<Desc/Clms Page number 1>
'PROCEDE ET APPAREIL POUR LE SOUDAGE PAR COMPRESSION A FROID.
La présente invention concerne le soudage par compression à froid et plus particulièrement la réunion dans le'sens longitudinal par soudage de fils métalliques, barres, tiges, ou pièces de section circulaire, ovale ou au- trement arrondie, en cuivre aluminium ou un autre métal pouvant être soudé à froide dont la section ne présente de partie plane ou pratiquement plane en aucun point de sa circonférence. Les fils, barres, tiges ou autres pièces peu- vent avoir une section pleine ou une section toronnée, tressée ou autre section à plusieurs éléments.
On a proposé antérieurement, pour souder par compression à froid des fils d'aluminium de section circulaire pleine disposés parallèlement entre eux à l'endroit du oint à recouvrement, d'aplatir d' abord chaque fil à l'en- droit de la soudure, de racler à la brosse les surfaces aplaties à souder et de faire ensuite la soudure au moyen d'outils coopérant entre eux dont les surfaces de soudage sont planes ou pratiquement planes dans la direction du fluage du métal soudé. Les fils sont aplatis pour qu'ils ne s'écartent pas l'un de l'autre en glissant pendant la soudure.
Il est évident que cet aplatissement préalable des fils est une opération qui prend du temps et la présente inventipn a pour but de procurer des outils de soudage qui rendent l'aplatissement préalable inutile.
Conformément à la présente invention, on atteint ce but en prati- quant un évidement ou rainure dans la surface de soudage d'un outil de manière que ce soit l'outil lui-même qui maintienne ou aide à maintenir en place un fil, barre, tige ou pièce de section circulaire, ovale ou autrement arrondie à souder.
L'évidement ou rainure est généralement continu sur toute la lon- gueur de la surface de soudage de l'outil et sa section peut ou non être telle que la surface arrondie du fil., barre, tige ou autre pièce s'adapte exactement dans la rainure. Ainsi le diamètre de la section d'un fil, barre, tige ou au- tre pièce parallèle à la surface de soudage peut être supérieur au rayon
<Desc/Clms Page number 2>
d'une rainure en forme d'arc pratiquée dans une surface d'outil et être donc plus grand que la largeur d'entrée de la rainure ou évidement dans la surface de l'outil, de sorte que le fil, barre, tige ou autre pièce recouvre la rainu- re ou appuie sur elle ou pose sur les deux côtés. Ainsi, l'entrée de la rai- nure peut avoir une largeur égale seulement au tiers dudiamètre précite.
En variante, la surface de soudage de l'outil peut avoir une rai- nure dans laquelle le fil, tige ou barre à souder, s'adapte exactement et, en général, la rainure embrassera au plus un peu moins de la moitié de la surface d'un tel fil, tige ou barre. Ce genre de surface de soudage convient particu- lièrement bien à la soudure de fils toronnés ou tressés.
Diverses dispositions d'outils conformes à la présente invention seront décrites ci-après à titre d'exemple avec référence aux dessins annexés dont la figure 1 représente en coupe une forme d'outils associés dans lesquels les fils, tiges, barres ou autres pièces à souder ne s'adaptent pas exactement dans les rainures des surfaces de soudage des outils, la figure 2 est une cou- pe d'une soudure typique obtenue avec ces outils, la figure 3 est une coupe d'une paire d'outils associés dans lesquels les fils, tiges ou barres à souder s'adaptent exactement dans les rainures des surfaces des outils, la figure 4 est une coupe d'une soudure obtenue avec ces derniers outils, la figure 5 re- présente une soudure du type de la figure 4 achevée en une section circulaire, la figure 6 donne une vue de profil d'outils pour le soudage de fils de diamè- tres différents,
la figure 7 est une coupe suivant la ligne VII-VII de la figure 6, da figure 8 est une vue en plan, vue d'en haut, dujoint soudé après achèvement, la figure 9 est une vue en bout, à échelle agrandie, du joint de la figure 8 suivant la flèche IX, la figure 10 est une vue en perspective d'au-dessus, d'un outil d'une paire d'outils symétriques servant à souder deux fils croisés, le fil avant soudage étant représenté au-dessus de l'outil, la figure 11 est une coupe suivant la ligne XI-XI de la figure 10, et la figure 12 est une vue pers- pective du joint soudé. Par simplification, dans toutes les figures, les mê- mes éléments portent les mêmes références.
La figure 1 représente deux outils de-soudage 1 et 2 qui peuvent être en acier à outillage ou acier doux et placés dans une presse (non repré- sentée) de manière à être appliqués l'un sur l'autre pour réunir par soudage deux fils 3 et 4 de section circulaire. Dans cet exemple, les fils 3 et 4 sont en aluminium de pureté commerciale et si les fils ont un diamètre d'un quart de pouce (6mm) environ, ils peuvent se recouvrir, entre les outils, sur une longueur approximative d'un pouce (25 mm). Au moins à l' endroit où les fils 3 et 4 se chevauchent, leurs surfaces sont nettoyées par exemple par raclage à la brosse mécanique avant introduction entre les outils 1 et 2, et les sur- faces 5 et 6 des outils sont planes et rectangulaires, chaque surface 5 et 6 présentant une rainure en forme d'arc 7 ou 8 située au milieu sur toute la longueur de la surface.
Les fils 3 et 4 ne s'adaptent pas exactement dans les rainures 7 et 8 et à cet effet le rayon des rainures est plus petit que lE rayon des fils. Ainsi, dans l'exemple décrit, si le rayon des fils 3 et 4 est d'un huitième de pouce (3mm), le rayon des rainures 7 et 8 peut être de 3/32 pouce (4,5 mm). De plus, la largeur d'entrée de chaque rainure 7 ou 8 n'est qu' environ le tiers du diamètre des fils 3 et 4.
Les outils 1 et 2 sont évidement alignés dans la presse de façon que les rainures 7 et 8 se trouvent en face l'une de l'autre et quand les fils 3 et 4 sont placés dans leurs rainures respectives 7 et 8, les axes des fils sont dans le plan médian des outils. Quand les outils 1 et 2 sont amenés dans la position indiquée sur la figure, les fils 3 et 4 se trouvait en contact, la pression est appliquée d' abord sur chaque fil suivant trois lignes. Une des lignes est la ligne de contact des fils entre eux, et les deux autres lignes sont les lignes de contact entre le fil et les deux bords de l'entrée de la rainure 7 ou 8 correspondante. Ces trois lignes de pression maintiennent cha- que fil en place et rendent l'aplatissement préalable inutile.
Quand on rapproche les outils 1 et 2 l'un de l'autre, le métal des fils flue vers l'extérieur hors du plan de symétrie des outils 1 et 2 et remplit ainsi les rainures 7 et 8 pratiquées dans les surfaces de soudage 5 et 6 des outils. Le fluage latéral ou d'extrusion du métal hors du plan de symétrie
<Desc/Clms Page number 3>
provoque la soudure des fils et afin d'assurer un soudage parfaite les surfaces d'outil 5 et 6 doivent être rapprochées l'une de l'autre à une distance telle que l'épaisseur finale du métal entre les surfaces d' outil 5 et 6 soit environ 30% des diamètres combinés des deux fils d'aluminium 3 et 4. Si les fils sont en cuivre ou en une autre matière qui se soude moins facilement, une diminution un peu plus importante de l'épaisseur peut être nécessaire.
La figure 2 représente en coupe le joint après soudure et on remar- que que le joint soudé comporte de chaque côté une nervure 9 ou 10 formée par les rainures 7 et 8 et dont la partie médiane augmente la résistance du joint.
Ceci constitue un avantage supplémentaire dù au rainurage des surfaces 5 et 6.
Les fils 3 et 4 peuvent, ou non, être soudés en cette partie centrale des ner- vures, la soudure principale se trouvant sur le côté de chaque rainure, mais, comme on le verra ci-après, une étude convenable des surfaces des outils per- met d'obtenir une soudure continue de part en part du. joint.
Si on le désire, la largeur des surfaces de soudage planes 5 et 6 dans le sens de fluage du métal au soudage peut être suffisante pour que tout le métal des fils reste emprisonné entre les surfaces d'outil 5 et 6 au lieu de déborder comme en 11 et 12 sur la figure 2. D'autre part les surfaces d'ou- til 5 et 6planes dans la direction du fluage du métal à la soudure, ne doivent pas l'être dans la direction perpendiculaire à la section représentée. Les surfaces de soudage peuvent donc appartenir à des galets de diamètre approprié.
On peut aussi soudér, avec les outils de la forme générale représentée à la figure 1, des fils de diamètre différent et/ou en une matière différente.
Dans les cas où le fil, tige, barre ou autre pièce à souder s'adapte exactement dans la rainure creusée dans une surface de soudage d'outil, on ob- tient des soudures résistantes non seulement sur les côtés de la rainure de la surface d'outil mais aussi au droit de l'entrée de la rainure, et il en est ainsi pourvu que l'on utilise une rainure assez profonde. Ainsi, si l'on dé- sire souder deux fils parallèles de même section, le joint soudé ayant, après achèvement,la même section que les fils, on obtient une soudure parfaite à l'endroit même des parties des fils emprisonnées dans les rainures, à condition que les rainures dans deux outils associés correspondent à la forme de la sec- tion du fil et qu'après soudure leurs surfaces posent sur le contour d'une sec- tion semblable à celle de chaque fil.
Comme il a été dit, chaque rainure em- brassera moins de la moitié de la surface d'un fil de manière à maintenir des fentes par où le métal est extrudé latéralement. Pour souder des fils d'un diamètre d'un quart de pouce (6 mm), il faut prévoir une fente de chaque côté d'au moins 0,02 pouce (0,5 mm) entre les entrées des rainures, tandis qu'avec des fils de 1/8 pouce de diamètre (3 mm), la fente ne dépassera par 0,02 pouce (0,5 mm), avec des fils de 1/16 pouce (1,5 mm) de diamètre, la fente ne dépas sera pas 0,015 pouce (0,375 mm) et avec des fils de 1/32 pouce de diamètre (0,75 mm) elle ne dépassera pas 0,01 pouce (0,25 mm).
Il semble que la souda- bilité de la matière en laquelle les fils sont faits n'a pas d'influence sur l'épaisseur de la fente, des soudures satisfaisantes étant obtenues entre ma- tières différentes-la pression seule intervient. Ainsi, on peut souder avec succès un fil d'un 1/4. pouce (6 mm) de diamètre en aluminium de pureté commer- ciale.sur un fil d'un 1/4 pouce de diamètre en cuivre recuit de haute conduc- tibi lité avec un joint achevé d'un 1/4 pouce de diamètre.
Comme, au moment du soudage, le métal flue latéralement il est dif-. ficile ou impossible de faire l'ébarbage au moyen des outils mêmes et il faudra achever le joint au moyen de cisailles ou de couteaux séparés. Un joint non parachevé entre fils semblables a une résistance à la traction égale à environ 70% de la résistance des fils mêmes et une conductibilité électrique à l'endroit de la soudure supérieure, par unité de longueur, à celle du fil. En ramenant, au
EMI3.1
poeacbèvement, 2s joint ârJa section #sfUs on du3Ire '.La eonductibilité électrique sans diminuer notablement la résistance.
Des outils rainurés du type précité sont représentés à la figure 3 des dessins annexés. Comme le montre la figure 3, chaque outil 1 ou 2 est pour- vu d'une rainure 7 ou 8 dans laquelle la surface circulaire du fil associé 3 ou 4 s'adapte exactement, les fils se recouvrant sur une longueur d'un pouce (25 mm) environ s'ils ont un diamètre de 1/4 pouce (6mm). La profondeur de
<Desc/Clms Page number 4>
chaque rainure est légèrement inférieure au demi-diamètre de chaque fil 3 ou 4 pour le motif précité et de part et d'autre de chaque rainure il y a une autre rainure 13 ou 14 dans laquelle le métal extrudé latéralement vient se loger pendant le soudage.
Au-delà des rainures 13 et 14 vers l'extérieur, les sur- faces de soudage 5 et 6 des outils viennent au niveau des axes médians des fils 3 et 4 de manière à former butée, la différence de niveau entre les par- ties extérieures et intérieures des surfaces 5 et 6 étant "d", et lorsqu'à la soudure les surfaces d'outil 5 et 6 se rejoignent, il y a entre leurs parties intérieures un jour "2d" par où le métal flue. La dimension "d" dépendra évi- demment du diamètre des fils soudés, comme il a été dit. Le joint soudé est représenté en coupe à la figure 4 où la soudure est pratiquement limitée entre les plans X et Y, les parties 15 et 16 logées dans les rainures 13 et 14 n'é- tant pas soudées ensemble.
On peut, au parachèvement, enlever les parties 15 et 16 et les minces attaches d'épaisseur 2d, et la section achevée a la forme représentée à la figure 5, c'est-à-dire la même section que celle des fils 3 & 4.
L'expérience a montré que, pour souder des fils, tiges, barres ou autres pièces de diamètres différents, on peut utiliser des outils coopérants dont l'un est rainuré et dont l'autre est plan mais suffisamment grand latéra- lement pour s'étendre bien au-delà, des bords de la rainure de l'autre outil.
Les figure 6 et 7 représentent des outils de ce genre servant à souder le bout d'un fil de cuivre de calibre 12, désigné par la référence 17, à l'extrémité d'une tige de cuivre 18 de 1/4 pouce (6mm) de diamètre, le fil étant en cuivre doux et la tige en cuivre demi-dur. Les parties à souder sont raclées à la brosse avant soudage et on peut enrouler quelques spires 19 du fil 17 autour de la tige 18 avant d'arriver au bout de celle-ci. L'extrémité de la tige 18 est placée dans la rainure d'un outil 2 de 1/4 pouce (6mm) de diamètre, le même diamètre que celui de la tige 18 et la profondeur de la rai- nure 8 étant telle que le bord de la rainure 8 sur la surface 6 de l'outil 2 se trouve à 0,02 pouce (0,5 mm) de l'axe de la tige.
La longueur de l'outil peut être d'un pouce (25 mm) environ et l'outil 1 associé à l'outil rainuré 2 et appliqué contre le fil 17 a une surface plane de la même longueur que celle de l'autre outil, placée directement au-dessus de celle-ci et en alignement avec la rainure 8. L'outil plan 1 s'étend latéralement sur une certaine dis- tance de part et d'autre de la rainure 8 et peut être dimensionné de façon qu'il n'y ait pas de métal qui déborde, ni du fil ni de la tige. L'extrémité de l'ou- til plan 1 éloignée des bouts libres du fil 17 et de la tige 18 est pourvue, là où elle pose sur le fil 17 à l' endroit où elle atteint la soudure, d'une rainure 19 inclinée dans sa longueur de manière à finir à fleur de la surface, la longueur de la rainure 19 étant d'environ 3/16 pouce (4,5 mm).
Cette rai- nure empêche un brusque changement d'épaisseur du fil 17 entre la soudure et le reste du fil.
Pour souder le fil 17 sur la tige 18, l'outil plan 1 est comprimé sur le fil 17 et la tige 18 en descendant jusqu'à laisser entre outils un jour de 0,04 pouce (1 mm). Du métal flue latéralement et axialement et le fil 17 est soudé à la tige 18, la section du joint ayant la forme d'un demi-cercle avec deux oreilles latérales qui peuvent être ébarbées pour avoir un joint sou- dé de la forme représentée aux figures 8 et 9.
Il n'est pas indispensable évidemment d'enlever les oreilles ni d'enrouler le fil 17 autour de la tige 18, mais les quelques spires 19 de fil 17 autour de la tige 18 renforcent grandement le fil 17 et l'empêchent d'être arraché de la tige 18, le joint de soudage à froid n'étant pas exposé ainsi à ces forces d'arrachement.
Des outils du genre de ceux de la figure 3 peuvent être utilisés pour souder des fils, barres ou tiges de nature complexe, comportant par exem- ple une âme en matière ductile qui ne peut pas être soudée à froid et une gaine extérieure adhérant à 1' %ne et qui est en une matière pouvant facilement être soudée à froid. Ces outils peuvent, par exemple, être utilisés pour souder l'un à l'autre des conducteurs à âme en acier avec gaine en cuivre. Ces outils peuvent aussi être utilisés pour souder des fils toronnés ou tressés.
<Desc/Clms Page number 5>
Si l'on utilise de tels outils, un fil toronné ou tressé à l'état achevé devra s'adapter avec une précision raisonnable dans la rainure d'un ou- til et, pour obtenir la meilleure soudure, chaque toron devra être nettoyé par exemple par raclage à la brosse mécanique. Cela peut se faire en défaisant les torons et en les recommettant ensuite Si le fil est tressé, après détres- sage et nettoyage il suffit de le retordre comme un fil toronné.
Dans certains cas, en utilisant des outils assez allongés, il n'est pas nécessaire de nettoyer chaque brin au toron mais rien. que la surface, exté- rieure du fil non défaite par raclage à la brosse. Si les fils à souder se ' recouvrent sur une assez grande longueur, on obtiendra un nombre suffisant de soudures distinctes sur toute la longueur du recouvrement.
L'invention convient particulièrement à la soudure de conducteurs en tresses de cuivre et, dans une expérience., deux conducteurs à 7/0.48 pouce fils de cuivre ont été soudés ensemble avec succès au moyen d'outils du type décrit ayant une rainure d'un diamètre de 0,144 pouce, les brins de chaque con- ducteur étant nettoyés séparément et les conducteurs se recouvrant sur une lon- gueur d'un pouce.
Les figures 10, 11 et 12 montrent comment on peut souder l'un à l'autre deux fils croisés 3 et 4, en coudant et contrecoudant l'un d'eux de fa- çon qu'une partie 20 vienne recouvrir une partie de l'autre fil 4 entre les outils 1 et 2.
L'outil inférieur 2 est muni de broches de repérage 21 et 22 qui pénètrent dans des trous de repérage dans l'outil supérieur, non représenté .
Chaque outil est pourvu d'une rainure 7 comme la rainure 8 en travers de l'ou- til entier et de deux rainures auxiliaires 23 et 24 pour recevoir le fil 3.
Pour permettre au métal de fluer latéralement pendant le soudage, chaque outil a une saillie 25 de chaque côté de la rainure principale et le long d'une par- tie des rainures secondaires. Sauf à l'endroit de la saillie 25, chaque rai- nure embrasse exactement une demi-surface de fil et les surfaces planes des outils se rejoignent lors du soudage.
Le joint soudé est représenté à la figure 12 et le relief 25 pro- duit les ailettes de renforcement 26.
REVENDICATIONS
1.- Outil à souder par compression à froid des fils, barres, tiges ou autres pièces en métal, pouvant être soudé à froid et dont la section est circulaire, ovale ou d'une autre forme arrondie, caractérisé en ce que la sur- face de soudage de l'outil est pourvue d'un évidement ou rainure de manière que l'outil même maintienne ou aide à maintenir en place les fils, barres ou tiges pendant le soudage.
2.- Outil à souder par compressi on à froid, suivant la revendica- tion 1, caractérisé en ce que les dimensions de l'évidement ou rainure dans la surface de soudage sont telles que le fil, barre, tige ou autre pièce pose sur les bords de la rainure.