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Procédé pour le soudage électrique par résistance de tôles placées à recouvrement, en particulier de tôles d'acier éta-
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La présente invention est relative à un procédé pour le soudage électrique par résistance de tôles placées à re- 'couvrement, en particulier de tôles d'acier étamées, procédé dans lequel les deux extrémités de la tôle ou des tôles sont pliées et ensuite réunies l'une à l'autre à l'endroit des pli- ures ou coudures, à l'aide de deux électrodes de soudage ré- gnant sur toute la longueur du joint. Dans un procédé connu de cette nature, on cherche à obtenir une résistance accrue, en vue d'obtenir une chaleur concentrée, en courbant les bords des tôles, la disposition étant telle que les tôles se chevau- chent mutuellement sur une largeur importante, de sorte que les extrémités des tôles ne s'appuient l'une sur l'autre que
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par les arêtes des deux pliures.
Il s'ensuit que, dans ce procédé connu, il n'existe qu'un double contact linéaire, de sorte qu'une densité de courant extrêmement élevée se mani- feste aux arêtes des pliures, ce qui a pour résultat un ré- chauffement local très intense lors du passage du courant.
Or, cette chaleur de soudage, qui se manifeste aux arêtes, traverse la tôle lors du soudage de tôles étamées relative- ment fines, comme celles requises pour la confection de boî- tes à conserves, de sorte que, dans ce procédé de soudage connu, il se produit une évaporation de l'étain sur les fa- ces extérieures, opposées aux arêtes des courbures, des tô- les. Outre qu'il en résulte une détérioration des tôles au niveau du joint 'de soudure, l'étain ainsi évaporé se diffa- se dans les électrodes de soudage, de sorte que la résistan- ce de contact de ces électrodes, s'en trouve modifiée. Par conséquent, la résistance de contact varie ou devient irré- gulière. Il s'ensuit une brûlure de la matière soudée ou une soudure inadéquate.
Dans le procédé mentionné plus haut il se forme deux joints soudés. Or, il est dans ce cas très malaisé de former deux joints soudés solides et étanches, car il n'est pratiquement pas possible de faire en sorte que la pression exercée par les électrodes de soudage soit exactement la même aux deux arêtes des pliures. Il convient en outre de considérer que ces deux arêtes, qui sont formées par une opération de cisaillement et de pliage, ne forment pas une ligne droite mathématiquement exacte, de sorte qu'el- les sont irrégulières et ne touchent qu'en quelques endroits la tôle opposée. Il se manifeste donc le long d'une de ces arêtes, ou des deux, une résistance de contact non uniforme, de sorte qu'il se produit des différences considérables dans le passage du courant, et donc un soudage inégal le long d'une de ces arêtes, ou des deux.
Il s'ensuit que ce
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procédé connu ne permet pas de réaliser un joint de soudure solide et étanche.
Pour éliminer les inconvénients cités ci-dessus, et @ conformément au procédé suivant la présente invention, on plie les extrémités des tôles à angle droit sur une hauteur qui correspond à peu près à l'épaisseur des tôles; on pres- se ensuite les deux pliures l'une sur l'autre, de façon que leurs faces soient tournées l'une contre l'autre, en appli- quant une pression perpendiculaire à la pression des élec- trodes, après quoi, et tout en maintenant cette pression de serrage, on envoie, à l'aide des électrodes, à travers les extrémités des tôles, l'impulsion de courant requise pour ob- tenir la chaleur de soudage, les extrémités des tôles étant finalement réunies l'une à l'autre par soudage par pression, sous l'effet de la pression complémentaire des électrodes.
Il est avantageux de plier les extrémités des tôles à angle droit nettement marqué..
Le procédé suivant l'invention se distingue essentielle- ment du procédé connu, mentionné plus haut, à savoir ; Comme, dans le procédé suivant l'invention, les côtés ou fa- ces tournées les unes vers les autres, des pliures, sont pres- sées les unes sur les autres, il se produit, lors du passage de l'impulsion de courant à travers ce contact planaire, une diminution notable de la résistance, en particulier dans le cas de tôles d'acier étamées, vu que les extrémités pliées des tôles sont en contact entre elles, au niveau de la surfa.. ce de contact, par l'intermédiaire de l'étain. De ce fait, la densité du courant est notablement réduite, soit, se ré- partit uniformément sur cette surface de contact.
On obtient ainsi que la chaleur de soudage qui émane de cette surface de contact lors de l'opération de soudage n'agit pas sur les faces extérieures des tôles, de sorte que l'étain ne
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s'évaporejpas sur ces faces. Par conséquent, il ne se pro- duit ici ni une détérioration du joint soudé ni une modif- cation préjudiciable des électrodes de soudage par l'étain diffusé.
Etant donné que, dans le procédé de soudage suivant l'invention, on obtient une surface de contact déterminée par la hauteur de la pliure, on réalise dans toutes les sou- dures un passage uniforme du courant le long du joint soudé, de sorte que les différences en ce qui concerne le passage du courant sont très minimes. Alors que le procédé mentionné en premier lieu comporte deux joints soudés, on obtient, grâ- ce au procédé suivant l'invention, une jonction soudée très solide et étanche avec un seul joint de soudage. En outre, le procédé suivant l'invention ne comporte qu'un chevauche- ment extrêmement minime des deux extrémités des tôles.
Ceci offre, comparativement au procédé connu, non seulement l'avantage d'une économie de matière, mais aussi un avantage consistant en ce que le joint soudé ne forme qu'un léger ren- flement limité localement. Il s'ensuit que, dans le cas d'un fût de boîte établi par le procédé suivant l'invention, le fond et le couvercle peuvent être fixés ou sertis sans qu'il soit nécessaire d'adopter une disposition particulière (aucu- ne nécessité d'évider le joint de sertissage ni le joint sou- dé).
Les détails du procédé suivant l'invention seront expo- sés ci-après d'une manière plus détaillée, en se reportant aux dessins annexés, qui représentent des exemples de réali- sation.
Dans ces dessins :
La fig. 1 représente, d'une manière schématique, un dis- positif de pliage en coupe.
La fig. 2 est une vue schématique en coupe d'un dispo-
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sitif à souder par résistance.
La fig. 3 représente un dispositif de soudage par ré- @ sistance suivant la fig. 2, avec des détails de construc- tion, au début de l'opération de soudage.
La fig. 4 représente le même dispositif de soudage, à la fin de l'opération de soudage.
La fig. 5 représente une variante du mode de pliage des extrémités des tôles.
La fig. b est une vue en élévation latérale de l'élec- trode supérieure d'une soudeuse.
La fig. 7 est une vue en coupe suivant la ligne VII-VII de la fig. 6, à une échelle plus grande.
La fig. 8 est une vue en élévation latérale de l'élec- trode supérieure d'une soudeuse pourvue de poinçons pres- seurs.
La fig. 9 représente une vue en élévntion correspondant à la fig. 8, sinsi que l'électrode inféricure.
La fig. 10 est une vue, à une échelle plus grande,,d'une soudeuse à électrodes, suivant une variaute, préalablement à l'opération de soudage.
La fig. 11 représente les mêmes éléments, mais après l'achèvement du soudage
La fig. 12 est unevue, à plus grande échelle, d'une variante du procédé relative à la fig. 2.
Dans la fig. 2, les chiffres de référence 1 et 2 dési- gnent deux extrémités d'une tôle ou de tôles, pourvues de pliures 3 et 4. La hauteur h de ces pliures correspond à peu près à l'épaisseur s de la tôle. Il est avantageux de plier les extrémités des tôles à une hauteur h, supérieure à l'épaisseur s des tôles, mais cependant inférieure au dou- ble de l'épaisseur de celle-ci. Comme le procédé suivant l'invention est principalement destiné et approprié au souda-
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ge de corps de boites constitués en fer-blane, les deux par- ties 1 et 2 forment dans ce cas les deux extrémités d'une bande de tôle façonnée en fût de boite cylindrique et dent les pliures 3 et 4 sont appelées à être soudées l'une à l'au- tre.
Comme, dans le procédé suivant l'invention, les côtés ou faces en regard, de ces pliures 3 et 4, doivent être pres- sées l'une contre l'autre en 5, il est avantageux de plier les extrémités 1 et 2 de la tôle sous un angle droit nette- ment prononcé, ainsi qu'on le voit dans les dessins. On utilise à cette fin le dispositif de pliage représenté dans la fig. 1 et constitué essentiellement par deux mâchoires de serrage 6 et 7 servant au serrage d'une extrémité 1 de la tôle et par un outil de pliage 8 qui se déplace dans un sens perpendiculaire aux surfaces 6a et 7a des mâchoi- res, c'est-à-dire, dans le sens de la flèche A. La surface de travail de cet outil de pliage est arrondie, afin d'évi- ter, lors de l'opération de pliage, une détérioration de la surface de la tôle ou de la couche d'étain.
A la mâchoire ? est fixé de façon remplaçable un rail de pliage 9, qui présente une arête de pliage vive 9a, cons- tituée par deux surfaces polies 9b et 9c formant un angle droit entre elles.
Ainsi qu'on le voit d'autre part dans les dessins, la mâchoire 6 présente une surface de glissement et de guidage 6b pour l'outil de pliage 8, le rail de pliage 9 étant en- castré dans l'autre mâchoire 7 d'une quantité égale à l'é- paisseur s de la tôle. Le bord de pliage 8b de l'outil de pliage est arrondi, afin d'éviter une détérioration de la surface de la tôle ou de l'étain. La surface de pliage 8a de l'outil de pliage forme avantageusement un angle obtus - avec la surface de glissement et de guidage 6b, de sorte que, lorsque l'outil de pliage se déplace dans le sens de la
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flèche A, cette surface de pliage 8a rencontre d'abord l'a- rête lb de la tôle, c'est-à-dire, au début de l'opération de pliage, l'outil 6 attaque la tôle avec le grand bras de levier X.
L'extrémité la. de la tôle, qui s'avance de cette distance X par rapport au rail de pliage 9, est ensuite pliée sous un angle net,de sorte que l'on obtient la pliure ou coudure 4, représentée en lignes de tirets.
Ainsi qu'on le voit dans la fig. 1, l'outil de pliage 8 est conformé de telle manière, qu'il sert d'autre part de butée à l'extrémité la. de la tôle. A cette fin on dispose avantageusement sur l'outil de pliage 8 un lardon de butée réglable à l'aide de vis 10, par exemple.
La soudeuse servant à la mise en oeuvre du procédé de soudage suivant l'invention est constituée essentiellement par deux électrodes de soudage 11 et 12 décalées l'une par rapport à l'autre et qui sont en contact avec les extrémités 1 et 2 de la tôle, raspectivement, sur uno grande largeur B et qui s'étendent chacune jusqu'à la pliure correspondante 3 ou 4, ainsi que par deux barres de contrepression 13 et 14 prévues au droit des surfaces de contact lla et 12a dos élec- trodes et montées à isolation, barres dont les surfaces 15 et 16 s'avancent par rapport aux surfaces de contact 11a et 12a, respectivement - avec lesquelles elles forment des an- gles droits - des électrodes voisines correspondantes.
D'une part, ces barres de contrepression 13, 14 peuvent se déplacer élastiquement sous l'effet de la pression V des électrodes; d'autre part, elles sont disposées de façon à pouvoir se déplacer l'une par rapport à l'autre dans le sens de la flèche H, dans le but de comprimer les deux pliures 3 et 4 de la tôle. Les extrémités 1 et 2 de la tôle intro- duites dans cette soudeuse occupent d'abord la position re- présentée dans la fig. 2.
Ensuite, les faces tournées l'une
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vers l'autre des deux pliures 3 et 4 sont pressées l'une , contre l'autre, en 5 , par la pression H, qui s'exerce per- pendiculairement à la pression V des électrodes, la pres- sion H étant telle que les deux pliures 3 et 4 forment, en 5, sur toute la longueur des pliures 3 et 4, une surfa- ce de contact qui garantit un passage de courant uniforme.
Après ce pressage dans le sens de la flèche H, les électro- des 11 et 12 sont pressées contre les extrémités 1 et 2 2e la tôle dans le sens de la flèche V, cependant que les bar- res 13 et 14 exercent une contre-pression appropriée. En- suite, et tout en maintenant la pression de serrage dans le sens de la flèche H, on envoie, au moyen des électrodes 11 et 12, à travers les extrémités 1 et 2 de la tôle, l'in- pulsion de courant nécessaire pour produire la chaleur de soudage requise.
Le passage du courant à travers les tôles est indiqué par les lignes de courant 17, ce courant se ma- nifestant à la surface de contact 5, où s'établit une den- sité de courant relativement peu élevée, étant donné que la résistance de contact est peu importante dans la surface 5 dans ce cas (en particulier dans les tôles étamées). Aucun passage de courant n'a lieu pratiquement aux arêtes de fer a et b des pliures 3 et 4 parce que, en raison de leur con- tact linéaire, ces arêtes opposent une résistance trop éle- vée comparativement à la surface de contact 5.
Il s'ensuit que, grâce à ce passage du courant, indiqué par les lignes de courant 17, la chaleur de soudage ne se manifeste pas aux arêtes a et b, mais plut8t à la surface de contact 5, de sorte que la chaleur de soudage n'agit pas sur les faces extérieures la. et 2a de la tôle, opposées aux arêtes a et b, ctest-à-dire qu'une évaporation de l'étain n'a pas lieu en ces endroits.
Après l'intervention de l'impulsion de courant et de
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la chaleur de soudage produite par celle-ci, les pliures 3, 4 sont comprimées sous l'effet de la pression V des éleo- trodes et, de cette façon, les extrémités de la tôle sont réunies l'une à l'autre par soudage par pression, de sorte que l'on obtient le joint soudé 18, que l'on voit dans la fig. 4. Ce joint soudé présente dans toute sa section trans- versale et longitudinale une structure très homogène. Il s'ensuit que le procédé,'de soudage suivant l'invention per- met de réaliser un joint soudé très solide et étanche.
. Le dispositif de soudage peut être établi avantageuse- ment suivant les figs. 3 et 4, Dans celles-ci, chaque bar- re de contre-pression 13, 14 est disposée dans un évidement 19 ou 20 de l'électrode voisine 12 ou 11. Chaque barre de contre-pression est rel:i.ée à l'électrode voisine au moyen d'un élément 21 ou 22 en matière isolante élastique (du ca- outchouc convenablement durci, par exemple).
Cet élégant élastique 21 @ 22 peut présenter avantageusement le profil et la disposition indiqués dansle dessin. Grâce à ces élé- ments 21 et 22, les barres 13 et 14 exercent une contre-pres- sion élastique lorsque les électrodes exercent la pression V, ces barres de contre-pression pouvant se déplacer alors légèrement dans le sens des flèches V. D'autre part, les éléments de liaison élastiques 21 et 22 permettent un rap- prochement relatif des barres de contre-pression 13 et 14 dans le sens des flèches H, sous l'effet de la pression.
La position finale des organes du dispositif de soudage dé- crits ci-dessus est représentée dans la fig. 4.
Lors de la mise en oeuvre du procédé de soudage suivant l'invention, les deux pliures peuvent d'abord être pressées l'une contre l'autre avec une pression de refoulement plus élevée Hst, afin de dresser les pliures 3 et 4 ou d'obtenir une juxtaposition planaire de ces deux pliures en 5. Cette
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pression de refoulement plus élevée se réduit ensuite,
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préalablement à l'application de 1' ipu..i a>z, '-.19 pres- sion de contact HK, notablement moins élevée, ce qui est particulièrement avantageux dans le cas de tôles étamées, car l'on évite ainsi l'application d'intensités de courant trop élevées.
La pression de contact VK des électrodes. appliquée préalablement à l'envoi de l'impulsion, peut être accrue, après l'impulsion, jusqu'à la pression de serrage d'électrodes Vp,pour réaliser le soudage par pression.
Dans ce cas, la pression des électrodes et, éventuellement, la pression de refoulement, représente un multiple de la pression de contact H exercée sur les plidres 3 et 4.
On citera Ci-après un exemple de réalisation du souda- ge des extrémités pliées d'une tôle étamée, d'une épaisseur de 0,5 mm.
La longueur de contact par électrode est de 50 à 60 mm environ. La largeur de contact B des électrodes est de 5 à 6 mm environ. On emploie pour le soudage un courant al- ternatif d'une tension de 5 volts et d'une intensité de 20. 000 ampères par électrode, l'impulsion n'agissant (jus- qu'au maximum) que pendant 0,06 à 0,08 sec environ.
Les deux pliures 3, 4 sont pressées l'une contre l'au- tre avec une pression, de contact Hk de 4 kg environ par cm de longueur de joint. On peut appliquer d'abord une pression de refoulement Hst de 20 kg/cm environ. Préalablement à l'impulsion, on exerce une pression de contact d'électrodes verticales Vk de 12 kg/cm environ. Après l'impulsion, la pression d'électrodes est portée avantageusement à la valeur de la pression de serrage Vp de 16 kg/cm environ, afin de réaliser le soudage par pression.
Par suite, les deux pliu- res 3, 4 sont pressées l'une contre l'autre, ainsi qu'il ressort de la fig. 4, dans le sens des flèches V, cependant
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que, grâce à l'action des éléments élastiques 21, 22, les barres de contre-pression 13, 14 s'effacent, de sorte que la pression Hp, qui se manifeste lors du soudage par pres- sion, est inférieure à la pression de contact HK mentionnée plus haut.
Même dans le cas où les pliures 3 et 4 ne forment pas un angle droit net, mais présentent un certain arrondi r, ainsi qu'on le voit dans la fig. 5, l'effet recherché par le procédé suivant l'invention peut néanmoins être atteint.
Lorsqu'on presse les pliures 3 et 4 l'une sur l'autre dans le sens de la flèche H, les arêtes a et b glissent sur les arrondis r, jusqu'à ce que les faces 5a et 5b des pliures 3 r 4 s'appliquent l'une contre l'autre à contact planai- re.
Lorsque, malgré ce:La, l'interstice désigné par SP dans la fig. 5 subsiste encore, les arêtes a et b se ramollis- sent immédiatement par suite de réchauffement, lors du pas- sage de l'impolsion, de sorte que les fa@@@ 5a et 5b s'ap- pliquent l'une contre l'autre, sous l'effet de la pression H, suivant un plas, ainsi qu'on le voit dans la fig. 2, l'impulsion traversant ensuite la surface de contact 5 de la manière décrite ci-dessus et produisert la chaleur de soudage.
Dans le mode de réalisation tout particulièrement fa- vorable représenté dans les fige. 3 et 4, l'électrode infé- rieure 12 peut être fixe, tandis que l'électrode supérieur!) 11 peut être mobile tant dans le sens vertical que dans le sens horizontal. Dans ce cas, les forces horizontales H mentionnées plus haut peuvent être exercées au moyen d'un dispositif de pression mécanique agissant sur l'électrode 11 à des moments déterminés. -Ce dispositif de pression peut être constitué, par exemple, par un excentrique 24 monté sur un axe vertical 23.
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Dans la forme d'exécution de la soudeuse suivant les fige. 10 et 11, chaque électrode 11 ou 12 est fixés, dans la région du coude de la tôle, à une plaque d'aciar 25, avec interposition d'une couche isolante 26. La fixation de cet- te plaque d'acier 25, laquelle possède une rigidité mécani- que très élevée, peut être assurée avantageusement à l'aide d'un adhésif en matière synthétique (Araldite), qui consti- tue simultanément la couche isolante 26. Cette plaque c'e- cier 25 de faible épaisseur est avantageusement adjointe a chaque électrode, afin d'empêcher qu'une usure ne se produi- se, en raison de la pression élevée du soudage par pression, aux arêtes 27 des électrodes, lesquelles sont constitué- en cuivre spécial.
Les barres de contre-pression 14, 13, montées à coulissement, dans le sens V, par rapport aux électrodes 11 et 12, correspondent, quant à leur forme et leur disposition, à la réalisation représentée dans la fig.
9. D'après les fige. 8 et 9, l'électrode de soudage supé- rieure 11 forme une barre-électrode échangeable, disposée dans un évidement 28 d'un mandrin cylindrique 29 en cuivre, ce mandrin cylindrique servant à maintenir le corps de la boite, représenté par les lignes de chaînette 30, glissé sur ce mandrin. Ainsi qu'on le voit, des poinçons presseurs en cuivre 31, à mouvement vertical, sont prévus au-dessus des deux extrémités du mandrin 29, ces poinçons servant à amener le courant au mandrin 29, tout en pressant ce dernier, ensemble avec l'électrode supérieure 11, contre l'électrode inférieure 12 ou la barre de contre-pression 13, par suite de leur déplacement dans le sens V.
Les deux poinçons pres- seurs 31 présentent chacun à son extrémité inférieure, une fourche 31a dont les faces intérieures 32 forment des surfa- ces de contact avec les faces latérales correspondantes 33 d'un bec 34 du mandrin, les surfaces de contact 32,33 étant
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avantageusement argentées. Il est en outre avantageux de disposer dans chaque fourche de's poinçons presseurs 31 et sur chaque bec 34 du mandrin des bouts d'acier 35 et 36, respectivement, ce qui permet de transmettre au mandrin 29 une pression élevée lors du soudage par pression de la part des poinçons presseurs 31, sans donner lieu à une usure.
Ainsi qu'on le voit dans la fig. 9, de même que dans la fig. 7, les barres de contre-pression 13 et 14 sont gui- dées respectivement, dans le sens vertical, par des barres de retenue 37 et 38, de forme appropriée, des ressorts de pression 39 étant prévus dans le but de lester les barres de contre-pression 13 et 14 et de les maintenir dans leur position initiale suivant les fige. 9 et 10.
Dans la forme de réalisation particulière représentée dans les figs. 6 et 7, on prévoit, dans le mandrin cylindri- que 29, des barres de pression 42-44 mobiles dans la sens radial et soumises à la pression de ressorts 40, de sorte que ces barras agissent élastiquement sur le fût ou corps 30 de la botte. D'autre part, et ainsi qu'on le voit dans la fig. 6, les extrémité.: 41 des barres, qui, lors de la mise en 1-lace du fût 30 de la boite, par déplacement dans le sens H, entrent les premlères en contact avec ce fût, vont en s'amincissant à la manière de coins, ce qui a pour effet de faciliter la mise en place du fût de la botte.
Le fût que l'on fait glisser sur ces barres de pression 42-44 à action élastique subit une extension, de sorte que les ex- trémités 1 et 2 de la tôle sont tirées dans les directions H1, ce qui permet d'obtenir la pression de contact requise pour le passage du courant en 5 (voir fig. 2).
Dans le procédé exposé ci-dessus à propos de la fig. 2, les deux coudures 3 et 4 sont pressées l'une contre l'autre par leurs faces intérieures 5. Cependant, le procédé suivant
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l'invention peut aussi être réalisé conformément à la fig.
12, où les faces extérieures 5c des deux coudures ou pliu res 3, 4 sont pressées l'une contre l'autre. Après intro- duction des deux extrémités de la tôle dans la soudeuse, ou* verte à ce moment, et après fermeture de cette dernière, les faces extérieures 5c de ces deux coudures 3, 4 sont serrées l'une contre l'autre par les pressions horizontales R, après quoi on réalise une pression de contact, aux faces 11a et 12a, grâce à la pression verticale des électrodes, qui s'exerce dans le sens V. Lorsque, à ce moment, on ap- plique une impulsion de courant, le courant passe par les faces de contact 11a et 12a, traverse les épaisseurs de tôle et produit en 5c la chaleur de soudage requise.
Ensui- te, et grâce à l'augmentation de la pression V des électro- des, les coudures 3, 4, ramollies par la chaleur de soudage, sont comprimées, ce qui détermine la formation d'un joint de soudure qui correspond au joint de soudure représenté dans la fig. 4. La pression V, requise pour effectuer ce soudage par pression, est notablement plus élevée que la pression H agissant en 5c, ainsi qu'à la pression de contact requise, exercée par le serrage des électrodes en 11a et 12a.
Dans le cas de tôles étamées, les faces en bout, dési- gnées par la, et 1b, des coudures 3 et 4, demeurent non éta- mées, de sorte que, dans ce procédé de soudage par résistan- ce, où les faces extérieures des coudures 3 et 4 se touchent, le joint soudé établi présente une étroite bande non étamée.
Pour cette raison, le procédé suivant l'invention exposé à propos de la fig. 12 convient particulièrement pour tôles d'acier non étamées.
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Process for the electric resistance welding of coated sheets, in particular of galvanized steel sheets.
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The present invention relates to a process for the electrical resistance welding of coated sheets, in particular tin-plated steel sheets, in which the two ends of the sheet or sheets are bent and then joined together. 'to each other at the place of folds or bends, using two welding electrodes reigning over the entire length of the joint. In a known process of this nature, it is sought to obtain an increased resistance, with a view to obtaining a concentrated heat, by bending the edges of the sheets, the arrangement being such that the sheets overlap each other over a large width, of so that the ends of the sheets only rest on each other
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by the edges of the two folds.
It follows that in this known method there is only a double linear contact, so that an extremely high current density is manifested at the edges of the folds, resulting in heating. very intense local during the passage of the current.
However, this welding heat, which manifests itself at the edges, passes through the sheet during the welding of relatively thin tinned sheets, such as those required for making cans, so that, in this known welding process , there is evaporation of the tin on the exterior facades, opposite the edges of the curvatures, of the sheets. Besides damaging the plates at the weld joint, the evaporated tin differs in the welding electrodes, so that the contact resistance of these electrodes is affected. modified. Therefore, the contact resistance varies or becomes irregular. This results in a burn-out of the welded material or an inadequate weld.
In the process mentioned above, two welded joints are formed. However, it is in this case very difficult to form two solid and tight welded joints, because it is practically not possible to ensure that the pressure exerted by the welding electrodes is exactly the same at the two edges of the folds. It should also be considered that these two edges, which are formed by an operation of shearing and bending, do not form a mathematically exact straight line, so that they are irregular and only touch in a few places the opposite sheet. There is therefore a non-uniform contact resistance along one or both of these edges, so that considerable differences occur in the flow of current, and therefore uneven welding along a of these edges, or both.
It follows that this
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known method does not make it possible to produce a solid and tight solder joint.
To eliminate the drawbacks mentioned above, and in accordance with the method according to the present invention, the ends of the sheets are bent at right angles to a height which corresponds approximately to the thickness of the sheets; the two folds are then pressed against each other so that their faces are turned against each other, applying a pressure perpendicular to the pressure of the electrodes, after which, and while maintaining this clamping pressure, through the ends of the sheets, the pulse of current required to obtain the welding heat is sent through the electrodes, the ends of the sheets being finally joined together. to the other by pressure welding, under the effect of the complementary pressure of the electrodes.
It is advantageous to bend the ends of the sheets at a clearly marked right angle.
The process according to the invention differs essentially from the known process mentioned above, namely; As, in the method according to the invention, the sides or faces turned towards each other, of the folds, are pressed on each other, it occurs during the passage of the current pulse to through this planar contact, a noticeable reduction in resistance, in particular in the case of tin-plated steel sheets, since the bent ends of the sheets are in contact with each other, at the level of the contact surface, by the 'intermediary of tin. As a result, the current density is markedly reduced, that is, it distributes itself uniformly over this contact surface.
It is thus obtained that the welding heat which emanates from this contact surface during the welding operation does not act on the outer faces of the sheets, so that the tin does not
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evaporate on these faces. Therefore, neither deterioration of the welded joint nor detrimental modification of the welding electrodes by the diffused tin occurs here.
Since, in the welding process according to the invention, a contact area determined by the height of the bend is obtained, in all welds a uniform flow of current is achieved along the welded joint, so that the differences in the flow of current are very small. While the first-mentioned method has two welded joints, by means of the method according to the invention a very strong and tight welded joint is obtained with a single weld joint. In addition, the process according to the invention comprises only an extremely minimal overlap of the two ends of the sheets.
This offers, compared with the known method, not only the advantage of saving in material, but also an advantage consisting in that the welded joint only forms a small locally limited bulge. It follows that, in the case of a box barrel produced by the method according to the invention, the bottom and the cover can be fixed or crimped without it being necessary to adopt a particular arrangement (no need to hollow out the crimping joint or the welded joint).
The details of the process according to the invention will be set out below in more detail, with reference to the accompanying drawings, which show exemplary embodiments.
In these drawings:
Fig. 1 schematically shows a folding device in section.
Fig. 2 is a schematic sectional view of an arrangement
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resistance weld sitive.
Fig. 3 shows a resistance welding device according to FIG. 2, with construction details, at the start of the welding operation.
Fig. 4 shows the same welding device, at the end of the welding operation.
Fig. 5 shows a variant of the method of folding the ends of the sheets.
Fig. b is a side elevational view of the top electrode of a welder.
Fig. 7 is a sectional view along the line VII-VII of FIG. 6, on a larger scale.
Fig. 8 is a side elevational view of the upper electrode of a welder provided with pressure punches.
Fig. 9 is an elevational view corresponding to FIG. 8, as well as the lower electrode.
Fig. 10 is a view, on a larger scale, of an electrode welder, in a variation, prior to the welding operation.
Fig. 11 represents the same elements, but after completion of welding
Fig. 12 is a view, on a larger scale, of a variant of the method relating to FIG. 2.
In fig. 2, the reference numerals 1 and 2 designate two ends of a sheet or sheets, provided with folds 3 and 4. The height h of these folds corresponds approximately to the thickness s of the sheet. It is advantageous to bend the ends of the sheets to a height h, greater than the thickness s of the sheets, but however less than twice the thickness of the latter. As the process according to the invention is mainly intended and suitable for welding
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ge of box bodies made of white iron, the two parts 1 and 2 in this case form the two ends of a strip of sheet metal shaped into a barrel of a cylindrical box and the folds 3 and 4 are called to be welded one to the other.
As, in the process according to the invention, the opposite sides or faces of these folds 3 and 4 must be pressed against each other at 5, it is advantageous to fold the ends 1 and 2 of the sheet at a distinctly pronounced right angle, as can be seen in the drawings. For this purpose, the folding device shown in FIG. 1 and consisting essentially of two clamping jaws 6 and 7 serving to clamp one end 1 of the sheet and by a bending tool 8 which moves in a direction perpendicular to the surfaces 6a and 7a of the jaws, this is that is, in the direction of arrow A. The working surface of this bending tool is rounded, in order to avoid, during the bending operation, a deterioration of the surface of the sheet or of the tin layer.
To the jaw? is replacably fixed a folding rail 9, which has a sharp folding edge 9a, formed by two polished surfaces 9b and 9c forming a right angle between them.
As can be seen on the other hand in the drawings, the jaw 6 has a sliding and guiding surface 6b for the bending tool 8, the bending rail 9 being embedded in the other jaw 7 d 'an amount equal to the thickness s of the sheet. The bending edge 8b of the bending tool is rounded, in order to avoid deterioration of the surface of the sheet or of the tin. The bending surface 8a of the bending tool advantageously forms an obtuse angle - with the sliding and guiding surface 6b, so that when the bending tool moves in the direction of the
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arrow A, this bending surface 8a first meets the edge lb of the sheet, that is to say, at the start of the bending operation, the tool 6 attacks the sheet with the large arm lever X.
The end the. the sheet, which advances this distance X from the folding rail 9, is then folded at a sharp angle, so that the fold or bend 4 is obtained, shown in dashed lines.
As can be seen in fig. 1, the bending tool 8 is shaped in such a way that it also serves as a stop at the end 1a. sheet metal. To this end, an adjustable stop gib is advantageously placed on the bending tool 8 using screws 10, for example.
The welder used to implement the welding process according to the invention consists essentially of two welding electrodes 11 and 12 offset with respect to one another and which are in contact with the ends 1 and 2 of the sheet, respectively, over a large width B and which each extend as far as the corresponding bend 3 or 4, as well as by two backpressure bars 13 and 14 provided in line with the contact surfaces 11a and 12a of the electrodes and mounted with insulation, bars whose surfaces 15 and 16 protrude relative to the contact surfaces 11a and 12a, respectively - with which they form right angles - corresponding neighboring electrodes.
On the one hand, these backpressure bars 13, 14 can move elastically under the effect of the pressure V of the electrodes; on the other hand, they are arranged so as to be able to move relative to each other in the direction of arrow H, with the aim of compressing the two folds 3 and 4 of the sheet. The ends 1 and 2 of the sheet introduced into this welder first occupy the position shown in fig. 2.
Then the faces turned one
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towards the other of the two folds 3 and 4 are pressed against each other, at 5, by the pressure H, which is exerted perpendicular to the pressure V of the electrodes, the pressure H being such that the two folds 3 and 4 form, at 5, over the entire length of the folds 3 and 4, a contact surface which guarantees a uniform flow of current.
After this pressing in the direction of arrow H, the electrodes 11 and 12 are pressed against the ends 1 and 2 2e of the sheet in the direction of the arrow V, while the bars 13 and 14 exert a counter- appropriate pressure. Then, and while maintaining the clamping pressure in the direction of arrow H, is sent, by means of the electrodes 11 and 12, through the ends 1 and 2 of the sheet, the necessary current pulse to produce the required welding heat.
The passage of current through the sheets is indicated by the current lines 17, this current being manifested at the contact surface 5, where a relatively low current density is established, since the resistance of contact is not very important in the surface 5 in this case (in particular in the tinned sheets). Practically no current flow takes place at the iron edges a and b of folds 3 and 4 because, due to their linear contact, these edges offer too high a resistance compared to the contact surface 5.
It follows that, thanks to this passage of the current, indicated by the current lines 17, the welding heat does not manifest itself at the edges a and b, but rather at the contact surface 5, so that the heat of welding does not act on the outer faces. and 2a of the sheet, opposite the edges a and b, that is to say that an evaporation of the tin does not take place in these places.
After the intervention of the current pulse and
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the welding heat produced by it, the folds 3, 4 are compressed under the effect of the pressure V of the electrodes and, in this way, the ends of the sheet are joined to each other by pressure welding, so that the welded joint 18 is obtained, which can be seen in fig. 4. This welded joint has a very homogeneous structure throughout its transverse and longitudinal section. It follows that the welding process according to the invention allows a very strong and tight welded joint to be produced.
. The welding device can advantageously be set up according to FIGS. 3 and 4, In these, each back pressure bar 13, 14 is disposed in a recess 19 or 20 of the neighboring electrode 12 or 11. Each back pressure bar is connected to the adjacent electrode by means of an element 21 or 22 of elastic insulating material (suitably hardened rubber, for example).
This elegant elastic 21 @ 22 can advantageously have the profile and the arrangement indicated in the drawing. Thanks to these elements 21 and 22, the bars 13 and 14 exert an elastic back pressure when the electrodes exert the pressure V, these back pressure bars then being able to move slightly in the direction of the arrows V. D On the other hand, the elastic connecting elements 21 and 22 allow a relative approximation of the backpressure bars 13 and 14 in the direction of the arrows H, under the effect of the pressure.
The final position of the parts of the welding device described above is shown in fig. 4.
When carrying out the welding process according to the invention, the two folds can first be pressed against each other with a higher delivery pressure Hst, in order to straighten the folds 3 and 4 or d 'obtain a planar juxtaposition of these two 5-folds.
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the higher discharge pressure is then reduced,
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prior to the application of 1 'ipu..ia> z,' -.19 contact pressure HK, notably lower, which is particularly advantageous in the case of tinned sheets, since this avoids the application of excessively high currents.
The contact pressure VK of the electrodes. applied before sending the pulse, can be increased, after the pulse, up to the electrode clamping pressure Vp, to perform pressure welding.
In this case, the pressure of the electrodes and, optionally, the discharge pressure, represents a multiple of the contact pressure H exerted on the pliders 3 and 4.
Hereinafter, an example of an embodiment of the welding of the bent ends of a tinned sheet with a thickness of 0.5 mm will be cited.
The contact length per electrode is approximately 50 to 60 mm. The contact width B of the electrodes is approximately 5 to 6 mm. An alternating current with a voltage of 5 volts and an intensity of 20,000 amperes per electrode is used for welding, the pulse acting (up to the maximum) only for 0.06 to 0.08 sec approximately.
The two folds 3, 4 are pressed against each other with a contact pressure Hk of about 4 kg per cm of joint length. A discharge pressure Hst of approximately 20 kg / cm can first be applied. Prior to the pulse, a contact pressure of vertical electrodes Vk of approximately 12 kg / cm is exerted. After the pulse, the pressure of the electrodes is advantageously brought to the value of the clamping pressure Vp of approximately 16 kg / cm, in order to carry out pressure welding.
As a result, the two folds 3, 4 are pressed against each other, as can be seen from FIG. 4, in the direction of the arrows V, however
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that, thanks to the action of the elastic elements 21, 22, the back pressure bars 13, 14 are erased, so that the pressure Hp, which occurs during pressure welding, is lower than the pressure contact HK mentioned above.
Even in the case where the folds 3 and 4 do not form a clear right angle, but have a certain rounding r, as can be seen in FIG. 5, the effect sought by the process according to the invention can nevertheless be achieved.
When we press the folds 3 and 4 one on the other in the direction of the arrow H, the edges a and b slide on the roundings r, until the faces 5a and 5b of the folds 3 r 4 are applied against each other in planar contact.
When, in spite of this: La, the gap designated by SP in fig. 5 still remains, the edges a and b soften immediately as a result of heating, during the passage of the impolsion, so that the fa @@@ 5a and 5b apply against each other. 'other, under the effect of the pressure H, following a plas, as seen in FIG. 2, the pulse then passing through the contact surface 5 as described above and producing the welding heat.
In the particularly favorable embodiment shown in the figures. 3 and 4, the lower electrode 12 can be fixed, while the upper electrode!) 11 can be movable both vertically and horizontally. In this case, the horizontal forces H mentioned above can be exerted by means of a mechanical pressure device acting on the electrode 11 at determined times. -This pressure device can be constituted, for example, by an eccentric 24 mounted on a vertical axis 23.
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In the embodiment of the welder following the freezes. 10 and 11, each electrode 11 or 12 is fixed, in the region of the bend of the sheet, to a steel plate 25, with the interposition of an insulating layer 26. The attachment of this steel plate 25, which has a very high mechanical rigidity, can advantageously be ensured with the aid of a synthetic material adhesive (Araldite), which simultaneously constitutes the insulating layer 26. This thin steel sheet 25 is advantageously added to each electrode, in order to prevent wear from occurring, due to the high pressure of pressure welding, to the edges 27 of the electrodes, which are made of special copper.
The back-pressure bars 14, 13, mounted to slide, in the V direction, with respect to the electrodes 11 and 12, correspond, as regards their shape and their arrangement, to the embodiment shown in FIG.
9. According to the freezes. 8 and 9, the upper welding electrode 11 forms an exchangeable bar-electrode, arranged in a recess 28 of a cylindrical copper mandrel 29, this cylindrical mandrel serving to hold the body of the box, represented by the lines chain 30, slipped on this mandrel. As can be seen, copper pressing punches 31, with vertical movement, are provided above the two ends of the mandrel 29, these punches serving to bring the current to the mandrel 29, while pressing the latter, together with the mandrel. 'upper electrode 11, against the lower electrode 12 or the counter-pressure bar 13, due to their displacement in the direction V.
The two pressure punches 31 each have, at its lower end, a fork 31a, the internal faces 32 of which form contact surfaces with the corresponding lateral faces 33 of a nose 34 of the mandrel, the contact surfaces 32,33 being
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advantageously silver. It is further advantageous to have steel ends 35 and 36 in each fork of the pressure punches 31 and on each nose 34 of the mandrel, respectively, which allows a high pressure to be transmitted to the mandrel 29 during pressure welding of the mandrel. from the presser punches 31, without giving rise to wear.
As can be seen in fig. 9, as in fig. 7, the counter-pressure bars 13 and 14 are guided respectively, in the vertical direction, by retaining bars 37 and 38, of suitable shape, pressure springs 39 being provided for the purpose of ballasting the pressure bars. back pressure 13 and 14 and keep them in their initial position according to the freezes. 9 and 10.
In the particular embodiment shown in figs. 6 and 7, there is provided, in the cylindrical mandrel 29, pressure bars 42-44 movable in the radial direction and subjected to the pressure of springs 40, so that these bars act elastically on the barrel or body 30 of the boot. On the other hand, and as can be seen in FIG. 6, the ends: 41 of the bars, which, when placing the barrel 30 of the box in 1-lace, by displacement in the H direction, first come into contact with this barrel, going thinning at the way of wedges, which has the effect of facilitating the installation of the barrel of the boot.
The barrel which is slid on these resiliently acting pressure bars 42-44 undergoes an extension, so that the ends 1 and 2 of the sheet are pulled in the directions H1, which makes it possible to obtain the contact pressure required for the current to flow through 5 (see fig. 2).
In the process explained above with regard to FIG. 2, the two bends 3 and 4 are pressed against each other by their inner faces 5. However, the following method
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the invention can also be carried out in accordance with FIG.
12, where the outer faces 5c of the two bends or plies 3, 4 are pressed against each other. After introducing the two ends of the sheet into the welder, or * green at this time, and after closing the latter, the outer faces 5c of these two bends 3, 4 are clamped against each other by the horizontal pressures R, after which a contact pressure is made, on the faces 11a and 12a, thanks to the vertical pressure of the electrodes, which is exerted in the direction V. When, at this moment, a current pulse is applied , the current passes through the contact faces 11a and 12a, passes through the thicknesses of the sheet and produces in 5c the required welding heat.
Then, and thanks to the increase in the pressure V of the electrodes, the bends 3, 4, softened by the welding heat, are compressed, which determines the formation of a weld joint which corresponds to the joint. solder shown in fig. 4. The pressure V, required to perform this pressure welding, is significantly higher than the pressure H acting at 5c, as well as the required contact pressure, exerted by the clamping of the electrodes at 11a and 12a.
In the case of tinned sheets, the end faces, denoted by the, and 1b, of the bends 3 and 4, remain un-tinned, so that, in this resistance welding process, where the faces The outer edges of bends 3 and 4 touch each other, the established welded joint has a narrow, untinned band.
For this reason, the method according to the invention explained with reference to FIG. 12 is particularly suitable for non-tinned steel sheets.