Cuivre

Le marché offre deux sortes de cuivre pur: le cuivre électrolytique et le cuivre désoxydé qui ont une couleur rouge et contiennent près de 99.9% de cuivre. Le cuivre électrolytique a le désavantage de contenir de 0.03% à 0.07% d'oxygène sous forme d'oxyde cupreux distribué uniformément dans le métal. Cet oxyde possède toutefois une qualité: il réduit la grosseur du grain du métal, mais il n'a que peu d'effet sur la conductibilité et les propriétés physiques du métal. Le point de fusion du cuivre est le 1981° F.

Le cuivre est généralement expédié à l'usine de raffinage en plaques, appelées anodes, qui contiennent un pourcentage assez élevé d'impuretés que le procédé électrolytique élimine ordinairement. On suspend les anodes dans le bain de placage et le cuivre se transfère à la cathode qui consiste en une tôle de cuivre pur. Ces cathodes, ensuite fondues et coulées en barres ou lingots, serviront au laminage futur. C'est un cuivre électrolytique.

A la température ordinaire, le cuivre est difficilement oxydable. L'oxygène qu'il contient empêche le soudage de ce métal. Pour le débarrasser d'une partie de cet oxygène, on fusionne les cathodes dans des fours électriques à réverbère. L'oxygène se dissout et forme de l'oxyde cuprique; pour éliminer cet oxyde, on plonge des poteaux de bois vert dans le bain de métal liquide et l'oxygène se combine aux hydrocarbures du bois. On ne continue pas le procédé jusqu'à épuisement complet de l'oxygène, car le cuivre pourrait absorber de l'oxyde de carbone ou du bioxyde de soufre.

Le cuivre électrolytique (electrolytic or tough pitch) contient rarement plus de .05% d'oxygène sous forme d'oxyde de cuivre disséminé uniformément dans les grains du métal. Il se soude facilement à l'étain ou à l'argent; cependant, si la température doit dépasser 1300° F, les particules d'oxyde vont se concentrer entre les grains de cuivre et diminuent considérablement la cohésion entre les grains; le cuivre peut ainsi perdre jusqu'à 30% de sa force.

Si la soudure s'opère au procédé oxyacétylénique, la situation empire du fait qu'une certaine quantité d'hydrogène, résultat de la combustion des gaz, s'introduit dans le métal en fusion. Cet hydrogène se combine à l'oxygène et forme des vapeurs d'eau qui demeurent emprisonnées et diminuent de 50% la force du métal. Cette situation se corrige parfois par un chauffage ultérieur de la soudure, un martelage à chaud sur les pièces épaisses et un martelage à froid sur les pièces minces. L'excellente conductibilité du cuivre constitue une difficulté supplémentaire pour le soudeur qui doit employer un chalumeau à grand débit pour amener le métal au point de fusion.

Pour reconnaître si nous sommes en présence d'une pièce de cuivre désoxydé ou d'une pièce de cuivre électrolytique, il suffit de chauffer un échantillon de la pièce au rouge vif et de le marteler sur l'enclume. Si le cuivre est fragile et fissure, il est électrolytique; dans le cas contraire, c'est du cuivre désoxydé qui se soude facilement. Contrairement à l'acier, le cuivre passe de l'état solide à l'état liquide sans devenir plastique. Son point de fusion atteint 1950° F. Il faut parfois placer une pièce d'appui sous le joint à souder, car le cuivre liquide devient très fluide. Cette pièce d'appui peut être une plaque de carbone ou encore une plaque d'acier recouverte d'une feuille d'amiante. La grande conductibilité calorifique du cuivre exige un préchauffage des pièces quand l'épaisseur est supérieure à 3/16".
L'emploi du flux pour soudo-brasage, dilué dans de l'eau et badigeonné à la surface du joint, est un procédé recommandé pour prévenir l'oxydation du métal lors du chauffage intense des pièces.

Les joints doivent être propres. On utilise une flamme normale ou légèrement oxydante et les baguettes d'apport de cuivre désoxydé contiennent de faibles quantités de silicium ou de phosphore, éléments désoxydants. Si le métal de base est mince, on complète la soudure en une seule passe; dans le cas opposé, une seconde passe est nécessaire qu'il ne faut pas commencer à l'extrémité du joint, mais à environ 4 ou 5 pouces; tout postchauffage subséquent à la soudure s'effectue de même. La façon de procéder au soudage du cuivre est la même que celle de l'acier, sauf les points mentionnés ci-dessus (voir fig. 167).

Fig. 167 — Soudage d'une pièce de cuivre — (Anaconda American Brass Ltd.)

Pour assembler des tôles épaisses (1/2" à 5/8") on se sert souvent de la soudure montante à deux opérateurs, tel qu'expliqué au chapitre quatrième. On peut également employer un second chalumeau pour préchauffer la surface inférieure d'un joint soudé à plat.

Pour réduire la grosseur du grain du métal et éliminer les tensions internes dans le métal, on recommande le martelage (peen-ing) du joint de soudure. Ce martelage, à l'aide du bout arrondi d'un marteau de machiniste, s'exécute à chaud ou à froid. Le martelage à froid augmente la force de tension, mais réduit la ductilité du cuivre que restaure un chauffage au rouge.

Il convient de noter que plus on martèle le cuivre à froid, plus il durcit et devient fragile. Si une pièce de cuivre devient trop rigide et n'obéit plus au martelage, on la chauffe au rouge, puis on la plonge dans l'eau; le cuivre devient alors très mou et se façonne facilement. Le façonnage s'opère aussi en chauffant le cuivre jusque vers 1000°, puis en le martelant.

On peut soudo-braser le cuivre avec avantage.