16 fils d’argent pour assembler 350 kg de cuivre
Le premier module quadripôle à radio fréquence (RFQ) du futur accélérateur linéaire LINAC4 vient d’être assemblé par la section Assemblage et Formage du CERN. La technique utilisée est celle du brasage sous vide. L’opération se fait au micron près et avec un passage au four à 800 degrés où rien ne se passe par hasard.

Serge Mathot (EN/MME) et son équipe ont utilisé la technique du brasage sous vide pour assembler le premier module RFQ du futur LINAC4.
Quatre fils d'un alliage d'argent sont déposés dans des gorges sur quatre des surfaces à assembler.
L’assemblage du premier module RFQ a été un succès. « On n’avait jamais brasé de pièces aussi grandes avec une aussi bonne précision. C’est un très bon résultat pour toutes les équipes qui ont travaillé sur ce projet ! », s’enthousiasme Serge. Car, même si au CERN on utilise des fours depuis plus de 50 ans pour braser une multitude de composants pour les accélérateurs et les expériences, le brasage du RFQ du LINAC a été grandement facilité par le nouveau four sous vide récemment acquis. Plusieurs mois d’études préliminaires et tests ont ensuite permis de déterminer exactement le comportement des différents matériaux pendant le traitement à haute température.
La prochaine étape est la pose des brides sur le module, qui permettront l’assemblage de celui-ci avec les deux autres, dont la fabrication suivra prochainement. La réalisation du LINAC4 avance selon le planning. La mise en service du nouvel accélérateur est prévue pour 2014 et sa connexion au complexe d’accélérateurs pour début 2015.
Qu’est-ce-qu’un RFQ ?

Chacune des quatre électrodes possède une modulation sur sa longueur.
Les électrodes sont en cuivre car c’est un matériau conducteur permettant la bonne circulation des ondes électriques de la radiofréquence et une bonne dissipation de la chaleur.
Qu’est-ce-que le brasage sous vide ?
Méthode d’assemblage de métaux ou de céramiques, le brasage est une technique connexe au soudage. Elle consiste à faire fondre un matériau entre les deux à assembler, mais sans fondre ceux-ci. Pour cela, il est nécessaire d’utiliser un alliage à plus bas point de fusion, c’est-à-dire qui devient liquide à une température inférieure à celle des matériaux à assembler. Dans le cas des RFQ, on utilise un alliage à base d’argent, qui fond à 810°C, tandis que le cuivre constituant les électrodes fond à 1083°C. L’alliage est placé dans des gorges (voir photo n°2 ci-dessus). On le fait fondre entre les pièces de cuivre, il coule et ainsi les brase.
Le brasage sous vide a la particularité d’utiliser un four sous vide, dont l’avantage principal est de chauffer d’une manière très homogène et dans une atmosphère sans oxygène. Ainsi, en empêchant l’oxydation des pièces à assembler, le liquide coule de manière parfaite, uniformément. À l’air, l’alliage aurait fondu mais pas coulé sur la surface de cuivre car elle aurait été complètement oxydée. Il aurait formé une boule, sans fixer les pièces entre elles.
C’est le grand avantage du brasage sous vide : ne pas être obligé d’utiliser un flux décapant, comme pour le brasage à la flamme par exemple, pour enlever les traces d’oxydation sur la surface. En effet, cela est contre-indiqué pour des pièces devant ensuite être placée sous vide, comme c’est le cas avec les RFQ.
par Alizée Dauvergne