<Desc/Clms Page number 1>
Procédé de soudage de l'aluminium.
Le soudage des objets en-aluminium ou en alliages d'alumi- nium sans utilisation de fondants comporte généralement les opérations suivantes :
On nettoie d'abord les parties à souder puis on les rend rugueuses au moyen d'un grattoir, d'une brosse métallique, d'une toile d'émeri, d'une lime ou d'outils analogues. Souvent on grave encore des rainures dans ces surfaces rendues rugueuses. On chauffe ensuite ces surfaces et les frotte avec une soudure jusqu'à ce que les parties à souder en soient parfaitement recouvertes. Au cours de cette opération prend dans sa masse l'oxyde qui s'est de nouveau formé après le nettoyage, de telle façon que la sou- dure adhère aux endroits ou la pellicule d'oxyde d'aluminium est réellement détruite, car c'est à ces endroits que peut se former un alliage entre l'aluminium et la soudure.
On frotte la. soudure soit avec le bâton de soudure lui-même, soit au moyen d'une
<Desc/Clms Page number 2>
brosse métallique par exemple qui souvent est combinée avec un fer à souder. On enlève l'écume qui peut se former et après cette première opération on place les parties à souder dans la position voulue; on ajoute une nouvelle quantité de soudure et on termine le soudage en continuant à chauffer. On recommande d'utiliser un chauffage indirect lors de cette dernière opération.
Les désavantages de ce procédé sont connus. On n'a pas de garantie de la solidité de ces assemblages et la résistance à la corrosion est relativement faible. On a essayé d'améliorer la composition de la soudure, toutefois sans succès, car la cause première des désavantages cités n'a pas été reconnue jusqu'à pré- sent. Durant la première opération, on n'a pas la certitude que l'adhérence entre la soudure et l'aluminium est complète, puisque la. soudure qui ne s'est pas alliée à l'aluminium recouvre toute la surface traitée ; on se contente d'une adhérence qui trompe l'oeil. En réalité l'adhérence a l'air d'être parfaite dès que la soudure liquide couvre entièrement la surfacé préparée et ne se retire pius au frottement comme un liquide qui ne mouille pas.
Et cependant, ce n'est qu'une illusion, car la soudure ne se retire plus dès qu'une adhérence, c'est-à-dire un alliage entre la soudure et l'aluminium a été réalisée à des points suffisam- ment rapprochés: la soudure forme pont d'un point d'adhérence à l'autre, ce qui cause l'illusion d'une adhérence complète. De cette manière on réalise des soudages à la solidité desquels on ne peut pas se fier. D'autre part, tous les procédés connus qui n'utilisent pas de fondants présentent encore le désavantage que l'oxyde d'aluminium provenant de la pellicule d'oxyde qui se trouve sur la surface d'aluminium et qui n'est généralement dé- truite qu'en partie, n'est pas enlevée lors du frottage au moyen de la soudure mais se répartit dans la soudure elle-même.
Il en
<Desc/Clms Page number 3>
résulte que la résistance à la corrosion d'une soudure contaminée de cette manière est sensiblement abaissée par les inclusions d'oxyde sont autant de points d'attaque pour les agents corrosifs.
La présente.invention élimine ces désavantages. Elle se rapporte à un procédé qui garanti une adhérence parfaite entre la soudure et l'aluminium et assure l'élimination des oxydes.
Les parties à souder sont tout d'abord nettoyées, rendues éventuellement rugueuses et chauffées selon les procédés connus.
La température doit atteindre au moins le point de fusion de la soudure. On brosse ou on frotte ensuite, en ajoutant de la soudure aux surf aces ainsi préparées, d'une façon énergique jusqu' à ce qu'on se soit rendu compte à la vue que ces surfaces sont complètement recouvertes d'une très fine couche d'alliage qui s'est formée entre la couche superficielle d'aluminium et la soudure. A l'encontre des procédés connus, on élimine complè- tement, au moyen de la brosse ou d'une autre façon, la soudure qui ne s'est pas alliée à l'aluminium; il ne reste sur les parties à souder qu'une très fine couche d'alliage de sorte qu'on ne peut pas être trompé par l'apparence d'une adhérence parfaite entre la soudure et l'aluminium.
Grâce au brossage ou au frottage et à l'élimination de la soudure, la pellicule d'oxyde qui se trouvait sur l'aluminium est éliminée, ce qui garantit une adhé- rence complète.
Après cette préparation, on place les parties à souder dans la position voulue et on les soude tout en chauffant au moyen de soudure fraîche. On obtient de cette façon un assem- blage meilleur que suivant les procédés connus parce que l'adhé- rence sur l'aluminium est parfaite. Comme l'oxyde d'aluminium a été éliminé, la résistance à la corrosion des endroits soudés est à soudures égales meilleure lorsqu'on utilise le procédé
<Desc/Clms Page number 4>
selon la présente invention que lorsqu'on utilise un des procédés connus.
Après avoir préparé les parties à assembler par brossage avec la soudure liquide, on obtient des soudures qui ne contien- nent pratiquement plus d'oxydes provenant de l'objet d'aluminium.
Cependant, ses surfaces se recouvrent d'une pellicule excessive- ment fine d'oxyde des métaux dont la soudure est composée. Ceux ci sont loin d'être aussi dangereux que le film qui se trouvait avant sur l'objet d'aluminium et diminuent beaucoup moins la résistance mécanique de l'assemblage, car la soudure est réunie par alliage à toute la surface de l'aluminium. On peut cependant améliorer encore l'assemblage au point de vue de la résistance à la corrosion de la façon suivante: après avoir placé les pièces à réunir dans la position voulue, on dépose à un endroit de petite surface, la soudure liquide et on entraîne celle-ci à l'abri de l'air et au moyen d'un outil approprié (un racloir par exemple) sur toute la surface préparée en ayant soin d'enlever en même temps la pellicule d'oxyde qui se trouve sur les parties à assembler.
La partie avant de l'outil enlève la pellicule d'oxyde pendant que la partie arrière entraîne la soudure liquide derrière soi de telle façon que la surface préparée n'a plus la possibilité de s'oxyder et qu'il se forme un passage continu de la surface d'alliage à la soudure pure. Comme outil il est recommandable d'utiliser un ruban d'acier possédant une forme appropriée et dont l'extrémité fait l'office de râcloir. Il faut au moyen de cet outil enlever la pellicule d'oxyde simultanément des deux surfaces préparées. Pour rendre cette opération possible les surfaces préparées doivent pouvoir être atteintes par l'outil même si on les a déjà placées dans la position voulue.
Si l'on veut par exemple souder une bande de tôle perpendiculairement
<Desc/Clms Page number 5>
sur une autre tôle d'aluminium, on biseaute le bord inférieur de la bande de tôle à souder de telle sorte qu'âpres la préparation et la mise en place des parties à assembler, la. bande de tôle ne touche l'autre tôle que par un bord effilé. Ce bord effilé forme par exemple sur un côté un angle de 45 avec l'a.utre tôle et on utilise un outil présentant un angle approprié, c'est-à-dire dont l'extrémité forme un angle de 45 également. Il est important que l'extrémité de l'outil et la soudure qu'elle entraîne restent à l'abri de l'air pendant cette opération.
Le moyen le plus simple est de diriger la flamme non oxydante d'un brûleur ou d'une lampe à souder, qui fournit en partie ou entièrement la chaleur néces- saire, simultanément sur la pa.rtie qui se trouve devant l'outil, sur l'extrémité de l'outil et sur la soudure entraînée; on dépla.ce la flamme en même temps que l'outil. De cette façon l'accès de l'air est empêché et la mince pellicule d'oxyde qui se trouve sur chaque ligne de soudure, ne peut se former que lorsque l'opé- ration de soudage est terminée. On évite ainsi pra.tiquement les inclusions d'oxyde qui souillent les assemblages pa.r soudage réalisés par d'autres procédés.
Lorsque les parties à assembler sont trop grandes pour pou- voir être recouvertes de soudure fraîche en un seul mouvement, on opère en plusieurs fois, c'est-à-dire on soude les parties d'un seul mouvement selon le procédé décrit sur une distance de quinze à vingt centimètres par exemple, puis on a.pporte une nou- velle quantité de soudure fraîche à l'endroit ou l'on s'est arrêté, on continue à souder sur une distance de quinze à vingt centimètres, et ainsi de suite.
Lorsqu'on veut réparer une pièce de fonderie brisée, on usine les endroits de la cassure avant de les souder; l'usinage a lieu généralement au moyen d'une lime.
<Desc/Clms Page number 6>
Si l'on veut souder suivant le nouveau procédé, un tube dans un manchon, on brosse ou on frotte d'aborda après nettoyage, la partie extérieure de l'extrémité du tube et la partie inférieure du manchon au moyen d'une soudure appropriée (ainsi qu'il a été décrit plus haut); il est recommandable d'utiliser à cet effet une brosse ronde rotative mue mécaniquement. Après cette opéra- tion, on introduit, de préférence par un mouvement rotatoire l'extrémité du tube dans le manchon. Au cours de cette opération, la couche d'oxyde est éliminée en grande partie d'une façon ana- logue à celle décrite plus haut. Une élimination complète comme dans le cas de l'assemblage d'une bande de tôle perpendiculaire- ment sur une autre tôle n'est cependant guère possible.
Il va de soit que le manchon et l'extrémité du tube doivent se trouver au moins à la température du point de fusion de la soudure lorsqu'on les introduit l'une dans l'autre. Lorsque l'extrémité du tube a été introduite dans le manchon on brosse le joint à l'une des- extrémités du manchon au moyen de soudure fraîche exactement comme on le fait pour préparer les surfaces à souder, on maintientle joint à l'abri de l'air au moyen d'une flamme non oxydante et on y apporte de la soudure fraîche. Cette soudure coule entre le tube et le manchon dans toute la longueur de ce dernier (à moins que le joint entre le tube et le manchon soit complètement étanche) et remplit complètement l'espace qui se trouve entre les parties à souder.
Ce soudage de tubes dans des manchons ou dans des tubes d'un diamètre plus grand n'a pas pu être réalisé jusqu'ici par les procédés connus. Ce nouveau soudage de tubes trouve une application importante dans la fabrication de cadres en tubes par exemple de cadres de bicyclettes. Il n'existait pas juqqu'à présent des bicyclettes en alliages d'aluminium avec cadre soudé.
<Desc/Clms Page number 7>
On se contentait d'introduire sans usage de soudure des tubes en alliages d'aluminium dans des manchons en acier (voir par exemple la "Revue de l'aluminium" de Juillet/ Août 1933); l'assemblage réalisé par cette dernière méthode se relâche inévitablement après quelque temps; ce désavantage n'existe pas avec des assem- blages soudés.
La supériorité du nouveau procédé peut aussi être démontrée d'une manière particulièrement frappante par le soudage de grandes lettres en tôle mince, où les bandes de tôle sont soudées l'une à l'autre perpendiculairement et par contact bord à bord. Le soudage réussit d'une fa.çon pa.rfaite, alors que si l'on tra- vaille d'après les procédés connus les parties de la lettre déjà soudée se séparent de nouveau par suite des tensions qui se forment lorsqu'on soude les parties non encore reliées ; des déformations de la lettre peuvent aussi se produire.
Le nouveau procédé est aussi parfaitement applicable ainsi qu'il a été dit plus haut, pour la réparation de pièces de fonderie en aluminium.
Le soudage final peut naturellement être opéré avec une autre soudure que celle qui a été utilisée lors du brossage ou frottage des surfaces à assembler.
Dans certains cas pour le souda.ge pa.r exemple d'alliages d'aluminium traités thermiquement (avional et dura.lumin pa.r exemple), il est avantageux parfois d'exécuter le brossage ou frottage préliminaire avec une soudure à bas point de fusion et de réaliser le soudage final au moyen d'une soudure à point de fusion relativement élevé mais présentant des qualités méca- niques meilleures que la soudure à bas point de fusion. De cette façon on peut obtenir des assemblages présentent par exemple une résistance à la traction supérieure sans qu'il soit
<Desc/Clms Page number 8>
nécessaire de chauffer les pièces pendant les deux opérations à une température élevée; les propriétés mécaniques des pièces en souffrent moins que si la première opération était également exécutée à une température relativement élevée.
Pour la réalisation du procédé d'après la présente invention, on peut recommander entre autres des soudures de la composition suivante:
EMI8.1
<tb> 1. <SEP> zinc <SEP> 25 <SEP> parties <SEP> 9 <SEP> Etain <SEP> 75 <SEP> parties.
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
Cadmium <SEP> 35 <SEP> " <SEP> Zinc <SEP> 120 <SEP> "
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Cuivre <SEP> 4 <SEP> "
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 2. <SEP> zinc <SEP> 21 <SEP> " <SEP> Plomb <SEP> 1 <SEP> "
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Cadmium <SEP> 80 <SEP> "
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 10 <SEP> Zinc <SEP> 192 <SEP> "
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 3. <SEP> Zinc <SEP> 21 <SEP> " <SEP> Aluminium <SEP> 8 <SEP> "
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Cadmium <SEP> 80 <SEP> "
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Aluminium <SEP> 1,5 <SEP> " <SEP> 11 <SEP> Etain <SEP> 5 <SEP> "
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Zinc <SEP> 189 <SEP> "
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 4.
<SEP> Etain <SEP> 158 <SEP> " <SEP> Aluminium <SEP> 11 <SEP> "
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Zinc <SEP> 40 <SEP> "
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Plomb <SEP> 2 <SEP> " <SEP> 12 <SEP> Zinc <SEP> 10 <SEP> "
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> cadmium <SEP> 35 <SEP> "
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 5. <SEP> Etain <SEP> 128 <SEP> " <SEP> Aluminium <SEP> 1,5 <SEP> "
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Zinc <SEP> 40 <SEP> "
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Cadmium <SEP> 30 <SEP> " <SEP> 13 <SEP> Zinc <SEP> 20 <SEP> "
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Plomb <SEP> 2 <SEP> " <SEP> Cadmium <SEP> 35 <SEP> "
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Argent <SEP> 5 <SEP> "
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 6.
<SEP> Etain <SEP> 80 <SEP> " <SEP> 14 <SEP> Zinc <SEP> 5 <SEP> "
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Zinc <SEP> 8 <SEP> " <SEP> Cadmium <SEP> 80 <SEP> "
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Cadmium <SEP> 120 <SEP> " <SEP> Argent <SEP> 6 <SEP> "
<tb>
<Desc/Clms Page number 9>
EMI9.1
<tb> 7. <SEP> Etain <SEP> 194 <SEP> parties <SEP> 15 <SEP> Zinc <SEP> 21 <SEP> parties.
<tb>
<tb>
Zinc <SEP> 6 <SEP> " <SEP> Cadmium <SEP> 80 <SEP> "
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Aluminium <SEP> 5 <SEP> " <SEP> Argent <SEP> 4,5 <SEP> "
<tb>
<tb> 8. <SEP> Etain <SEP> 160 <SEP> "
<tb>
<tb>
<tb> Zinc <SEP> 35 <SEP> "
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Aluminium <SEP> 5,5 <SEP> "
<tb>
Les soudures nommées ci-dessus ne sont données que comme exemple. Rien n'empêche naturellement d'autres soudures d'être utilisées, pourvu qu'elles n'aient pas un point de fusion trop élevé et qu'elles soient suffisamment résistantes à la. corrosion.