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~1~8074
I.'invention se rapporte aux all:Lages a base
d'aluminium, brasabLes, du type utilisés en particulier pour
la fabrication de gros appareillages.
On sait ~ue l'alliage le plus apte a la fabrication
de gros appareils brases, tels que ~es echangeurs de chaleur,
est l'alliage 3003, selon la norme AFNOR NF A 50-541.
Cependant, à la suite d'un cycle de brasaye de
longue duree, ce dernier alliage accuse un niveau de carac-
teristlques mecaniques très modeste.
I,a duree du c~cle est imposée, d'une part, par la
masse propre de tels appareils, d'autre part, par la nécessité
de limiter les vitesses de chauffage et de refroidissement
à une faible valeur (de l'ordre de quelques dizaines de
C/heure) pour eviter les contraintes internes d'origine
thermique et les distorsions correspondàntes.
De plus, la duree de brasage elle-meme (brasure
partiellement ou totalement liquide) etant en general comprise
entre quelques dizaines de minutes à plusieurs heures, l'alliage
doit resister suffisamment au fluage.
Le but de la presente invention est donc de fournir
un alliage a base d'Al brasable et refractaire, c'est-à-dire
conservant une fraction importante de ses caracteristiques
mecaniques pendant et apres un brasage de longue duree, sans
alteration notable de ses autres proprietes d'usage, telles
que sa resistance ~ la corrosion.
L'alliage suivant l'invention, qui repond à ces
exigences, a la composition suivante (en poids %):
Fe 0,10 à 0,7
Mn 1,00 a 1,5
Si 0,20 à 0,5
Cu 0,20 à 0,5
Mg ~ 0,5
--1--
Ni o,qo ~ l,O 11$807aJ
Cr ~ 0,5
Zr ~ 0,4
Ti 0,01 à 0,1
V ~ 0,4
Autres:
chacun ~ 0,05
total ~ 0,15
reste aluminium
Cependant, afin d'obtenir les proprietés optimales, 11 est
préférable que Cu -~ Mg soit supérieur ou égal à 0,40%.
Une composition préférentielle est la suivante:
Fe 0,20 à 0,5 Cu ~ Mg 0,40 à 0,8
Mn 1,0 à 1,5 Ni 0,40 à 1,0
Si 0,20 à 0,4 Cr ~ 0,5
Cu 0,25 a 0,5 Zr S 0,4
Mg ~ 0,5 Ti 0,01 à 0,1
V ~ 0,4
reste aluminium et impuretés habituelles.
Les alliages suivant l'invention présentent les
caractéristiques suivantes:
19) uneexcellente aptitude au placage par des
alliages de brasure du type Al Si ou Al-Si-Mg utilisés
pour les brasages sous flux, sous gaz inerte ou sous vide;
2) une amélioration de l'ordre de 40 ~ des
caractéristiques mécaniques de traction (charge de rupture
et limite élastique) par rapport à l'alliage 3003 utilisé
dans les m~mes conditions,
3) une aptitude au brasage et une résistance
` 30 à la dissolution par la brasuré au moins égales à celle de
:~ 3003,
4~) un comportement à la corrosion au moins égal
als~o7~
à celui du 3003 dans les m8mes environneoents chimlques.
De plus, cet-te auymentation des caractérlstiques
mecaniques apr~s brasage pexmet, dans de nombreux cas, de
diminuer les épaisseurs de parois des echangeurs; il en
resulte tout à la fois un gain de mattère et une plus grande
ef~lcacité d'échange calorifique.
L'alliage suivant l'invention présente ses carac-
téristiques d'utilisation optimales, en particuller la
meilleure résistance à la dissolution par la brasure, 5i
entre la coulée et la deformatlon à chaud subséquente, il
subit un cycle d'homogénéisation en deux étapes:
a) la première, par maintien dans le domaine 590-610C
pendant 2 à 36 heures,
b) la deuxieme, par maintien entre 450 et 550C entre
30 minutes et 24 heures.
ces deux étapes étant separees ou non par un retour à la
temperature ambiante (re~roidissement continu ou discontinu).
La methode la plus simple et la plus economique
consiste naturellement en un refroidissement lent et controlé
entre les deux etapes a) et b).
Bien sûr, l'alliage peut 8tre utilisé sous forme
de produit homogène auquel, soit on applique la brasure lors
du brasage proprement dit, ou qui est mis en contact avec un
autre produit revetu d'un alliage de brasage! ou, soit ~ous
forme de produit composite, revetu d'un alliage de brasage,
obtenu, par exemple, par colaminage à chaud et/ou à froid
~tôles ou bandes pla~uées une ou deux faces).
Bien que l'application principale de l'alliage
soit le brasage, il peut également trouver des applications
dans tous les cas o~ le matériau est porté momentanément à
haute temperature, telles que ustensiles de cuisine, col-
lecteurs solaires, enveloppes de pots d'echappement, etc...
~3-
!:
, ` ' " ' ': , . ,
t l~O74
Les exemples suivants permettront d'illustrer les
propriétés des alliages suivant l'invention.
EXEMPLE l
On realise trois produits plaques en trois couches,
composees chacune d'un alliage d'ame et d'un alliage de
brasure place de part et d'autre de l'alliage d'ame avec
l'epaisseur par face egale a 5% de l'epaisseur totale.
Les compositions suivantes sont obtenues (% en poids~:
_ . .
PRODUIT 1 PRODllIT 2 PRODUIT 3
__ ______ ____~__ _______ ________ _______ _________
ame placa~e ~me placage âme placage
_________ ________ ________ ________ _______ ___~_____
Fep,55 0,40,35 0,4 0,35 0,4
Si0,36 7,50,35 7,5 0,35 7,5
Cu0/13<0,050,35 0,45 _
: Mn1,200,051,10 0,05 1,10 0,05
Mg<o,05<0~05 0,25 <0,05 <0,05 <0,05
Ni<0,05 _0,70 0,70
Le produit 1 est un alliage 3003 plaque dlalliage
de brasure 4343.
Les produits 2 et 3 ont une âme dont la composition
est conforme à l'invention; ils sont egalement plaqués
d'alliage 4343.
Les alliages de brasure sont coulés par un procedé
; connu (coulée semi-continue) et laminés à chaud apres réchauf-
fage a 500C jusqu'a l'epaisseur compatible avec l'epaisseur
des produits plaques.
Les alliages d'ame sont egalement coules en plaques
-- (coulee semi-continue).
En ce qui concerne les alliages d'ame des produits
2 et 3, on effectue ensuite un traitement thermique d'homo-
généisation avec maintien de 20 h à 600C, suivi d'un refroi-
dissement jusqu'~ 500C ~20C/h).
-4-
:~ .
074
Apras rechaufEage 3 500C d'un empilement Pormé
par la plaque de l'un des alliages d'ame l a 3, entouré sur
ses deux grandes Eaces d'une tole en alliage de brasure de
composition indiquée ci-dessus, on lamine à chaud de ~açon
à obtenir une ébauche plaquée.
La bande plaquée ainsi obtenue est ensuite laminée
a froid et les t~les composites ainsi obtenues sont ensuite
recuites ~ l'épaisseur ~inale.
Le ~rasaye est efectue en bain de flux apres un
préchauEfage des produits de plusieurs heures à une tempéra-
ture légerement inférieure a 570C.
L'immersion dans le bain de sel porté à 600C a une
durée de deux heures.
I,e refroidissement après brasage est de 30C par
heure.
Après cycle de brasage, les proprietés mécaniques
suivantes sont obtenues sur le metal constituant l'ame du
produit:
R 0,2 Rm A
MPa MPa %
________ _____. _____
Produit 1 33 104 48
Produit 2 47 150 32
Produit 3 45 152 33
La profondeur de dissolution dans les trois cas examinés ne --
dépasse pas 20 microns.
EXEMPLE 2
On utilise les memes alliages d'âme. La brasure
utilisée a la même composition que celle de l'exemple l, mais
avec une addition de 0,3 % de cuivre. Les produits plaques
sont obtenus par la meme technique de transformation que
celle decrite dans l'exemple l, avec pour seule dif~erence,
-5-
~,' . .
1 15~7~
une épaisseur de placacJe par face de 15 ~ cle l'épaisseur
totale ob-tenue.
Après ~rasage, dans les memes conditions que
dans l'exemple 1, les propriétés obtenues sont pratiquement
les memes, en ce qui concerne les alliages d'ame, que dans
l'exemple 1.
_ EMPLE 3
On réalise un composite plaqué ~épaisseur de
placage par face étant de 10 % de l'épaisseur totale) de
composition suivante (% en poids):
_ ,
~me placage
Fe 0,35 0,30
Si 0,35 9,5
Cu 0,30
. Mn 1,10 _
Mg 0,35 1,00
Ni 0,70
Bi _ 0,30
La transformation des produits plaqués est effectuée de la
meme fason que dans l'exemple 1, sauf en ce qui concerne
l'homogénéisation complétée par un maintien de 20 h à 500C.
Le cycle de brasage comporte un échauEfement sous
vide de 1,33 à 13,3 mPa à une température de 560~C, de façon
a homogénéiser la température de l'assem~lage ~ brasar, puis
un maintien de deux heures dans l'intervalle de température
de brasage (580-590C), de façon a assurer au coeur de
. l'assemblage le passage a l'état liquide de la brasure, toujours
sous vide. Le refroidissement est ensuite effectué dans
le four de brasage, puis a l'aix, avec une vitesse de refroi-
dissement suffisamment lente pour assurer l'équilibre thermique
,
1 ~807~1
au seln de l'appare.ll.
Les caractérlstiques mécaniques du métal d'ame
obtenues sont les suivantes:
- R 0,2 : 48 MPa
- Rm : 149 MPa
- A : 31 %
La profondeur de dissolution, lors du maintien ~ la tempé-
rature de brasage, res~e inferieure à 30 microns.
-7-
