Brevet FR2983423A1 — publié le 20130607

Pièce métallique à braser, en particulier pour système de gestion thermique, et son procédé de préparation La présente invention se rapporte au domaine du brasage des pièces métalliques. Elle concerne plus particulièrement une pièce métallique à braser, en particulier pour un échangeur de chaleur, comportant un corps massif à base d'aluminium et destinée à être brasée sous l'action de la chaleur à une température de brasage. De telles pièces métalliques trouvent une utilisation particulière dans la fabrication d'éléments pour systèmes de gestions thermiques tels que les échangeurs de chaleur ou déshydrateur pour véhicules automobiles présents par exemples dans les circuits de climatisation. Le brasage de la pièce métallique sur une partie réceptrice, par exemple d'un échangeur de chaleur, nécessite l'utilisation d'un métal d'apport qui est fondu lors du brasage pour réaliser une liaison définitive entre la pièce et la partie réceptrice. L'opération de brasage s'effectue classiquement dans un four de brasage à une température suffisante pour provoquer la fusion du métal d'apport, cette température étant généralement comprise entre 595 et 600°C. Lorsque la pièce métallique est relativement lourde ou massive, il a été 25 constaté que la chaleur provenant du four de brasage peut être insuffisante afin de provoquer une fusion correcte du métal d'apport, et cela en raison de l'inertie thermique provoquée par le corps massif de la pièce. Pour remédier à ce problème, différentes solutions ont déjà été 30 proposées. L'une d'entre elles consiste à prolonger le temps de l'opération de brasage en augmentant le temps de passage dans le four de brasage, ce qui constitue un inconvénient dans le cas des chaînes de production modernes à haute vitesse. Un des buts de la présente invention est donc de remédier au moins 5 partiellement aux inconvénients de l'art antérieur. La présente invention concerne donc une pièce métallique comportant un corps à base d'aluminium et destinée à être brasée sous l'action de la chaleur à une température de brasage, le corps de la pièce comportant, sur au moins une 10 surface externe qui n'est pas à braser, un revêtement absorbant thermique de coloration foncée, destiné à absorber la chaleur lors du brasage et faciliter le brasage de ladite pièce. Selon un aspect de l'invention, le revêtement absorbant thermique est de 15 coloration noire. Selon un autre aspect de l'invention, le revêtement absorbant thermique est résistant à la température de brasage. 20 Selon un autre aspect de l'invention, le revêtement absorbant thermique est un revêtement d'anodisation. Selon un autre aspect de l'invention, le revêtement absorbant thermique est présent en une couche d'une épaisseur comprise entre 1 et 5o micromètres. 25 Selon un autre aspect de l'invention, la pièce métallique est constituée d'un tronçon d'un profilé comportant le revêtement absorbant sur sa surface extérieure. 30 Selon un autre aspect de l'invention, la pièce métallique est un élément pour système de gestion thermique de véhicule automobile. Selon un autre aspect de l'invention, l'élément pour système de gestion thermique est une patte de fixation pour un échangeur de chaleur. Selon un autre aspect de l'invention, l'élément pour système de gestion thermique est un corps de déshydrateur. L'invention concerne également un procédé de préparation d'une pièce métallique à braser, ladite pièce comportant un corps à base d'aluminium et étant destinée à être brasée sous l'action de la chaleur à une température de brasage, caractérisé en ce qu'il comprend une étape d'application d'un revêtement absorbant thermique de coloration foncée pour absorber la chaleur lors du brasage et faciliter le brasage de la pièce, sur au moins une surface externe qui n'est pas à braser, du corps de la pièce. Selon un aspect du procédé selon l'invention, le revêtement absorbant thermique est appliqué par anodisation. Selon un autre aspect du procédé selon l'invention, le revêtement 20 absorbant thermique est appliqué par immersion de la pièce métallique dans un bain d'anodisation. Selon un autre aspect du procédé selon l'invention, le bain d'anodisation est un bain d'acide sulfurique. 25 Selon un autre aspect du procédé selon l'invention, le revêtement absorbant thermique forme une couche d'une épaisseur (e) comprise entre 1 et 5o micromètres. 30 Selon un autre aspect du procédé selon l'invention, le revêtement absorbant thermique est appliqué sur un profilé, ledit profilé ainsi obtenu étant découpé en tronçons pour constituer respectivement des pièces métalliques individuelles présentant des faces de découpe opposées qui sont dépourvues du revêtement et aptes au brasage. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante, donnée à titre d'exemple illustratif et non limitatif, et des dessins annexés parmi lesquels : - la figure 1 est une vue d'extrémité schématique d'une pièce métallique à braser selon l'invention; - la figure 2 est une vue schématique en coupe à échelle agrandie d'une partie de la pièce de la figure 1 montrant le revêtement absorbant thermique; - la figure 3 est une vue schématique d'un profilé muni d'un revêtement absorbant thermique ; et - la figure 4 est une vue schématique de côté, à échelle agrandie, d'une pièce obtenue par découpe du profilé de la figure 3. Sur les différentes figures, les éléments identiques portent les mêmes numéros de référence. La figure 1 montre une pièce 10 métallique à braser qui, dans l'exemple, est obtenue à partir d'un tronçon d'un profilé et qui présente donc un profil particulier qui ne sera pas décrit en détail. La pièce métallique 10 comporte un corps massif 12 dont une surface extérieure 14 est munie, sur tout son pourtour, d'un revêtement absorbant thermique 16. La figure 2 est une vue en coupe, à échelle agrandie, de la pièce métallique de la figure 1, y compris de son revêtement absorbant thermique 16. Celui-ci est appliqué sous la forme d'une couche mince d'une épaisseur e qui est avantageusement comprise entre 1 et 5o micromètres. Le revêtement absorbant thermique 16 a pour particularité de présenter une coloration foncée, de préférence une coloration noire, pour conférer à la pièce 10 les propriétés d'un 5 "corps noir". Cela signifie que lorsque la pièce 10 provient d'un milieu à température ambiante et est ensuite placée dans un milieu à une température plus élevée, ce dernier milieu cède de la chaleur à la pièce plus facilement. La présence du revêtement absorbant thermique facilite l'absorption de la chaleur et sa diffusion au sein du corps de la pièce. Cette propriété absorbante est 10 particulièrement importante lorsque la pièce présente un corps massif. Ainsi, lorsque la pièce 10 est placée dans un four de brasage, où règne une atmosphère contrôlée et où la température est généralement comprise entre 595 et 6o o°C, la chaleur est cédée plus rapidement à la pièce 10 que si celle-ci 15 était dépourvue du revêtement. Ceci permet de faciliter le brasage de la pièce 10 sur une partie réceptrice, par exemple sur une partie d'un échangeur de chaleur, étant remarqué que le brasage s'effectue sur une partie externe de la pièce 10 qui est dépourvue du 20 revêtement absorbant thermique 16. Autrement dit, le revêtement absorbant thermique i6 doit être appliqué sur une surface de la pièce qui n'est pas à braser. En effet, la présence du revêtement absorbant thermique i6 ne permet pas l'accrochage d'un métal 25 d'apport nécessaire pour le brasage. La figure 3 montre un profilé 20 obtenu, par exemple, par extrusion et qui possède une section constante. Ce profilé 20 s'étend sur une longueur L qui, à titre d'exemple, peut être comprise entre 3 et 4 mètres. 30 Le profilé 20 ainsi extrudé subit ensuite un traitement pour l'application d'un revêtement absorbant thermique 16 tel que défini précédemment. Ce revêtement absorbant thermique 16 s'effectue de préférence sur toute la surface du profilé 20, c'est-à-dire sur toute la face externe définie par les génératrices du profilé 20. L'application du revêtement absorbant thermique 16 se fait de préférence suite à un traitement préalable du profilé 20, par exemple un traitement de dégraissage ou analogue, pour faciliter l'accrochage du revêtement absorbant 10 thermique 16 sur la surface externe du profilé 20. Après application du revêtement absorbant thermique 16, le profilé 20 est découpé en tronçons individuels constituant des pièces 10 comme montré à la figure 4. Sur cette figure 4, on voit que la pièce 10 comporte deux faces de 15 découpe opposées 22 et 24 qui ne sont pas munies du revêtement métallique. La pièce 10 présente une épaisseur E, entre les faces 22 et 24, par exemple comprise entre 2 et 3 millimètres. C'est sur l'une au moins de ces faces 22 que s'effectuera le brasage. Il en résulte que l'une au moins des faces 22 et 24 sera brasée sur une pièce réceptrice. Pour cela, ladite face pourra au préalable être 20 usinée ou subir un autre traitement susceptible d'en modifier la forme. La pièce 10 à braser comporte par ailleurs une face externe 14 qui correspond à la face externe du profilé et qui est donc munie du revêtement de brasage 16. 25 Le brasage s'effectue de manière conventionnelle avec utilisation d'un apport de brasage, par exemple sous la forme d'un plaquage métallique appliqué soit sur la pièce 10 elle-même, soit sur la partie réceptrice. 30 La pièce 10 est ensuite mise en contact et maintenue en contact avec la partie réceptrice, par exemple avec une partie d'un échangeur de chaleur, l'ensemble étant passé dans un four de brasage où règne une température de brasage définie, par exemple de 595 à 600°C. Lors de l'opération de brasage, le métal d'apport fond et vient assurer une liaison définitive entre la pièce 10 et la partie réceptrice. Comme déjà indiqué, le revêtement absorbant thermique 16 est avantageusement constitué par un revêtement d'anodisation, par exemple de coloration noire, qui présente l'avantage de résister à des températures supérieures à 600°C sans émettre de substances polluantes dans le four de brasage. L'application du revêtement d'anodisation s'effectue avantageusement par immersion de la pièce 10, qui peut être une pièce individuelle, ou bien un profilé 20 servant à former une pluralité de pièces, dans un bain approprié. Le bain d'anodisation peut notamment être un bain d'acide sulfurique formant le revêtement d'anodisation par oxydation anodique de l'aluminium. Avantageusement, la pièce 10 est maintenue immergée dans le bain 20 d'anodisation jusqu'à formation d'une couche d'anodisation d'une épaisseur comprise entre 1 et 5o micromètres. Bien entendu, l'invention ne se limite pas à un revêtement absorbant thermique 10 obtenu par anodisation, d'autres revêtements sont envisageables 25 dans le cadre de l'invention comme par exemple des peintures résistantes à hautes températures. L'invention trouve une application particulière dans la fabrication d'éléments pour systèmes de gestion thermiques tels que les échangeurs de 30 chaleur de véhicules automobiles. Ces échangeurs sont avantageusement réalisés à partir de composants à base d'aluminium qui sont assemblés entre eux en une seule opération dans le four de brasage. La pièce 10 peut alors constituer, par exemple, une patte de fixation qui doit être brasée sur une partie réceptrice de l'échangeur de chaleur proprement dit, par exemple sur une boîte collectrice ou une joue de cet échangeur de chaleur. Un autre exemple d'application peut être la fabrication de déshydrateurs pour système de gestion thermique de véhicule automobile. Un profilé 20 tubulaire en aluminium est obtenu, par exemple par extrusion, et est plongé dans un bain d'acide sulfurique afin de former le revêtement absorbant thermique i6 par oxydation anodique sur sa surface extérieure. Afin d'éviter qu'une oxydation anodique n'ai lieu à l'intérieur du profilé 20 tubulaire, ses extrémités sont bouchées, empêchant l'acide sulfurique de rentrer à l'intérieur dudit profilé 20 tubulaire. Le profilé 20 tubulaire est alors découpé en tronçons tubulaires de longueur désirée, formant le corps du déshydrateur et un capuchon, s'appuyant sur la surface interne du tronçon tubulaire non anodisée et la surface de découpe, est ensuite brasé à une de ses extrémités afin de former un fond étanche au corps du déshydrateur. Ainsi, on voit bien que la pièce 10 ainsi que son procédé de préparation permettant la formation d'un revêtement absorbant thermique i6 sur des surfaces qui ne sont pas à braser, permet une meilleure absorption de la chaleur et une meilleure diffusion de cette chaleur dans la pièce 10 du fait de l'effet « corps noir » et ainsi permet de diminuer le temps de passage dans le four de brasage. REVENDICATIONS1. Pièce (10) métallique comportant un corps (12) à base d'aluminium et destinée à être brasée sous l'action de la chaleur à une température de brasage, caractérisée en ce que le corps (12) de la pièce (10) comporte, sur au moins une surface externe (14) qui n'est pas à braser, un revêtement absorbant thermique (16) de coloration foncée, destiné à absorber la chaleur lors du brasage et faciliter le brasage de ladite pièce (bo). 2. Pièce (io) métallique selon la revendication 1, caractérisée en ce que le revêtement absorbant thermique (16) est de coloration noire. 3. Pièce (w) métallique selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que le revêtement absorbant thermique (16) est résistant à la température de brasage. 4. Pièce (bo) métallique selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le revêtement absorbant thermique (16) est un revêtement d'anodisation. 5. Pièce (bo) métallique selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le revêtement absorbant thermique (16) est présent en une couche d'une épaisseur (e) comprise entre 1 et 5o micromètres. 6. Pièce (io) métallique selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce qu'elle est constituée d'un tronçon d'un profilé (20) comportant le revêtement absorbant (i6) sur sa surface extérieure. 7. Pièce (io) métallique selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée ence que ladite pièce (KI) est un élément pour système de gestion thermique de véhicule automobile. 8. Pièce (10) métallique selon la revendication 7, caractérisée en ce que l'élément pour système de gestion thermique est une patte de fixation pour un échangeur de chaleur. 9. Pièce (10) métallique selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'élément pour système de gestion thermique est un corps de déshydrateur. Procédé de préparation d'une pièce (10) métallique à braser, ladite pièce (10) comportant un corps (12) à base d'aluminium et étant destinée à être brasée sous l'action de la chaleur à une température de brasage, caractérisé en ce qu'il comprend une étape d'application d'un revêtement absorbant thermique (16) de coloration foncée pour absorber la chaleur lors du brasage et faciliter le brasage de la pièce, sur au moins une surface externe (14) qui n'est pas à braser, du corps (12) de la pièce (10). Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que le revêtement absorbant thermique (16) est appliqué par anodisation. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que le revêtement absorbant thermique (16) est appliqué par immersion de la pièce métallique dans un bain d'anodisation. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que le bain d'anodisation est un bain d'acide sulfurique. Procédé selon l'une des revendications 10 à 13, caractérisé en ce que le revêtement absorbant thermique (16) forme une couche d'une épaisseur10. 20 11. 12. 25 13. 30 14.(e) comprise entre 1 et 5o micromètres. 15. Procédé selon l'une des revendications 9 à 13, caractérisé en ce que le revêtement absorbant thermique (16) est appliqué sur un profilé (20) et en ce que le profilé (2o) ainsi obtenu est découpé en tronçons pour constituer respectivement des pièces (10) métalliques individuelles présentant des faces de découpe opposées (22, 24) qui sont dépourvues du revêtement et aptes au brasage.10