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Procédé et dispositif pour le soudage par ultra-sons.
La présente invention concerne un procédé de soudage en bout d'un corps filiforme sur la surface d'un deuxième corps, par exemple plat, ainsi qu'un dispositif pour l'exécution de ce procédé. Il est courant de faire jaillir, à cet effet, une décharge par arc électrique,entre le bout (c'est-à-dire la section perpendiculaire à l'axe de symétrie) du fil et le deuxième corps, afin de produire une soudure par point. Si les deux corps ont une grosseur suffisante, ce procédé ne présen- te pas de difficultés insurmontables. Si, au contraire, l'épais-
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seur du deuxième corps est réduite, notamment une fraction de millimètre, on risque que l'arc perce le deuxième corps. Si on utilise dès fils très minces, on risque aussi de brûler l'extré- mité du fil avant que la soudure ne soit effectuée.
Pour éviter ces inconvénients, on a essayé de fournir, par des impulsions de courant dosées avec précision exe ent l'énergie nécessaire pour effectuer une soudt on endommanger la pièce. Ce procédé n'est cependant de loin pas utilisable dans tous les cas et il est notamment très difficile d'obtenir de bons résultats'avec des matières comme le cuivre, l'aluminium ou le ,laiton.
La présente Invention concerne un procédé de soudage par vibrations ultrasoniques. Comme on le sait, des vibrations ultrasoniques d'une énergie suffisante appliquées à la surface de séparation de deux pièces à souder peuvent donner lieu à une soudure. Si.on le désire, on peut encore fournir de l'énergie électrique supplémentaire à l'endroit à souder, par exemple au moyen d'un courant électrique, mais ceci n'est pas du tout indispensable pour obtenir une bonne soudure.
Des recherches qui ont été à 'la base de la présente in- vention ont montré que, pour-résoudre ce problème de façon satis.. faisante, certaines finesses de métier sont nécessaires. On a constaté que, si on fait osciller le fil dans son sens longitu- dinal et perpendiculairement à la surface du deuxième corps, le fil perce la plupart du temps le deuxième corps avant que la sou- dure soit obtenue. D'autre part, des oscillations du fil dans un sens parallèle à la surface du deuxième corps donnent de mauvais résultats parce que la soudu.re formée se brise facilement.
La présente invention est caractérisée en ce que.le corps filiforme est logé dans une ouverture pratiquée dans le socle d'une installation de soudage par ultra-sons, l'électrode de sou-
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dage de l'installation de soudage par ultra-sons repoussant le deuxième corps contre le bout du corps filiforme avec une telle pression que le deuxième corps soit soumis à des oscilla- tions ultrasoniques parallèles à sa surface, d'une puissance telle que la soudure puisse se former, après quoi l'électrode peut glisser sur la surface du deuxième corps.
L'invention est basée sur la constatation que la cause' des mauvais résultats obtenus par le procède connu de soudage par oscillations du fil parallèles à la surface du deuxième corps est que les oscillations elles-mêmes- empêchent la formation de la soudure. Si on veut faire osciller le fil par un tel procédé, il faut faire passer le fil par un alésage de l'électrode qui soit si étroit que le fil suive les mouvements de cette électrode. Dans ces conditions, la surface en bout du fil balaie la surface du deuxième corps, mais dès qu'une soudure veut se former, elle se brise sous l'action des oscillations mutuelles des deux corps.
Selon le procédé de la présente inven- tion au contraire, les vibrations ultrasoniques se propagent au travers du deuxième corps de manière à atteindre le point de contact entre les deux corps de façon à provoquer la formation d'une soudure dès que la soudure s'est formée, l'électrode peut glisser sur la surface du deuxième corps, de sorte que la soudure formée par vibrations ne peut plus se briser.
L'invention est décrite plus en détail ci-après avec référence aux dessins annexés, dans lesquels :
La figure 1 représente une première forme d'exécution de - ivention.
La figure 2 représente une deuxième forme d'exécution de l'invention, et
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La figure 3 représente une troisième forme d'exécution de l'invention.
L'installation représentée à là figure 1 comprend un transducteur 1 servant à transformer des oscillatins électriques en oscillations ultrasoniques qui sont appliquées à une électrode 3 par l'intermédiaire d'un transformateur d'amplitude 2. De ce fait, l'électrode 3 est mise en oscillation comme indiqué par les flèches. En face de l'électrode 3 se trouve un socle 4 pour- vu d'un alésage dans lequel est logé le corps filiforme 5.
Le socle 4 peut consister, par exemple, en un étau dans lequel le corps filiforme 5 est immobilisé. Le socle peut aussi être en une seule pièce, le corps filiforme 5 étant logé dans l'alé- sage du socle 4 de façon serrée, tout au moins au voisinage immédiat de l'électrode 3. L'alésage 4 peut éventuellement traverser le socle 4 entièrement jusqu'à la surface opposée de celui-ci, comme celà est représenté en traits interrompus, afin que l'on puisse introduire le fil de façon continue. Le fil 5 dépasse la surface du socle 4 tournée vers l'électrode 3 d'une longueur qui est, de préférence, inférieure au diamètre du fil, afin que la partie du fil en saillie ait une résistance mécani- ' que suffisante pour résister aux vibrations ultrasoniques.
Le deuxième corps 6, une plaque par exemple, est inter- calée entre l'électrode 3 et le corps filiforme 5. Si on repousse le fil 5 et le socle 4 dans le sens de la flèche P contre le corps plat 6 et l'électrode 3 le bout du corps filiforme 5 peut être soudé sur la surface du deuxième corps 6 de manière à obtenir une soudure par point.
La pression P est telle qu'au début les vibrations ul- trasoniques de l'électrode 3 se propagent au travers du corps plat 6 jusqu'au point de contact entre le corps plat 6 et le corps filiforme 5, de manière qu'une soudure se forme, après quoi,
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dès que la soudure est formée, celle-ci présente une telle résistance aux vibrations ultrasoniques que l'électrode 3 se raet à glisser' sur la surface du corps plat 6. Ce phénomène peut en- core être stimulé si l'énergie communiquée produit une telle chaleur qu'au moment de la formation de la soudure, l'extrémité du fil 5 subit un léger flambage, ce qui a pour effet d'augmen- ter la surface de contact entre le bout du fil 5 et la surface de la plaque 6.
Il s'est avéré possible, en pratique, de souder de cette manière des fils de cuivre ou d'aluminium d'un diamètre de 1 mm. ou moins sur des plaquettes de cuivre, laiton ou aluminium ayant des épaisseurs variant entre 500 et 25 microns. Le flambage du bout du fil peut atteindre environ 50%, mais il a aussi été possible d'obtenir de bonnes soudures sans le moindre flambage du bout du fil,
Une pression P de 5 à 20 Kg. a été utilisée avec une fréquence de travail de 20 kHz et une puissance de 80 à 150 watts. Le temps de soudure est une fraction de seconde.
Dans l'installation représentée à la figure 2, le socle 4 est pourvu d'une ouverture tronconique dans laquelle on loge une pièce de remplissage adaptée 8 se composant d'un certain nombre, par exemple trois segments. Le corps filiforme 5 est pris dans un alésage central de cette pièce de remplissage 8.
Les segments, c'est-à-dire au moins leurs extrémités dirigées vers l'électrode 3, peuvent se déplacér dans le sens radial de façon à prendre le fil 5 comme dans un étau et ceci d'autant plus que la force P agissant sur le socle 4 est plus grande.
De cette manière, le fil 5 est en substance immobile pendant le' soudage et il peut néanmoins être facilement retiré du socle 4 par la suite.
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Dans l'installation représentée à la figure 3, on uti- lise le procédé de l'invention pour souder en bout un fil 5 sur le fond 6 d'un corps tubulaire 10, par exemple le boîtier tubu- laire d'un condensateur électrolytique. Le boîtier 10 est glissé sur l'électrode 3 du vibreur ultrasonique, de façon que le fond 6' oscille parallèlement à sa surface, comme les flèches di quent. Ici aussi, le fil 5 est appliqué avec re@ néces- saire contre le fond, de façon qu'une soudure puisse se formér.
Le jeu entre le bottier 10 et l'électrode 3 est 'cependant suffi- sant pour que, des que la soudure s'est formée, l'électrode puisse glisser sur le fond du boîtier.
Le procédé décrit peut aussi être appliqué au soudage en bout sur des surfaces de forme quelconque, par exemple sur un renfoncement ou une saillie du deuxième corps. Il est aussi possi- ble de,souder, sur ces surfaces, des fils légèrement inclinés à condition que les surfaces de contact des deux corps où la sou- dure doit se former ne fassent pas un trop grand angle entre elles.
REVENDICATIONS.
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