Brevet FR2853933A1 — publié le 20041022

Support de pot d'échappement en acier réfractaire spiralé à résistance améliorée et son procédé de fabrication La présente invention concerne un support de pot d'échappement catalytique à enroulement spiralé de feuillard ondulé d'acier réfractaire et son procédé de fabrication. Généralement on associe dans l'enroulement deux feuillards métalliques dont l'un au moins (et de préférence, un seul) est ondulé. Le brevet FR 2728303 de la Demanderesse montre des supports de 10 pot de ce type, dit couramment en "nid d'abeille". Pour consolider un tel enroulement spiralé, il est usuel de braser les spires des feuillards entre elles. A l'origine, il était proposé de déposer de la poudre de brasure sur l'intégralité de la surface en cours d'enroulement, mais ceci conduit à un 15 grand gaspillage de poudre et à d'autres inconvénients comme celui de recouvrir de poudre toute une surface qui pourrait être utilisée pour participer à la réaction catalytique. Aussi s'est-on orienté vers des procédés permettant de déposer moins de poudre de brasure. Les brevets FR 2459365 et DE 36 03 882 font connaître de tels procédés alternatifs. On sait ainsi 20 déposer des cordons parallèles de poudre de brasure sur les feuillards, pendant l'enroulement, mais la solution préférée et la plus utilisée en pratique est de ne prévoir de poudre de brasure qu'au voisinage des faces frontales du monolithe enroulé, soit en trempant le monolithe enroulé dans la poudre de brasure soit en pulvérisant cette poudre sur lesdites faces du 25 monolithe enroulé. L'ensemble est ensuite passé dans un four à 1100 'C ou 1200 OC. Bien que ce procédé soit largement répandu, il est apparu que les pots ainsi fabriqués présentaient des défaillances au niveau des brasures apparaissant d'autant plus rapidement qu'ils étaient soumis, à des régimes 30 sévères, comme c'est le cas sur les pots équipant les motos. Le but de l'invention est de résoudre ce problème et d'améliorer le procédé existant et les pots fabriqués selon ce procédé pour leur donner une meilleure résistance. L'invention atteint son but grâce à un procédé de fabrication d'un 35 support de pot d'échappement du type selon lequel on enroule en spirale au moins un feuillard ondulé et on prévoit lors de l'enroulement au moins une piste de consolidation des spires enroulées disposées globalement dans le sens de la bande de feuillard enroulée, de manière à former un monolithe présentant en utilisation une face d'entrée et une face de sortie, caractérisé 5 en ce la zone marginale du monolithe située près de la face d'entrée du monolithe est exempte de piste de consolidation. Par consolidation, on entend un moyen de retenir assemblées les spires dans les conditions auxquelles sont soumis les pots; il peut s'agir essentiellement de la brasure déjà évoquée ou bien de points de soudure 1o laser ou de soudure par faisceau d'électrons. Ainsi, selon l'invention, on prévoit la ou les pistes de consolidation, en général de une à trois, éloignée du bord d'entrée du monolithe; la Demanderesse a en effet pu s'apercevoir que c'est dans cette région que les contraintes sont maximisées, que les chocs thermiques sont les plus forts et 15 que les ruptures et fissurations sont les plus probables. En laissant, selon l'invention, cette zone libre de consolidation, il lui est possible lorsque les gaz y pénètrent et passent de, par exemple, 1200 'C à 600 C, d'opérer des mini-déplacements et d'accommoder les contraintes ce qui accroît la résistance et la longévité du pot. Il est également intéressant de laisser libre la partie arrière du monolithe. En effet, en cas de fonctionnements avec des transitoires importants (motocycles par exemple), les variations de température génèrent des allongements. Dans le cas de brasage sur les deux extrémités, ceci génère des contraintes qui ont pour conséquence une durabilité réduite. Avantageusement, la piste de consolidation n'est pas constamment dans un même plan radial du monolithe mais est localement hélicoïdale de sorte que, dans n'importe quel plan radial du monolithe, on trouve toujours deux spires non liées qui permettent une meilleure accommodation des contraintes. De préférence, on enroule simultanément un feuillard lisse et un 30 feuillard ondulé, et en ce qu'on dispose les pistes de consolidation des deux côtés du feuillard lisse. Alternativement, on enroule un feuillard lisse et un feuillard ondulé dont au moins l'un a été prérevêtu de pistes de brasure, par colaminage ou par bandes d'application, lors d'une étape précédente. Avantageusement, on ondule le feuillard ondulé de l'enroulement 35 spiralé dans un onduleuse sans lubrification. Par exemple, on utilise une onduleuse dont les molettes sont revêtues d'un revêtement résistant à faible friction, tel qu'un nitrure de chrome, ou reçoivent un traitement établissant un revêtement de carbone graphite qui favorise la création de propriétés de lubrification contribuant à améliorer la durabilité en évitant la formation de composés métallurgiques du procédé traditionnel. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui suit, en référence aux dessins schématiques annexés sur lesquels: - La figure 1 est une vue en perspective d'un monolithe enroulé auquel s'applique l'invention; io - La figure 2 est une vue illustrant les pistes de consolidations disposées conformément à l'invention; - La figure 3 est une vue schématique d'une installation de fabrication du monolithe de l'invention. Le support de pot représenté 10 est constitué d'un enroulement en 15 spirale d'un feuillard lisse 1 et d'un feuillard ondulé 2, enfermé dans une virole cylindrique métallique 3. Le monolithe présente des faces frontales dont l'une servira de face d'entrée et l'autre de face de sortie. Le monolithe présente deux zones marginales 4 et 5, près des faces frontales, qui étaient jusque là les zones préférées pour réaliser la consolidation, par brasure ou 20 autre, des spires enroulées. Selon la présente invention, ces zones sont précisément évitées pour la consolidation, du moins celle de ces zones qui est associée à la face d'entrée du monolithe lors de l'utilisation. La figure 2 illustre deux pistes de consolidation 6 et 7 éloignées des zones marginales du feuillard lisse 1. La ligne 6 est une ligne rectiligne 25 parallèle à l'axe central de la bande de feuillard 1 et conduira à une consolidation entièrement dans un plan radial du monolithe final. Pour éviter cela, on préfère utiliser une piste de consolidation 7 non parallèle à l'axe central, et qui peut être par exemple rectiligne oblique (donnant une sorte d'hélice après enroulement) ou sinusoïdale ou d'une autre forme 30 courbe ou ondulée. Avantageusement, on prévoit une ou plusieurs lignes de consolidation sur les deux faces du feuillard lisse, à des emplacements qui sont de préférence différents. Chaque piste de consolidation n'est pas nécessairement continue mais peut être discontinue, notamment lorsque la consolidation est réalisée non pas par brasure mais pas soudure par points au laser. La figure 3 montre schématiquement l'installation de fabrication d'un monolithe conforme à l'invention. Une dévideuse 20 de feuillard lisse déroule le feuillard 1 qui passe ensuite dans un poste 21 de brasure dans lequel la ou les pistes 6, 7 contenant le mélange de poudre de brasure et de cément sont déposées des *deux côtés du feuillard 1, qui est ensuite dirigé vers un poste d'enroulement io 22 qui reçoit, de l'autre côté, le feuillard ondulé 2 obtenu à partir d'une bobine déroulée dans une dévideuse 23 qui envoie son feuillard lisse 2' dans une onduleuse à molettes 24. Les monolithes enroulés dans le poste 22 sont ensuite amenés sur le poste 25 pour recevoir les viroles externes 3 et leur être soudés. Avantageusement, l'onduleuse 24 est un poste qui ne nécessite pas de lubrification, grâce à un traitement approprié des molettes permettant de réduire l'usure et de favoriser le glissement. Ceci permet de supprimer le poste classique de lubrification prévu généralement en amont de l'onduleuse (représenté par le poste 26 sur la figure 3), et permet également de 20 supprimer les postes de dégraissage et de nettoyage prévus en aval, ce qui conduit à un raccourcissement de la ligne de fabrication. Un avantage particulièrement important de cette disposition est que le feuillard ondulé est exempt de traces d'hydrocarbures qui conduisaient, dans la technique antérieure, à des composés indésirables fragilisant le monolithe. Un 25 traitement approprié des molettes peut consister à les revêtir de nitrure de chrome (CrN, voire CrxNy) ou de carbone graphite. Le pot en nid d'abeille brasé conformément à l'invention est particulièrement résistant et est donc bien adapté aux conditions d'utilisation sévères, notamment pour les pots des motos, dans lesquels la température 30 des gaz à l'entrée du pot est souvent de l'ordre de 1000 'C à 1200 'C. Pour les applications aux pots des poids lourds, o la température des gaz d'entrée n'est souvent que de l'ordre de 700 'C, la consolidation par soudure laser est une alternative très intéressante, puisqu'elle n'induit pas la surépaisseur qu'introduit la brasure et de donne pas lieu non plus aux phénomènes d'austénisation et aux hétérogénéités de métallurgie qu'on rencontre avec la brasure. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'un support (10) de pot d'échappement du type selon lequel on enroule en spirale au moins un feuillard ondulé (2) d'acier réfractaire et on prévoit lors de l'enroulement au moins une piste de consolidation (6, 7) des spires enroulées disposées globalement dans le sens de la bande de feuillard enroulée, de 0 manière à former un monolithe présentant en utilisation une face d'entrée et une face de sortie, caractérisé en ce qu'on laisse la zone marginale (4) du monolithe située près de la face d'entrée du monolithe exempte de piste de consolidation. 1 5 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on laisse aussi la zone marginale (5) du monolithe située près de la face de sortie du monolithe exempte de piste de consolidation. 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé 20 en ce qu'on utilise pour la consolidation la brasure, la soudure laser ou la soudure par faisceau d'électrons. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'on ondule le feuillard (2) dans une onduleuse (24) sans 25 lubrification. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'on utilise une onduleuse (24) dont les molettes sont revêtues d'un revêtement résistant à faible friction, tel qu'un nitrure de chrome ou un carbone 30 graphite. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications l à 5, caractérisé en ce qu'on enroule un feuillard lisse (1) et un feuillard ondulé (2), et en ce qu'on dispose les pistes de consolidation des deux côtés du 35 feuillard lisse (1). 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'on enroule un feuillard lisse (1) et un feuillard ondulé (2) dont au moins l'un a été prérevêtu de pistes de brasure. 8. Support (10) de pot d'échappement du type comportant un enroulement spiralé d'au moins un feuillard ondulé (2) d'acier réfractaire et au moins une piste (6, 7) de consolidation des spires enroulées disposées globalement dans le sens de la bande de feuillard 10 enroulée, de manière à former un monolithe présentant en utilisation une face d'entrée et une face de sortie, caractérisé en ce la zone marginale (4) du monolithe située près de la face d'entrée du monolithe est exempte de piste de consolidation. 9. Support de pot selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comprend de une à trois pistes (6, 7) de consolidation. 10. Support de pot selon l'une quelconque des revendications 8 ou 9, caractérisé en ce que la piste (6, 7) de consolidation n'est pas 20 constamment dans un même plan radial du monolithe.