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Procédé de soudage et composition fondante à cet usage.
La présente invention,se rapporte à un nouveau procédé de soudage et à un fondant de soudage nouveau et amélioré à utiliser dans ce procédé.
Comme on le sait, l'efficacité d'une soudure dans la cimentation et le scellage dos Joints dépend de la manière dont la soudure adhère bien aux surfaces ou parties devant être unies; ceci, dans une certaine mesure, est fonction de l'aptitude de la soudure à couler sur les surfaces. Afin d'obtenir un bon contact entre la soudure et les surfaces, on traite couramment ces dernières ou les prépare pour rece- voir la soudure en y appliquant un fondant de soudage..
En gros, un fondant de soudage est une matière qui, appliquée sur des surfaces métalliques, agit en nettoyant ces surfaces et en éliminant de celles-ci tout oxyde contaminateur ou particules étrangères, particules qui empêcheraient le con-
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tact direct entre les surfaces et la soudure et qui gêneraient la coulée de la soudure sur les surfaces. En outre, le òn- dant de soudage sert à diminuer la tension superficielle de la soudure fondue en la rendant plus coulable, favorisant ain- si un meilleur étalement de la soudure sur les surfaces.
En raccourci, dans les procédés conventionnels de souda- ge, comme par exemple lorsque des surfaces sur des parties distinctes doivent être cimentées et scellées ensemble par de la soudure, les parties sont initialement assemblées ou ar- rangées dans le rapport mutuel désiré, les surfaces ',souder étant étroitement adjacentes ou en contact entre elles.
L'assemblage étant ainsi réalisé, on applique un fondant et on chauffe les surfaces, par exemple avec un fer à souder ou analogue, à une température correspondant au point de fusion de la soudure, de manière à ce que lors de l'intro- duction de la soudure fondue elle coule sur et entre les sur- faces et forment en se solidifiant le joint désiré entre elles.
Un certain nombre de substances chimiques bien connues sous une forme solide, pulvérulente, pâteuse ou liquide pos- sèdent les propriétés nécessaires pour se comporter comme un fondant de soudage efficace. Le fondant est communément appliqué sur la surface juste avant que l'opération de sou- dage proprement dite soit exécutée, en vue d'empêcher qu'el- le se contamine ou perde son efficacité. En outre, si on appliquait ces fondants de soudage connus préalablement à l'assemblage initial des parties, la manipulation ultérieure desdites parties tendrait à éliminer le fondant des surfaces à souder. En tout cas, l'utilisation d'un fondant exige de veiller à ce qu'il remplisse adéquatement sa fonction, ce qui complique le procédé de sondage dans son ensemble.
C'est pourquoi un objet majeur de la présente invention
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est d'apporter un procédé relativement simple et aisément exécutable de soudage dans lequel on applique un fondant sur les surfaces à souder bien avant. les opérations aussi bien d'assemblage que de soudage.
Un autre objet est d'accomplir ce qui précède par l'ap- port d'un fondant de soudage nouveau et améliore qui, appli- qué sous forme de liquide, sèche en formant un film adhérent, sec et non collant, qui résiste à la souillure et au frotte- ment.
Un autre objet est d'apporter un fondant sous la forme d'un filât sur la surface à souder, film qui est flexible, ce qui permet à la surface de changer de forme ou de configura- tion après que le film a été appliqué.
Un autre objet encore est d'apporter un fondant présen- tant le caractère défini plus haut, qui par nature est stable et qui présente une vie en exagère relativement longue, ce qui permet d'appliquer le film bien avant son utilisation prévue.
Dans les dessins annexés:
La figure 1 est une vue en perspective d'une unité de vitrage à feuilles multiples constituée conformément au nou- veau procédé de la présente invention;
La figure 2 est une vue fragmentaire en perspective agrandie d'un coin de 1'mille de vitrage à feuilles multiples;
La figure 3 est une vue fragmentaire en perspective d'une feuille de l'unité de vitrage montrant la bande sépa- ratrice y assemblée;
La figure 4 est une vue en coupe transversale de la ban- de séparatrice métallique sur les surfaces de laquelle est appliqué le nouveau fondant de la présente invention; et
La figure 5 est une vue en coupe d'un appareil conçu pour appliquer le fondant sur la bande séparatrice.
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Conformément à la présente invention, on apporta une composition fondante de soudage, caractérisée en ce que la composition comprend une matière filmogène et un agent fondant dans un véhicula liquide.
De même, conformément à la présente invention, on appor- te un procédé pour appliquer une soudure sur une surface mé- tallique en chauffant la surface et en mettant en contact avec elle de la soudure fondue caractériséen ce que préalablement au chauffage de cette surface on applique une composition comprenant un agent fondant et une matière filmogène dans un véhicule liquide sur ladite surface à couder et en ce qu'on sèche ensuite pour laisser une couche d'agent fondant unie à ladite surface par ladite matière filmogèna.
Ainsi que ceci sera mis en évidence par la description détaillée qui suit, le nouveau procédé de soudage et le fon- dant de soudage amélioré de la présente invention ne se li- mitent pas à l'emploi pour une opération de soudage spécifi- que quelconque ou à la fabrication d'un produit particulier quelconque. A titre d'exemple et simplement en guise d'il- lustration, l'invention toutefois sera représentée dans les dessins et décrite ci-après en détail en se référant à une unité de vitrage à feuilles multiples du type verre-métal.
Comme illustré dans les dessina, l'unité de vitrage à feuilles multiples du type verre-métal., 10, comprend des feuilles de verre 11 disposées de manière espacée, parallè- lement face à face, avec leurs portions d'arêtes marginales fixées ensemble par une bande métallique séparatrice 12 en vue de former entre elles un espace d'air scellé 13, La ban- de séparatrice 12 est unie aux surfaces internes des feuil- les de verre 11 au moyen de joints soudés 14 entre la bande et les enduits métalliques 15 adhérant aux feuilles de verre.
L'espace d'air 13 peut être rempli avec de l'air déshydraté
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ou autre gaz, ou déprimé pour créer un vide partiel en vue d'obtenir une structure destinée à réduire la transmission de chaleur à travers l'unité et de retarder la condensation de l'humidité sur les feuilles de(verre L'unité vitrée peut consister en plus de deux feuilles de verre assemblées pour former un nombre quelconque d'espaces d'air au moyen de feuilles adjacentes assemblées entre elles de la manière décrite plus haut.
Suivait un mode opératoire pour la production d'unités vitrées à feuilles de verre multiples présentant ce caractè- re général, les portions d'arêtes marginales des surfaces internes des deux feuilles de verre sont pourvues d'enduits métalliques adhérant fortement, de préférence un alliage de cuivre, enduits qui sont étamés avec une couche de soudure.
Une bande séparatrice de plomb ou d'alliage de plomb rela- tivement mince est placée sur tranche sur l'enduit métalli- que sur une des feuilles de verre et un fer à souder ou au- tre moyen de chauffage est passé le long de la jonction de la bande et de l'enduit pour élever leur température afin d'amener la soudure, appliquée sur les surfaces de la maniè- re courante, à couler sur ces surfaces et à former un joint soudé -unissant la bande à la feuille de verre. La première feuille de verre, avec la bande séparatrice qui lui est rac- cordée, est alors retournée sur la seconde feuille de verre et le processus de soudage est répété pour unir les enduits
Métalliques sur cette dernière à la bande séparatrice, en achevant ainsi l'unité.
Dans la forme de réalisation préférée, une simple lon- gueur de la bande séparatrice 12 est utilisée autour de tout le périmètre des feuilles de verre, la bande étant façonnée de manière à se conformer au contour des enduits métalliques
15 sur les feuilles de verra, et les extrémités qui se ren-
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contrent sont soudées entre elles pour compléter le scellai de l'espace d'air. La bande séparatrice peut être stockées sous forme de matière stockée continue, telle qu'un rouleau situe près de l'endroit d'assemblage, et la bande est dévo- dée à partir de ce rouleau et découpée aux longueurs désirées en fonction des besoins.
La largeur de la bande peut varier en fonction de l'espacement désiré entre les feuilles de ver- re, espacement qui détermine les dimensions de l'espace mort d'air. Dans les unités commerciales, deux largeurs sont de- venues plus ou moins standardisées; ces largeurs sont le 1/4 de pouce (6,35 mm) et le 1/2 pouce (12,70 mm).
Après que l'unité a été fabriquée, il est courant de piquer la bande séparatrice et d'insérer des aiguilles hypo- dermiques ou analogues à travers la bande et dans 1'espace d'air dans le but d'éliminer l'air de cet espace et de le remplacer par de l'air déshydraté ou autres gaz relativement exempts d'humidité, après quoi les ouvertures sont rescellées avec des gouttes de soudure. Ce mode opératoire est destiné à éliminer aussi complètement que possible toute humidité de l'espace d'air scellé et de maintenir ainsi les surfaces, à l'intérieur de la feuille de verre, axemptea de condensation.
On comprendra que l'efficacité du'type décrit ci-dessus d'unité vitrée, à la fois quant aux propriétés isolantes et in- hibitrices de condensation, dépend principalement du joint hermétique établi entre les feuilles de verre, de manière à prévenir l'entrée d'humidité et d'air chargé de poussière dans l'espace d'air. Ceci dépend à $on tour de la formation d'un bon joint soudé entre la banda séparatrice et les en- duits métalliques sur les feuilles.
Le procédé d'assemblage décrit plus haut suffit à pro- duire une union mécanique satisfaisante entre la bande sépa- ratrice 12 et les feuilles de verre 11; toutefois, il n'asssu-
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re pas que l'espace d'air 13 sera hermétiquement fermé parce que des fuites ou piqûres minuscules peuvent exister. En vue de prévenir ces fuites, il convient que la soudure soit ame- née à entourer complètement le bord de la bande séparatrice
12 en produisant ce que l'on appelle un joint de suage et en produisant des cordons 16 des deux cotés de la bande comme représenté à la figure 2. On comprendra que pour former un tel joint la soudure doit couler librement entre les surfaces en aboutement du bord de la bande séparatrice et de l'enduit métallique sur la feuille.
Précédemment., en vue de former un joint hermétique après que l'unité a été assemblée de la manière décrite plus haut, on appliquait du fondant sur les joints et on exécutait une seconde passe avec le fer à souder.
Bien que ce mode opératoire soit efficace pour l'élimination des piqûres ou autres irrégularités ' dans le joint de soudure il ne garantit pas que la soudure recouvrira complètement et coulera entre les surfaces en aboutement en formant ainsi les cordons désirés sur les deux côtés de la bande.
On comprendra que l'obtention d'un joint de suage dépend dans une grande mesure de ce que l'on aura amené la soudure à couler par-dessus les surfaces à souder et à adhérer étroi- tement à celles-ci. Comme signalé précédemment), l'aptitude de la soudure à couler librement sur une surface et à adhérer fermement à celle-ci est favorisée en apprêtant ou traitant la surface avec un fondant de soudage. Dans le cas présent, il est souhaitable qu'au moins les surfaces en aboutement, les bords de la bande et les enduits métalliques soient trai- tés avec un fondant.
Pour assurer un joint robuste et un scellage hermétique étroit entre les enduits métalliques 15 et la bande sépara- trice 12, la présente invention envisage une nouvelle méthode de soudage dans laquelle un fondant est appliqué sur la bande
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séparatrice bien avant le processus d'assemblage initial, fondant qui ne gène toutefois en aucune manière le processus initial d'assemblage.
Cette opération est rendue possible par l'emploi d'un fondant de soudure amélioré formulé confor- mément à la présente invention de manière à former un file 17 de fondant sur la bande, film qui apprête adéquatement la bande en vue du soudage et qui permet la manipulation de la bande pendant le processus initial d'assemblage sans effet défavorable pour le fondant, A cet effet le film de fondant est sec et adhère sur la bande, au point de ne pouvoir être enlevé par frottement pendant le processus d'assemblage, et il est flexible en sorte de ne pas s'écailler ou se détacher en poussière de la bande lorsque cette dernière est cintrée et formée au contour dea feuilles.
En outre, le fondant amélioré ne perd pas son efficacité par exposition à l'atmosphère pendant des durées relativement prolongées et présente au contraire une vie en étagère relati- vement longue, pouvant ainsi l'appliquer bien longtemps d'a- vance à l'emploi de la bande, laquelle peut alors être en- treposée jusqu'à ce qu'on en ait besoin, sans devoir exercer de contrôle concernant les conditions atmosphériques ordi- naires. En outre, le flux est supporté dans un véhicule li- quide approprié, ce qui permet de l'appliquer commodément suivant un mode continu sur les bandes séparatrices de lon- gueur suffisante pour fabriquer un certain nombre d'unités vitrées.
Une autre particularité du nouveau flux de la présente invention est qu'il présente une grande stabilité à la cha- leur. Naturellement, comme les bandes séparatrices utilisées dans la fabrication des unités vitrées à feuilles multiples ont des largeurs relativement faibles, il est important que le film de fondant possède un point de fusion relativement
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élevé en sorte que le film tout entier ne fonde et se décom- pose lorsque le fer à souder passe le long de la première ligne de raccord entre la bande et l'enduit métallique, en ne conservant que peu ou pas d'action fondante pour le sou- dage de la seconde ligne de raccord.
En termes généraux, le fondant de la présente invention comprend une matière filmogène résineuse et un agent fondant soluble dans un véhicule liquide tel que l'eau ou l'alcool.
Par exemple, on obtient des fondants satisfaisants en plon- geant la bande séparatrice de plomb dans des solutions aqueu- ses d'un alcool polyvinylique synthétique soluble dans l'eau et d'un agent fondant soluble tel que le monobromhydrate d' hydrazine. Par application sur la bande séparatrice, le sol- vant sèche en laissant une couche mince de fondant unie fer- moment à la bande de plomb par la matière filmogène. Les expressions "pouncent" et "parties" employées ici et dans les revendications ci-jointes sont des pour-cent et des parties en poids.
A titre d'exemple, on obtient d'excellents résultats avec un fondant de soudage comprenant 1 à 15 parties d'une matière filmogène, 1 à 8 parties d'un agent fondant et 0 à 0,1 partie d'un agent tensioactif conjointement avec 5 à 300 parties d'un solvant. Après application sur la bande séparatrice et séchage du solvant, la matière filmogène sert à unir l'agent fondant à la bande séparatrice de plomb.
Beaucoup de matières filmogènes diverses peuvent être utili- séss, comme la méthyl-cellulose, la polyvinylphrr9olidene, le sel sodique de carboxyméthyl-celluclose, la gomme d'aca- cia, les résines thermoplastiques, la colophane et les divers polymères filmogènes à l'état d'émulsion comme le polyéthylè- ne, etc. Ces matières présentent toutes une stabilité & la chaleur relativement élevée de manière à ne pas fondre com-
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plètement et à se décomposer lorsque la première ligne de raccord entre la bande et l'enduit sur la première feuille est soudée.
L'agent fondant doit aussi présenter un point de fusion relativement élevé et avoir peu de tendance à se décomposer ou à perdre son efficacité par application de chaleur, et naturellement le fondant doit aussi être efficace pour l'ap- prêtage des surfaces à unir en vue de recevoir la soudure, dans le cas présent tant le plomb ou alliage de plomb que les enduits d'alliage de cuivre étamé. Divers agents fondants ont été expérimentés et se sont avérés satisfaire aux exigen- ces qui précèdent. Des exemples de ces agents sont le mono- bromhydrate d'hydrazine, l'acide tartrique, l'acide citrique, le chlorhydrate d'acide glutamique et la colophane et ses dé- rivés. On peut ajouter à toutes ces matières de faibles quantités d'urée si on le désire, de manière bien connue dans l'art de la soudure.
Comme l'urée est une matière basique, lorsqu'elle est combinée & des agents fondants elle a tendan- ce à améliorer l'action fondante dans une certaine mesure et en outre elle a tendance à neutraliser ou à éliminer le résidu acide laissé par l'agent fondant, résidu qui peut exercer un effet néfaste sur les surfaces métalliques.
En vue de promouvoir un meilleur mouillage des surfaces par la solution de fondant, on peut y ajouter un agent ten- sioactif. De préférence, ces agents sont organiques et non ioniques.
La matière filmogène et l'agent fondant sont en solution ou dispersion dans de l'eau, de l'alcool ou un mélange compre- nant à la fois de l'eau et de l'alcool. La quantité de sol- vant peut varier dans de larges liaites selon la force et la viscosité désirées de la solution. En d'autres termes, la seule exigence est que l'agent filmogène et l'agent fondant
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soient dispersés ou dissous dans un véhicule liquide et que cette solution ou dispersion puisse être ensuite diluée à la force et consistance désirées. Bien qu'on n'impose pas de limites, on a déjà Indiqué précédemment que 5 à 300 par- ties de solvant donnent satisfaction.
Des résultats très favorables ont été obtenus avec un fondant de soudage composé de 0,5 partie d'alcool polyviny- lique synthétique soluble dans l'eau, 0,1 partie d'un agent tensioactif organique non ionique, 75 parties d'eau distil- lée, 8 parties d'un agent fondant et 75 partira d'alcool isopropylique à 91%. L'agent tensioactif comme signalé pré- cédemment assiste le mouillage de la bande. Dans le cas " considéré ici, on utilise le monobromhydrate d'hydrazine comme agent fondant.
On dissout les constituants dans un solvant comprenant des parties égales d'eau et d'isopropanol à 91% pour former une solution qui est aisément appliquée sur la bande et qui sèche en un film tenace adhérent de fondant, qui ne s'altère pas par une manipulation répétée et qui pré- sente une stabilité à la chaleur relativement élevée.
On peut obtenir d'excellants résultats avec un fondant de soudage composé de 4 parties d'une résine thermoplastique,
2 parties d'acide tartrique, 100 parties d'isporpoancl à 99% et 2,5 parties d'eau distillée. La résine utilisée est une résine dure finement divisée de couleur claire ayant un point de fusion relativement élevé. Cette matière sert prin- cipalement d'agent filmegène mais ne produit pas d'action fondante douce qui aide l'acide tartrique dans la prépara- tion de la surface à souder. L'acide tartrique est un parmi des acides organiques à point de fusion élevé et il est très efficace dans le nettoyage des surfaces à souder et favorise la coulée du fondant sur ces surfaces.
Le mélange produit une solution jaune limpide basse viscosité, facilitant son
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application sur la bande suivant un mode continu. Ainsi ap- pliquée, la solution sèche rapidement en un film non collant qui est insensible à l'humidité, qui est résistant à l'oxyda- tion et qui présente une stabilité élevée à la chaleur.
Ci-après on donne des exemples spécifiques d'autres fondants prépares conformément à la présente invention.
EMI12.1
Les constituants et leurs proportions sont présenté. à ti- tre d'illustration et ne présentent pas un caractère limi- tatif pour l'invention.
Exemple 1
On prépare un fondant de soudage ayant la composition suivante : 2 parties de résine finement divisée 1,5 parties d'acide citrique 0,75 partie d'urée
EMI12.2
100 parties df isopxopsro.
On dissout la résine finement divisée dans l'isopropa- nol et l'acide citrique, après quoi on ajoute l'urée à la so- lution. Le fendant qui reste sur la bande après que la solu- tion a séché présente une excellente efficacité comme fondant et la température de fusion est relativement élevée, voisine de 153 C.
EMI12.3
Exempl.eiiiT2
On prépare un fondant de soudage ayant la composition suivante : 2,1 parties de chlorhydrate d'acide glutamique 1,2 parties d'urée 4 parties de colophane 100 parties de méthanol 5 gouttes d'acide chlorhydrique On dissout d'abord la colophane dans du méthanol, puis le chlorhydrate d'acide glutamique et l'urée dans l'ordre
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indiqua L'acide glutamique apporte l'action fondante en recevant une légère assistance à la fois de la colophane et de l'urée. Le but principal de la colophane toutefois cet de servir d'agent filmogène, La petite quantité d'acide chlorhydrique est ajoutée pour clarifier la solution et la proportion de ce consituant peut varier dans un intervalle assez étroit.
Ici, on ajoute l'acide goutte à goutte jus- qu'à ce qu la solution des autres constituants dans l'alcool devienne limpide. La solution sèche en un film élastique tenace qui montre une bonne action fondante et qui présente de la stabilité à chaud ; toutefois celle-ci n'est pas aussi élevée que certains parmi les autres agents filmogènes.
Exemple 3
On prépare une solution similaire à celle citée à l'exem- ple 2 qui précède avec comme différence cependant que l'on utilise 2 parties de colophane au lieu de 4 parties dans l'exemple ci-dessus.
Exemple 4 On prépare une solution de fondant ayant la composition suivante : 150 parties d'eau 16 parties de aonobromhydrate d'hydrazine 6 parties d'émulsion de polyéthylène 0,1 partie d'agent tensioactif.
L'agent fondante le monobromhydrate d'hydrazine, sont ajcutés à l'eau contenant la petite quantité d'agent tension- actif, A cette solution on ajoute l'agent filmogène, qui est l'émulsion de polyéthylène. On peut utiliser n'importe quel- le émulsion de polyéthylène à la condition qu'elle soit for- mulée avec un agent mouillant non ionique compatible. Une émusion que l'on préfère ont préparée à partir de 60 parties de polyéthylène, 16 parties d'un surfactant non ionique et de
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1,2 parties de morpholine.
Exempeles 5 à 8
On prépare des solutions similaires à celle de 1'exemple 4 et ayant les mêmes constituants, sauf que 24 parties, 1 partie, 3 parties et 6 parties de l'émulsion de polyéthylène sont utilisées en combinaison avec le autres constituants dans les proportions spécifiées à l'exemple 4.
Les solutions de la présente invention peuvent être ap- pliquées sur des matières stockées substantiellement conti- nues de bandes séparatrices qui, à cause de leur flexibilité, peuvent être stockées en bobines jusqu'au moment de l'assem- blage aves les feuilles de verre.
Dans la figure 5 on repré- sente un appareil 18 convenant particulièrement bien pour appliquer la solution à la bande en les quantités et sur les surfaces désirées Cet appareil comprend un réservoir 19 destiné à recevoir une certaine quantité de solution et un rouleau 20 fixé sur un arbre 21 tourillonné dans les parois latérales 22 du réservoir, de manière à tourner autour d'un axe substantiellement horizontal, au moins la périphérie ex- terne du rouleau passant à travers la solution dans le réser- voir lorsque le rouleau tourne autour de son axe. Au moins la périphérie externe du rouleau est absorbant, de manière à s'imbiber de la solution lorsqu'elle passe dans le réser- voir.
A cet effet, ou bien le rouleau peut être fabriqué à partir d'un tissu ou foutre, ou bien la périphérie extérieu- re du rouleau peut être recouverte d'une telle matière.
La bande peut être déroulée à partir d'une bobine de stockée, passée sur le rouleau de feutre saturé de solution de fondant, après quoi la solution est séchée en laissant un fila 17 et la bande est rebobinée pour l'entreposage et l'usage futur.
Comme représenté, seulement un côté et le bord. opposée de la bande sont enduits avec le fils de fondant; toutefois, on
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comprendra que, si on le désire, les deux côtés de la bande pourront être enduits. L'enduction seulement d'un coté de la bande a donné satisfaction puisqu'il est d'importance ma- jeure que les bords du ruban soient apprêtée pour recevoir la soudure, en aorte que cette dernière coule autour de cet- te surface et entre la bande et les enduits métalliques.
Il ressort nettement que l'utilisation d'un fondant présentant la caractéristique décrite plus haut permet la for- mation d'une unité vitrée scellée de manière satisfaisante lors de la première passe du fer à souder pendant le proces- sus initial d'assemblage. En d'autres termes lorsque ce fon- dant est utilisé, il n'est pas nécessaire d'effectuer la se- conde opération de soudage de finition.
Au surplus, on a trouvé que l'on peut obtenir un joint étanche satisfaisant sans l'étamage relativement coûteux de la bande séparatrice de plomba bien que ce stade puisse être exécuté si on le @é- aire, L'invention non seulement simplifia considérablement l'assemblage et le processus de soudage intervenant dans la fabrication d'unités vitrées à feuilles multiples du type considéré, mais. elle contribue aussi à la formation d'un joint scellé plus solide et plus étanche entre les bandes sépara- trices et les feuilles de verre.
Un autre attribut important du fondant de soudage de la présente invention, non encore réalisé jusqu'ici, est que, puisqu'il forme un film sec à l'épreuve de la saleté, il ne contamine pas les mains de l'o- pérateur et par conséquent pas non plus les feuilles de ver- re au cours du processus d'assemblage initial. Cette carac- téristique est d'importance parce que si les surfaces inter- nes de la feuille se salissaient pendant le processus d'as- semblage, l'unité terminée ne serait pas acceptable vu que le joint scellé, une fois formé, les surfaces internes de la feuille ne savent plus être nettoyées.