Brevet FR2969019A1 — publié le 20120622

-1- Procédé de brasage d'un tube pour échangeur thermique, tube et échangeur thermique correspondants L'invention concerne un procédé de brasage d'un tube d'échangeur thermique, 5 notamment pour véhicules automobiles, un tube ainsi obtenu et un échangeur thermique comprenant un faisceau de tels tubes. L'invention se rapporte au domaine des échangeurs thermique, notamment pour véhicules automobiles. Généralement, les échangeurs thermiques comportent classiquement un faisceau 10 de tubes et deux plaques collectrices traversées par les extrémités des tubes du faisceau de tubes et coiffées par des couvercles de boîtiers de distribution de fluide. Des intercalaires peuvent être prévus entre les tubes dudit faisceau pour améliorer l'échange thermique. Pour les échangeurs à assemblage par brasage, l'ensemble des composants est 15 assemblé et est ensuite brasé dans un four approprié pour constituer l'échangeur thermique. Le brasage s'effectue avec un apport de brasage, le plus souvent réalisé sous la forme d'un placage. En outre, le brasage s'effectue avec un flux de brasage qui est fondu lors de 20 l'opération de brasage et qui a pour principale fonction de dissoudre la couche d'oxyde qui se forme naturellement sur les surfaces à assembler. Ce flux de brasage a aussi pour fonction de mouiller les parties à braser et de permettre ainsi à l'apport de brasage de se répandre sur les surfaces de contact. D'une manière générale, les tubes utilisés dans les échangeurs thermiques brasés 25 sont réalisés en un matériau métallique peu oxydable, comme l'aluminium ou un alliage d'aluminium. Selon une solution connue, ces tubes sont réalisés par repliement d'une bande métallique sur elle-même. Pour cela, on peut mettre en contact une première partie de tube contre une surface d'appui interne d'une deuxième partie de tube au niveau d'une 30 zone de contact, et braser également les première et deuxième parties de tube au niveau 2969019 -2- de cette zone de contact. Selon une solution connue, une fois l'échangeur assemblé, l'ensemble est immergé dans une préparation de flux en suspension dans de l'eau afin de déposer en une opération le flux à l'intérieur et à l'extérieur des tubes, pour permettre le brasage des tubes ainsi que le brasage des tubes aux autres éléments de l'échangeur. On connaît également une variante selon laquelle on applique d'abord un flux de brasage à l'intérieur des tubes par exemple par pulvérisation puis on applique un flux de brasage à l'extérieur des tubes. Ainsi dans les solutions de l'art antérieur, lorsqu'un tube présente des surfaces 10 qui doivent être brasées à l'intérieur du tube, les surfaces internes du tube sont généralement fluxées. Toutefois, des résidus de flux non désirés sont laissés dans les tubes après brasage. Cependant, en l'absence de flux sur les parties en contact à l'intérieur du tube, le 15 brasage peut ne pas être correct et la tenue mécanique du tube est dégradée. Il peut en résulter une mauvaise tenue à la pression du tube qui va gonfler et éclater prématurément. L'invention a pour objectif de limiter les résidus de flux à l'intérieur d'un tube d'échangeur thermique brasé tout en garantissant un brasage correct des surfaces à 20 braser à l'intérieur du tube. À cet effet, l'invention a pour objet un procédé de brasage d'un tube d'échangeur thermique, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : on plie une bande métallique pour former ledit tube, tel que ledit tube présente au moins une zone de contact entre au moins une bordure de ladite bande et la surface 25 interne dudit tube formé à partir de ladite bande pliée, on applique un flux de brasage sur une seule face de ladite bande, et on brase ledit tube. Ledit procédé peut en outre comporter une ou plusieurs caractéristiques suivantes, prises séparément ou en combinaison : 30 - on plie la bande métallique pour former ledit tube avant d'appliquer le flux de 2969019 -3- brasage, et on applique le flux de brasage sur la surface externe du tube ainsi formé, avec un supplément de flux de brasage au niveau d'une jonction de deux bordures en contact de ladite bande pliée pour former ledit tube; de sorte qu'à l'étape de brasage ledit supplément migre entre lesdites bordures et jusqu'à ladite au moins une zone de 5 contact; on applique le flux de brasage sur ladite face de la bande métallique avant de plier ladite bande pour former ledit tube; de sorte qu'à l'étape de brasage le flux de brasage présent sur ladite au moins une bordure de ladite bande migre vers ladite au moins une zone de contact; la bande métallique est pliée de façon à former un tube présentant une section transversale sensiblement en « B », définissant deux canaux parallèles de circulation de fluide, délimités par une cloison; ladite cloison est formée par la jonction de deux bordures de la bande métallique lors du pliage de ladite bande, et ledit tube présente une zone de contact entre sa surface interne et lesdites bordures; le flux de brasage est appliqué après dégraissage de la bande métallique; ledit procédé comprend une étape dans laquelle on étale le flux de brasage appliqué puis on presse le flux de brasage étalé sur ladite face. L'invention concerne aussi un tube d'échangeur thermique formé par pliage d'une bande métallique, caractérisé en ce qu'il est brasé selon un procédé de brasage tel que défini ci-dessus. Selon un mode de réalisation, ladite bande métallique comporte de l'aluminium. L'invention concerne encore un échangeur thermique, notamment pour véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comprend un faisceau de tubes tel que défini ci-dessus. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement 30 à la lecture de la description suivante, donnée à titre d'exemple illustratif et non 2969019 -4- limitatif, et des dessins annexés parmi lesquels : la figure 1 représente de façon partielle et schématique un échangeur thermique, la figure 2 est une vue en coupe transversale d'un tube de l'échangeur de la figure 1, la figure 3 illustre de façon schématique une bande métallique servant pour la 5 formation du tube de la figure 2, la figure 4 illustre de façon simplifiée un tube selon un premier mode de réalisation, sur lequel un flux de brasage est appliqué après pliage, la figure 5 représente les étapes d'un procédé de brasage du tube de la figure 4, la figure 6 illustre de façon simplifiée un tube selon un second mode de réalisation, 10 sur lequel un flux de brasage est appliqué avant pliage, et la figure 7 représente les étapes d'un procédé de brasage du tube de la figure 6. Dans ces figures, les éléments sensiblement identiques portent les mêmes références. 15 L'invention concerne des tubes 1 propres à être utilisés dans des échangeurs thermique brasés. On peut citer en exemple des radiateurs de chauffage, des radiateurs de refroidissement, des radiateurs de refroidissement d'air de suralimentation, ou bien encore des condenseurs. 20 Comme cela est partiellement illustré sur la figure 1, un échangeur thermique 3 comprend classiquement une pluralité de tubes longitudinaux 1 montés entre deux boîtiers de distribution dans lesquels circule un premier fluide, par l'intermédiaire de plaques collectrices 5 (représentées partiellement et schématiquement) disposées transversalement par rapport aux tubes 1 et présentant des orifices (non représentés) 25 pour recevoir les extrémités de ces tubes 1. Les tubes 1 sont séparés les uns des autres par des intercalaires 7, par exemple ondulés, traversés par un deuxième fluide pour un échange thermique avec le premier fluide. Ces intercalaires 7 sont dans l'exemple illustré disposés transversalement par rapport à l'axe longitudinal des tubes 1. Les divers constituants métalliques à solidariser, d'un tel échangeur thermique 3, 2969019 -5- sont d'abord assemblés, puis leur solidarisation est assurée par le passage dans un four de brasage. On peut donc réaliser un brasage, en une seule opération, d'un faisceau d'échange comportant un nombre important de tubes 1 et d'ailettes ou intercalaires ondulés 7 déposés à chaque fois entre deux tubes 1 successifs. 5 Plus précisément, lors du montage, les tubes 1 sont engagés dans des orifices associés des plaques collectrices 5, sur lesquelles sont montées des couvercles, plaques et couvercles formant les boîtiers de distribution d'extrémité de l'échangeur thermique; des intercalaires 7 sont montés entre les tubes 1; et l'ensemble est assemblé définitivement par brasage. 10 On se réfère maintenant à la figure 2 qui montre, une vue en coupe d'un tube 1 de tel échangeur 3. Le tube 1 est réalisé à partir d'une bande métallique 9 pliée et brasée. On parle alors de « tube plié ». 15 Cette bande métallique 9 (figure 3) est de préférence en aluminium ou en alliage d'aluminium. La bande métallique 9 est par exemple de forme générale rectangulaire et comprend une première face dite face externe 11 et une deuxième face dite face interne 13 parallèle à la face externe 11 et opposée à celle-ci. Les termes « interne » et 20 « externe » sont définis par rapport à l'intérieur et à l'extérieur du tube 1 plié. Selon l'exemple illustré sur la figure 2, le tube 1 formé présente une section transversale sensiblement en « B ». Bien entendu, on peut prévoir d'autres sections. La section transversale en « B » du tube 1 illustré, présente deux canaux de 25 circulation de fluide parallèles juxtaposés 15a et 15b et séparés par une cloison 17 formant entretoise. Pour former un tel tube 1, la bande métallique 9 est repliée de façon à former l'enveloppe des deux canaux parallèles juxtaposés 15a et 15b. Plus précisément, la bande métallique 9 est pliée de sorte que sa face interne 13 délimite les deux canaux 30 15a,15b. 2969019 -6- La cloison 17 est par exemple réalisée par repliement sensiblement à 90° de deux bordures 9a et 9b opposées de la bande métallique 9, par exemple les bordures longitudinales de la bande 9. Puis, ces bordures 9a,9b repliées sont adossées l'une contre l'autre pour former conjointement la cloison 17. La face externe 11 au niveau de la 5 bordure 9a est donc en regard de la face externe 11 au niveau de la bordure opposée 9b. De plus, pour assurer l'indépendance entre les deux canaux 15a,15b, les faces d'extrémité 19a,19b des bordures 9a,9b sont sensiblement au contact de la face interne 13 de la bande métallique 9. Ainsi, une fois la bande 9 pliée, la face externe 11 de la bande 9 forme la surface 10 externe 21 du tube 1 ainsi formé, et la face interne 13 de la bande 9 forme la surface interne 23 du tube 1 ainsi formé. Il y a une zone de contact z, entourée de façon schématique sur la figure 2, entre les bordures 9a,9b de la bande métallique 9 et la surface interne 23 du tube plié 1. De plus, la surface externe 21 du tube 1 plié présente deux grandes faces 15 externes 21a,21b opposées et qui sont raccordées par deux petites faces latérales 21c et 21d, par exemple incurvées. La solidarisation du tube 1 plié et l'étanchéité entre les canaux 15a,15b est également assurée par brasage. Selon le mode de réalisation illustré, il s'agit donc du 20 brasage des bordures 9a,9b entre elles et de leurs faces d'extrémité 19a,19b à la surface interne 23 du tube 1. Le brasage du tube 1 s'effectue classiquement avec utilisation d'un matériau d'apport. Le matériau d'apport est formé le plus souvent d'un placage appliqué sur la face interne 13 et/ou la face externe 11 de la bande métallique 9. 25 En outre, afin d'améliorer le procédé de brasage on utilise aussi un flux de brasage 25 (figures 4 et 6). Le flux de brasage 25 est par exemple appliqué sous la forme d'une pâte, dans des conditions contrôlées. 30 À titre d'exemple, le flux de brasage 25 est un mélange comportant de 2969019 -7- l'aluminium, du potassium et du fluor. Le flux de brasage 25 comporte de plus de l'eau, un solvant et une colle ou résine permettant que le mélange une fois sec adhère à la surface 21 du tube 1. Pour appliquer ce flux de brasage 25, on peut prévoir par exemple de le déposer 5 au moyen d'une pompe doseuse. Ensuite, on peut prévoir d'étaler ce flux de brasage 25 par exemple au moyen d'un patin puis on peut presser le flux de brasage 25 sur la surface de dépôt afin de bien répartir le flux de brasage 25. En outre, le flux de brasage 25 est appliqué selon une densité contrôlée, c'est-à-dire en quantité contrôlée comprise à titre d'exemple entre 5 g/m2 et 20 g/m2 pour le 10 mélange de flux de brasage 25 sec, c'est-à-dire sans eau ni solvant. Ce flux de brasage 25, une fois fondu lors du brasage, vient dissoudre la couche d'oxyde formée naturellement sur la surface des parties à assembler. En outre, le flux vient mouiller les parties à braser et permet ainsi au matériau d'apport de se répandre sur les surfaces de contact. 15 Premier mode de réalisation : dépôt de flux sur un tube déjà formé Selon un premier mode de réalisation illustré de façon schématique par les figures 4 et 5, le flux de brasage 25 est appliqué sur le tube 1 une fois formé, soit après que la bande métallique 9 ait été pliée pour former le tube 1. 20 Ainsi lors d'une première étape El, le tube 1 est formé par pliage tel que décrit précédemment, et lors d'une deuxième étape E2, le tube plié 1 est fluxé. Pour ce faire, le flux de brasage 25 est appliqué uniquement sur la surface externe 21 du tube 1. Le flux de brasage 25 est donc appliqué uniquement sur la face 25 externe 11 de la bande 9 formant la surface externe 21 du tube 1 après pliage. De plus, selon le mode de réalisation illustré sur la figure 4, le flux de brasage 25 est par exemple appliqué uniquement sur les deux grandes faces 21a,21b externes opposées du tube 1, en omettant les petites faces latérales 21c,21d de liaison entre les grandes faces 21a,21b. 30 En outre, le flux de brasage 25 est appliqué en prévoyant un supplément de flux 2969019 -8- de brasage 25 au niveau de la jonction des bordures 9a,9b. On forme ainsi un réservoir de flux de brasage 25 nécessaire pour la solidarisation au niveau de la zone de contact z lors du brasage. À titre d'exemple pour former le réservoir, on peut déposer huit fois plus de flux 5 de brasage 25 au niveau de la jonction des bordures 9a,9b que sur le reste de la surface externe 21 du tube 1. Les tubes 1 ainsi pliés puis fluxés peuvent ensuite être assemblés avec les intercalaires ondulés 7, pour former un faisceau qui peut être brasé en une seule 10 opération par passage dans un four de brasage à l'étape E3 (figures 4 et 5). Lors du brasage, à une température prédéfinie de brasage, le flux de brasage 25 migre sur une étendue prédéfinie et limitée. Selon le premier mode de réalisation illustré sur la figure 4, le flux de brasage 25 vient migrer entre les bordures 9a, 9b puis entre les faces d'extrémités 19a, 19b de ces 15 bordures 9a,9b et la surface interne 23 du tube 1 en vis-à-vis de ces faces d'extrémité 19a,19b. Le flux de brasage 25 migre donc vers la zone de contact z entre les bordures 9a,9b et la surface interne 23 du tube 1, pour remplir ses fonctions habituelles. Du fait de cette migration, il n'est pas nécessaire de fluxer l'intérieur du tube 1 20 pour assurer la solidarisation des bordures 9a, 9b à la surface interne 23. En outre, on peut prévoir une étape préliminaire de dégraissage de sorte que le flux de brasage 25 soit appliqué sur un tube 1 préalablement dégraissé. Cette étape préliminaire de dégraissage permet de garantir un dépôt homogène du flux de brasage 25 25 sur la surface externe 21 du tube 1. Par ailleurs, ce dégraissage permet d'éviter la détérioration de la résine éventuelle dans le mélange de flux de brasage 25 en présence d'huile ou de lubrifiants. Deuxième mode de réalisation : dépôt de flux avant de former le tube 30 Selon un deuxième mode de réalisation illustré de façon schématique par les 2969019 -9- figures 6 et 7, l'étape de fluxage est cette fois-ci est réalisée avant l'étape de pliage de la bande métallique 9 pour former le tube 1. Ainsi, lors d'une première étape E10, le flux de brasage 25 est appliqué 5 uniquement sur la face externe 11 de la bande métallique 9 et selon une densité contrôlée. L'application du flux de brasage 25 sur la bande métallique 9 est par exemple réalisée en continu sur un banc de fabrication. Pour appliquer ce flux de brasage 25, on peut prévoir tel que décrit 10 précédemment de déposer le flux de brasage 25 sur la face externe 11 de la bande 9, de l'étaler puis de le presser afin de bien répartir le flux de brasage 25. De façon similaire au premier mode de réalisation, on prévoit une étape préliminaire de dégraissage de la bande métallique 9 avant d'appliquer le flux de brasage 25. 15 La bande métallique 9 est ensuite pliée à l'étape E20 pour lui conférer la section transversale souhaitée, par exemple sensiblement en « B » tel que décrit précédemment. On peut aussi prévoir de découper à ce moment la bande métallique 9 pliée en tronçons formant des tubes 1 individuels. 20 Les tubes 1 obtenus après fluxage puis pliage de la bande métallique 9, sont ensuite assemblés avec les intercalaires ondulés 7, pour former un faisceau qui peut être brasé en une seule opération par passage dans un four de brasage. Lors du brasage à l'étape E30, à température prédéfinie de brasage, le flux de 25 brasage 25 migre sur une étendue prédéfinie et limitée. Selon ce second mode de réalisation, le flux de brasage 25 présent entre les bordures 9a,9b délimitant la cloison 17 vient migrer entre les faces d'extrémités 19a,19b de ces bordures 9a,9b et la surface interne 23 du tube 1 en vis-à-vis de ces faces d'extrémité 19a,19b. 30 Cette fois, c'est le flux de brasage 25 présent sur chaque bordure 9a,9b qui forme 2969019 -10- un réservoir de flux de brasage 25 qui migre vers la zone de contact z entre les bordures 9a,9b et la surface interne 23 du tube 1, pour remplir ses fonctions habituelles. Dans ce second mode de réalisation, on permet donc également de solidariser correctement les tubes 1 sans avoir à fluxer l'intérieur du tube 1 pour assurer la 5 solidarisation des bordures 9a,9b à la surface interne 23. Ainsi, on applique le flux de brasage 25 uniquement sur l'extérieur du tube 1 soit avant soit après le pliage de la bande métallique 9, en prévoyant une « réserve » de flux de brasage 25 au niveau de la jonction des bordures 9a,9b suffisante pour garantir la 10 migration du flux de brasage 25 jusqu'à la zone de contact z entre les bordures 9a,9b et la surface interne 23. On s'affranchit alors du fluxage de la surface interne 23 du tube 1, pour permettre la solidarisation d'éléments, ici les bordures 9a,9b de la bande métallique 9, à cette surface interne 23. 15 REVENDICATIONS1. Procédé de brasage d'un tube (1) d'échangeur (3) thermique, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : on plie une bande métallique (9) pour former ledit tube (1), tel que ledit tube (1) présente au moins une zone de contact (z) entre au moins une bordure (9a,9b) de ladite bande (9) et la surface interne (23) dudit tube (1) formé à partir de ladite bande (9) pliée, - on applique un flux de brasage (25) sur une seule face (11) de ladite bande (9), et - on brase ledit tube (1). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé : - en ce qu'on plie la bande métallique (9) pour former ledit tube (1) avant d'appliquer le flux de brasage (25), et en ce qu'on applique le flux de brasage (25) sur la surface externe (21) du tube (1) ainsi formé, avec un supplément de flux de brasage (25) au niveau d'une jonction de deux dites bordures (9a,9b) en contact de ladite bande pliée pour former ledit tube; de sorte qu'à l'étape de brasage (E3) ledit supplément migre entre lesdites bordures (9a,9b) et jusqu'à ladite au moins une zone de contact (z). 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on applique le flux de brasage (25) sur ladite face (11) de la bande métallique (9) avant de plier ladite bande (9) pour former ledit tube (1); de sorte qu'à l'étape de brasage (E30) le flux de brasage (25) présent sur ladite au moins une bordure (9a,9b) de ladite bande (9) migre vers ladite au moins une zone de contact (z). 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la bande métallique (9) est pliée de façon à former un tube (1) présentant une 2969019 -12- section transversale sensiblement en «B », définissant deux canaux (15a,15b) parallèles de circulation de fluide, délimités par une cloison (17). 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que ladite cloison (17) est formée par la jonction de deux dites bordures (9a,9b) de la bande métallique (9) lors du 5 pliage de ladite bande (9), et en ce que ledit tube (1) présente une zone (z) de contact entre sa surface interne (23) et lesdites bordures (9a,9b). 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le flux de brasage (25) est appliqué après dégraissage de la bande métallique (9). 10 7. Procédé selon l'une quelconque des étapes précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une étape dans laquelle on étale le flux de brasage (25) appliqué puis on presse le flux de brasage (25) étalé sur ladite face (11). 8. Tube d'échangeur thermique formé par pliage d'une bande métallique (9), caractérisé en ce qu'il est brasé selon un procédé de brasage conforme à l'une quelconque des 15 revendications précédentes. 9. Tube selon la revendication 8, caractérisé en ce que ladite bande métallique (9) comporte de l'aluminium. 10. Échangeur thermique, notamment pour véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comprend un faisceau de tubes (1) selon l'une des revendications 8 ou 9.