Brevet FR2492689A1 — publié le 19820430

L'invention concerne un procédé pour la fabrica- tion d'un profilé creux en cuivre ou alliage de cuivre, par exemple un profilé de refroidissement pour générateurs, par lequel on forme, à partir d'un bloc de cuivre, par étirage à la presse sur un mandrin, avec outil en pont, un profilé creux dont on forme ensuite la face inférieure par étirage jusqu'à la dimension finale. Par le procédé connu du brevet G.B. 1 099 850, on fabrique des profilés en cuivre qui présentent une section transversale rectangulaire et au moins deux canaux s'étendant en direction longitudinale, par extrusion et ensuite étirage aux dimensions voulues. Il est désiré depuis longtemps de pouvoir réaliser, à partir de ce procédé, des profilés creux dans lesquels les canaux sont interrompus. Suivant une demande de brevet antérieure, le profilé creux extrudé à la presse est tout d'abord calibré extérieurement et, le cas échéant, également intérieurement. On introduit, dans le ou les perçages du profilé calibré, un bouchon en même métal que le profilé, et on étire ensuite à la dimension finale le profilé en commun avec le bouchon, de telle sorte que le bouchon et la paroi intérieure du profilé creux se trouvent reliés entre eux intimement. Etant donné qu'on doit parvenir, avec ces profilés creux, à une grande précision de dimensions, il est inévitable de devoir exécuter l'étirage de réduction sur des mandrins du type dénommé "mandrille". Ces outils sont des mandrins qui sont main- tenus, dans le domaine de la matrice, soit sur une chaîne, soit sur une tige de mandrin. Avec ce procédé antérieurement connu, on a cependant constaté l'inconvénient que au moins l'une des moitiés du profilé creux doit être étirée contre la mandrille, c'est-à-dire que la tige de mandrin est alors chargée à la compression. L'invention a pour objet un procédé par lequel il est possible de fabriquer, de manière économique, des profi- lés creux, dans lesquels le ou les canaux de refroidissement sont interrompus, c'est-à-dire des profilés comportant un canal borgne à partir de chaque extrémité. Dans ce but, le procédé conforme à l'invention est caractérisé en ce que, dans le ou les alésages du profilé creux, est disposé, sur un côté, un bouchon de longueur déter- 2 2492689 minée, relié intimement au profilé, deux tronçons de profilé ainsi préparés de manière identique, sont reliés entre eux frontalement, avec leurs extrémités pourvues de bouchon par soudage à résistance, le profilé creux interrompu ainsi obtenu étant calibré ensuite par un étirage. D'autre part, et en variante, le procédé est caractérisé en ce qu'on introduit dans le ou chacun des disques du profilé calibré, un bouchon en même métal que le profilé, qui a été pourvu, avant son introduction, sur sa surface enve- loppe d'une couche de soudure à l'étain, le profilé, en commun avec le ou les bouchons étant soumis à un étirage à sa dimen- sion finale, et, ensuite, chaque bouchon est soudé, par apport extérieur de chaleur, avec la paroi intérieure du profilé creux. L'avantage du procédé mentionné en dernier réside en ce qu'on obtient alors un profilé creux dans lequel les bouchons sont immobilisés dans les alésages, de sorte qu'est réalisée une étanchéité plus sûre. Dans la solution mentionnée en premier lieu, les bouchons, après leur introduction sont intimement reliés avec le profilé creux par étirage. Cependant, il est également possible d'adapter plus précisément les bouchons au diamètre de l'alésage afin de les entraîner plus sûrement en place à l'intérieur des alésages. Il est essentiel que, lors de la liaison par soudage à résistance, les surfaces de section transversales à relier soient identiques. Suivant une autre caractéristique de l'invention, les profilés creux sont assemblés entre eux par soudage avec interposition d'une pièce de cuivre massive, ayant les mêmes dimensions de section transversale que le profilé creux pourvu des bouchons. Le profilé creux interrompu fabriqué de cette manière est avantageusement, après le soudage, chauffé au rouge en vue d'une re-cristallisation de la texture de soudure. Ce traitement thermique est suivi, comme il a été mentionné plus haut, par un étirage creux par lequel le profilé est calibré de manière optimale et reçoit la résistance mécanique nécessaire. En outre, il est important que les surfaces à assembler par soudage soient plan-parallèles. Pour cette raison, le profilé creux réuni intimement au bouchon est scié dans le domaine du bouchon avec une surface de coupe lisse, éventuellement traitée en supplément après sciage. La crête ou bavure de soudure produite par le soudage à résistance est supprimée par usinage à enlèvement de copeaux, avantageusement dans la même phase de travail que le soudage. Pour la réalisation de la liaison par soudage, il s'est révélé avantageux de chauffer le profilé jusqu'à ramol- lissement avant l'étirage final. Cette mesure doit être adoptée lorsqu'on désire des profilés étirés durs ou demi-durs. Le soudage est effectué simultanément avec cet échauffement de ramollissement qui doit éliminer les durcissements de trempe résultant des étirages précédents. Le profilé est finalement calibré à la dimension désirée, par l'étirage de finition qui fait suite. Avantageusement, on entoure chaque bouchon avec un film de soudure en soudure dure contenant du phosphore. Cependant, les domaines d'extrémités du bouchon restent exempts de ce film en vue d'éviter une sortie de la soudure. Suivant un autre mode de réalisation de l'inven- tion, on utilise un bouchon pourvu d'une section transversale rétrécie entre les domaines d'extrémité. Le soudage ne se produit alors que dans le domaine médian du bouchon. Ce mode de réalisation est applicable avantageusement lorsqu'on ne peut pas éviter l'emploi de produits fondants. Les extrémités libres exemptes de soudage du bouchon s'opposent alors à ce que le produit fondant parvienne dans l'alésage des canaux. En variante du procédé décrit, on peut également envisager de former, avant le soudage, dans le profilé creux, un ou deux perçages qui débouchent dans la zone de section rétrécie, et à travers lesquels on introduit une addition de soudure dure ou molle pour réaliser le soudage. Le soudage des bouchons peut être effectué avant ou après l'étirage de finition. Il peut être accompli si- multanément à un échauffement de ramollissement, mais également par un apport local de chaleur dans la zone de soudage, par exemple au moyen d'une flamme. Le procédé conforme à l'invention est appliqué avec un avantage particulier à la fabrication de profilés à quatre pans, notamment rectangulaires, en cuivre, ou alliage de cuivre faiblement allié, comportant au moins deux alésages et une partie massive de métal, disposée entre les extrémités du profilé. Ils sont utilisés pour le refroidissement des éléments tournants de génératrices électriques. L'invention est expliquée ci-après avec réfé- rence aux figures 1 à 4 des dessins annexés, concernant des exemples de réalisation. - la figure 1 est une vue Qn perspective d'un profilé creux fabriqué-par le procédé conforme à l'invention; - la figure 2 est une vue en coupe longitudinale des deux tronçons de profilé et du bloc massif de cuivre, montés sur une machine à souder par résistance; - les figures 3 et 4 sont des vues en coupe longitudinale représentant le soudage d'assemblage des bouchons avec les parois intérieures du profilé creux. Conformément à la figure 1, le profilé creux 1 est constitué en cuivre exempt d'oxygène et comporte deux canaux 2 et 3. Environ au milieu de sa longueur, le profilé 1 présente une portion massive 4, au voisinage de laquelle des bouchons 5 sont prévus dans chacun des canaux 2 et 3. Pour fabriquer un profilé creux de ce genre, conformément à l'invention, on réalise tout d'abord à la presse et ensuite par étirage à froid sur un mandrin ou une mandrille, une ébauche la avec les canaux 2 et 3. Dans les canaux, on introduit, par l'extrémité, des bouchons en cuivre 5 que l'on solidarise intimement avec le profilé par un nouvel étirage à froid. Il est cependant également possible de fabriquer à part les bouchons en cuivre 5 à leur dimension exacte et de les introduire dans les canaux 2 et 3. Ensuite, l'extrémité du profilé creux qui est pourvue des bouchons 5, est sciée avec surface de coupe lisse et le cas échéant meulée et les bavures de sciage supprimées. Les extrémités du profilé creux ainsi préparées sont montées dans les mâchoires 6 et 7 d'une machine à souder par résis- tance (figure 2) et elles sont-soudées à un bloc de cuivre massif 4 de mêmes dimensions transversales. Pendant l'opération de soudage, un courant de plusieurs kilo-ampères passe entre les mâchoires 6 et 7, et il échauffe les surfaces limites entre les profilés creux et le bloc de cuivre massif 4 jusqu'à la tempé- rature de fusion du métal. On applique, au moyen des mâchoires 6 et 7, une légère pression d'application. Après le processus de soudage, les mâchoires 6 et 7 sont desserrées et on supprime par usinage les bavures de soudure. Le profilé interrompu ainsi fabriqué est soumis a un chauffage au rouge de re-cristallisation par lequel la structure du joint soudé est supprimée. On procède ensuite à un étirage à froid par lequel les dimensions extérieures du profilé creux sont diminuées d'au moins 10 %. Cet étirage donne au profilé creux 1 la résistance mécanique nécessaire. Dans le procédé représenté aux figures 3 et 4, on fabrique, tout d'abord, un profilé creux avec deux ou plu- sieurs canaux de refroidissement jusqu'à l'opération d'étirage de finition. Dans les canaux sont alors introduits les bouchons qui sont enroulés chacun dans une feuille de soudure à l'étain. En vue d'éviter que la feuille de soudure ne glisse lors de l'introduction, elle est fixée par points aux bouchons. Le profilé ainsi préparé est alors soumis à étirage, de telle sorte que la paroi intérieure des canaux s'applique sur les bouchons. Ensuite, le profilé est chauffé jusqu'à ramollissement de sorte que les bouchons sont soudés sur les parois descanaux. Ensuite, le profilé est calibré c'est-a-dire traité au moyen d'une matrice et de mandrilles ou tiges de mandrin placés dans lés canaux. Le bouchon 5 est représenté aux figures 3 et 4 dans un canal 2 du profilé creux 1. Entre ses extrémités 14 et est prévu un domaine 16 a section transversale réduite qui est représenté dans la figure 2 sous la forme d'une portion pourvue de cannelures. Avant l'introduction du bouchon 5, ce domaine a section réduite 16 est rempli avec de la soudure A l'étain et du produit fondant. Grâce à cette forme spéciale du bouchon 5 on évite que, pendant l'introduction, cette masse de soudure et de fondant ne vienne en contact avec la paroi du canal 2. Dans ce mode de procédé, le profilé doit être d'abord étiré à dimension et c'est seulement alors qu'il peut être soudé avec le bouchon. Après cet étirage, les extrémités 14 et 15 du bouchon rendent étanche le domaine intermédiaire de soudage du bouchon. En même temps, cette zone de soudage se trouve comprimée. Le soudage s'effectue soit par un chauffage en commun de ramollissement, soit par une flamme. Le soudage peut également être réalisé d'une manière non représentée en pratiquant dans le profilé 1 un ou deux perçages qui débouchent dans la zone rétrécie du bouchon 16 et par lesquels on introduit la soudure et le fondant. Lors de l'emploi de profilés creux de ce genre pour le refroidissement de parties tournantes d'une génératrice électrique, la pièce massive 4 ainsi que la zone soudée avec le bouchon 5 (figures 3 et 4) servent de masses d'équilibre pour une rotation sans balourd. REVENDICATIONS 1) Procédé pour la fabrication d'un profilé creux métallique en cuivre ou alliage de cuivre, par exemple un profilé de refroidissement pour génératrice électrique, procédé dans lequel on fabrique, à partir d'un bloc de cuivre, à la presse, sur un mandrin ou un outil en pont, une ébauche de profilé creux, qu'on forme ensuite à la dimension finale par étirage, procédé caractérisé en ce que, dans le ou les alésages (2, 3) du profilé creux, est disposé, sur un coté, un bouchon (5) de longueur déterminée, relié intimement au profilé, deux tronçons de profilé (la) ainsi préparés de manière identique, sont reliés entre eux frontalement, avec leurs extrémités pourvues de bouchon (5) par soudage à résis- tance, le profilé creux interrompu ainsi obtenu étant calibré ensuite par un étirage. 2)-Procédé suivant la revendication 1, caracté- risé en ce que, en variante, on introduit dans le ou chacun des alésages du profilé calibré, un bouchon (5) en même métal que le profilé, qui a été pourvu, avant son introduction, sur sa surface enveloppe d'une couche (17) de soudure à l'étain, le profilé, en commun avec le ou les bouchons étant soumis à un étirage à sa dimension finale et, ensuite, chaque bouchon est soudé, par apport extérieur de chaleur, avec la paroi intérieure du profilé creux. - 3) Procédé suivant la revendication 1, caracté- risé en ce que, après leur introduction, les bouchons sont solidarisés avec le profilé creux par étirage. 4) Procédé suivant l'une des revendications l ou 3, caractérisé en ce que les profilés creux sont soudés entre eux bout à bout, avec interposition d'une pièce massive en cuivre. ) Procédé suivant l'une quelconque des revendi- cations i à 4, caractérisé en ce que le profilé creux à alésages interrompus est soumis, après le soudage bout à bout, à un chauffage au rouge en vue de la recristallisation de la texture de la zone soudée. 6) Procédé suivant l'une quelconque des revendi- cations 1 à 5, caractérisé en ce que, avant le soudage bout à bout, l'extrémité du profilé pourvu d'un ou-de bouchons, est sciée avec surface de coupe lisse. 7) Procédé suivant la revendication 2, carac- térisë en ce que le soudage à lI tain des bouchons est réalisé simultanément à un chauffage aurouge de ranwol!issement. 8) Procédé suivant l'une des revendications 2 ou 7, caractérisé en ce que chaque bouchon est entouré avec una feuille de soudurep notaelent une soudure dure à teneur en phosphore. 9):Procédé suîvat.-! ?n quelconque des revendr- cations 2, 7 ou 8, caract9risâ en.ce que!les bouchons utilisés 0 sont pourvus d'une zone à secti-On trnsvers-- ale rétrûcie entre leurs extrémités. ) Procédgé suiveae!. re{7endication 9, caract- rise en ce que, avant le soudage à!2étain, on réa!ise dans le profilé creux, un ou deux pergages ui dDbouchent dans la zoDe -de section rétrécie du bouchong paz lesquels on introduit soudureo 11) Profilé creu, coiforzle - celui obtenu par application du procédé suivant luneUe quelconque des revendi= cations 1 k 10, proEi!lé a section à quatre pans, notae%-ent rectangulaire, en cuivre ou! alliage de -ilr e.. a-=en caractérisé en ce qu'il comporte au îoins deux aiajes et nne pièce de cuivre massive entre ses e:rt tés, p;our assurer le refroidissement de parties rotatives de énératrices élec- triques.