte d'éléments volatils, pour obtenir un plus ou moins fort congé. 10.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que le moyen destiné à faciliter la chauffe homogène est la circulation du mélange gazeux au-dessus et autour du ou des supports de graphite qui sont, de ce fait, surélevés d'une hauteur de 10 mm minimum et préférentiellement 30 mm au-dessus du fond du caisson. 11. Dispositif pour braser le laiton sous atmosphère comprenant un four, une enceinte à l'intérieur de ce four, des conduits d'amenée et de sortie d'un mélange gazeux dans cette enceinte, caractérisé en ce que les éléments constitutifs à joindre sont placés à l'intérieur de l'enceinte sur un support en graphite, en ce que ltenceinte est constituée d'un caisson amovible. 12.- Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'en outre un thermocouple est placé à l'intérieur du support en graphite. 13.- Dispositif selon la revendication 12, caractérisé par le fait que le moyen destiné à prévenir l'opérateur de l'atteinte du point de fusion de la brasure et l'arrêt du four est une sonnette montée en parallèle sur un régulateur indicateur de température commandé par le thermocouple.