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SOUDAGE PAR COMPRESSION.
La présente invention concerne le soudage par compression et plus spécialement, mais non exclusivement, le soudage par compression à froid.
On utilise actuellement le soudage par compression à froid pour fixer des couvercles à des boîtiers de condensateurs en aluminium, de section circulaire. Le haut du boîtier est évasé légèrement de façon à former une bride plate de faible largeur radiale, on place, sur cette extrémité du boïtier, un couvercle muni de bornes, avec une surface qui s'adapte sur la bride, et on soude le couvercle à la bride au moyen d'outils convenables de soudage par compression à froid, après avoir nettoyé les surfaces à souder mécaniquement, par exemple au moyen d'une brosse rotative en fils métalliques. Si on veut éviter que la bride soudée dépasse le pourtour du boîtier, on peut l'aligner en chassant le bpîtier à travers une matrice, de manière que la bride soudée vienne en alignement avec la paroi du boîtier.
Si on applique le procédé de soudage précité à des boîtiers qui n'ont pas une section circulaire, mais une section ovale par exemple, quoique la soudure puisse se faire tout aussi bien, il y a des difficultés à rabattre convenablement la bride soudée sans qu'elle laisse aucune saillie latérale de matière. Si on ne prend pas de précautions spéciales, le couvercle tend à gauchir, la soudure se rabat mal et peut même parfois se déchirer.
La présente invention a pour but de procurer un procédé de soudage par compression à froid convenant spécialement à la soudure de couvercles de boîtiers, ne laissant aucune bride en saillie et évitant donc la nécessité de rabattre une bride. L'invention a aussi pour but de procurer un procédé de fixation de tubes sur des plaques supports ou de fixation de brides sur des tubes.
Suivant la présente invention, pour souder ensemble deux pièces soudables par compression, on place les parties à souder des pièces entre deux faces opposées d'un outillage, dont au moins l'une a la forme d'une bande,
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et auxquelles on imprime un mouvement relatif dans une direction générale parallèle à elles-mêmes pour les amener en regard l'une de l'autre avec, entre elles, un intervalle dont la largeur, comparée à l'épaisseur des dites parties, est telle qu'on obtienne la réduction d'épaisseur correcte pour le soudage par compression, et dont la longueur effective dans le sens du mouvement relatif, est de l'ordre de grandeur de la somme des épaisseurs des dites parties, le mouvement relatif des faces de l'outillage provoquant l'extrudage de la matière d'entre celles-ci pour effectuer la soudure.
Une des faces de l'outillage comporte de préférence, sur un bord, une partie saillante qui touche ou approche suffisamment la face opposée, quand les deux faces sont exactement en regard, pour jouer le rôle d'arête coupante sectionnant le métal en excès.
Dans le cas de la soudure d'un couvercle sur un bottier, le boïtier peut être placé dans une matrice, et un poinçon comportant une face de soudage convenable et une arête coupante est associée à la matrice, pour souder le couvercle sur le boîtier
Dans d'autres cas,par exemple pour souder un tube à une plaque bride, la matrice peut présenter la partie saillante servant d'arête coupante.
Comme le mouvement relatif des faces de l'outillage est parallèle à l'axe du bottier la soudure du couvercle au bottier est située à l'intérieur de la périphérie du bottier et aucune opération de rabattement n'est nécessaire après soudage. Ceci est spécialement important dans le cas de boïtiers de section ovale.
Pour faire comprendre clairement l'invention, on décrira maintanant à titre d'exemple un procédé de soudage par compression à froid d'un couvercle sur un boîtier de section circulaire et un procédé de soudage d'un tube en laiton sur une plaque en aluminium, avec référence aux dessins annexés, dans lesquels les figures 1 et 2 concernent le premier procédé et les figures 3 à 6 le second procédé. La figure 1 représente, partiellement en coupe, les outils, le boîtier et le couvercle préparés pour la soudure. La figure 2 montre la fin du soudage, le boîtier avec son couvercle solidaire étant poussé au travers et éjecte d'une matrice constituant une partie de l'outillage.
La figure 3 représente, en coupe, une partie du tube préparé à être soudé dans une ouverture d'une plaque, dont une partie est représentée, en coupe, à la figure 4 La figure 5 représente partiellement, en coupe, le tube et la plaque emboîtés avant soudage, et la figure 6 représente, en coupe, la matrice de soudage et, en profil, le poinçon de soudage.
Les figures 1 et 2 des dessins montrent un boîtier 1 et un couvercle 2 en aluminium de pureté commerciale et le bottier, avec fond, est de section circulaire et fabriqué par extrudage à impact. L'outil inférieur, c'est-à-dire la matrice 3 dans laquelle le boîtier 1 s'adapte étroitement, est en acier à outil et doit être placé sur le plateau (non représenté) d'une petite presse hydraulique, par exemple, le plateau étant percé d'un trou central sous l' ouverture 4 de la matrice 3, de manière que le bottier puisse être éjecté en-dessous de celle-ci. Le dessus ou ouverture du bottier 1 est évaséde manière à constituer un siège tronconique 5 pour le couvercle 2, Ce dernier, en tôle emboutie, à la forme d'une cuvette peu profonde avec un bord 6 qui s'adapte sur le siège 5.
Les surfaces de contact dû siège 5 et du bord 6 doivent évidemment être propres, et peuvent être nettoyées, de fa- çon connue, au moyen d'une brosse rotative à fils d'acier. L'arête de l'ouverture 4 est légèrement arrondie (comme représenté).
L'outil supérieur ou poinçon 7 est monté dans la presse de manière à se déplacer en ligne droite et concentriquement à l'ouverture 4 dans la matrice 3. Pour faciliter sa fabrication, le poinçon peut être fait en plusieurs parties boulonnées entre elles, ou bien il peut être d'une pièce.
Il comprend, en principe, une surface de soudage cylindrique 8 et une partie saillante ou arête coupante 9. La surface de soudage 8 a la forme d'une bande coopérant avec la surface intérieure du trou 4 de la matrice 3, qui est l'autre surface de soudage. Le diamètre de l'arét coupante 9 est tel que
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celle-ci rase la paroi du trou 4, quand le poinçon 7 pénètre entièrement, en descendante dans la matrice 3, et l'épaulement constituant l'arête cou- pante 9 peut avoir une surface supérieure inclinée de 60 environ, sa face inférieure étant perpendiculaire à l'axe du poinçon 7, de façon que la soudure entre le boîtier 1 et le couvercle 2 se termine à plat vers le haut.
Il n'est cependant pas indispensable que la face inférieure de l'épaulement soit perpendiculaire à l'axe du poinçon; elle peut être inclinée de tout angle voulu, s'il n'y a pas d'inconvénient à ce que la soudure soit à angle vif.
La hauteur axiale de la surface de soudage 8 sur le noyau 7 est égale, en ordre de grandeur, à la somme des épaisseurs du bottier 1 et du couvercle 2, Dans le cas représenté, le bottier 1 et le couvercle 2 ont la même épaisseur et la hauteur axiale de la surface 8 est égale au double de cette épaisseur. Le diamètre de la surface 8 est tel que la largeur de l'in- tervalle séparant cette surface de la paroi intérieure du trou 4 de la matri- ce 3, donne la réduction correcte d'épaisseur pour le soudage par compression à froid, l'épaisseur finale de la soudure étant égale à 30% de la somme des épaisseurs du siège 5 et du bord 60 Le bord inférieur de la surface de sou- dage 8 est légèrement arrondi, afin d'empêcher de brusques changements de forme dans la soudure finale.
Le poinçon 7 comprend encore, sous la surface de soudage 8, une autre surface cylindrique 10 dont la hauteur axiale est égale à environ 66% de la somme des épaisseurs du siège 5 et du bord 6 et dont le diamètre est tel que l'intervalle entre cette surface et la paroi intérieure du trou 4 de la matrice 3 soit égal à la somme des dites épaisseurs.
La face inférieure du poinçon vient directement en contact avec la face supérieure du couvercle 2 et, pendant la descente du poinçon, cette face inférieure et la surface 10 maintiennent la forme correcte et voulue du couvercle, la surface 10 emprisonnant le métal entre elle et la paroi intérieure du trou 4, de façon que, pendant la descente, le métal soit forcé vers le haut audessus de l'arête 9, quand celle-ci n'atteint pas encore le bord du trou 40 La surface 10 se rattache à la surface 8 par un congé, tandis que son bord inférieur, extrémité du poinçon 7, est légèrement arrondie afin d'empêcher de brusques changements de forme dans la soudure finale.
L'opération de soudage se fait comme suit. Un boîtier 1 avec un siège nettoyé 5 est placé dans la matrice 3, et on dépose sur le boîtier un couvercle 2 dont le bord a été nettoyé. Le poinçon 7 est ensuite abaissé sur le couvercle 2 et;le boîtier 1, et le couvercle 2 commence à descendre à l'intérieur de la matrice 3,le siège 5 et le bord 6 tendant à se rabattre radialement vers l'intérieur. Une fois que la surface de soudage 8, pénétrant dans le trou 4 de la matrice, dépasse le bord légèrement arrondi du trou, le métal du siège 5 et du bord 6 commence à fluer vers le haut par extrudage et continue ainsi jusqu'au moment où l'arête coupante 9 pénètre entièrement dans le trou 4 de la matrice et sectionne le métal en excès, sous la forme d'un anneau libre entourant le col du poinçon 7.
Celui-ci continue à descendre et finalement éjecte le boîtier 1 et le couvercle 2 soudés l'un à l'autre, par le dessous de la matrice 3. On obtient ainsi une excellente forme de joint de soudage, sans aucune matière dépassant le pourtour du boîtier 1.
Les figures 3 à 6 montrent un tube 11 en laiton (70 : 30) dont l'extrémité inférieure 12 est de forme tronconique ou effilée de manière à s'engager dans un appendice 13 de forme tronconique semblable, qui prolonge une ouverture 14 dans une plaque 15 en aluminium de pureté commerciale. La paroi de l'appendice 13 s'amincit régulièrement de haut en bas, l'épaisseur radiale maximum de la paroi de l'appendice 13 étant égale à l'épaisseur radiale de la paroi de l'extrémité 12.
Avant d'emboftier les deux parties 12 et 13 comme le montre la figure 5, on dégraisse leurs faces contigues ou adjacentes et on les nettoie mécaniquement de façon connue, au moyen d'une brosse rotative,par exemple, les deux pièces emboîtées sont placées dans la matrice de soudage 16, avec la face inférieure de la plaque 15 posée sur la face supérieure 17 de la matrice, et les parties 12 et 13 enfoncées dans le creux de la matrice 16. Le poinçon de soudage- 19, comme dans le cas précédent, est concentrique à la matrice 16 et est pourvu d'une surface de soudage 21 et d'une jupe de guidage 20.
La matrice 16 comporte une surface de
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soudage 22 et une arête coupante 23 pour sectionner le métal en excèso
Comme pour les outillages utilisés dans le cas du bottier, les dimensions des surfaces de soudage sont choisies en tenant compte de la nature des matières à souder et l'opération de soudage nécessaire ici se com- prendra clairement à la lumière de la description ci-avant du procédé de soudage du boîtier. Toutefois, dans le cas du soudage d'un tuba à une plaque , l'outil supérieur,c'est-à-dire le poinçon 19, doit être ramené vers le haut en fin d'opération, pour pouvoir enlever les pièces soudéeso La forme et l'aspect du joint de soudure sont déterminés par la forme de la matrice 16 et du poinçon 19.
En plus de son application au soudage de couvercles sur boîtiers et de tubes sur brides, l'invention peut être utilisée dans la fabrication des rotors à cage d'écureuil de moteurs électriques à inductiono Les bouts des barres en aluminium constituant les conducteurs longitudinaux d'une cage de rotor, peuvent être soudés à des bagues d'extrémité à encoches, par un procédé très semblable à celui utilisé pour souder des couvercles sur des boîtiers. Ou bien, les barres elles-mêmes peuvent être soudées entre elles de façon semblable, par leurs extrémités qui se recouvrent.
REVENDICATIONS. la Procédé de soudage d'une paire de pièces soudables par com- pression caractérisé en ce qu'on place les parties à souder des pièces entre deux faces opposées d'un outillage, dont au moins l'une a la forme d'une bande et auxquelles on imprime un mouvement relatif dans une direction générale parallèle à elles-mêmes pour les amener en regard l'une de l'autre avec, entre elles, un intervalle dont la largeur, comparée à l'épaisseur des dites parties, est telle qu'on obtienne la réduction d'épaisseur correcte pour le soudage par compression, et dont la longueur effective dans le sens du mouvement relatif est de l'ordre de grandeur de la somme des épaisseurs des dites parties, le mouvement relatif des faces de l'outillage provoquant l'extrudage de la matière d'entre celles-ci pour effectuer la soudure.