CH345859A - Procédé de fabrication d'une feuille métallique creuse et feuille obtenue par mise en oeuvre de ce procédé - Google Patents

Procédé de fabrication d'une feuille métallique creuse et feuille obtenue par mise en oeuvre de ce procédé

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CH345859A
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CH
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metal
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weld
layers
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Munro Mackie Alastair
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Aluminium Lab Ltd
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D53/00—Making other particular articles
    • B21D53/02—Making other particular articles heat exchangers or parts thereof, e.g. radiators, condensers fins, headers

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)

Description


  Procédé de fabrication d'une feuille métallique creuse  et     feuille    obtenue     par        mise    en     #uvre    de ce procédé    Le présent brevet comprend un     procédé    de fabri  cation d'une feuille métallique creuse, par exemple  en aluminium ou en un alliage d'aluminium, et la  feuille métallique creuse obtenue par la mise en       #uvre    de ce procédé.  



  On sait fabriquer des feuilles d'aluminium creuses  présentant des passages longitudinaux continus  ménagés à l'intérieur de     celles-ci    entre deux     couches     superficielles de métal. Dans le procédé connu, les  passages sont tout d'abord définis par impression de  motifs en matière empêchant la soudure sur les deux  faces d'une feuille     d'aluminium    centrale, que l'on  unit ensuite par laminage à chaud à deux autres  feuilles d'aluminium, sauf sur les     surfaces    sur les  quelles la matière empêchant la soudure a été dépo  sée, cette matière s'étant étendue au     cours    du lami  nage.

   On ouvre alors les passages en forçant un fluide  sous pression dans la feuille composite, le long des  régions pourvues de matière empêchant la soudure,  la feuille étant maintenue entre deux plateaux de  presse ; la pression du fluide sépare les deux surfaces  de la feuille composite aux endroits où elle a été  empêchée de s'unir par ladite matière.  



  Le     procédé    objet d'une des inventions est carac  térisé en ce que l'on forme un corps métallique com  posite plat, présentant deux couches métalliques  superficielles et une couche centrale constituée par  des segments métalliques reliant les deux     couches     superficielles, lesdits segments étant séparés l'un de  l'autre par des longueurs de matière empêchant la  soudure     disposées    dans la couche     centrale    avec leurs  bords, latéraux se     recouvrant    mutuellement (vu en  plan), les segments eux-mêmes étant approximative  ment parallèles au plan dudit     corps,

      et en ce que l'on         applique    une     force    aux deux couches superficielles  pour leur imprimer un déplacement latéral relatif et  pour déformer les régions de jonction des segments  de liaison avec les deux couches superficielles., tout  en faisant tourner lesdits segments pour former des  nervures     dressées    maintenant les deux couches super  ficielles à     l'écart    l'une de l'autre.  



  La feuille obtenue par mise en     #uvre    de     ce    pro  cédé est caractérisée en ce qu'elle comprend des cou  ches superficielles plates. de métal maintenues à       l'écart    l'une de l'autre au moyen de     nervures    s'éten  dant entre les couches     superficielles,    lesdites nervures  étant venues d'une     pièce    avec le métal des couches  superficielles, et toutes les nervures étant pratique  ment Parallèles entre elles.  



  Le dessin annexé illustre, à titre d'exemple, une  mise en     #uvre    du procédé objet d'une des inventions.    La     fig.    1 est une     coupe    transversale d'un lingot  pour la mise en     #uvre    du     procédé.     



  La     fig.    2 est une coupe transversale de la feuille  produite par laminage du lingot de la     fig.    1.  



  La     fig.    3 est une coupe transversale de la feuille  creuse produite à     partir    de la     feuille        laminée    de la       fig.    2.  



  La     fig.    4 est une     coupe    d'un appareil pour pro  duire le     lingot    représenté à la     fig.    1.  



  La     fig.    5 est une vue en plan de     l'appareil    de la       fig.    4.  



  Le lingot représenté à la     fig.    1     comprend    deux  couches métalliques superficielles 1, séparées par une  couche     -centrale    venue de coulée avec les deux     dites         couches. La     couche    centrale comprend plusieurs  bandes de fibres de verre tissées 2, agissant     comme          matière    empêchant la soudure. Les bandes 2 sont  disposées côte à     côte,    avec leurs bords latéraux se       recouvrant    mutuellement (le lingot étant vu en plan).

         L'épaisseur    totale du     lingot    est désignée par a, alors  que l'épaisseur de la     couche    dans laquelle les bandes  2 se trouvent est     désignée    par b, le recouvrement  latéral des bandes 2 par c, leur séparation latérale  par d et leur séparation     verticale    par e.  



  A la suite du laminage du     lingot    de la     fig.    1 con  duisant à la forme représentée à la     fig.    2, l'épaisseur  des couches     superficielles    l' est fortement réduite,  alors que     l'angle    formé par la     surface    et les bandes  empêchant la soudure 2'     (maintenant    sous la forme  d'un     filin    de     particules    de verre désintégrées), est       fortement    réduit.

   On peut     voir    que le métal compris  entre les bandes réduites 2' a     maintenant    la forme  de -segments de     liaison    ou de nervures 3 entre les  couches     superficielles    l'.

   On entaille les     surfaces     supérieure et inférieure l' de la     feuille    représentée à  la     fig.    2, en 4 et 4' respectivement, jusqu'à la matière  empêchant la soudure, et on développe la feuille en  appliquant une force transversalement aux bords de  la feuille et tout le long de ceux-ci, dans la direction  des     flèches,    au moyen d'une machine à étirer ou en  appliquant une force perpendiculaire ou oblique par       rapport    à la feuille, au moyen de têtes suceuses, ou  par une combinaison de ces     méthodes..    Cette opéra  tion dresse les segments et les fait tourner,

   de     préfé-          rence    d'un angle d'au moins     70o        environ,    pour leur  donner la forme des nervures 3' représentées à la       fig.    3.  



  On peut     constater    que, dans la feuille terminée,  les couches     superficielles    1' ne sont pas d'épaisseur  uniforme et que chacune des couches superficielles  varie légèrement de section entre chaque     paire    de  nervures 3'.  



  L'épaisseur de peau des couches superficielles l',  l'épaisseur totale des feuilles creuses, l'espacement et  l'épaisseur des nervures 3' , peuvent toutes être déter  minées par le choix des valeurs<I>a, b, c, d</I> et e et de  l'angle d'inclinaison des bandes 2 dans. le lingot de       départ,    et par la réduction d'épaisseur que l'on fait  subir au     lingot    au     cours    du laminage subséquent.  



  Il existe un rapport entre l'épaisseur de peau des  couches     superficielles    l' et     l'épaisseur    des nervures 3',  qui doit être respecté pour que la feuille creuse  obtenue présente une     surface    d'apparence satisfai  sante, lorsqu'elle est produite par étirage transversal  seul. Il est essentiel que l'effort maximum auquel les  couches     superficielles    sont     soumises    ne dépasse pas  la     limite    élastique du métal.

   Si     cette        condition    n'est  pas     remplie,    les     couches    superficielles     cèdent    plas  tiquement dans leurs points les plus minces, ce qui  donne une feuille creuse présentant de légères ondu  lations     superficielles    qui nuisent à son apparence. On  a constaté pratiquement qu'en utilisant l'étirage seul,  l'épaisseur des couches     superficielles    1' doit attein  dre au     moins    le double de l'épaisseur des nervures 3'.

      Pour produire des feuilles creuses de propriétés  mécaniques supérieures, il peut être avantageux de  former les feuilles de manière telle qu'une certaine  proportion des. couches superficielles l' soit faite  d'une matière plus résistante que les. nervures 3'. Ceci  peut par exemple être réalisé en formant le lingot en       un    alliage d'aluminium ductile     qui    ne durcit pas nota  blement au     cours    du laminage et en plaquant un       alliage        écrouissable    ou traitable à chaud sur l'une ou  sur les deux faces du lingot, au cours du laminage et  à l'aide de procédés connus.

   Cela permet de pro  céder au développement de la feuille sans devoir  craindre le fendillement des nervures et dispose       l'alliage    le plus résistant (et le plus coûteux) unique  ment dans les régions où il     confère    le plus de résis  tance, c'est-à-dire dans les     couches    superficielles.    On peut également procéder de manière analogue  pour former une feuille creuse plaquée d'une matière  plus tendre, telle que de l'aluminium extra-pur, en  vue de la protéger contre la corrosion.

      On peut produire un lingot tel que celui repré  senté à la     fig.    1, destiné à la fabrication de la feuille  creuse décrite, à l'aide du procédé de     coulée        semi-          continu,    en utilisant l'appareil représenté aux     fig.    4  et 5. Le moule 10, qui est représenté schématique  ment, est du type à jaquette d'eau et à refroidissement  par rideau. Il présente des surfaces de travail 10' en  cuivre. Dans ce moule, l'eau de refroidissement est  introduite dans la double parai au moyen de deux  entrées (non représentées), qui sont séparées de la  surface de travail par une plaque à perforations 11,  servant à diriger l'eau sur la face externe dé la sur  face de travail du moule.

   L'eau de refroidissement  s'échappe par une fente périphérique 12 adjacente au  bord inférieur de cette surface de travail et entoure  le     lingot    pendant qu'on le retire dans la fosse de  coulée, sur un support 14, qui forme le fond du  moule au début de l'opération de coulée, comme  représenté sur la partie de droite de la     fig.    4.  



  En vue de la production de lingots     convenant    à  la fabrication des feuilles creuses, le support 14 est  pourvu d'une série de plaques de serrage 15 qui, dans  le présent exemple, sont disposées selon un angle       d'environ    300 par rapport à la longueur du support.  Ces plaques servent à maintenir les extrémités des  bandes tissées de verre 16.

   Les bandes 16, provenant  de     bobines    (non représentées), sont     conduites    vers le  bas, à travers des plaques de guidage 17, inclinées  selon le même angle que les plaques de serrage 15  par     rapport    au support 14, de manière     qu'au    début  de l'opération de coulée, les bandes soient tendues  entre les plaques de guidage 17 et le     support    14 et  soient disposées parallèlement l'une à l'autre et     obli-          quement    par     rapport    aux     faces    du moule, mais dans  une zone s'étendant parallèlement aux faces du  moule.

   Les plaques de guidage 17 sont dégagées au  centre en 18, de manière à     éviter    que les bandes se  déplacent latéralement, d'autre     part,    les plaques de  serrage engagent les bandes par frottement, mainte-           nant    ainsi les bandes sous tension pendant que l'on  fait     descendre    le support 14.  



  On peut voir, d'après la description en     référence     aux     fig.    1, 2 et 3, que la     disposition    et     l'espacement     des bandes dans le lingot doivent demeurer aussi  constants que possible. C'est pour     respecter    cette con  dition que l'on utilise     ce    type de moule, car il permet  un refroidissement rapide, de sorte que la profondeur  du bain de métal fondu aux sommes des lingots, et  par conséquent les longueurs non soutenues des ban  des à insérer, est maintenue au minimum.  



  Afin de réduire le plus possible les perturbations  de la position des bandes par le métal fondu     coulant     dans le moule, on utilise une goulotte 19     spéciale,     comportant une chicane centrale 20, qui divise le  métal en deux courants dirigés sur chacun des côtés  de la rangée de bandes insérées.  



  Par exemple, on a coulé un lingot d'épaisseur  initiale de<B>152</B> mm au moyen de l'appareil décrit. On  a coupé et rebuté les deux extrémités du lingot et on  a usiné le bloc central pour     éliminer    les irrégularités  de surface communes aux lingots coulés par le pro  cédé continu. On a alors chauffé ce bloc à     520o    C,  puis on l'a laminé à chaud     pour    le     réduire    à l'état  de plaque de 6,35     mm    d'épaisseur.

   On a découpé       cette    plaque en plusieurs longueurs dont on a scindé  les     bords        comme    représenté en 4, 4' à la     fig.    2, à  une distance d'environ 76 mm en retrait des bords,  par passage de     ces    longueurs entre deux rouleaux  dont l'un porte une arête coupante et l'autre est plat.  



  Pour     certaines    applications, par exemple pour des  échangeurs de chaleur, il peut être avantageux de  produire une feuille creuse comportant une couche       intermédiaire    à partir de laquelle les     nervures    s'éten  dent latéralement jusqu'aux couches superficielles.  Un tel produit peut être facilement obtenu à partir  d'une feuille laminée     comportant    deux couches sépa  rées, dans lesquelles se trouvent des bandes de  matière empêchant la soudure, les bandes dans cha  cune des couches étant disposées. les unes par rapport  aux autres     comme    décrit.

   Ces couches sont séparées  par une zone médiane de métal ne contenant pas de  matière empêchant la soudure, ladite zone     formant     la couche     centrale    à partir de laquelle les.     nervures     s'étendent lorsque la feuille laminée a été développée  par étirage latéral. Les passages entre les nervures  servent à la circulation des     fluides.     



  La matière que l'on utilise de     préférence        comme     matière empêchant la soudure dans la     fabrication    de  feuilles composites par un procédé de     coulée,    est la  bande de fibre de verre tissée.     Cette:    matière con  vient particulièrement lorsque la matière empêchant  la soudure est disposée de manière que sa section  transversale forme des bandes droites, pour     définir     des segments métalliques de liaison droits.

   Lorsque  l'on désire que la matière empêchant la soudure ait  une section, transversale     courbée,    pliée, ou de forme  coudée, il est préférable qu'elle soit     constituée    en une  matière plus rigide, par exemple en graphite. On peut    en effet donner à ce dernier une forme de barre ou  de bande de la     section    transversale voulue.  



  Le critère principal déterminant le     choix    de la  matière empêchant la soudure utilisée     comme    décrit,  réside dans le fait qu'elle doit rester     solide    à la tem  pérature de coulée du     lingot    et ne pas se désintégrer  en tronçons séparés au cours du laminage subséquent.  La fibre de verre tissée a pour avantage     particulier     qu'elle se désintègre au cours du laminage en une  poudre fine qui reste à l'état de film mince continu  dans la feuille et qui peut être chassée très: aisément  et presque complètement après la séparation des cou  ches     superficielles.     



  En coulant le     lingot    avec des     insertions    de matière  empêchant la soudure de largeur décroissante, on  peut produire une feuille     creuse    dans laquelle la lon  gueur des     nervures        décroît    d'une     extrémité    à l'autre  de la feuille, de sorte que la feuille creuse présente  une     section    décroissante.     Il    est alors     nécessaire    de       procéder    à l'étirage de la feuille au moyen d'une  machine à étirer à mâchoires articulées, ou encore  au moyen de têtes suceuses.  



       Le    procédé décrit ci-dessus permet     d'obtenir    des  feuilles creuses en aluminium plus grandes et plus  épaisses: qu'il était possible jusqu'ici. Ces     feuilles    sont  en principe destinées à être utilisées     comme    pièces  de     construction,    car leurs propriétés, en     ce    qui con  cerne la flexion et le     flambage,    sont avantageuses par  rapport aux     feuilles    pleines de poids égal.

Claims (1)

  1. REVENDICATION I Procédé de fabrication d'une feuille métallique creuse, caractérisé en ce que l'on forme un corps métallique composite plat, présentant deux couches métalliques superficielles et une couche centrale cons tituée par des segments métalliques reliant les deux couches superficielles, lesdits segments étant séparés l'un de l'autre par des longueurs de matière empê chant la soudure disposées dans la couche centrale avec leurs bords latéraux se recouvrant mutuelle ment,
    les segments eux-mêmes étant approximative ment parallèles au plan dudit corps, et en ce que l'on applique une force aux deux couches superfi cielles pour leur imprimer un déplacement latéral relatif et pour déformer les régions de jonction des segments de liaison avec les deux couches superfi cielles, tout en faisant tourner lesdits segments pour former des nervures dressées maintenant les deux couches superficielles. à l'écart l'une de l'autre. SOUS-REVENDICATIONS 1.
    Procédé selon la revendication I, caractérisé en ce que l'on coule un lingot métallique de manière à avoir deux couches métalliques: superficielles et une couche centrale contenant des longueurs de matière empêchant la soudure, venues de coulée, séparées et pratiquement parallèles, la matière empê chant la soudure étant sous forme de longueurs d'une matière restant solide et cohérente à la tempé@ rature de coulée, les bords latéraux desdites lon- gueurs de matière empêchant la soudure se recou vrant l'un l'autre dans le lingot,
    en ce qu'on lamine le lingot au moins dans une direction longitudinale par rapport auxdites longueurs de matière empêchant la soudure, pour produire une feuille métallique com- posite plate, en ce qu'on entaille la feuille métallique ainsi formée au voisinage de ses bords pour séparer les couches superficielles et en ce qu'on applique des forces opposées pour amener un mouvement latéral relatif des couches superficielles. 2.
    Procédé selon la revendication I, caractérisé en ce que la matière empêchant la soudure est de la bande tissée de fibre de verre. REVENDICATION II Feuille métallique creuse obtenue par la mise en oeuvre du procédé selon la revendication I, carac térisée en ce qu'elle comprend des couches superfi cielles plates de métal maintenues à l'écart l'une de l'autre au moyen de nervures s'étendant entre les couches superficielles, lesdites nervures étant venues d'une pièce avec le métal des couches superficielles, et toutes les nervures étant pratiquement parallèles entre elles.
CH345859D 1956-10-17 1957-10-16 Procédé de fabrication d'une feuille métallique creuse et feuille obtenue par mise en oeuvre de ce procédé CH345859A (fr)

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