Brevet FR2560078A1 — publié le 19850830

"Procédé pour la fabrication d'une préparation et lingots dans ce but" L'invention concerne un procédé pour la fabrication d'une préparation d'un alliage d'aluminium avec addition de bore ou au moins de l'un des ses composés, préparation à laquelle cor- respond une surface externe en aluminium, ainsi que des lingots pour l'exécution du procédé. Il est connu de fabriquer des plaques laminées composites d'aluminium et de bore qui sont par exemple assemblées pour donner un carter avec lequel on enveloppe et on protège les matériaux émettant des neutrons. Les parts de bore ou de ses composés dans le matériau à base d'aluminium permettent l'absorption des neutrons thermiques. Le laminage de ces plaques laminées composites est handicapé par le désavantage d'une épaisseur constante du produit fini tôle. Des contraintes statiques localement élevées dans le carter doivent être reprises par une construction auxiliaire. Au vu de ces données, l'inventeur s'est fixé comme objet la fabrication simplifiée de profilés en alliages d'aluminium pour utilisation en technique nucléaire. A partir d'une ébauche en aluminium contenant du bore, on doit pouvoir former un profilé dont la structure garantisse une stabilité suffisante en même temps que la protection fournie. Pour atteindre cet objet, on propose un procédé dans lequel on fabrique un lingot constitué d'un noyau d'alliage d'alu- minium avec des additions de bore ou autre semblable et d'une enve- loppe entourant ce noyau et on le forme au moyen de la presse à extruder, étant précisé que, de préférence, on part d'ébauches, obtenues par métallurgie de fusion par métallurgie des poudres, constitués d'un matériau à base d'aluminium du groupe/des groupes d'alliages R-A1, AlFe, AlFeSi, AlMn, AlMg, AlMgMn, AlMgSi, AlZnMg, AlZnMgCu, AlCuMg, AlCuSiMn avec addition de bore ou de ses composés (de préférence B4C) - dans une proportion en poids située entre 0,05 et 50 %. Selon l'invention ce lingot ou cette éprouvette peut être extrudé aussi bien directement qu'indirectement pour donner des profilés, des barres ou des tubes, étant précisé qu'une température de transformation comprise entre 250 C comme limite inférieure et la température du solidus de l'alliage respectif comme limite supérieure est apparue favorable. Dans le cas des lingots obtenus par métallurgie des poudres, on choisit la tempé- ture de transformation et la pression spécifique de pressage de façon qu'il se fasse un soudage par pressage à chaud entre les dif- férentes particules de poudre d'aluminium et qu'ainsi soit possible la fabrication d'un élément profilé compact. Le lingot conforme à l'invention pour la fabrication de profilés, barres ou tubes, fabriqué à partir des alliages indiqués ci-dessus avec addition de bore, est constitué d'un noyau d'un alliage d'aluminium contenant du bore entouré d'une enveloppe d'un alliage d'aluminium ne contenant pas de bore. Grâce à ce placage, on protège la matrice à extruderet le canal d'une presse à extruder utilisée à l'égard de l'usure par abrasion par le bore et ses com- posés et, simultanément, on élève la résistance à la corrosion de l'élément composite. Selon d'autres caractéristiques de l'invention, l'en- veloppe de chaque lingot est rapportée d'une pièce sur le noyau par projection thermique ou bien elle est composée de plusieurs composants. Ces derniers entourent la surface latérale du noyau du lingot de préférence sous forme d'une pièce cylindrique et recouvrent les extrémités du lingot sous forme de flasque avant et de plaque arrière. Il est avantageux que les parties indiquées du lingot soient fabriquées par fluage ou extrusion ou utilisées sous forme de tôles mises en forme et soit rapportées, séparément et l'uneaprès l'autre, dans le canal, soit reliées l'uneà l'autre par soudage avant mise en place dans l'alésage du canal. Il est apparufavxrable de fabriquer l'enveloppe du lingot obtenue à partir de ces composants avec une pièce coulée préformée ou avec une ébauche en poudre précomprimée ou bien en versant une poudre de ces alliages contenant du bore. Il est également dans le cadre de l'invention de fabriquer pour le noyau, à partir de la partie cylindrique d'une part ainsi que du flasque avant ou de la plaque arrière d'autre part une sorte de boite réceptrice que l'on ferme à l'aide de la plaque arrière ou du flasque avant après l'avoir remplie dle matériau en poudre. Grâce à une telle boite réceptrice, on peut supprimer la précompression à froid d'une ébauche en poudre de cet alliage contenant du bore. On comprime à chaude la boite réceptrice décrite, à la température de transformation, après réchauffage dans le canal de la presse à extruder. Selon l'invention, le couvercle de la boite doit y posséder un alésage pour permettre une évacuation de l'air. Selon une autre caractéristique de l'invention, lors de l'utilisation de lingots obtenus par métallurgie des poudres - avec et sans enveloppe - la compression à chaud de l'ébauche en poudre se fait soit par pressage contre une matrice présentant une ouverture de sortie de profil qui autorise un rapport de compression supérieur à 5: 1 ou bien par pressage préalable contre une fausse bride servant d'obturateur au canal. Pour atteindre une meilleure utilisation du matériau contenant du bore et pour faciliter la séparation des rognures, on choisit de préférence la plaque arrière de l'enveloppe du lingot avec une plus grande épaisseur.par rapport au reste de ce qui est extrudé dans le procédé par extrusion, pour pouvoir comprimer complè- tement le noyau. L'invention comporte également un profilé composite à enveloppe et sa fabrication selon le procédé Conform ou au moyen d'un dispositif de pressage comme on peut le voir sur le document DE-OS 27 08 458; en amont d'une matrice est montée au moins une roue à frottement ou de forme qui amène une bande métallique à la matrice pour la fabrication d'un profilé composite. C'est ainsi que, selon l'invention, on fabrique un profilé extrudé constitué d'au moins deux bandes profilées limitant un volume creux en un alliage d'alu- minium ne contenant pas de bore et que l'on remplitle volume creux d'un matériau préparatoire sous forme de fil ou de poudre, également constitué d'un matériau à base d'aluminium du groupe/des groupes d'alliages R-Ai, AlFe, AlFeSi, A1Mn, AlMgMn, AlMgSi, AlZnMg, AlZnYlgCu, AlCuMg, AlCuSiMn avec addition de bore ou de ses composés (de préférence B4C) - en proportion en poids entre 0,05 et 50 %. Dans ce but on introduit entre la roue à frottement et la matrice un tel fil laminé en coulée continue ou de la poudre constitué d'alliages d'aluminium contenant du bore mentionnés ci-dessus. Il arrive de plus deux bandes profilées en alliage d'aluminium ne contenant pas de bore, ce qui préforme une bande profilée en forme de U qui parvient dans une rainure annulaire de la roue à frottement, tandis que la deuxième bande profilée glisse le long de la matrice. Avec les deux bandes, on obtient un volume creux en forme d'auge pour recevoir ce matériau préparatoire sous forme de fil ou de poudre. Par soudage des deux bandes profilées avec le matériau du noyau, il apparait un produit extrudé complètement enveloppé. Dans un autre procédé selon l'invention, on obtient par extrusion des profilés ou des barres composites en alliages d'alu- minium avec un matériau de noyau contenant du bore, du type mentionné, en ce sens que le matériau du noyau est introduit immédiatement devant la matrice sous forme de barres, de fil ou de poudre - ou bien par utilisation de poudre également immédiatement derrière la matrice. Selon l'invention, lors du pressage du lingot composite décrit constitué d'un noyau et d'une enveloppe, le matériau du noyau est entrainé par la force de frottement ou bien la poudre est aspirée par la dépression et elle est entièrement enveloppée par le matériau de l'enveloppe. Lors de l'exécution du procédé que l'on vient de décrire, il peut être avantageux que l'arrivée du matériau du noyau se fasse latéralement par l'intermédiaire d'une matrice spéciale, comme on les connait pour l'arrivée latérale d'un composant profilé. Les profilés,barres et tubes, présentant une pro- portion de matériau contenant du bore, obtenus selon l'invention au moyen de la presse à extruder s'utilisent favorablement en par- ticulier dans la technique nucléaire comme protection contre les neutrons thermiques. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre de plusieurs exemples de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels; la figure 1 représente une coupe longitudinale d'une éprouvette ou d'un lingot pour le procédé d'extrusion; la figure 2 représente une vue en perspective d'une partie d'un profilé extrudé. La figure 1 représente une éprouvette ou un lingot 10, servant à la fabrication de profilés par extrusion, d'un diamètre d et d'une longueur n, présentant un noyau 11, en alliage aluminium- bore, ainsi qu'une enveloppe 12 constituée d'une partie cylindrique 13, d'un flasque frontal 14 - situé en avant dans le sens x - et d'une plaque arrière 15. L'enveloppe 12 est constituée d'un alliage d'aluminium ne contenant pas de bore et elle est entièrement projetée thermi- quement sur le noyau 11. On choisit ici l'épaisseur i de la plaque arrière 15 supérieure à l'épaisseur de ce que l'on obtient, par ailleurs, par le procédé d'extrusion, ce qui permet une compression complète du noyau 11. Dans une autre forme d'exécution de l'éprouvette 10, son enveloppe 12 est composée des parties indiquées 13, 14, 15 - après leur obtention par filage ou extrusion ou par formage de tôles. Les parties 13, 14, 15 sont soit rapportées séparément dans l'alésage 20 d'un canal indiqué en 21 et rassemblées alors pour donner l'enveloppe 12, soit soudées ensemble avant le canal 21. Le noyau 11 s'obtient par apport d'une pièce coulée préformée ou d'une ébauche en poudre précomprimée dans le volume interne 16 de l'enveloppe 12 - avec apport ultérieur de la plaque arrière 15 - ou bien par remplissage avec un matériau en poudre. Si on a préfabriqué une boite avec un fond, par liaison de la partie cylindrique 13 avec un flasque frontal 14 ou une plaque arrière 15, on peut supprimer la précompression à froid d'une ébauche en poudre. On remplit de poudre la boite 13, 14 ou 13, 15 et on la ferme avec un couvercle 15 ou 14. Après chauffage de cette boite on réalise la compression à chaud, à la température de trans- formation, dans le canal 21 de la presse à extruder. Le couvercle de la boite - par exemple le flasque frontal 14 - doit dans ce but présenter un alésage 17 qui peut soit tomber dans l'axe A de l'éprou- vette soit en être prévu à la distance a. Cet alésage 17 permet l'évacuation de l'air. Si l'on fabrique le noyau 11 de l'éprouvette 10 - avec ou sans enveloppe 12 - par métallurgie des poudres, la compression à chaud de l'éprouvette en poudre se fait par pressage contre une matrice à ouverture de formage autorisant un rapport de compression supérieur à 5: 1 ou par pressage préalable contre une fausse bride également non représentée sur le dessin et servant d'obturateur avant au canal. Lors de la fabrication de profilés plaqués selon le procédé dit Conform ou bien par pressage par roue de frottement Doublex, on obtient autour d'un noyau 11a une enveloppe 30 au moyen de deux bandes profilées 31, 32. Le pressage par roue de frottement Doublex est décrit en détail dans le document DE-OS 27 08 458; les deux bandes profilées 31, 32 sont amenées à une fente entre deux roues de forme, qui pivotent en direction d'un outil monté en aval et lui amènent ces bandes profilées 31, 32. Dans le procédé selon l'invention, la bande profilée 32 est préformée en forme de U et arrive dans une rainure annulaire de la roue de forme, tandis que la deuxième bande profilée 31 glisse le long d'un jeu d'outils. A l'aide des deux bandes profilées 31, 32, il se forme un volume creux en forme d'auge, que l'on remplit de matériau préparatoire sous forme de fil ou de poudre pour donner le noyau 11a. Par soudage des deux bandes profilées 31, 32 avec le noyau 1la, il se fait un produit extrudé entièrement enveloppé. Le dessin ne représente pas la fabrication de profilés ou barres composites en alliages d'aluminium avec un matériau pour le noyau contenant du bore par introduction de ce dernier, sous forme de barre, de fil ou de poudre à travers un mandrin creux jusqu'immédiatement devant une matrice ou par utilisation de poudre immédiatement derrière cette matrice. Lors du pressage d'un lingot tubulaire d'aluminium, le matériau du noyau est entrainé par la force de frottement ou bien la poudre est aspirée par dépression eL complètement enveloppée, par extrusion, par le matériau de l'en- veloppe en alliage d'aluminium ne contenant pas de bore. Bien entendu diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs ou procédés qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs sans sortir du cadre de l'invention. Z560078 REVENDICATIONS 1. Procédé pour la fabrication d'une prépa- ration d'un alliage d'aluminium avec addition de bore ou au moins de l'un de ces composés, préparation à laquelle correspond une surface externe en aluminium, -caractérisé en ce que on fabrique, par la métallurgie de fusion ou par la métallurgie des poudres, une ébauche d'un matériau à base d'aluminium du groupe / des groupes d'alliages: R-A1, AlFe, AlFeSi, AlMn, AIMg, AlMgMn, AlMgSi, A1ZnMg, AlZnMgCu, AlCuMg, AlCuSiMn avec addition de bore ou ses composés (de préférence B4C) dans une proportion en poids comprise entre 0,05 et 50 %; en ce que l'on enveloppe ce noyau avec de l'aluminium ne contenant sensiblement pas de bore ou avec un alliage d'aluminium ne contenant pas de bore; et en ce qu'on le déforme au moyen de la presse à extruder. 2. Procédé pour la fabrication d'une préparation d'un alliage d'aluminium avec addition de bore ou au moins de l'un de ces composés, préparation à laquelle correspond une surface externe en aluminium, caractérisé en ce que, on produit, au moyen de la presse à extruder, un profil creux en aluminium ne contenant sensiblement pas de bore ou un alliage d'aluminium ne contenant pas de bore et on remplit son volume creux avec un noyau, fabriqué en métallurgie de fusion ou en métallurgie des poudres, à partir d'un matériau à base d'aluminium du groupe/des groupes d'alliages: R-Al, AlFe, AlFeSi, AlMn, AlMg, AlMgMn, AlMgSi, AlZnMg, AlZnMgCu, AlCuMg, AlCuSiMn avec addition de bore ou ses composés (de préférence B4C) dans une proportion en poids comprise entre 0,05 et 50 %. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'on fabrique le profil creux extrudé à partir d'au moins deux profilés limitant un volume creux et solidarisés l'un à l'autre; ou bien en ce que le noyau, sous forme de barre ou de fil, est guidé à travers un mandrin creux de la presse à extruder, immédiatement devant sa matrice et poursuit son trajet grâce à la force de frot- tement, étant précisé que le noyau est enveloppé pendant l'extrusion; ou bien en ce que le noyau, se présentant sous forme de matériau pulvérulent à base d'aluminium, est aspiré par dépression à travers le mandrin creux de la presse à extruder, immédiatement devant ou derrière sa matrice, et enveloppé pendant l'extrusion. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'alliage est transformé à des températures comprises entre 250 C comme limite inférieure et la température du solidus de l'alliage respectif comme limite supérieure, et/ou en ce que l'on choisit la température de transformation et la pression spécifique d'extrusion de façon qu'il se produise, entre les diffé- rentes portions pulvérulentes d'aluminium, un soudage par pressage à chaud pour donner un profilé compact. 5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on projette thermiquement, sur le noyau, contenant du bore, du lingot, l'alliage d'aluminium ne contenant pas de bore à titre d'enveloppe, et/ou en ce que l'on verse le matériau consti- tutif du noyau dans l'enveloppe du lingot composée d'une partie cylindrique et d'un flasque recouvrant l'une de ces extrémités; et en ce qu'après le remplissage du noyau on ferme l'enveloppe du lingot, étant précisé qu'éventuellement les composants de l'enve- loppe sont placés, séparément, dans le canal de la presse à extruder et sont maintenus par lui. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1, 4 ou 5, caractérisé en ce qu'après réchauffage de l'enveloppe le lingot est comprimé à chaud dans le canal à la température de transformation et/ou en ce que le noyau du lingot, ayant la structure d'une ébauche en poudre, est comprimé à chaud par pressage contre un outil présentant une ouverture de formage d'un rapport de compression supérieur à 5: 1 ou contre une fausse bride servant d'obturateur au canal. 7. Lingot pour l'exécution du procédé selon la reven- dication 1, caractérisé par un noyau (11) en forme d'ébauche, fabriquée par métallurgie de fusion ou métallurgie des poudres, à partir d'un matériau à base d'aluminium du groupe/des groupes d'alliages: R-A1, AlFe, AlFeSi, AlMn, AlMblg, AlMgMn, AlMgSi, AlZnMg, AlZnMgCu, AlCuMg, AlCuSiMn avec addition de bore ou ses composés (de préférence B4C) dans une proportion en poids comprise entre 0,05 et 50 %, ainsi que par son enveloppe périphérique (12) en matériau à base d'aluminium ne contenant sensiblement pas de bore. 8. Lingot selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'enveloppe (12) est composée de pièces obtenues par fluage, par extrusion ou genre tôle et en ce qu'elle est éventuellement composée d'une partie cylindrique (13) ainsi que des flasques de fermeture (14, 15) prévus aux extrémités du cylindre, étant précisé que de préférence les constituants (13? 14,15) de l'enveloppe sont soudés ensemble. 9. Lingot selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'enveloppe (12) entoure le noyau (11) sous forme d'une pièce projetée unique. 10. Lingot selon l'une des revendications 7 à 9, caractérisé par au moins un alésage (17) traversant l'enveloppe (12).