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.PROCEDE .ET. APPAREIL POUR LE SOUDAGE PAR.COMPRESSION A FROID.
La présente invention concerne le sondage par compression à froidp c'est-à-dire la réunion de deux pièces par Inapplication d-une pres- sion suffisante pour que le métal des deux pièces se soude par fluage, ,sans apport extérieur d'aucune quantité notable de chaleur.
Diverses propositions ont déjà été faites pour souder 1?une à 19autre deux pièces par compression à froide mais jusqu'ici aucun procédé n'a été présenté pour souder deux pièces bout à bout par compression à froid.
Il y a évidemment différents moyens de souder des pièces bout-à-bout en chauffant soit à la flamme, soit électriquement de manière que, quand les surfaces jointives ont atteint une température suffisante, le métal se sou- de.
La présente invention a pour but de procurer un procédé de sou- dage bout à bout par compression à froido
Suivant l'invention, pour souder bout à bout par compression à froid deux pièces en matière soudable à froide on maintient chaque pièce tout près de son extrémité à souder à 1-'autre pièce mais pas jusqu'à cette extrémité.,
de manière à éviter le flambage de la pièce mais à permettre un certain fluage latéral de la matière à hauteur du jointe et on presse les pièces 1?une contre l'autre de façon que la pression soit appliquée au joint par les pièces elles-mêmes et que le métal des deux pièces flue laté- ralement et s'interpénètre de manière à souder réellement les deux pièces 1?une à P autre
Les bouts à souder doivent être sensiblement pareils, et la partie de la pièce qui dépasse le dispositif qui la maintient doit avoir une longueur telle qu'elle soit bien rigide et quelle ne flambe pas sous Inapplication de la pression.
Si cette condition est remplie, la lon- @
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gueur maximum de la partie dépassante n-9est pas critique. Il est, toutefois,, important que la partie dépassante soit plus longue qu'un certain minimum qui dépend des dimensions et de la nature de la matière 'de la pièce.
Par- exemple,, pour souder bout à bout deux tiges en aluminium de pureté électrique
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d-lun diamètre d'un quart de pouce (6?35 mm)? une partie dépassante deun seÏ-- zième de pouce ( 18 6 mm) ne suffit pas, mais une longueur de dépassement d 9 en viron 3/16 pouce (4?8 mm),, ou approchant, convient très bieno L-'expérïencë montre que, si la longueur dépassante est dpenviron égale ou très peu infé- rieure au diamètre de la pièce,, et si la pression est appliquée jusqu'à ce que la partie dépassante de chaque pièce? comptée à partir du plan médian de la soudure obtenue, soit réduite il un quart de sa longueur primitive? ou un peu moins, on obtient une soudure satisfaisante.
Pour sonder deux fils bout à boute les extrémités à joindre doivent être nettoyées, par exemple par brossage mécanique? après avoir été
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coupées perpendiculairement à la longueur du fil. Les deux fils doivent être maintenus dans des dispositifs de serrage qui peuvent être constitués par des blocs en deux pièces, chaque serre-fil étant percé d'un alésage formé à moitié dans chaque bloc et dont le diamètre? ou la dimension, est légèrement inférieure à celui du fil.
Afin que 1?invention soit bien comprise on en donnera ci-après une description avec référence à certaines figures des dessins annexée, mon- trant un exemple de soudage bout à bout conforme à 1?invention, La Fig.l est une vue de profil des serre-fils servant à maintenir les fils pendant la soudure., la Fig. 2 est une vue en plan des serre-fils.. la Fig. 3 est une vue schématique des pièces mises en place avant la soudure, et la Fig. 4 est une autre vue schématique des serre-fils et des pièces!, après soudure.
Les Figso 5 et 6 sont respectivement une vue en plan et une vue en coupe suivant la ligne VI-VI de la figure 5, d-une forme modifiée de serre-fil.,
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la fige 7 est un graphique montrant la relation entre la résistance d-lune soudure bout à bout et 1?épaisseur de la bavure, et la Figo 8 montre un mo-
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de de préparation de 1?extrémité d9an fil à souder.
Dans 1?exemple décrit ci-après? on soude bout à bout deux mor- ceaux de fil d9al3.niam demi-dur de pureté électrique ayant un diamètre d9t quart de pouce (6,35 mm)9 mais avant de placer les fils dans les ou- tillages? on sectionne à plat les extrémités à réunir? par exemple sur un tour, perpendiculairement à la longueur des fils, et on nettoie les ex-
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trémîtés, par brossage mécanique par exemple, afin d9enlever toute grosse couche d9oxyde qui pourrait recouvrir les faces des extrémités.
Gomme le montrent les Figs. 1 et 2. les serre-fils servant à maintenir les fils comprennent deux serre-fils pratiquement semblables 1 et 2, le serre-fil 2 étant pourvu de goupilles de guidage qui pénètrent dans des trous (non représentés) pratiqués dans le serre-fil 1, de manière à s'assurer du bon alignement des serre-fils au moment du soudage. Chaque serre-fil 1 ou 2 est constitué par deux blocs, un bloc supérieur 4 ou 5 et un bloc inférieur 6 ou 7, les deux blocs associés 4 et 6 ou 5 et 7 pouvant
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être reliés rigidement au moyen de quatre boulons 3/8 pouce ihitworth 8 et 9, des goupilles 10 ou 11 solidaires des parties supérieures 4 ou 5? $1 péné- trant dans des trous appropriés pratiqués dans les parties inférieures 6 ou 7.
Chaque serre-fil 1 ou 2 est percé d'un alésage central 12 ou 13 formé moitié dans une partie et moitié dans l'autre partie,, et ayant un diamètre
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légèrement inférieur au diamètre des fils d9aluminium à souder bout à bout. Dans 1?exemple donné, le diamètre de 1-'alésage est de 0>2@2 pouce (6 mm) et 1 entrée de 12alésage., côté soudure., est chanfreinée à z,5 jusqupà un dia- mètre de 5/16 pouce (8 mm)o Les alésages 12 et 13 ont un diamètre légère- ment inférieur à celui des fils de manière que ceux-ci ne puissent pas glis- ser longitudinalement quand ils sont serrés dans les serre-fils 1 et 2, et que la pression soit réellement appliquée aux extrémités des serre-fils et ainsi aux faces jointives ou extrémités des tiges à souder bout à bout.
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L9expérienoe montre qn.9il est inutile de denteler les alésages 12 et l3p pourvu que le fil soit serré dans le serre-fil 1 ou 2 sur une longueur suf- fisante, 3 pouces (795 cm) dans le présent exemple.
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Comme le montre la Fîg. ;8 quand on veut faire une soudure, cha- que fil est serré dans son propre serre-fil avec un bout de 3/16 pouce (4,8 mm) dépassant de la face du serre-fil. Les serre-fils 1 et 2, avec les fils 14 et 15 disposés comme à la figure 3, sont placés dans une presse et pressés 1?En contre 1?autre de manière à appliquer la pressionau joint à souder.
Dans le présent exemple, une charge de quatre tonnes est appliquée au joint et 398
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serre-fils 1 et 2 se rapprochent 1?un de l'autre jusque ce que (voir Fig(4) on obtienne une rondelle 16 de métal entre les faces contigues des serre-fils
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et que la soudure soit réaliséeo L9épaisse de la rondelle est d9environ 3/32 pouce z4 mm) et son diamètre d?ian demi-pouce (12,7 mm) et Z9expérien- ce montre qu'avec de telles dimensions on obtient une bonne soudure,, non seu- lement au centre de la rondelle sur le diamètre original d9un quart de pou- ce (6,35 mm) mais même pratiquement jusqu'à la périphérie de la rondelle.
Au début de 1-'application de la pression.9 les parties saillantes des fils 14 et 15 commencent à s'enfler radialement vers l'extérieur, sur toute leur longueur, de l'extrémité jusqu'à la face du serre-fil 1 ou20
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Ceux-ci forcent le métal à fluer radialement vers extérieur et c 9 st ce fluage de métal, les deux extrémités des fils étant en contact,, qui réalise la soudure. Il faut veiller à ne pas trop réduire la distance entre les
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deux serre-fils 1 et bzz parce qu9ane distance trop faible diminue le flua- ge radial du métal vers 1?extérieur et.9 ce qui est assez surprenant, dans ce cas le métal est refoulé, au centre des fils 14 et 15, dans les serre- fils 1 et 2.
Au microscope, une telle soudure s'avère bonne au moins sur un diamètre de 3/8 pouce (9,5 mm) autour de 1-'axe longitudinal des deux fils 14 et 15. Quand une soudure de ce genre est soumise à un essai de traction chaque fil étant maintenu dans un dispositif de serrage et les deux fils et la soudure étant soumis à un effort de traction, la soudure ne cède pas et la rupture se produit toujours dans un des deux fils, en un point éloi- gné de la soudure. Le métal en excès dans la rondelle 16 en dehors des fils 14 et 15 peut être ébarbé, et les fils peuvent être étirés, moyennant
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le recuit normal éventuellement nécessaire exactement comme s9îl nflr avait pas de soudure.
Dans 1?exemple décrit ci-dessus,, 1?entrée de chaque alésage 12 ou 13 est chanfreinée et, comme le montre la Fige 4, le métal voisin du joint soudé prend la forme de ces entrées. La distance finale entre les serre-fils 1 et 2 est réglée par la pression appliquée, à moins qu'une butée soit inter-, calée entre les serre-fils comme il a été dit, il faut veiller à ce que la distance finale ne soit pas trop petite.
Afin de ne pas devoir régler la pression appliquée avec une trop grande minutie, les serre-fils peuvent servir eux-mêmes de butée.
Les Figso 5 et 6, auxquelles on se référera maintenant, représentent un serre-fil de ce genre, destiné à coopérer avec un second serre-fil sembla- bleo Le serre-fil 16 est constitué de deux parties 17 et 18 pouvant être reliées au moyen de boulons (non représentés) comme dans 1?antre exemple,
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et quand on perce 19alésage 19 on maintient les deux parties 17 et 18 à une petite distance 19une de 10autre de cette manière on peut donner à l'alésage 19 exactement le diamètre du fil à serrer. En rapprochant les deux
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parties quand la pièce à souder se trouve dans l'alésage 19p celle-ei est réellement bloquée.
Dans 1?exemple des Fige. 5 et z le serre-fil est pré- vu pour des fils d9n diamètre de 0p059 pouce (lp5 mm) et les parties 17 et 18 sont écartées 19une de 1?autre de Op002 pouce (05 mm) quand on per- ce 1?alésage 19.
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A 1?extrémité côté soudure de lpalésage 19p la face 21 du ser- re=fi1 est entaillée de façon à.former un creux annulaire 22 dans lequel est prévu concentriquement à l9alësage 19p un épaulement annulaire 23. be bord de ce dernier est incliné à 60 et la hauteur de l'épaulement 23 déter- mine IPépaisseUl' finale de la bavure de soudure, la face 21 venant saappli- quer contre la face correspondante du serre-fil opposé. La hauteur de
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1?épaulement 'est choisie de façon à obtenir 19 épaissem> de bavure qui donne
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la meilleure soudure et, dans l'exemple décrite le creux 22 est profond de 0,015 pouce (environ 0,4 mm) et a un diamètre d'un quart de pouce (6,35 mm), et 1-'épaulement 23, d'un diamètre de 3/32 pouce (2,4 mm), est à 0,006 pouce (0,15 mm) sous la face 21.
La face 21 sert de butée tandis que 1?épaulement 23 constitue ce que 111 on peut nommer la face de soudage, la grande partie du creux 22 servant de dégagement.
Des essais faits sur un fil d'alsuminium demi-dur de pureté électrique d'un diamètre d'un quart de pouce (635 mm), placé dans des ser- re-fils du type représenté aux Figs. 1 et 2 avec une partie dépassante d'un quart de pouce (635 mm) de longueur, ont donné., pour différentes épaisseurs de bavure, le graphique de la Fige 7 qui donne la résistance des soudures bout à bout à froid obtenues avec des épaisseurs de bavure variables,, Dans chaque cas, la bavure du métal à hauteur de la soudure a été enlevée et on constatera que la résistance du joint atteint son maximum pour une épais- seur de bavure de 0,08 pouce (2 mm)o Les essais ont montré que la résistan- ce maximum de la soudure est obtenue.,
pour une pression de soudage constan- te, avec une partie saillante égale au diamètre de la tige et, en ce qui concerne les mesures enregistrées à la Fige 7, comme la résistance moyenne du fil original était de 0,429 tonne, beaucoup de soudures sont réellement plus résistantes que la matière originaleprobablement par suite de l(é- orouissage. La hauteur de l'épaulement annulaire 23 des Fige. 5 et 6 est déterminée au moyen d'un graphique du genre de celui de la Fig. 7 mais, comme cela a été expliquée des soudures satisfaisantes sont obtenues avec une partie saillante environ égale au diamètre de la matière et une épais- seur totale de bavure égale à un tiers de la partie saillante ou moins.
Il faut remarquer que la préparation des bouts des tiges ou fils à souder est une partie difficile de l'opération et, comme expliqué ci-dessus, les extrémités des fils sont coupées à plat, par exemple au tour,, à angle droit et ensuite nettoyées à la brosse. Pour des tiges ou fils d'un diamètre d'un quart de pouce (6,35 mm) ou environ, cette façon de préparer est tout-à-fait satisfaisante, mais il est évident que ce pro- cédé s'applique plus difficilement à des fils plus minées.
Un autre procé- dé qui s'est avéré spécialement bon pour les fils plus minces,? consiste à utiliser un outil de coupe à deux bords chanfreinés et contigus qui lais- sent un des bouts de fil droits et 1-'autre effilée Un brossage a été trou- vé inutile et on peut même utiliser des outils de coupe à la main,? à condi- tion de maintenir les bords coupants perpendiculaires à 1-'axe du fil et à l'axe d'application de la pression.
La Fig. 8 montre le genre de coupe exigée et le moyen de réalisation$ comme cette figure 1?indique, les deux outils de coupe 24 et 25 ont des faces plates 26 et 27 qui produisent la surface plane 28 sur le fil 29 pour la soudure bout à bout, et des faces 30 et 31 inclinées, suivant un angle de 50 par exemple par rapport aux faces 26 et 27, de manière à faire la coupe sans déformer le fil 29.
Avec des bouts coupés de cette manière, on a réalisé des soudures bout à bout de fils d'aluminium avec des parties dépassantes à peine plus lon- gues que le diamètre (1 1/8 fois le diamètre) ou aussi courtes que 2/3 du diamètre.
Si on le désire, une soudure obtenue par nimporte quel pro- cédé décrit ci-dessus peut être soumise à une nouvelle opération de compres- sion dans le même sens pour améliorer ses qualités., ou une soudure peut être faite par double compression. On peut par exemple mettre bout à bout deux fils de maillechort avec une partie dépassante d'un diamètre pour un pre- mier "collage", les enlever ensuite de leurs serre-fils, reculer ceux-ci par rapport aux fils et refaire une opération de compression,9 la partie saillante effective totale de chaque fil étant égale à deux diamètres. La soudure est donc formée en deux fois, quoique cela puisse se faire en plus de fois. Ce procédé est avantageux en ce qui concerne le maintien des fils de façon à avoir le moins de déformation latérale, la partie de fil libre étant minimum.
Si on le désire,9 les fils ou autres pièces à souder peuvent glisser dans des guides ou des supports près du point où s'opère la soudure, et être serrés ou maintenus du côté opposé des guides ou supports de façon
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que 190n puisse les faire avancer progressivement.
Au lieu de souder des tiges ou fils de même nature.? on a pu sou- der efficacement des matières de natures différentes. On a réalisé par exem- ple une bonne soudure bout à bout conforme à l'invention entre un fil d'alu- minium demi=dur de pureté électrique d'un diamètre d'un quart de pouce (6,35 mm) et un fil en suivre doux de même diamètre. Les parties saillantes étaient les mêmes pour le suivre et l'aluminium, quoique le fluage de l'alu- minium fut plus important.
L'invention a aussi été appliquée avec succès à la soudure bout à bout de bandes, et de parties formant un angle dans un joint à ongleto Elle peut s'appliquer aussi à la soudure bout à bout de tiges ou fils de dia- mètres différents, mais il peut être nécessaire.? dans ce cas, d'effiler l'ex- trémité saillante de la tige ou du fil ayant le plus grand diamètre.
REVENDICATIONS.
1.- Procédé de soudage bout à bout par compression à froid de deux pièces en matière soudable à froid.? caractérisé en ce qu'on maintient chaque pièce très près de son extrémité qui doit être soudée à l'autre piè- ce, mais pas jusqu'au bout de cette extrémité, de manière à empêcher le flam- bage de la pièce mais à permettre un certain fluage latéral de la matière de la pièce à hauteur du joint,, et on presse les pièces l'une contre l'autre de manière à appliquer la pression au joint par l'intermédiaire des pièces elles-mêmes afin que la matière des deux pièces flue latéralement vers l'extérieur et, ce faisant soude les deux pièces ensemble.
2.- Procédé de soudage par compression à froid suivant la re- vendication l, pour souder entre eux des fils ou tiges ronds, caractérisé en ce que la partie saillante ou non maintenue d'un fil ou tige avant sou- dure est environ égale et très peu inférieure au diamètre du fil ou tige, et la pression est appliquée jusqu9à ce que la partie saillante, de part et d'autre du plan médian de la soudure, soit réduite à environ un quart de sa longueur primitive ou un peu moins.