Brevet FR2499282A1 — publié le 19820806

Tête magnétique comportant des lamelles soudées par points en Al-Fe-Si. L'invention concerne une tête magnétique com- posée d'au moins deux plaques métalliques, dont au moins l'une contient un alliage à base de Si (4-12%), Ai (13- 18%) et Fe, les deux plaques étant soudées par points, l'une à l'autre, suivant une face de séparation. Des exemples spécifiques de telles têtes magné- tiques sont les têtes magnétiques comportant des paquets de lamelles en Al-Fe-Si (des têtes magnétiques présentant une face de contact de bande constituée par une plaque ou des plaques en Al-Fe-Si, des têtes magnétiques présentant des lamelles en Al-Fe-Si fixées par soudage sur uiie plaque de base, des têtes magnétiques comportant des moitiés de noyau magnétique en Al-Fe-Si assemblées par soudage bout à bout. Dans tous ces cas, il s'agit d'une pièce en forme de plaque en Al-Fe-Si, qui est fixée par soudage par points. à une seconde pièce en forme de plaque qui est, soit égale- ment en Al-Fe-Si, soit en un autre métal. Pour le proces- sus de soudage, on peut recourir à une technique de souda- ge connue comme le soudage par étincelles, le soudage par laser, le soudage à l'arc électronique, le soudage à plas- ma. Ces techniques de scudage sans contact sont de préfé- rence appliquées du fait qu'elles offrent l'avantage de pouvoir amener en peu de temps tant d'énergie qu'une soudure s'effectue en peu de temps sans chauffage nuisible des pièces et sans charge mécanique comme celle se pro- duisant dans le cas de soudage par résistance pendant l'application des électrodes et, de ce fait, également sans risque de décalage des pièces l'une par rapport à l'autre. 3U Dans les cas o au moins l'une des pièces à souder contient un alliage en Al-Fe-Si, il se produit as- sez souvent une fissuration dans le Al-Fe-Si à l'endroit de soudure. Selon la Demande de brevet japonaise 2 992 8 2 N0 52-9709, mise à la disposition publique comme Kokai N0 53-95847, cette fissuration est due à la formation de tensions par suite du refroidissement rapide du matériau après le soudage et comme solution, ladite Demande propose de chauffer les pièces à souder préalablement à une tem- pérature comprise entre 300 et 1400%, la température de préchauffage exacte étant tributaire de la composition de Al-Fe-Si en question et est de préférence supérieure à 10000C. Toutefois, cette méthode ne se prête pas à une fabrication en grandes séries. La présente invention est basée sur l'idée de permettre l'assemblage par soudage de plaques en Al-Fe-Si à utiliser dans les têtes magnétiques ou à des plaques en d'autres matériaux sans nécessiter une étape de préchauf- fage ou autres traitements. Conformément à l'invention, une tête magnétique du genre décrit ci-dessus est caractérisée en ce qu'au moins aux endroits de soudure, la plaque ou les plaques en Al-Fe-Si est/sont munie(s) d'une couche en un métal ductile convenablement adhérente, d'une épaisseur comprise entre et 500/um. On a constaté qu'une telle couche (intermé- diaire) permet de réaliser une bonne soudure sans risque d'exposer le Al-Fe-Si à des tensions provoquant la fissu- ration pendant le refroidissement. La résistance mécanique de la soudure définitive entre les plaques diminue avec l'épaisseur de la couche ductile et des épaisseurs in- férieures à 5,um ne conviennent plus au but en question. Des épaisseurs supérieures à 500um ne sont pas intéres- santes, du point de vue technologique, du fait que dans ce cas, l'application de couches métalliques ductiles prend trop de temps (l'application par voie galvanique par exem- ple s'effectue à une vitesse de 351um par heure). Une épaisseur très appropriée en pratique se situe autour de /um, de sorte que, d'une façon générale, des épaisseurs comprises entre 50 et 200/um conviennent le plus au but visé. Plus en particulier, une tête magnétique con- forme à l'invention est caractérisée en ce que la couche ductile peut contenir Ni, Fe et/ou Mo et confine à une surface de la plaque en Al, Fe, Si présentant une struc- ture cristalline déformée. L'invention est également relative à une pièce en forme de plaque en un alliage à base de Al-Fe-Si pouvant être appliquée à une tête magnétique, caractérisée en ce qu'au moins une surface de la pièce est munie d'une couche en métal ductile dJune épaisseur comprise entre 5 et 500/um, de préférence entre 50 et 200/um. La description ci-après, en se référant aux dessins annexés, le tout donné à titre d'exemple non limi- tatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. La figure 1 montre une tige profilée en un alliage de Al-Fe-Si, dont la face extérieure est munie d'une couche ductile et à partir de laquelle s'obtiennent des lamelles pour une tête magnétique. La figure 2 montre une partie d'un noyau consti- tuée par des lamelles assemblées par soudage convenant à une tête magnétique. La figure 3 montre une plaque de base sur la- quelle sont fixées deux parties de noyau du genre selon la figure 2. La figure 4 représente à plus grande échelle une coupe de deux lamelles réunies par soudage de la par- tie du noyau selon la figure 2. La figure 5 représente de façon analogue une section d'une lamelle et de la plaque de base de la figure 3 à l'endroit d'une soudure. Pour réaliser des lamelles pour une tête magné- tique, on réalise d'abord par coulage une tige massive d'une section rectangulaire par exemple en un matériau présentant la composition requise de Al-Fe-Si. Une com- position contenant 9,6% de Si, 5,8% de Al, le reste étant du Fe, convient notamment aux têtes magnétiques. Cette tige est soumise à un processus de meulage pour l'ex- térieur et un processus de meulage pour le profil de façon à obtenir une tige présentant la forme comme désignée par le chiffre de référence 1 sur la figure 1, dont la section représente la forme définitive d'une lamelle d'une tête magnétique. Du reste, il est possible de procéder d'abord uniquement à un meulage de l'extérieur pour réa- liser le profil interne dans un stade ultérieur de la réalisation. D'une façon générale, après le meulage, une telle tige en matériau magnétique est soumise à un traite- ment thermique pour récupérer les propriétés magnétiques. Les-faces 2, 3 et 4 sont munies d'une couche en métal ductile 5, les faces 6 et 8 restent de préférence exemptes d'une couche ductile afin de pouvoir servir de faces de - référence au cours des étapes de traitement suivantes. Dans cet exemple, la couche 5 présente une épaisseur de 100/um et de préfeence, son épaisseur n'est pas inférieure à 50 /um, ni supérieure à.200/um. Au besoin, la tige 1 est soumise à un traitement d'usinage ultérieur afin que les dimensions extérieures satisfassent à une dimension requise. En fin de compte, la tige 1 est divisée en plusieurs lamelles d'un noyau 9 etc. qui, au besoin, sont meulées à l'épaisseur requise d et ensuite soumises à un traitement thermique. Plusieurs plaques de noyau (par exemple quatre) sont réunies de façon à obtenir une partie de noyau. La figure 2 montre une telle partie de noyau (ou moitié de noyau) 12 présentant quatre lamelles 13, qui sont mainte- nues assemblées à l'aide de soudures réalisées aux points A, B, C, D. De préférence, la profondeur de soudage est telle que le soudage ne s'effectue pas à travers la couche ductile (voir la figure 4), afin d'affecter le moins pos- sible les propriétés du matériau des lamelles. Dans l'exemple représenté sur le dessin, les endroits de sou- dure se trouvent à l'extérieur de la partie de noyeu 12, maisils peuvent également se situer à l'intérieur ou bien être répartis sur les faces intérieure et extérieure. Un laser pulsé (substance solide),par exemple un laser Nd-YAG émettant de la lumière d'une longueur d'onde de 1,06/um, peut être utilisé pour un processus de soudage. Dans l'exemple selon les figures 2 et-4, les lamelles 13 présentaient une épaisseur de 300/um et le dos était recouvert d'une couche de nickel d'une épaisseur de 500/um, appliquée par voie galvanique. La durée de soudage par endroit de soudure était de 3 millisecondes, l'énergie de soudage était de 1 Joule et le diamètre des endroits exposés (la grandeur du spot) était de 500/um, alors que le soudage fut effectué dans une atmosphère légèrement réductrice. Les lamelles 13 sont isolées élec- triquement entre elles par une pellicule d'oxyde 15 (figure 4) d'environ 600 angstrUms. De plus, les lamelles peuvent être munies de faces d'application 14 à l'aide desquelles elles peuvent être fixées par soudage sur une plaque de base. Les cames 14 se situent à l'extérieur du circuit magnétique propre- ment dit et le soudage qu'elles subissent n'affecte donc guère les propriétés magnétiques des lamelles. La figure 3 montre une plaque de base 16 sur laquelle peuvent être rigoureusement positionnées deux parties de noyau 17 et 18 du genre représenté sur la figure 2 à l'aide d'un gaba- rit aux endroits E.F. G et H. De plus, les parties de noyau 17, 18 peuvent être assemblées à la partie supérieure par soudage (point D) afin d'augmenter la stabilité de l'en- semble au cours d'un meulage, effectué ultérieurement, des faces d'entrefer 20, 20' et 21, 21'. Dansecet exemple, la plaque de base 16 était en acier au chrome-nickel d'une épaisseur de 500 um et le soudage fut effectué d'une façon analogue à celle décrite ci-dessus, abstraction faite que l'énergie de laser était maintenant de 4 Joules, du fait que le soudage fut effectué à travers la plaque de base 16, (voir la figure 5). La plaque de base 16 est munie de bords relevés 22, 23 et de parties surélevées 24, 25, qui sont meulées également pendant le processus de meulage des faces d'entrefer de façon à se situer dans le même plan que les faces d'entrefer et à pouvoir servir de faces de préférence. Le long de la face inférieure des faces d'entrefer 20, 21, du matériau est enlevé parallèlement à la ligne 26 des faces de référence 24, 25 de façon à réaliser de petites faces inclinées comme désignées par le chiffre 27 sur la figure 2. La face inférieure des faces d'entrefer 20, 20' désignée-par la ligne 28 parvient ainsi à une distance invariable de la ligne de référence 26 parallèlement à cette dernière. Pour réaliser une tête magnétique, la plaque de base 16 est placée à l'opposé d'une seconde plaque de base, sur laquelle sont soudées deux parties de noyau correspondant aux parties de noyau 17,-18 et réunies avec ladite plaque. Avant l'assemblage des plaques de base, les premières pièces d'écartement non magnétiques sous forme de couches minces peuvent être déposées sur les faces d'entrefer 20, 20' et des bobines peuvent être placées sur les parties de noyau 17, 18. Au cours de toutes les étapes de soudage dé- crites ci-dessus, il faut que les pièces à souder en Al- Fe-Si soient munies d'une couche en métal ductile, qui adhère non seulement convenablement à l'alliage de Al-Fe- Si, mais qui se prête également très bien au soudage. La composition de la couche ductile est d'importance primor- diale, Ni et ses alliages sont appropriés, mais également d'autres matériaux absorbant le rayonnement laser d'une longueur d'onde de 1/um, comme Fe et Mo. L'adhérence de la couche ductile peut être facilitée par déformation de la surface en Al-Fe-Si. La déformation nécessaire peut être réalisée de plusieurs façons, comme le décapage thermique et l'exposition à l'action d'un agent minéral. L'épaisseur requise de la couche en métal ductile sur les surfaces latérales de la tige obtenue par coulage s'ob- tient au cours d'un processus électrolytique. Toutefois, si l'on ne part pas d'une tige obtenue par coulage, mais de lamelles séparées obtenues par décapage à partir d'une bande en Al-Fe-Si, la projection de plasma constitue une méthode plus appropriée. Notamment, la dernière méthode permet d'empiler d'abord plusieurs lamelles de façon à obtenir un paquet, après quoi la couche en métal ductile projetée sur les bords des lamelles maintient le paquet pendant le processus de soudage. Plusieurs variantes sont possibles dans le cadre de la présente invention, tant pour en ce qui concerne la composition des plaques en Al-Fe-Si que la composition de la couche ductile. Les plaques contiennent un alliage à base de Al, Fe et Si. On sait qu'elles peuvent contenir en outre plusieurs additions, par exemple jusqu'à 5% en poids de P (voir le brevet allemand N2 2.944.790); jusqu'à 7% en poids d'yttrium et/ou des métaux des terres rares (voir le brevet des Etats-Unis d'Amérique N2 4.065.330); une quantité déterminée de B (voir le brevet allemand N-2 2.604.057); une quantité déterminée de Ti, Zr, Mn, Nb, Ta, Mo, C, V et/ou W (voir le brevet britannique N2 1.513.298) , jusqu'à 3% en poids de Hf, Th, Sc, Cd et/ou Mg (voir le brevet des Etats-Unis d'Amérique N2 3.663.767). La couche ductile peut être constituée par une couche de 1 à 2/um de Ni, qui peut être appliquée par évaporation, pulvérisation ou par un procédé dit électro- less, couche sur laquelle peut être appliquée une couche plus épaisse en un matériau dont la croissance dépasse celle de Ni, qui peut convenablement être soudée, mais qui adhère moins à l'alliage Al-Fe-Si que le Ni. a REVENDICATIONS 1. Tête magnétique composée d'au moins deux plaques métalliques, dont l'une contient un alliage à base de Si (4 à 12%), Al (3 à 18%), et Fe, les deux plaques étant assemblées par soudage par points suivant une face de séparation, caractérisé en ce qu'au moins aux endroits de soudure, la plaque ou les plaques en Al-Fe-Si est/sont munie(s) d'une couche en un métal ductile con- venablement adhérente d'une épaisseur comprise entre et 500 um. 2. Tête magnétique selon la revendication 1, carac- térisée en ce que la couche en métal ductile présente une épaisseur comprise entre 50 et 200ulm. 3. Tête magnétique selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que la profondeur du soudage se situe essentiellement dans la couche ductile.- 4. Tête magnétique selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisée en ce que la couche ductile contient Ni, Fe et/ou Mo. 5. Tête magnétique selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisée en ce que la couche ductile contient une sous-couche contenant Ni, à l'aide de laquelle elle est liée à la plaque en Al-Fe-Si. 6. Tête magnétique selon les revendications 1, 2, 3, 4 ou 5, caractérisée en ce que la couche en métal duc- tile confine à une surface de la plaque en Al-Fe-Si présen- tant une structure cristalline déformée. 7. Tête magnétique selon la revendication 1, carac- térisée en ce que les plaques confinent l'une à l'autre, par leurs grandes faces, respectivement leurs petites faces, respectivement une grande face et une petite face. 8. Pièce en forme de plaque en alliage de Al, Fe, et Si destinée à.une tête magnétique, caractérisée en ce qu'au moins une face de la pièce est munie d'une couche en un métal ductile d'une épaisseur comprise entre 5 et 500/um. 9. Pièce en forme de plaque selon la revendication 9, caractérisée en ce que la couche en métal ductile pré- sente une épaisseur comprise entre environ 50 et 2001um. 10. Pièce en forme de plaque selon la revendication 9 ou 10, caractérisée en ce que la couche ductile contient Ni, Fe et/ou Mo. 11. Pièce en forme de plaque selon la revendication 9, 10 ou 11, catactérisée en ce que la couche en métal ductile confine à une surface de la plaque en Al-Fe-Si présentant une structure cristalline déformée.