Brevet FR2337006A1 — publié le 19770729

L'invention concerne un procédé pour le soudage de matériaux ne pouvant être soudés que difficilement, au moyen d'un chauffage indépendant, tels que, par exemple, l'acier austénitique et le titane pur. L'invention s'étend à un tronçon d'assemblage de tubes obtenu au moyen de ce procédé. Dans les installations pour la remise en oeuvre de combustibles nucléaires irradies, il est souvent nécessaire d'intercaler des appareils en titane, permettant l'application de la technique du procédé dans un système de conduites tubulaires en métal noble. Pour des raisons de sécurité, il arrive souvent que l'on procède, dans de telles installations, à un soudage complet de l'ensemble de l'installation. Or, on a constaté qu'avec les moyens classiques, un assemblage par soudage entre du titane et un acier noble est extrêmement difficile à réaliser. On connaît, pour la liaison de matériaux difficiles à assembler, le procédé dit d'assemblage par explosion, mais c'est là un procédé très coûteux.En outre, la pièce tubulaire obtenue présente un épaississement en forme de ventre, de sorte qu'il ne saurait être question que d'un montage vertical pour éviter que demeurent bloqués dans la conduite des résidus de liquide. La présente invention a pour but d'indiquer un procédé pour le soudage de matériaux difficiles à souder entre eux, comme, par exemple, la combinaison titane-acier noble, qui soit simple et peu coûteux et qui produise un tronçon d'assemblage tubulaire non déformé. Conformément à l'invention, ce problème est résolu par un procédé du genre cité au début, caractérisé en ce que l'on soude tout d'abord entre elles, au moyen d'un soudage par frottement, deux ébauches dont les matières respectives sont les matières à souder entre elles, pour en faire une pièce d'assemblage, que l'on soude ensuite, par chacune de ses extrémités correspondant aux pièces à assembler, auxdites pièces à assembler. La présente invention propose, en tant que solution particulièrement avantageuse pour la fabrication d'un assemblage tubulaire, qu'au moyen du soudage par frottement, on assemble tout d'abord entre eux deux corps cylindriques que l'on alèse ensuite par un usinage à enlèvement de copeaux. L'invention propose enfin, pour un tronçon d'assemblage de tuyaux, se composant de deux pièces de soudage dont les matières respectives sont les matières à assembler et dont les dimensions géométriques extérieures correspondent entre elles, de prévoir un cordon de soudure par frottement entre les tronçons de soudage 8 assembler. La description ci-après et le dessin annexé se rapportent à un exemple d'une pièce d'assemblage exécutée conformément au procédé suivant l'invention. Les pièces à assembler qui sont respectivement une pièce en titane et une pièce en acier noble se présentent sous la forme de barreaux pleins cylindriques ayant un diamètre de 14 mm et une longueur de 100 mm et qui ont été amenés au préalable, par un usinage à enlèvement de copeaux à leurs dimensions précises, et cela afin que soient évitées des influences de surface. On presse ces deux pièces l'une contre l'autre par leurs surfaces d'extrémité et on les soumet respectivement a' des mouvements de rotation s'effectuant en sens inverses (force de friction : 4 tonnes; 3000 t.p.m.). Peu importe que 1'une des pièces seulement soit fixée alors que l'autre pièce tourne, ou que les deux pièces tournent simultanément, en sens inverses.Au bout d'un temps court, la chaleur dégagée par le frottement amène les deux pièces, à l'endroit de leur jonction, à la température du blanc soudant. Après avoir arrêté le mouvement de rotation, on soude les deux pièces entre elles au moyen d'une force d'écrasement ayant une valeur d'environ 5 tonnes. Le procédé suivant l'invention est exécuté dans l'atmos- phère, mais il est possible de l'employer sous protection d'un gaz inerte. Au moyen d'un usinage à enlèvement de copeaux, on obtient, à partir de l'ébauche, la pièce intermédiaire de soudage ou pièce d'assemblage 4 que l'on peut voir sur la figure 1. Cette pièce d'assemblage 4 se compose des deux tronçons de soudage 1 et 2, qui sont constitués par les deux matériaux à assembler ou à souder, tels que, par exemple, acier austénitique et titane pur. Ces deux tronçons de soudage, qui ont été produits au moyen des opérations précédemment indiquées, sont soudés entre eux au moyen du cordon de soudure par friction 3. L'intérieur 5 de la pièce d'assemblage 4 tubulaire et creuse est obtenu, après l'assemblage par friction de deux pièces pleines par alésage et par tournage. Pu moyen des cordons de soudure classiques 6 et 7, on soude maintenant la pièce d'assemblage 4 dans les parties d'extrémité de conduite 8 et 9 à assembler de sorte qu'on obtient un assemblage tubulaire complètement soudé continu. Les parties de conduite 8 et 9 sont constituées par les différents matériaux qui sont difficiles à souder entre eux. Des essais ont montré que l'assemblage par soudage '##t j.#ére comme étant très résistant. La rupture dans un essai de traction s'est effectuée dans-la partie en titane de la pièce d'essai, étant donné que le titane présente une résistance à la traction inférieure a celle de l'acier noble. L'avantage particulier du procédé suivant l'invention réside en ce que, pour la première fois, est rendue possible la fabrication par soudage généralisé diune pièce se composant de deux matériaux très difficiles à souder qui ne peuvent être assemblés que difficilement d'une manière classique. La possibilité se trouve ainsi ouverte, par exemple, de souder complètement une installation pour la remise en oeuvre de combustibles nucléaires radioactifs en employant simultanément des matériaux différents pour les différents appareils et réservoirs de ladite installation. On obtient ainsi une amélioration importante de l'étanchement absolu de ces installations. Bien entendu, 11 invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation ci-dessus décrit et représenté, à partir duquel on pourra prévoir d'autres formes et d'autres modes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. R E V E N D I C A T I O N S 10) Procédé pour le soudage entre eux de matériaux pouvant être soudés difficilement au moyen d'un chauffage indépendant, tels que, par exemple, l'acier austénitique et le titane pur, procédé caractérisé en ce qu'on soude tout d'abord entre elles, au moyen d'un soudage par frottement, deux ébauches dont les matières respectives sont les matières à souder entre elles, pour en faire une pièce d'assemblage que l'on soude ensuite, par chacune de ses extrémités correspondant aux pièces å assembler auxdites pièces à assembler. 20) Procédé suivant la revendication 1, pour la fabrication d'un assemblage tubulaire, caractérisé en ce qu'au moyen du soudage par frottement, on assemble tout d'abord entre eux deux corps cylindriques que l'on alèse ensuite par un usinage à enlèvement de copeaux. 30) Tronçon d'assemblage de tuyaux, fabriqué conforméhent à un procédé suivant l'une des revendications 1 ou 2, se composant de deux pièces de soudage dont les matières respectives sont les matières à assembler et dont les dimensions géométriques extérieures correspondent entre elles, tronçon d'assemblage de tuyaux caractérisé par un cordon de soudure par frottement (3) entre les tronçons de soudage à assembler (1, 2).