Brevet FR3104472A1 — publié le 20210618

Procédé de brasage L’invention concerne un procédé de brasage pour l’assemblage d’au moins deux pièces métalliques, comprenant les étapes suivantes : - réalisation d’au moins un contour d’arrêt (3), avantageusement fermé, sur au moins une des pièces, le long du joint de brasage, apte à empêcher un écoulement d’alliage d’apport, - accostage des pièces, - dépôt d’alliage d’apport sur le joint de brasage, - brasage, où le contour d’arrêt (3) comprends une bande où l’état de surface du matériau est modifiée. Figure d’abrégé : Figure 4 Procédé de brasage L’invention concerne le domaine de l’assemblage de pièces métalliques par brasage et plus particulièrement un procédé de brasage, réalisant un contour d’arrêt permettant de contenir efficacement le flot de l’alliage d’apport. Il est connu de mettre en œuvre un procédé de brasage pour l’assemblage d’au moins deux pièces métalliques. Un tel procédé comprend les étapes suivantes. Au cours d’une première étape est réalisé au moins un contour d’arrêt. Ce contour d’arrêt est avantageusement fermé, disposé sur au moins une des pièces, le long du joint de brasage, et est apte à contenir le flot de l’alliage d’apport en empêchant un écoulement de l’alliage d’apport. Une autre étape antérieure ou postérieure, réalise un accostage des pièces, afin de les placer en position souhaitée d’assemblage. Ceci fait apparaître, à l’interface entre les pièces, un joint de brasage. Au cours d’une étape ultérieure, il est réalisé un dépôt d’alliage d’apport au niveau du joint de brasage. Vient ensuite une étape de brasage proprement dite, typiquement par passage au four, avantageusement sous vide ou sous atmosphère protectrice. Le brasage, réalisé lors du passage au four, permet de faire fondre l’alliage d’apport. Ceci permet de réaliser le brasage, l’alliage d’apport, en refroidissant, se solidifie et réalise l’assemblage entre les pièces. La fusion de l’alliage d’apport peut aussi conduire à un flot d’alliage d’apport qui peut alors s’écouler. Le contour d’arrêt, réalisé préalablement au brasage, permet d’éviter qu’une éventuelle coulure issue de l’alliage d’apport ne s’étende, en confinant l’alliage d’apport du côté du contour d’arrêt où il est déposé. Il est connu pour réaliser un tel contour d’arrêt, de réaliser un encrage, au moyen d’une encre, avantageusement déposée par un feutre marqueur ou un pinceau. Cette approche est simple à mettre en place et fonctionne bien. Les principaux inconvénients de cette approche est que les encres proposées commercialement sont protégées par brevet, vendues très chères et contenant des solvants toxiques et polluants. Aussi il est recherché une solution alternative, économiquement et écologiquement, pour la réalisation d’un contour d’arrêt. Afin de réaliser un contour d’arrêt, l’invention propose de modifier la surface du matériau, de manière à ce que cette surface s’oppose aux flots d’alliage d’apport. Aussi, l’invention a pour objet un procédé de brasage pour l’assemblage d’au moins deux pièces métalliques, comprenant les étapes suivantes : - réalisation d’au moins un contour d’arrêt, avantageusement fermé, sur au moins une des pièces, le long du joint de brasage, apte à empêcher un écoulement d’alliage d’apport, - accostage des pièces, - dépôt d’alliage d’apport sur le joint de brasage, - brasage, où le contour d’arrêt comprend une bande où l’état de surface du matériau est modifié. Des caractéristiques ou des modes de réalisation particuliers, utilisables seuls ou en combinaison, sont : - le brasage est réalisé par passage au four, avantageusement sous vide ou sous atmosphère protectrice, - le contour d’arrêt présente une largeur d’au moins 100 µm, une profondeur d’au moins 10 µm et une rugosité Ra d’au moins 0,8 µm, - le contour d’arrêt est réalisé par usinage laser, par rayurage, par usinage plasma ou par micro-percussion, - l’usinage laser emploie un laser continu de puissance 150 W, avançant à 1 m/min et focalisé à 0 mm, ou de puissance 600 W, avançant à 0,3 m/min et focalisé à 20 mm, - le brasage est du type brasage fort, réalisé avec un alliage d’apport et à une température supérieure à 450°C, préférentiellement supérieure à 1000°C, - les pièces sont en matériau ferreux, préférentiellement de l’acier, encore préférentiellement de l’acier inoxydable. Dans un deuxième aspect, l’invention concerne une pièce réalisée par un tel procédé. Dans un troisième aspect, l’invention concerne un échangeur thermique comprenant deux coupelles et au moins un tube les reliant, où l’assemblage dudit au moins un tube avec au moins une des coupelles est réalisé par un tel procédé. L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit, faite uniquement à titre d’exemple, et en référence aux figures en annexe dans lesquelles : montre, en vue perspective, un élément de radiateur, réalisé selon l’invention, montre, en vue de profil coupée, un détail de l’élément de radiateur de la figure précédente, montre, en vue perspective, un détail de la pièce de l’élément de radiateur des figures précédentes recevant le contour d’arrêt, montre, en vue perspective, un profil de contour d’arrêt, fortement grossi, montre, en vue de face un radiateur, montre, en vue de profil coupée, une extrémité du radiateur de la Fig. 5, montre, en vue perspective, le radiateur des Fig. 5 et 6. L’invention concerne un procédé de brasage pour l’assemblage d’au moins deux pièces métalliques 1, 2. Afin d’illustration, la description est donnée pour un procédé appliqué à la réalisation d’un élément de radiateur. Tel qu’illustré aux figures 1-3, l’élément de radiateur est obtenu par assemblage d’un cadre 1 et d’une pluralité de tubes 2 oblongs. Le cadre 1 est percé de lumières 5 oblongues apte à chacune accueillir un tube 2. Lors d’une étape d’accostage, au moins un tube 2, avantageusement tous, est placé en contact du cadre 1, son extrémité engagée dans une lumière 5, dans la position finale où il est souhaité au final. La zone où un tube 2 est en regard du cadre 1 est dénommée joint de brasage 4. Dans cette zone joint de brasage 4 est déposée l’alliage d’apport. La disposition de pré-assemblage/accostage est maintenue par un outillage, non représenté, jusqu’à la fin du procédé. L’outillage peut être retiré lorsque le brasage est terminé et que la pâte à braser est refroidie. Il est souhaité empêcher, ou du moins limiter au maximum, les coulures issues de l’alliage d’apport, pouvant se produire lors de l’étape de brasage. Pour cela, selon une étape du procédé, il est réalisé au moins un contour d’arrêt 3. Ce contour d’arrêt 3 est avantageusement fermé, autour d’au moins une des pièces 1, 2, et le long du joint de brasage 4. Le contour d’arrêt 3 peut longer le joint de brasage 4 par l’intérieur ou par l’extérieur. Ainsi dans l’exemple illustré, le contour d’arrêt 3 entoure, collectivement, tous les tubes 2, protégeant ainsi le cadre 1 contre toute coulure d’alliage d’apport. Le contour d’arrêt 3 peut être réalisé à tout moment précédent l’étape de brasage. Il peut être réalisé avant ou après l’accostage, avant ou après le dépôt de l’alliage d’apport. Lors d’une étape de dépôt de l’alliage d’apport, l’alliage d’apport est mis en place dans la zone du joint de brasage 4, à l’interface entre les pièces, tube(s) 2 et cadre 1. L’alliage d’apport comprend typiquement une poudre de matériau métallique, constituant plus de 80%, et un liant, tel un polymère. Au cours d’une autre étape, il est procédé au brasage, comprenant essentiellement un chauffage, typiquement par passage au four, avantageusement sous vide ou sous atmosphère protectrice. Le vide est typiquement un vide d’au moins 10-5 bars. L’atmosphère protectrice peut être une atmosphère d’Argon. Le brasage chauffe l’alliage d’apport de manière à fondre la poudre métallique et à évaporer le liant. La poudre métallique fondue issue de l’alliage d’apport occupe alors intimement le joint de brasage 4. Lors d’un refroidissement successif, la poudre métallique fondue durcit et assure l’assemblage des pièces 1, 2, ici les tubes 2 et le cadre 1. Selon une caractéristique de l’invention, le contour d’arrêt 3 comprend une bande où l’état de surface du matériau est modifié. Cette bande est avantageusement continue, selon un contour fermé et elle entoure avantageusement au moins une des pièces 1, 2, de manière à entourer le joint de brasage 4. Selon la conformation de l’assemblage au moins un deuxième contour d’arrêt 3 peut être réalisé, sur la même pièce, par exemple le cadre 1 et/ou sur l’autre pièce, par exemple un tube 2. Ainsi là où l’art antérieur propose une approche chimique avec une encre apte à arrêter une coulure sur une surface encrée, l’invention propose une approche physique avec un état de surface apte à arrêter une coulure sur une surface modifiée, principalement par augmentation de la rugosité et dégradation/perturbation de l’état de surface. Selon une caractéristique préférentielle, plus particulièrement illustrée à la figure 4, le contour d’arrêt 3 présente une largeur L au moins égale à 100 µm, typiquement comprise entre 100 et 300 µm, une profondeur P au moins égale à 10 µm, typiquement comprise entre 10 et 30 µm et une rugosité Ra au moins égale à 0,8 µm, typiquement comprise entre 0,8 et 1 µm. De telles dimensions permettent avantageusement de contenir une éventuelle coulure issue d’une quantité d’alliage d’apport habituellement déposée en vue de réaliser un brasage ou du moins d’empêcher le franchissement du contour d’arrêt 3 par une éventuelle coulure. Un contour d’arrêt 3 peut être réalisé par toute technique de mise en œuvre. Notamment pour obtenir les caractéristiques dimensionnelles précédemment indiquées, il est possible d’utiliser les techniques d’usinage laser, de rayurage, d’usinage plasma ou encore de micro-percussion. L’usinage laser est la technique préférée en ce qu’elle permet aisément de réaliser notamment les caractéristiques dimensionnelles précédentes et en ce qu’elle présente une grande facilité et une souplesse de mise en œuvre, à toute étape du procédé, préalable au brasage. Le contour d’arrêt peut être réalisé par usinage laser y compris après l’étape d’accostage et/ou après l’étape de dépôt de l’alliage d’apport. Les caractéristiques dimensionnelles précédentes sont, par exemple, obtenues, dans une pièce 1, 2 en acier inoxydable, au moyen d’un laser continu présentant une puissance de 150 W, une vitesse d’avance de 1 m/min et une focalisation de 0 mm. Alternativement, elles peuvent être obtenues au moyen d’un laser présentant une puissance de 600 W, une vitesse d’avance de 0,3 m/min et une focalisation de 20 mm. L’invention concerne plus particulièrement un brasage de type brasage fort, soit un brasage réalisé avec un alliage d’apport et nécessitant une température de chauffage supérieure à 450°C, préférentiellement supérieure à 1000°C. Le procédé est plus particulièrement applicable à des pièces 1, 2 en matériau ferreux, préférentiellement de l’acier, encore préférentiellement de l’acier inoxydable, tel de l’acier inoxydable 316L. L’invention concerne encore toute pièce réalisée par un procédé selon l’un quelconque des modes de réalisation ou caractéristiques précédents. L’invention concerne encore un échangeur thermique comprenant deux coupelles et au moins un tube les reliant, où l’assemblage dudit au moins un tube avec au moins une des coupelles est réalisé par un tel procédé. Tel qu’illustré aux figures 5-7 un tel échangeur comprend deux coupelles 10 extrémales. Ces coupelles 10 sont percées de lumières allongées aptes à accueillir les extrémités de même forme de tubes 2, ici au nombre de cinq. Ainsi, à chaque extrémité des tubes est disposée une coupelle 10. Un corps relie encore les deux coupelles 10. Les extrémités des tubes 2 sont assemblées à chacune des coupelles 10 par des plans de joint 4. Les coupelles 10 sont assemblées au corps 12 par un plan de joint 14. Les plans de joint 4 sont protégés par un premier contour 3 qui les entoure globalement. Le plan de joint 14 est protégé par un deuxième contour 13 disposé inscrit dans le plan de joint 14. Ainsi le procédé de l’invention est appliqué deux fois au brasage de réalisation du radiateur. L’invention a été illustrée et décrite en détail dans les dessins et la description précédente. Celle-ci doit être considérée comme illustrative et donnée à titre d’exemple et non comme limitant l’invention à cette seule description. De nombreuses variantes de réalisation sont possibles. 1 : première pièce, cadre, 2 : deuxième pièce, tube, 3 : contour d’arrêt, 4 : joint de brasage, 5 : lumière, 10 : coupelle, 12 : corps, 13 : deuxième contour d’arrêt, 14 : deuxième joint de brasage, L : largeur du contour d’arrêt, P : profondeur du contour d’arrêt Procédé de brasage pour l’assemblage d’au moins deux pièces métalliques (1, 2), comprenant les étapes suivantes : - réalisation d’au moins un contour d’arrêt (3), avantageusement fermé, sur au moins une des pièces (1, 2), le long du joint de brasage (4), apte à empêcher un écoulement d’alliage d’apport, - accostage des pièces (1, 2), - dépôt d’alliage d’apport sur le joint de brasage (4), - brasage, caractérisé en ce que le contour d’arrêt (3) comprend une bande où l’état de surface du matériau est modifiée. Procédé selon la revendication précédente, où le brasage est réalisé par passage au four, avantageusement sous vide ou sous atmosphère protectrice. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, où le contour d’arrêt (3) présente une largeur (L) d’au moins 100 µm, une profondeur (P) d’au moins 10 µm et une rugosité Ra d’au moins 0,8 µm. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, où le contour d’arrêt (3) est réalisé par usinage laser, par rayurage, par usinage plasma ou par micro-percussion. Procédé selon la revendication précédente où l’usinage laser emploie un laser continu de puissance 150 W, avançant à 1 m/min et focalisé à 0 mm, ou de puissance 600 W, avançant à 0,3 m/min et focalisé à 20 mm. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, où le brasage est du type brasage fort, réalisé avec un alliage d’apport et à une température supérieure à 450°C, préférentiellement supérieure à 1000°C. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, où les pièces (1, 2) sont en matériau ferreux, préférentiellement de l’acier, encore préférentiellement de l’acier inoxydable. Pièce réalisée par un procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes. Echangeur thermique comprenant deux coupelles (10) et au moins un tube (2) les reliant, caractérisé en ce que l’assemblage dudit au moins un tube (2) avec au moins une des coupelles (10) est réalisé par un procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 7.