Brevet FR2330489A1 — publié le 19770603

La présente invention se rapporte à des perfectionnements apportés aux procédés de soudure de pièces métalliques, mettant en oeuvre, d'une part, un métal d'apport dont le point de fusion est inférieur B celui des pièces métalliques considérées, d'autre part, deux plateaux presseurs dont l'un au moins comporte un enroulement inducteur, et, d'autre part enfin, au moins une plaque isolante. Ces perfectionnements s'appliquent, notamment, i la soudure de pièces minces de grande étendue superficielle, et dont au moins une partie des surfaces à souder respectives constitue une surface non plane. On connaît les procédés de soudure par induction électromagnétique pour pièces métalliques rigides et dépourvues de reliefs, dont le contact mutuel est assuré par l'intermédiaire d'une lame de matière d'apport dont le point de fusion est inférieur à celui des pièces à réunir. Au contraire, lorsque les pièces indiquées ont une grande surface et présentent des reliefs, comme dans le cas particulier des fonds diffusant la chaleur pour récipients de cuisine, comportant un revêtement latéral, il surgit des inconvénients qui obligent k presser l'ensemble d'léments. Le procédé le laieux approprié pour réaliser ces soudures est le procédé par induction électromagnétique, l'enroulement inducteur étant incorporé dans l'une au moins des deux parties complémentaires d'une presse. Alors, lorsque les surfaces à souder ne sont pas dans un meme plan, le procédé mixte d'application de la chaleur et de la pression se complique considérablement, étant donné que, mtme si la face plane se soude sans difficulté, il n'en est pas de mme pour les parties latérales, surtout à cause de la différence de coefficient de dilatation entre les deux métaux. Selon l'invention, on remédie à ces inconvénients en disposant coaxialement par rapport aux deux pièces métalliques à souder, et au voisinage immédiat de la partie de leurs surfaces constituant une surface non plane, un élément métallique de ca ractéristiques magnétiques favorables et de coefficient de dilatation différent de celui des pièces métalliques, de façon que ledit élément reçoive de }'énergie calorifique par induction électromagnétique et la transmette par conduction auxdites piè- ces, en établissant un contact avec pression entre ces pièces pendant le déroulement du procédé, de sorte que l'action de la soudure s'exerce sous le double effet de la chaleur et de la. pression en sens radial. Selon un mode opératoire particulier, on comprime les deux pièces métalliques à souder et la lame intermédiaire de métal d'apport au moyen d'une presse et, dans ce cas, ledit élément métallique a une forme annulaire, il présente un coefficient de dilatation moins élevé que les pièces métalliques à souder, et il agit à l'extérieur de celles-ci pour produire une pression par réaction dans le sens radial, en coopération avec la presse qui exerce une pression dans le sens axial, de façon que ledit anneau embrasse la partie des surfaces à souder qui forment une surface non plane, de sorte que la chaleur et la pression passent de l'anneau auxdites pièces, en provoquant la jonction mutuelle de ces pièces sur leur surface non plane. Selon un autre mode d'exécution, lorsque les pièces métalliques à souder sont creuses et à surface cylindrique, ledit élément métallique se présente sous la forme d'un noyau, son coefficient de dilatation est supérieur à celui des pièces et il est placé à l'intérieur de celles-ci, pour exercer une pression radiale qui provoque, avec la chaleur transmise par conduction, la jonction desdites pièces. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description détaillée qui va suivre, en ré férence au dessin annexé relatif à des modes de réalisation pré non férés, maisjlimitatifs, dessin sur lequel la figure 1 représente schématiquement un procédé connu pour souder des pièces minces et planes la figure 2 représente, également de façon schématique, un procédé selon l'invention pour la soudure de pièces minces dont une partie de la surface à souder n'est pas plane la figure 3 représente, dans les mêmes conditions, un autre mode de réalisation de l'invention ; la figure 4, enfin, représente un autre mode de réalisation de l'invention, concernant des pièces à souder cylindriques concentriques. On a représenté, fig. 1, la technique connue de soudure de pièces métalliques planes i et 2, d'épaisseur réduite par l'intermédiaire d'un métal d'apport 3 de point de fusion inférieur, avec utilisation de deux plateaux de presses 4 et 5 dont l'un, ou éventuellement chacun desquels, comporte un enroulement inducteur 6, la pièce adjacente 1 étant protégée par une plaque isolante 7. Néanmoins, cet agencement déjà connu de soudure par induction électromagnétique ne résout pas les difficultés qui se présentent lorsqu'il s'agit, comme montré fig. 2, de souder des pièces 8 et 9 qui, étant minces, présentent une zone ou des zones 10 formant des surfaces non planes, ce pour quoi l'invention pré- voit d'utiliser un élément métallique 11 qui embrasse périphéri- quement ladite zone 10. Ce dernier cas se présente, entre autres, lorsqu'il s'agit de souder un fond diffusant la chaleur à un récipient ou de fixer la semelle dtun fer à repasser électrique. La présente invention peut être mise en oeuvre avec une pression extérieure ou intérieure. Le mode de réalisation repré- senté sur la fig. 3 concerne la soudure d'une pièce de fond 12 A la base 13 d'un instrument 14 en acier inoxydable.Le fond 12 peut autre en n'importe quel métal à bon coefficient de transmission de la chaleur par conduction, cosse par exemple le cuivre ou l'aluminium, le cuivre offrant de meilleures conditions techniques, tandis que l'aluminium est plus avantageux conomi- quement et conserve mieux son aspect au fur et à mesure de l'u- tilisation. Ainsi, la surface incurvée de jonction 15 entre la base 13 et la paroi latérale 16 dudit instrument 14 est embrassée par le fond 12, ce fond étant en même temps entouré par un anneau Il en acier.Une presse agit au moyen d'un plateau 17, comportant un arbre de poussée 18, qui exerce une pression sur une pièce thermiquement isolante 19 à l'intérieur dudit instrument 14, tandis que l'autre plateau 20, accouplé à un appui isolant 21 au moyen de vis 22, exerce une pression par l'inter- médiaire d'un disque isolant 23 et d'un disque d'équilibrage 24 contre le fond 12. L'appui isolant 21 comprend un enroulement inducteur 6 et un serpentin 25 pour un liquide de refroidissement de l'enroulement inducteur 6 et de la pièce 12. On effectue la soudure des pièces 12 et 13 en utilisant le champ électromagnétique engendré dans l'enroulement inducteur 6 qui se transforme en chaleur qui est transmise par conduction à l'anneau 11 et à la pièce 12. L'anneau Il lui-même produit en même temps, en raison de son coefficient de dilatation inférieur, une pression latérale contre la pièce 12, pression qui favorise l'accouplement mutuel des deux pièces 12 et 13 à souder. Cette pression est obtenue également initialement par la composante que la presse engendre en raison de sa forme tronconique. On modifie la forme de l'anneau Il pour que sa température soit plus ou moins élevée dans chaque cas, selon le champ électroma- gnétique auquel il est soumis. Ce mode de réalisation correspond à un cas de soudure avec une pression extérieure. Il est également possible d'effectuer la soudure avec une pression intérieure, selon le mode de réalisation représenté sur la figure 4, où il s'agit de réunir entre elles une douille métallique 26, par exemple en bronze ou en plomb, et une gaine 27 en acier ou en un autre métal. A cet effet, on dispose dans le volume central un noyau tubulaire 28 en aluminium, dans lequel est logé un conduit 29 pour un liquide réfrigérant qui arrive par un raccord supérieur 30 et sort par une ouverture 31, tandis que les pièces à souder 26 et 27 sont disposées à l'intérieur d'un enroulement inducteur 6. La chaleur dégagée par l'enroulement inducteur 6 est transmise à la surface à souder qui comporte une couche de métal d'apport (non représentée) sous forme d'une pate, par exemple en alliage d'étain. Comme le noyau d'aluminium 28 se dilate plus que les pièces 26 et 27 à souder, celles-ci reçoivent une pression de l'intérieur, sans subir de déformations. Le refroidissement prévu dans les deux cas pratiques décrits a pour objet d'accélérer la production de soudures, entre les opérations successives, et il peut tre effectué avec de l'eau, de 1t alr ou les deux fluides à la fois. Il va de soi que l'on peut apporter à la description pré- cémente et au dessin annexé de nombreuses modifications de ditail, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Procédé de soudure de pièces métalliques mettant en oeuvre un métal d'apport dont le point de fusion est inférieur à celui desdits métaux, deux plateaux de pression dont l'un au moins comporte un enroulement inducteur, et au moins une plaque isolante, procédé s'appliquant notamment à la soudure de pièces minces de grande étendue superficielle et dont une partie au moins des surfaces à souder respectives constitue une surface non plane, le susdit procédé étant caractérisé-en ce que l'on dispose coaxialement, par rapport aux deux pièces métalliques à souder, et au voisinage immédiat de ladite partie de leurs surfaces qui forment une surface non plane, un élément métallique de caractéristiques magnétiques favorables et de coefficient de dilatation différent de celui desdites pièces métalliques, de façon que ledit élément reçoive de l'énergie calorifique par induction électromagnétique et la transmette par conduction auxdites pièces, en engendrant un contact avec pression entre lesdites pièces pendant le déroulement du procédé, de sorte que l'action de la soudure s'exerce sous le double effet de la chaleur et d'une pression dans le sens radial. 2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que ledit élément métallique a la forme d'un anneau, présente un coefficient de dilatation inférieur à celui des pièces métal ques à souder, et agit sur la partie extérieure de celles-ci pour produire une pression par réaction dans le sens radial, en coopération avec une presse travaillant dans le sens axial de façon que ledit anneau embrasse la partie des surfaces à souder qui forment une surface non plane, ce grace à quoi la chaleur et la pression transmises par l'anneau aux pièces provoquent la jonction mutuelle de ces pièces sur leur surface non plane. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, lorsque les pièces métalliques à souder sont creuses et ont une surface cylindrique, ledit élément métallique se présente sous la forme d'un noyau, à coefficient de dilatation supérieur à celui desdites pièces, placé à l'intérieur de celles-ci pour exercer une pression radiale qui provoque, avec la chaleur transmise par conduction, la jonction des susdites pièces.