Des assemblages plus durables pour applications cryogéniques made in Carnot
Fruit d’un partenariat entre l’entreprise Cryoscan et la Halle des Matériaux de l’EEIGM membre du Carnot Icéel, des composants assemblés par brasage sous vide font leur apparition dans des dispositifs cryogéniques de pointe. Cette modification du procédé de fabrication allonge la durée de vie des composants mobiles tout en réduisant les risques de dégazage inhérents à l’utilisation de polymères sous ultravide.
Le développement de composants assemblés par brasage sous vide font leur apparition dans des dispositifs cryogéniques de pointe.
En collaborant avec la Halle des Matériaux de l’EEIGM composante du Carnot Icéel, Cryoscan, entreprise spécialisée dans la mise au point, le développement et la fabrication de dispositifs expérimentaux sur mesure dans le domaine du vide, ultra vide et de la cryogénie, bénéficie d’un accompagnement dans la confection d’assemblages complexes « à façon ».
LE BESOIN
Pour des applications de cryostats sous ultra-vide (UHV), des assemblages tresse-connecteur en cuivre OFHC sont utilisés pour assurer le transfert thermique tout en garantissant la souplesse du mouvement. La puissance thermique transférée est proportionnelle à la section de la tresse en contact avec le connecteur. Ces ensembles sont classiquement assemblés par collage à l’aide de colles conductrices thermiques. L’utilisation de ces polymères n’est pas sans contraintes : leur application nécessite un nombre de précautions expérimentales élevé, elles possèdent des tensions de vapeur potentiellement peu compatibles avec des applications sous ultra-vide et leur durée de vie est limitée sous sollicitation thermomécanique.
À l’inverse, le procédé de brasage sous vide est particulièrement adapté pour ces applications sensibles, en formant des jonctions parfaitement continues sur le plan métallurgique tout en garantissant des tensions de vapeur négligeables lorsque les métaux d’apports sont adaptés.
L'INNOVATION
Par un procédé de brasage sous vide à haute température, une tresse de fils de cuivre est assemblée à un connecteur usiné en cuivre OFHC, l’ensemble étant destiné à être mobile en service. Le brasage de fils tressés nécessite de maîtriser l’étalement de l’alliage d’apport (brasure) par le phénomène de capillarité. La proximité entre les fils constitutifs de la tresse favorise la remonté capillaire de la brasure, or les fils doivent être libres les uns des autres pour garantir la fonctionnalité de la tresse.
Les développements réalisés ont permis de mettre au point un procédé complexe et innovant dont le mode opératoire permet de confiner la brasure dans des réservoirs dédiés sans qu’elle ne migre par capillarité le long des brins de cuivre. À l’issue de l’opération de brasage sous vide à haute température, une étape de parachèvement spécifique est conduite de façon à garantir un comportement optimal en service.
Le procédé ici mis au point a été déployé pour la fabrication de multiples prototypes de connecteurs aux designs variés, parfaitement fonctionnels.
Une nouvelle illustration de l’expertise des composantes du Carnot Icéel dans le développement de procédés innovants pour l’industrie !
