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Procédé pour la soudure par points double sans contre-électro- des:
L'invention a pour but de perfectionner par un nouveau procédé la soudure électrique par points double.avec électrodes juxtaposées, sans contre-électrodes.
Les montages connus jusqu'à présent destinés à la soudure par points double ou multiple ont presque tous pour base l'emploi de contre-électrodes, c'est-à-dire qu'ils ne constituent, en principe, qu'une multiplication de la soudure par points simple. La soudure par points double sans contre- électrodes présente vis-à-vis de ceci de grands avantages.
Outre qu'elle permet de placer les deux points simultanément,
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elle rend avant tout inutiles les bras d'électrode lourds et souvent très saillants, ainsi que les étriers et pinces à souder peu commodes, dispositifs qui amènent notamment aussi de grands inconvénients au point de vue électrique en raison des chutes de 'tension et pertes élevées et qui avant tout ne conviennent pas pour des soudures à exécuter sur des piè- ces difficiles et sur des constructions métalliques d'une certaine importance.
L'application économique de la soudure par points double sans contre-électrodes a échoué jusqu'à présent dans la pratique parce que, notamment avec les tôles épaisses, le courant de soudure circule principalement par la tôle sur laquelle portent les électrodes juxtaposées. Par suite, une très grande fraction du courant ne participe pas à la soudure et ne provoque qu'un échauffement nuisible et, partant, un gauchissement de la tôle sur laquelle portent les électrodes.
Jusqu'ici on n'a pas réussi à tourner cette difficulté par des moyens simples. On a bien proposé d'opérer avec une fausse électrode (c'est-à-dire avec une électrode à surface de portée si grande qu'en raison de la faible densité de courant il ne se produise pas de soudure), qui porte sur la pièce inférieure à souder, si bien qu'on ne soude chaque fois qu'un seul point. Ce montage n'est toutefois réalisable que lorsque la pièce inférieure à souder est librement exposée et il doit être classé dans la soudure par points simple.
Par ailleurs, pour compenser mutuellement dans la pièce à souder les courants transversaux, c'est-à-dire les courants produits dans les deux tôles entre les électrodes, on a équipé les machines à souder de transformateurs supé-
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rieur et inférieur qui étaient connectés entre eux en série par leurs secondaires. On produit ainsi de même deux soudures par points simples en employant quatre électrodes dont chaque fois deux électrodes doivent se superposer exactement, de sorte que ce procédé ne convient que pour des installations fixes et reste limité à la soudure de pièces peu compliquées.
En outre, la consommation est considérable et le nombre double d'électrodes est particulièrement incommode.
L'invention permet d'obvier aux inconvénients pré- cités. Elle a pour objet un procédé pour la soudure double par points ou en cordon, exécutée en n'employant que deux électrodes juxtaposées, qui est caractérisé en ce qu'on di- minue par des moyens propres à repousser un courant le rap- port de l'intensité du courant circulant dans la partie de l'assemblage à souder sur laquelle portent les deux seules électrodes, entre ces deux électrodes connectées à l'enrou- lement secondaire du transformateur de soudure, et de l'in- tensité du courant circulant dans la partie sous-jacente de l'assemblée à souder.
On peut par exemple, changer le rapport des inten- sités de courant ou diminuer l'intensité du courant circulant dans la partie de l'assemblage à souder sur laquelle portent les électrodes, en disposant entre les deux électrodes des matières magnétiques comme le fer massif ou subdivisé. On peut en outre, avantageusement, faire agir sur la pièce à souder des champs magnétiques qui font varier le rapport des intensités de courant ou affaiblissent l'intensité de courant dans la partie de l'assemblage à souder sur laquelle portent les électrodes. A cet effet, le courant de soudure primaire ou secondaire ou la tension primaire ou secondaire peut ali- menter le champ magnétique servant à repousser le champ ma-
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gnétique.
L'invention a pour objet, en outre, un dispositif pour exécuter le procédé précité, qui est caractérisé par l'emploi de fer massif ou subdivisé disposé entre les élec- trodes. Le dispositif servant à exécuter le procédé peut en outre, avantageusement, se composer d'un électro-aimant dis- posé entre les électrodes de manière que l'intensité de courant soit notamment affaiblie dans la pièce supérieure à souder. On dispose l'électro-aimant au-dessus des tôles dans le plan des électrodes de préférence de telle façon que le flux magné- tique traverse la spire constituée par le transformateur, les électrodes et les deux tôles.
Ces champs peuvent aussi se composer d'un ou plusieurs conducteurs ou spires supplémen- taires, avec ou sans noyau de fer, qui sont disposés à proxi- mité efficace de la pièce à souder et qui sont connectés en parallèle ou série au circuit électrique de soudure primaire ou secondaire ou sont alimentés par une source de courant quelconque.
L'invention procure ainsi une solution, déjà prati- quement éprouvée par une série d'essais, du problème de la soudure par points double sans contre-électrodes, grâce à la- quelle on diminue notablement la fraction de courant nuisible circulant dans la pièce supérieure à souder. Bien que pour un conducteur en l'air la densité de courant augmente sur toute la surface avec un accroissement de la fréquence (effet Kelvin), les conditions changent quand le champ magnétique propre du conducteur est gêné dans son développement, par exemple du fait qu'on approche du fer d'un côté. Le champ est alors dirigé en partie perpendiculairement à travers le conducteur. Les sec- tions transversales du conducteur les plus rapprochées du fer sont entourées par le champ magnétique maximum.
Par suite, les forces contre-électromotrices maxima y sont engendrées, ce qui
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signifie d'autre part que la densité de courant est affaiblie près du fer.
L'invention consiste à augmenter unilatéralement la perméabilité magnétique pour le champ propre de la pièce à souder,principalement du côté des électrodes et entre celles- ci, ou à faire agir en plus du champ magnétique propre des champs magnétiques alternatifs dont la fréquence est la même que celle du courant de soudure, qui ont une phase appropriée et qui agissent sur la pièce à souder, par induction, de telle manière que le courant soit affaibli dans le conducteur situé du côté des électrodes.
Dans beaucoup de cas, suivant l'invention, il suffit déjà d'amener du fer entre les deux électrodes aussi près que possible de la pièce à souder, en provoquant ainsi une ré- pulsion du courant vers la pièce à souder extérieure.
Dans d'autres cas, pour produire une répulsion plus intense du courant, il est avantageux de créer des champs magnétiques supplémentaires en disposant des conducteurs ou spires à circulation de courant, avec ou sans noyau de fer, à proximité efficace de la matière à souder, et en les connectant en parallèle ou série au circuit électrique de soudure primaire ou secondaire ou en les alimentant au moyen d'une source de courant étrangère, la phase étant choisie de manière appropriée. Un champ magnétique transversal peut être produit, en outre, en montant un électro-aimant à excitation indépendante.
Un moyen de diminuer aussi le courant transversal dans la tôle inférieure est de poser la pièce à souder sur un métal bon conducteur'thermique et électrique qui recueille une partie du courant transversal et qui en même temps accélère l'évacuation de la chaleur engendrée par le courant.
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L'effet de la répulsion du courant augmente extra- ordinairement avec l'épaisseur des tôles, ce qui est très avantageux, étant donné que c'est précisément pour les tôles épaisses (par exemple de plus de 1 mm) que la soudure par points double sans contre-électrodes était jusqu'ici pratique- ment irréalisable.
Le nouveau procédé de soudure par points double sans contre-électrodes peut être employé pour la soudure par points ou en cordon de tous les métaux soudables, comme le fer, l'a- cier ou métaux analogues, ou de métaux légers, comme l'alu- minium, l'électron, l'hydronalium ou métaux analogues.
L'invention est expliquée ci-après avec référence au dessin annexé qui représente schématiquement plusieurs exem- ples d'exécution.
La Fig. 1 montre schématiquement à l'aide des filets de courant représentés la répartition du courant dans les deux tôles 1 et 2 pour un champ propre non influencé. 3 et 4 sont les deux électrodes de soudure qui sont connectées au secon- daire d'un transformateur de soudure non représenté. Les points de soudure sont produits aux endroits 5 et 6.
Sur la Fig. 1 on voit que la majeure partie du courant, par exemple 70 à 80 %, circule dans la tôle 1, tandis qu'il ne circule que peu de courant dans la tôle inférieure, de sorte que les endroits de soudure 5 et 6 ne recueillent que peu de courant et que, par conséquent, on n'obtient que de mauvais points de soudure. D'autre part, la tôle supérieure 1 s'échauffe de manière inadmissible entre les deux tôles 3 et 4.
La Fig. 2 montre à l'aide des filets de courant représentés la répartition du courant dans les tôles 1 et 2 dans le cas où on emploie le procédé conforme à l'invention.
La flèche représentée indique la direction principale de
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l'effet repoussant le courant, expliqué avec plus de détails avec référence aux Figs. 3 à 10. On voit qu'il circule alors dans la tôle supérieure 1 notablement moins de courant que dans la tôle inférieure 2, si bien que dans ce cas les endroits de soudure 5 et 6 sont parcourus par un courant notablement plus important, de sorte qu'on réalise une soudure excellente.
En outre, la tôle supérieure n'est plus surchauffée entre les deux électrodes 3 et 4. Par le procédé conforme à l'inven- tion on peut affaiblir le courant dans la tôle supérieure 1 dans toute mesure voulue, de manière que, par exemple, il ne circule dans la tôle supérieure que 50%, 40%, 30% ou moins de 20% du courant. Le rapport des intensités de courant à main- tenir dépend entièrement de la nature des métaux à souder.
La Fig. 3 montre la disposition d'un fer feuilleté 7 entre les électrodes 3 et 4 qui sont connectées au secondaire 8 du transformateur de soudure 9. La Fig. 4 est une vue de côté correspondant à cette disposition. Au cours d'un essai, par exemple, l'intensité du courant circulant dans la tôle supérieure 1 dans le cas de soudure non influencée dépassait largement le double de l'intensité de courant de soudure utile. Lorsque, en maintenant le même courant total, on in- troduisait le fer 7 entre les électrodes, on faisait croitre de 40% le courant dans la tôle inférieure 2, ce qui signifie une augmentation d'environ 100% de l'intensité de courant aux points de soudure 5 et 6.
Dans la disposition de la Fig. 5, qu'il est possible d'employer pour la soudure de profils déterminés, le fer 10 encadre partiellement le métal à souder 1, 2, de manière à augmenter l'effet de la répulsion du courant.
La Fig. 6 montre la disposition supplémentaire, autour du fer 12, d'une spire 11 qui en l'occurrence est con-
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nectée en série au circuit de soudure secondaire 8. Au cours d'un essai, par exemple, le courant transversal dans la tôle supérieure avait dans le cas d'une soudure non influencée une intensité de 2,8 fois celle du courant de soudure utile.
Dans les mêmes conditions de soudure et avec un courant total maintenu à la même intensité, mais quand la soudure est in- fluencée selon la disposition de la Fig. 6, l'intensité du courant de soudure dans la tôle inférieure s'était accrue de 110%, ce qui signifie une augmentation d'environ 35% de l'in- tensité de courant aux points de soudure. On peut accroître encore davantage cet effet en encastrant le conducteur sup- plémentaire 11 dans le fer, de manière que le fer se rap- proche davantage de la matière à souder. On peut renforcer encore l'effet tendant à repousser le courant de la tôle supé- rieure, en disposant une deuxième et éventuellement aussi une troisième spire par dessus la première, de manière que la pièce à souder représente le troisième ou le quatrième conduc- teur en comptant à partir du fer.
Un autre moyen d'augmenter l'effet de la répulsion du courant de la tôle supérieure 1 est d'employer le conduc- teur supplémentaire comme shunt entre les électrodes, c'est-à- dire de le monter en parallèle avec le métal à souder. De cette façon on élève de même le niveau auquel se trouve le conducteur, ce qui a pour effet une très grande augmentation de la répulsion du courant. Grâce à la plus grande répulsion du courant, la perte de courant causée par ce shunt est in- signifiante, en raison de la faible densité de courant qui y règne en comparaison du gain de courant réalisé aux points de soudure.
Les Figs. 7 et 8 montrent l'application de l'inven- tion à la soudure en cordon par galets; 13 et 14 sont les deux
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galets de soudure qui sont connectés à la bobine secondaire du transformateur de soudure, 7 est encore l'élément de fer.
Les Figs. 9 et 10 montrent la disposition entre les électrodes 3 et 4 d'un électro-aimant 15 dont la bobine d'excitation 16 est alimentée d'un courant d'une phase appro- priée et de la même fréquence. Un champ de dispersion intense agit à travers l'entrefer des pôles dans la tôle 1 et a lui aussi pour effet d'augmenter la répulsion du courant de la tôle supérieure 1.
REVENDICATIONS
1. Procédé pour la soudure double par points ou en cordon, exécutée en n'employant que deux électrodes juxta- posées, caractérisé en ce qu'on diminue par des moyens propres à repousser un courant le rapport de l'intensité du courant circulant dans la partie de l'assemblage à souder sur laquelle portent les deux seules électrodes entre ces deux électrodes connectées à l'enroulement secondaire du transformateur de soudure, et de l'intensité du courant circulant dans la par- tie sous-jacente de l'assemblage à souder.