<Desc/Clms Page number 1>
"PROCEDE ET APPAREIL PERMETTANT DE SOUDER PAR FUSION NON SEPA- RABLE DES METAUX ET ALLIAGES"
La. présente invention a. pour objet un procédé per- mettant de souder par fusion non séparable des métaux et allia- ges de manière à. assurer une parfaite adhérence des pièces soudées, et des dispositifs servant à mettre en oeuvre ce procédé, la fusion des constituants qui asaura la réunion des pièces s'effectuant de telle sorte que la masse fondue soit aussi homogène que passible chimiquement et physiquement, ainsi que le produit qui se solidifie.
<Desc/Clms Page number 2>
La demanderesse a observé, au cours d'une série d'essais, que l'homogénéisation aussi poussée que possible de la masse fondue et du produit qui se solidifie est extrêmement favorable pour assurer la réunion non sépa- rable de presque tous les constituants métalliques, de telle manière que les pièces, adhèrent solidement l'une à l'autre, et qu'elle est même. véritablement indispensable dans le cas de nombreux constituants) On obtient cette homogénéisation par le procédé objet de l'invention en remuant et mélangeant pendant la fusion, aux différents endroits prévus pour leur assemblage, les métaux ou alliages que l'on veut assembler.
L'homogénéisation nécessaire ne s'obtient par aucun des procédés ou dispositifs actuellement connus, car ni la flamme du gaz, ni l'arc électrique, ni les électrodes des appareils connus de soudure par résistance, qui ne sont nullement exécutées de façon à répondre éven- tuellement à ce but, ne sont en mesure d'exercer l'effet de mélange nécessaire.
On obtient cet effet de mélange mécaniquement d'une façon particulièrement judicieuse au moyen de la source de chaleur, étant donné que cette dernière est en permanence au contact du produit à fondre et que l'on fait passer cette source de chaleur de préférence le long du joint de fusion en lui imprimant un mouvement circu- laire ou assurant le mélange. Dans cette opération, il n'y a à considérer, naturellement, que le mouvement rela- tif exécuté par la source de chauffage par rapport à la pièce à usiner, et au moyen duquel le produit en fusion subit une action mécanique qui le remue et le mélange.
Il est évident que cette action qui consiste; à remuer et à
<Desc/Clms Page number 3>
mélanger intimement le produit en fusion peut également être accomplie d'une autre façon, par exemple au moyen d'un corps à point de fusion élevé et relié à la source de chauffage.
Il s'est révélé d'autre part avantageux, dans le cadre de la présente invention, d'assurer le chauffage électriquement, et la demanderesse à constaté à cet égard qu'il est également très avantageux d'obtenir les effets thermiques nécessaires essentiellement par la résistance propre de l'électrode qui assure l'apport de la chaleur.
Il est évident que l'utilisation du courant élec- trique pour la production d'effets calorifiques. servant à la. fusion de métaux:et d'alliages. n'est pas nouvelle. Ce mode de fusion est au contraire connu en deux variantes d'exécution nettement différentes et qui se distinguent l'une de l'autre par l'élément résistant déterminant la production de chaleur.
Dans l'un des cas, cet élément est constitué par un arc électrique étiré entre la pièce à usiner et une électrode, ou entre deux électrodes (soudure à l'arc)-, et dans l'autre cas par la pièce à souder même, ou par la zone de contact entre cette pièce et l'électrode* Dans ce dernier cas, c'est la résistance ohmique de la. pièce, ou encore la résistance de contact entra cette: pièce et lea électrodes constituées en une matière peu résistante) et bonne conductrice du courant (en cuivre par exemple) qui produit l'effet thermique, tandis que, en général, on met au contraire l'électrode aussi peu. résistante que possible à l'abri de l'échauffe- ment par des dispositifs spéciaux de refroidissement (machines de soudure par rapprochement, de soudure par points, et de soudure avec cordon de soudura).
Les procédés et dispositifs qui ont permis jus-
<Desc/Clms Page number 4>
qu'à présent d'obtenir un effet thermique, d'ailleurs faible, au moyen de la résistance propre d'électrodes cons- tituées en charbon, en carborundum et en matières analogues, concernent exclusivement la soudure de constituants mé- talliques, c'est-à-dire un mode d'assemblage dans lequel l'un au moins des constituants à assembler resta solide.
Par différence avec ces procédés connus, d'après la. pré- sente invention, on fait fondre localement tous les cons- tituants métalliques à assembler, et on obtient un assem- blage résistant même avec les métaux et alliages, qu'ils soient identiques ou différents, avec lesquels il n'était possible d'obtenir en aucune façon, par les moyens actuel- lement connus, des assemblages de cette nature, à moins de réaliser des conditions accessoires rendant l'opération plus difficile, et de mettre en oeuvre une habileté per- sonnelle particulière, ou de prendre des précautions spé- ciales et d'utiliser des produits d'addition spéciaux.
De plus, la demanderesse à trouvé que les cons- tituants à assembler acquièrent une adhérence toute spé- ciale quand on combine le procédé objet de la présente invention avec des précautions qui assurent la. suppression de toute réaction possible du produit en fusion avec des substances étrangères. Elle a observé qu'on peut obtenir techniquement ou industriellement l'éloignement des subs- tances étrangères qui supprime toute possibilité de réaction en assurant la réunion des constituants sous la propre pression de vapeur de ces constituants, et que, par un fait surprenant, il suffit dans ce cas de la forma- tion d'une pallicule extrêmement mince de vapeur à la. surface du produit en fusion pour obtenir le résultat
<Desc/Clms Page number 5>
cherché.
On peut ainsi obtenir la protection nécessaire au moyen de la propre vapeur des constituants, qui est, naturellement, absolument incapable d'altérer en aucune façon le produit en fusion en entrant en réaction avec lui.
L'exécution de la source da chaleur sous la forme d'une électrode est particulièrement favorable à la formation- d'une pellicule protectrice de vapeur, car par différence avec les flammes de gaz et l'arc, les tem- prératures que l'on peut atteindra dans ce cas par effet Joule ne sont limitées en aucune façon. Il est avantageux d'élever la. température à l'endroit de la fusion, par un apport approprié de chaleur, bien au-dessus du point de fusion du constituant dont le point de fusion est le plus élevé, étant donné que, au fur et à mesure que la tempéra- ture augmente, la vapeur devient beaucoup plus dense, donc également la pellicule de vapeur et que, par consé- quent, la. protection conférée par cette pellicule est d'autant plus efficace.
Il est avantageux de combiner la vitesse de déplacement des électrodes avec l'évacua- tion de la. chaleur et avec la quantité d'énergie calori- fique apportée dans l'unité de temps de telle façon que la zone du bord, qui est particulièrement exposée aux actions chimiques, soit recouverte et dépassée par la pellicule de vapeur.
Il est essentiel, pour l'effet de protection décrit que fournit la pellicule de vapeur, que cette pel- licule ne soit pas endommagée avant l'instant de la so- lidification de la goutte en fusion, solidification qui doit toujours s'effectuer sous la protection de cette
<Desc/Clms Page number 6>
pellicule. L'efficacité. de la pellicule diminue quand elle est rompue ou lorsque son pouvoir couvrant est altére; aussi faut-il veiller à ce que le produit en fusion se décompose autant que possible en gouttes fon- dues, que la chaleur soit amenée et évacuée d'une façon aussi concentrée et brusque que possible et que la soli- dification s'effectue d'une façon régulière.
Cette soli- dification s'effectue en arrière de la source da chaleur (electrode), déplacée par rapport à la pièce à travailler, tandis que cette source de chaleur produit m cordon de soudure continu et homogène; cette solidification s'ef- fectue donc dans des conditions entièrement différentes de celles d'une soudure par points ou par une succession de soudures par exemple. Il est avantageux d'obtenir une concentration de l'apport de chaleur, dans l'espace et dans le temps, au moyen d'une source de chaleur canpor- tant de toutes parts un gradient de température très élevé.
On obtient un gradient de cette valeur avec une électrode d'une grande résistance propre, de dimensions appropriées et comportant une alimentation appropriée en courant, qui mélange elle-même le produit en fusion consi- déré, qui est en contact permanent avec la succession des gouttes fondues et que l'on déplace rapidement par rap- port à la pièce.
Cette façon de procéder ne permet qu'à un élément de surface de dimensions relativement réduites de parvenir momentanément à une température élevée et à une fluidité appropriée, de sorte qu'il suffit que l'effet de protection de la pellicule de vapeur s'étende sur une zone très restreinte, d'autant plus que, en raison de la rapidité de la chute de= température de la
<Desc/Clms Page number 7>
source de chaleur, l'éloignement da cette source est suivi de la rapide solidification de la goutte fondue.
Si la source de chaleur exerce en outre, grâce à. la matière dont elle est constituée, un effet réducteur, cet effet contribue à l'effet de protection, étant donné qu'il a pour résultat de fixer l'oxygène diffusant.
Les dispositifs de soudure servant à la mise en oeuvre du procédé décrit peuvent être de genres divers.
Si les effets thermiques nécessaires doivent être obte- nus électriquement et essentiellement par la résistance propre de l'électrode assurant l'apport de chaleur, ce qui est avantageux, il y a intérêt à constituer cette électrode de talle façon qu'elle puisse être déplacée librement au moyen d'un câble d'alimentation aussi fle- xible que possible, et à l'isoler convenablement pour éviter une conduction de la. chaleur vers la poignée..
Il est avantageux de constituer cette électrode en charbon de cornue comprimé, susceptible de supporter une charge élevée, en graphite ou en une matière analogue d'une résistance élevée telle qu'elle parvienne sous une charge électrique correspondante à una forte incandescence permanente;
et il est avantageux de lui donner des di- mensions telles, que le courant qui passe à travers la pièce elle-même: puisse produire dans l'électrode d'une façon continue les effets thermiques nécessaires à la fusion des constituants à. assembler., la chaleur étant cédée par cette électrodes, d'une façon continue, aux constituants à. assembler qu'elle fait fondre en même temps, qu'elle assure le mélange intime des produits fondus. On utilise de préférence pour la fixation de
<Desc/Clms Page number 8>
l'électrode et pour son isolement calorifique des poi-' gnées de serrage massives en un métal à point de fusion élevé (par exemple en fonte);
il est avantageux d'insé- rer un bon isolant thermique (par exemple un tube en stéatite,,, du mica ou de l'air en mouvement), ou de renforcer l'électrode vers la base à encastrer de façon que sa section soit un multiple de celle qu'elle possédée par ailleurs, ou encore d'appliquer simultanément l'isolement thermique et le renforcement de la section.
L'électrode marne peut présenter des formes diverses adaptées à l'application envisagés, et être cons- tituée par exemple par une pièce cylindrique ou conique terminée par une pointe de forme différente, biseautée ou aplatie, ou avoir la forme de rouleaux ou galets d'un profil approprié. La poignée servant à la fixation de l'électrode et qui peut être déplacée à volonté est reliée à la source de courant de préférence par un câ- ble constitué, par des fils extrêmement fins tressés d'une façon lâche, afin d'obtenir une mobilité par- ticulière en même temps qu'una grande section totale.
On met la poignée même,, d'une façon judicieuse, à l'abri de la chaleur transmise par conduction et par rayonnement au moyen d'isolements thermiques spéciaux, et on peut as- surer l'éloignement de la chaleur également à l'aide d'écrans en amiante que l'on rapporte sur la poignée.
Comme source de courant, on peut utiliser aussi bien une source de courant continu qu'une source da cou- rant alternatif d'une caractéristique autant que possible faiblement tombante, afin de maintenir un rapport con- venable entre la. charge que le câble est susceptible de supporter et sa flexibilité, la tension de cette source,
<Desc/Clms Page number 9>
étant de préférence inférieure à la tension minimum nécessaire pour maintenir un arc, et constituée par la somme de la chute de tension sur l'anode et de la chute de tension sur la cathode, afin d'éviter la formation d'un arc permanent.
Dans ce cas, il est avantageux d'utiliser- pour élec- trode une matière dont la résistance électrique présente un coefficient de température négatif.
La description qui va suivre, en regard du dessin annexé, donné à titre d'exemple, fera bien com- prendre comnent l'invention peut être réalisée.
Les Figs. 1 et 2 représentent en perspective un appareil à souder dans lequel l'effet thermique est produit par voie électrique.
1 désigne la poignée isolée thermiquement, 2 et 7 la dispositif de serrage, 3 le support à serrage qui est orientable en tous sens, 4 la gaine en cuivre, 5 l'électrode, 6 la pièce à souder, 8 l'écran de. protec" tion contre la chaleur rayonnée. La source de courant 9 est constituée par un transformateur ou par une batterie électrolytique (batterie d'accumulateurs) comportant un nombre d'éléments convenable.
Les Fige. 3 à 6 représentent différentes formes d'exécution de la pince da serrage qui relie la poignée isolée 1 à la gaine de cuivre 4 et qui n'est pas désignée d'une façon particulière sur les Figs. 1 et 2. Les chif- fres de référence sont semblables, 4 désigne donc la douille ou gaine de cuivre, et 5 l'électrode. 11 dési- gne (Fig. 3) une électrode en forme de molette ou de galet, 10, 12 et 14 désignent la pince même de serrage, 15 et 15 les vis de serrage, 16 la partie mobile (Fig. 5)
<Desc/Clms Page number 10>
de la pince de serrage.
La Fig. 7 représente' quelques profils d'électrodes.