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Perfectionnements aux procédés et appareils pour la soudure électrique par résistance.
Cette invention se rapporte de manière générale à un procédé et un appareil pour la soudure et, plus particulièrement, à un procédé et un appareil pour la. soudure électrique par ré- sistance.
Jusqu'à présent, lorsqu'on voulait connecter une pièce à conductibilité relativement élevée, ayant une capacité thermique relativement faible, comme par exemple un conducteur constitué par un certain nombre de fils de cuivre fins ou pièce analogue, à une pièce relativement massive ayant une capacité thermique relativement élevée, il était impossible
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d'en opérer un soudage direct sans brûler et sectionner beau- coup des fils fins du conducteur, et il fallait interposer entre les pièces à souder une matière d'une résistance rela- tivement élevée, telle qu'une soudure d'argent ou analogue, de façon à constituer une connexion par soudure indirecte ou brasure plutôt qu'une connexion par soudure directe,
ou bien souder le conducteur par soudure indirecte sur une borne dis- tincte que l'on rive ensuite sur la pièce massive avec laquelle on veut établir la connexion. Bien que ces procédés assurent la connexion électrique, ils sont nécessairement coûteux en raison des nombreuses phases ou opérations requises pour les exécuter et ne se prêtent pas facilement à une production industrielle où l'économie, la vitesse et la simplicité des opérations sont essentielles.
Cela étant, le principal but de la présente invention est de procurer un procédé et un appareil perfectionnés pour la soudure électrique, particulièrement applicables à la soudure d'un conducteur toronné sur une pièce massive, qui soient sim- ples, peu coûteux et efficaces et qui, en outre, s'adaptent facilement à une production extra-rapide.
Dans ce but, le procédé de soudure électrique par résistance, conforme à l'invention, consiste à placer les pièces à souder entre des électrodes de soudage dont au moins une est faite en une matière à haute résistance, à refroidir par un fluide de refroidissement au moins une des pièces à souder afin d'empêcher l'oxydation de ces pièces, à appliquer une pression sur les électrodes de soudage et à faire passer en même temps entre elles un courant électrique dont le débit est réglé dans le temps.
L'appareil à souder par résistance, conforme à l'in- vention, servant à exécuter le procédé ci-dessus, comprend deux électrodes de soudage dont au moins une est faite en une matière
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à haute résistance,pour venir en contact avec les pièces à souder, un dispositif pour appliquer une pression sur ces électrodes, un dispositif pour faire circuler entre elles un courant électrique d'une durée prédéterminée, et un dispo- sitif pour diriger sur les pièces à souder, durant l'opération de soudage, un jet de fluide de refroidissement.
Pour faire comprendre l'invention plus clairement et pour en faciliter la mise à exécution, on se reportera ci- après au dessin annexé, dans lequel:
Fig. 1 est une vue schématique d'un système de soudage par résistance qui peut être employé pour exécuter la présente invention;
Figs. 2 et 3 sont respectivement une vue en bout et une vue de côté d'une forme d'exécution d'une électrode, et
Fig. 4 est une vue en perspective, à plus grande échelle,, montrant la disposition des électrodes et des pièces à souder préalablement à l'exécution d'une opération de soudage.
Sur les figs. 1 et 4, les chiffres de référence 10 et 12 désignent respectivement les électrodes supérieure et inférieure d'un appareil à souder par résistance qui peut être, en général, de n'importe quel type bien connu dans la technique.
Les électrodes 10 et 12 peuvent être montées de toute manière .appropriée de façon à être déplaçables l'une par rapport à l'autre pour venir en contact avec et appliquer une pression sur les pièces qu'on veut souder ensemble, par exemple un con- ducteur toronné 14 et une pièce massive ou borne 16.
Les électrodes 10 et 12 peuvent être supportées par des bras-supports 19 et 20 mobiles l'un par rapport à l'autre, l'électrode inférieure 12 étant par exemple supportée par le bras-support fixe 19, tandis que l'électrode supérieure 10 est supportée par le bras-support mobile 20 qui est monté à pivot sur un arbre 22 et muni d'un organe tel que le ressort 24 - @ -
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pour maintenir normalement les électrodes dans la position écartée.
Afin d'alimenter les électrodes 10 et 12 de manière qu'un courant de soudage passe à travers les pièces à souder, les électrodes 10 et 12 peuvent par exemple être connectées respectivement par les conducteurs 27 et 28 à l'enroulement secondaire 30 d'un transformateur 32 dont l'enroulement pri- maire 34 peut être connecté à l'aide d'un dispositif tel qu'un interrupteur 36 à une source appropriée de courant alternatif.
Il peut être prévu un dispositif approprié pour ac- tionner le bras-support mobile 20 de manière à pousser l'élec- trode 10 vers l'électrode inférieure 12 à 1-'encontre de l'ac- tion du ressort 24. Par exemple, une came 38 peut être montée sur un arbre rotatif 40 de façon à attaquer un galet 42 du bras- support mobile 20 quand on fait tourner l'arbre 40 et à sollici- ter l'électrode 10 à venir en contact avec l'électrode 12.
L'arbre 40 peut être actionné en le reliant positivement, par un embrayage approprié 44, à un arbre 43 qui peut être entraî- né par tout moteur approprie; l'embrayage 44 peut être manoeu- vré par le soudeur par l'intermédiaire d'un mécanisme à leviers approprié dont seul le levier coudé 46 est représenté.
Afin d'obtenir les meilleurs résultats, il est avantageux d'assurer l'amenée de courant aux électrodes 10 et 12 de concert avec l'application de la pression sur les pièces à souder A cet effet, il peut être prévu un dispositif appro- prié pour actionner l'interrupteur 36 de concert avec l'action- nement du bras-support mobile 20. Par exemple, deux cames 47 et 48 réglables angulairement l'une par rapport à l'autre peu- vent être montées sur l'arbre rotatif 40 de manière qu'elles attaquent périodiquement le levier de commande 50 de l'inter- rupteur 36 à l'unisson de la rotation de l'arbre 40 et produi- sent ainsi la connexion de l'enroulement primaire 34 du trans- -
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formateur 32 à la source de courant alternatif chaque fois qu'une pression est appliquée sur les électrodes 10 et 12.
En réglant la position de la came 48 par rapport à la came 47, on peut varier la longueur de leur surface périphérique atta- quant le levier de commande 50 de l'interrupteur, et on peut ainsi régler à une valeur prédéterminée la durée de fermeture de l'interrupteur 56 et, partant, la durée de l'opération de soudage. Les cames 47 et 48 peuvent aussi être montées de ma- nière réglable sur l'arbre 40 de façon qu'on puisse régler dans le temps la période de soudage entière par rapport à la période d'application de la pression de soudage.
Si l'on se reporte aux figs 2 et 5 du dessin, on voit que l'électrode 10, qui est disposée en vue de venir en contact avec le conducteur finement toronné 14 qu'on veut souder à la pièce massive ou borne 16, peut comporter une tige à bout coni- que 56 qui est montée de façon à se loger dansune douille de forme correspondante du bras-support 20 de l'appareil à souder par résistance. La face d'extrémité de l'électrode 10 peut être creuse ou conformée de manière à épouser partiellement le con- tour d'une des pièces métalliques à souder et à en contenir une partie, et il est préférable que toutes les arêtes que comporte cette conformation soient arrondies ou tracées avec un rayon, ce qui empêche que la pression de soudage endommage le métal à souder.
Sur le dessin, la face d'extrémité de l'électrode 10 est creusée d'une gorge 60 dont la profondeur est légèrement inférieure à l'épaisseur du conducteur toronné 14 et qui est disposée de manière que le conducteur toronné y repose quand l'électrode 10 est .amenée en contact avec lui, de sorte que la surface arquée de la gorge vient en contact avec le conducteur et produit une répartition plus uniforme de la pression de soudage et du courant entre les pièces ; ilen résulte une répartition
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plus uniforme de la chaleur de soudage entre les pièces et la production de soudures plus homogènes sans que le conducteur toronné subisse une déformation notable.
Quand on veut souder des conducteurs finement to- ronnés en cuivre, ou des pièces analogues, qui ont une conduc- tibilité électrique relativement élevée, sur une borne ou une autre pièce relativement massive, il est nécessaire non seule- ment d'employer une électrode 10 à résistance électrique rela- tivement élevée pour l'amener en contact avec les conducteurs toronnés, de manière qu'une fraction importante de la chaleur de soudage soit engendrée dans l'électrode elle-même, mais il faut encore soumettre les pièces à souder à l'action d'un flui- de de refroidissement tel que par exemple un jet d'eau ou autre fluide, dans la zone de la soudure, afin de refroidir les to- rons fins du conducteur et de produire des soudures saines sans brûler ni sectionner autrement les torons fins du conducteur.
Il est aussi préférable d'appliquer le fluide de refroidissement sur les éléments à souder avant que ceux-ci viennent en contact avec les électrodes. cet effet, un tuyau ou conduite 25 est aménagé pour diriger un jet d'eau, ou d'un autre fluide de re- froidissement approprié, sur les pièces à souder, dans la zone de la soudure, et ce tuyau peut par exemple être fixé au bras mobile 20 au moyen d'une pince 26.
Afin de supporter les conditions extrêmes de chauffage et de refroidissement auxquelles est exposée une électrode à haute résistance durant une pareille opération de soudage, alors que le jet d'eau ou autre fluide se déverse sur des par- ties de l'électrode chauffée ou vient autrement en contact avec elle, il est avantageux que non seulement l'électrode 10 soit faite en une matière ayant une résistance électrique relative- ment élevée, mais encore qu'elle ait une température de fusion -relativement élevée et un haut degré de dureté et qu'elle soit -
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suffisamment tenace pour supporter de brusques changements de température sans s'écailler ou se fendiller.
Une électrode ap- propriée à ce point de vue se compose de poudre de molybdène que l'on peut rendre compacte par une forte compression et fritter en y faisant passer un courant électrique de façon à former un corps homogène d'une pièce ayant une densité élevée.
Une électrode ainsi formée ne se fendille pas ni ne s'écaille et se comporte exceptionnellement bien dans les conditions de chauffage et de refroidissement se présentant au cours du soudage de dérivations finement toronnées sur des pièces massi- ves pendant que ces éléments sont soumis à l'action d'un jet d'eau ou d'un autre fluide.
Pour souder un conducteur de cuivre finement toronné, ou un conducteur analogue, sur une borne ou une autre pièce relativement massive de nature analogue, on dispose les pièces à souder entre les électrodes de soudage où on les soumet à Inaction d'un jet d'un fluide tel que l'eau tant avant que pendant l'opération de soudage. On applique ensuite une pression sur les pièces à souder en manoeuvrant l'embrayage 44, de façon que l'arbre 40 se trouve relié positivement à l'arbre 43 et que la came 38 tourne et attaque le galet 42 du bras-support mobile 20. On a trouvé qu'une pression totale de l'ordre de 17,5 à 30 kilogrammes/cm exercée sur les électrodes donne des résultats excellents.
L'interrupteur 36 est commandé par les cames 47 et 48 en relation de temps avec l'actionnement du bras-support mobile 20, pour assurer l'alimentation des électrodes 10 et 12 par le transformateur 32 durant un intervalle de temps prédéterminé, conformément au degré de réglage des cames 47 et 48. La chaleur de soudage est communiquée au conducteur 14 et à la borne 16 tant par le passage du courant dans ces pièces que par la chaleur interne engendrée dans l'électrode à haute résistance 10 A
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qui est en contact avec le conducteur 14, de façon à produire la fusion du conducteur et de la borne.
En arrosant les piè- ces à souder, par le tuyau ou conduite 25, d'une quantité ap- propriée d'eau ou d'un autre fluide tant avant que pendant le soudage, on peut produire entre le conducteur 14 et la borne 16 une soudure saine sans oxyder exagérément l'une ou l'autre des pièces, sans qu'aucun des torons fins du conducteur soit sectionné et sans que cela exige un contrôle précis de la durée de l'opération de soudage. De la description ci-dessus, faite avec référence au dessin annexé, il apparaît qu'en exécutant l'invention on peut produire des soudures saines entre des con- ducteurs finement toronnés ou flexibles, ou conducteurs ana- logues, et des pièces massives, d'une façon simple et efficace qui se prête facilement à une production extra-rapide.
Des milliers de ces soudures furent exécutées industriellement de manière absolument satisfaisante et on réalisa un notable gain de temps et de dépense comparativement aux procédés employés jusqu'ici pour attacher des conducteurs toronnés à des pièces massives, selon lesquels il fallait interposer des matières à haute résistance entre le conducteur toronné et la pièce massive ou employer des bornes distinctes qu'on pouvait souder sur le conducteur par soudure indirecte et river ensuite sur la pièce massive avec laquelle on veut établir la connexion.
Il est clair qu'on peut exécuter le procédé de soudage en employant à cet effet tout appareil à souder par résistance approprié, l'appareil particulier représenté sur la fig. 1 ne constituant qu'un simple exemple du type général qui peut être employé.
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