Brevet FR2524359A1 — publié le 19831007

L'invention concerne un procédé de placage par laminage de bandes préchauffées de matériaux métalliques différents, en parti- culier de métaux dont l'un possède un point de ramollissement inférieur à la température de recristallisation de l'autre. Dans un procédé connu de ce type, on chauffe une bande d'aluminium et un feuillard d'acier inoxydable avant le laminage dans une atmosphère non oxydante jusqu'à 5000 C environ En raison de ce chauffage bien au-delà de la température de diffusion, qui est d'environ 4000 C, la bande d'aluminium peut etre réduite beaucoup plus fortement en épaisseur que le feuillard d'acier Ce dernier est en effet réduit en épaisseur d'environ 2 à 7 % seulement alors que la réduction totale de l'épaisseur du matériau composite est de 30 à % Le chauffage à une température plus élevée encore et l'emploi d'un lubrifiant de laminage peuvent accrottre encore la différence entre les degrés de déformation de la bande d'aluminium et de la bande d'acier Le laminage avec des degrés de déformation aussi différents pour les deux composants a uniquement pour but de réduire la section du matériau composite La diffusion des métaux des deux bandes l'un dans l'autre dans l'emprise est entravée du fait que les bandes sont refroidies au contact avec les cylindres refroidies. Ce n'est qu'après avoir quitté l'emprise que les bandes sont soumises à un traitement thermique, à la température de diffusion, en vue de l'obtention de la jonction par diffusion désirée. Un tel procédé est onéreux parce qu'il implique le trai- tement des bandes sous atmosphère contr Olée (DE-AS 1 621 320). L'invention vise à créer un procédé de placage par laminage, de même qu'un dispositif convenant à sa mise en oeuvre, par lesquels il soit possible d'obtenir de façon économique des matériaux composites dont les composants adhèrent fermement l'un à l'autre et qui restent aptes à la déformation ou au façonnage, en particulier à l'emboutissage, suivant l'application envisagée. Selon une caractéristique essentielle du procédé de l'invention, on chauffe les bandes, à la température de diffusion environ, à une distance aussi faible que possible avant l'emprise, la diffusion ayant lieu dans l'emprise ou derrière celle-ci, et on limite la réduction d'épaisseur du matériau ayant le point de ramollissement le plus élevé de manière qu'il ne soit plus nécessaire de produire ensuite la recristallisation de ce matériau par un trai- tement thermique du matériau composite. Selon un mode de mise en oeuvre du procédé de l'inven- tion, la réduction d'épaisseur dans l'emprise du matériau ayant le point de ramollissement le plus élevé est de plus de 10 7 Une telle réduction est possible en raison de la température de diffusion re- lativement basse à laquelle les bandes sont préchauffées et o les résistances des deux matériaux ne diffèrent pas encore dans une telle mesure que la réduction d'épaisseur porte pour l'essentiel sur le seul matériau ayant le point de ramollissement le plus bas Les bandes peuvent être chauffées très rapidement à la température de diffusion en les faisant passer sur des rouleaux chauffants Le chauffage s'effectue de préférence par paliers sur plusieurs rouleaux chauf- fants Il est recommandé de joindre les bandes avant ou lors du chauffage afin de protéger surtout la bande s'oxydant plus facilement contre l'oxydation au chauffage. Un dispositif convenant à la mise en oeuvre du procédé selon l'invention est constitué d'un laminoir et d'un appareil de chauffage à passage continu installé avant le laminoir et qui comporte plusieurs rouleaux chauffants disposés directement devant l'emprise et sur lesquels passent les bandes à relier l'une à l'autre. Comme le chauffage des bandes s'effectue immédiatement avant l'emprise dans le procédé de l'invention et comme les bandes sont en même temps réunies, l'oxydation qui risque de se produire sur la couche limite des bandes ne peut pas atteindre un degré tel que la jonction par diffusion des bandes est affectée Du fait que le matériau ayant le plus bas point de ramollissement, l'aluminium par exemple s'il s'agit de produire un matériau composite aluminium- acier inoxydable, est très fortement réduit en épaisseur, la peau oxydée est rompue, de sorte que suffisamment de régions non oxydées peuvent venir en contact les unes avec les autres et se lier par diffusion Il est dans le cadre de l'invention de ne pas chauffer les deux bandes simultanément avant de les réunir Dans le cas de bandes d'épaisseurs très différentes, il suffit de préchauffer le matériau épais Il n'est pas davantage nécessaire que la diffusion s'achève dans l'emprise Il suffit que la diffusion commence dans l'emprise et y fasse coller les deux bandes l'une à l'autre La diffusion peut être achevée par la poursuite du chauffage derrière l'emprise. La limitation de la réduction d'épaisseur garantit que le matériau ayant le point de ramollissement le plus élevé, l'acier par exemple, reste emboutissable, S ns que cela implique un traitement thermique consécutif de recristallisation Par contre, dans le cas d'une trop forte réduction d'épaisseur, pour rétablir l'emboutissabilité, il faudrait effectuer ensuite un traitement thermique à une température supérieure au point de ramol- lissement du matériau ayant le point de ramollissement le plus bas. Or, un chauffage aussi intense aurait pour conséquence que le maté- riau à bas point de ramollissement s'écoulerait et que le matériau composite serait donc détruit La limite pour la réduction maximale recherchée dépend de l'application envisagée du matériau composite et des composants de celui-ci. L'invention indique par conséquent les mesures néces- saires pour, d'une part, maintenir le matériau ayant le point de ramollissement le plus élevé apte à l'emboutissage, tout en réduisant son épaisseur au maximum (sans que cela demande un traitement thermique de recristallisation) et, d'autre part, assurer la diffusion des deux composants du matériau composite. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de deux exemples de mise en oeuvre non limitatifs, ainsi que du dessin annexe, sur lequel la figure 1 est une vue de côté schématique d'un lami- noir de placage; et la figure 2 est une vue de côté schématique d'un lami- noir de placage selon une variante de réalisation de l'invention. Un feuillard d'acier inoxydable 1, déroule d'un dévidoir non représenté, est guidé sur trois rouleaux 2, 3, 4 chauffés élec- triquement et disposes l'un derrière l'autre à faible distance devant l'emprise d'un laminoir constitué de cylindres de travail 5, 6 et de cylindres d'appui 7, 8 Une bande d'aluminium 10, dévidée d'une bobine 9, est amenée à joindre le feuillard d'acier entre le premier rouleau chauffant 2 et le second rouleau chauffant 3 Les rouleaux 2, 3 et 4 sont chauffes de manière que les bandes soient chauffées par paliers jusqu'à la température de diffusion d'environ 400 'C Au point o les deux bandes 1, 10 sont réunies, entre les rouleaux 2 et 3, le feuillard d'acier a déjà été chauffé à une première tempé- rature relativement basse Le chauffage de la bande d'aluminium 10 commence seulement sur le rouleau 3, c'est-à-dire à la réunion des deux bandes Comme les bandes 1, 10 restent ensuite appliquées intimement l'une contre l'autre, le processus d'oxydation ne peut pas progresser davantage lors du chauffage consécutif à la tempé- rature de diffusion Les rouleaux chauffants 2 à 4, sur lesquels passent les bandes 1, 10, permettent de produire le chauffage à proximité immédiate de l'emprise et de produire un chauffage rapide en raison de contacts intimes entre la surface des rouleaux et les bandes Suivant l'application du matériau produit, on ajuste la réduc- tion d'épaisseur dans l'emprise de manière que le feuillard d'acier 1 ne subisse pas un écrouissage excessif excluant le façonnage consécu- tif, l'emboutissage par exemple. L'exemple de réalisation de la figure 2 se distingue uniquement de celui de la figure 1 par le fait que la bande d'alumi- nium 10 est chauffée par un rouleau chauffant 11 et est jointe à l'autre bande 1 à un point situé encore plus en aval que dans l'exemple de la figure 1 Une telle disposition peut être utile lorsqu'il s'agit de compenser la plus faible vitesse de la bande d'aluminium 10 - résultant de sa plus forte réduction en épaisseur par rapport à la vitesse de défilement du feuillard d'acier 1. Dans le cas de la fabrication d'un matériau composite à partir d'une bande d'aluminium et d'un feuillard d'acier inoxy- dable selon le mode de mise en oeuvre représente sur la figure 1, le chauffage s'effectue par paliers: le feuillard d'acier 1 est porté à environ 100 'C sur le premier rouleau chauffant 2, le feuil- lard d'acier 1 et la bande d'aluminium 10 sont portés à environ 300 C sur le second rouleau chauffant 3 et le feuillard d'acier 1 et la bande d'aluminium 10 sont portés à environ 400 'C sur le troisième rouleau chauffant 4 En raison du contact intime des bandes 1, 10 dans les zones de contact en arc avec les rouleaux chauffants 2 à 4, de la bonne conductibilité thermique du matériau des bandes et des temps de contact sur les différents rouleaux, qui sont légèrement inférieurs à une seconde par rouleau pour une vitesse de défilement des bandes de 6 à 30 m/min, le chauffage désiré par paliers peut être effectué sans difficultés à proximité immédiate de l'emprise, sans qu'il soit nécessaire que ce chauffage s'effectue sous atmosphère contrôlée La faible distance de l'emprise ne permet pas un refroidissement notable du matériau des bandes et le chauf- fage suffit dans tous les cas pour que la diffusion se produise dans l'emprise Au cas o la température des bandes à l'entrée de l'emprise serait légèrement inférieure à la température de diffu- sion nécessaire, la chaleur de déformation suffit pour porter les bandes à la température de diffusion requise. R E V E N D I C A T I O N S 1 Procédé de placage par laminage de bandes préchauffées de matériaux métalliques différents, en particulier de métaux dont l'un possède un puint de ramollissement inférieur à la température de recristallisation de l'autre, caractérise en ce que l'on chauffe les bandes ( 1, 10), à la température de diffusion environ, a une distance aussi faible que possible avant l'emprise, la diffusion ayant lieu dans l'emprise ou derrière elle, et on limite la réduction d'épaisseur du matériau ( 1, 1) ayant le point de ramollissement le plus élevé de manière qu'il ne soit plus nécessaire de produire ensuite la recristallisation de ce matériau par un traitement ther- mique du matériau composite obtenu. 2 Procéde selon la revendication 1 o l'on réduit l'épaisseur du matériau ayant le point de ramollissement le plus élevé de plus de 10 % dans l'emprise. 3 Procede selon la revendication 1 ou 2 o l'on fait passer les bandes ( 1, 10) sur des rouleaux chauffants ( 2 à 4, 11) pour les prechauffer. 4 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 & 3 o l'on effectue le prechauffage de chaque bande ( 1, 10) par sa face arrière ou face externe. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 o l'on réunit les bandes ( 1, 10) avant le chauffage ou lors du chauffage. 6 Dispositif pour le placage par laminage de bandes, pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 5, comprenant un laminoir et un appareil de chauffage à passage continu installe avant le laminoir, caractérise en ce que l'appareil de chauffage est constitué de plusieurs rouleaux chauffes ( 2, 3, 4, 11) disposes à faible distance devant l'emprise et sur lesquels passent les bandes ( 1, 10) à relier l'une à l'autre. 7 Dispositif selon la revendication 6 o les rou- leaux ( 2, 3, 4, 11), disposes l'un derrière l'autre dans le sens de defilement des bandes ( 1, 10), peuvent Étre portes à des tempera- tures s'elevant par paliers.