Mouvement du liquide durant le brasage d'alliages d'aluminium

par Bruno Jacques

Thèse de doctorat en Energétique et transferts

Sous la direction de Jacques Lacaze et de Olivier Dezellus.

Le président du jury était Joël Alexis.

Le jury était composé de Olivier Dezellus, Alain Hazotte, Annie Antoni-Zdziobek.

Les rapporteurs étaient Alain Hazotte, Annie Antoni-Zdziobek.


  • Résumé

    Les échangeurs de chaleurs brasés de grande capacité sont majoritairement utilisés dans les installations de production de gaz et dans des domaines comme la pétrochimie. Le brasage de ces échangeurs se fait en une seule étape dans un four sous vide secondaire. Pendant le cycle de brasage, des centaines de litres de brasure liquide en alliage 4004 (Al-Si-Mg) sont mis en mouvement par capillarité afin de former les ménisques et les joints brasés avec les pièces structurelles solides en alliage 3003 (Al-Mn). Des creusements dans les parties solides d’un échangeur ont été analysés et mettent en avant la capacité de la brasure à s’écouler et à interagir avec les parties solides. Ces observations permettent de proposer un mécanisme d’écoulement associé au gradient thermique entre la surface et le cœur de l’échangeur au cours du cycle de brasage. Ces écarts de températures pourraient engendrer un déplacement de la brasure du fait de l’affaissement des bords de l’échangeur ou encore par effet Marangoni (thermique et chimique). Des essais permettant d’analyser les interactions entre la brasure et le solide sans déplacement ont été effectués. L’étude microscopique de l’interface liquide/solide a permis de proposer un mécanisme de coalescence des grains du solide par l’intermédiaire de pénétrations de liquide aux joints de grains. D’autres essais utilisant une installation expérimentale originale ont mis en évidence la capacité de la brasure à se déplacer et interagir avec le solide sous l’action d’un gradient thermique ou d’une inclinaison. De plus cette installation expérimentale a permis de mesurer de manière in-situ l’avancée d’un film de brasure liquide associé à du mouillage secondaire

  • Titre traduit

    Liquid movement during brazing of aluminium alloys


  • Résumé

    High capacity brazed heat exchangers are mainly used in gas production installations and in fields such as petro-chemistry. The brazing of these exchangers is done in "one shot" in a secondary vacuum furnace. During the brazing cycle, hundreds of litres of 4004 liquid brazed alloy (Al-Si-Mg) are displaced by capillarity to form meniscus and brazed joints with the solid structural parts made of 3003 alloy (Al-Mn). Digs in the solid parts of an exchanger were analysed demonstrating the ability of the molten clad to flow and interact with the solid parts. These observations suggest a flow mechanism associated with the thermal gradient between the surface and the core of the exchanger during the brazing cycle. These temperature differences could cause the molten clad to move due to the collapse of the exchanger edges or by Marangoni effect (thermal and chemical). Tests were carried out to analyse the interactions between the molten clad and the solid without displacement. The microscopic study of the liquid/solid interface made it possible to propose a coalescence mechanism of the solid grains through liquid penetrations at the grain boundaries. Other tests using an original experimental facility have demonstrated the ability of the molten clad to move and interact with the solid under the action of a thermal gradient or inclination. In addition, this experimental installation made it possible to carry out an in situ measurement of the advance of a liquid clad film associated with secondary wetting



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