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Description jointe à une demande de
BREVET BELGE déposée par : Jacques TARTE ayant pour objet : Appareil de soudage par points Qualification proposée : BREVET D'INVENTION
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La présente invention est relative un procédé de soudage électrique pour assembler par points des pièces métalliques minces, disposées ä recouvrement et serrées l'une contre l'autre, par fusion localisée, obtenue par le passage d'un courant électrique intense au travers desdites pièces, pendant un temps de soudage bref et maintien du serrage pendant le refroidissement.
Un tel procédé de soudage présente un rée1 intérêt pour l'artisan-ferronier, le garagiste, le monteur-soudeur ou même l'amateur-bricoleur, amené à devoir assembler par soudage électrique par points, des tôles, des cornières, des pièces métallique quelconques relativement minces, en particulier réalisées en acier, en acier inoxydable ou en alliage d'aluminium.
On connalt des appareils de soudage électrique par points comportant deux électrodes de cuivre montées sur bras réglables pivotants et énergiquement refroidies par circulation d'eau.
Les elements a assembler, disposes a. recouvrement, sont maintenus en place et serrés fermement les uns contre les autres entre les deux électrodes susdites.
Un courant électrique intense, fourni par l'unique spire secondaire d'un transformateur incorpore'a. la machine, dont le primaire est réglable soit par prises multiples, soit par autotransformateur, soit par couplage
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en serie-parallele de galets. assure l'échauffement local des pieces par effet Joule et la formation d'un noyau de métal fondu qui se maintient grâce à la pression des elec- trodes et qui se solidifie lorsque le courant de soudage est interrompu.
Les machines à souder sont généralement montée sur un socle fixe. Elles comportent des pinces à souder mobiles, peu maniables, à serrage pneumo-hydraulique. En raison des puissances mises en jeu comprises entre 10 et 20 kVA et davantage, du réglage complexe de l'intensité du courant et de la pression en fonction de l'épaisseur des pieces à souder, ces machines connues sont plutôt adaptées à l'industrie automobile et non pas à l'atelier de l'artisan.
On connalt également des appareils de soudage à l'arc électrique pour le soudage manuel à electrodes enrobées.
Les électrodes se composent généralement d'un fil d'acier doux de haute qualité, enrobées d'une pate dure, l'enro- bage qui peut être de divers types et dont les röles sont les suivants : - protéger le transfert du métal fondu contre l'absorption des gaz ;
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e - par formation de laitier, les éléments défavo- elimineerrables tels que soufre et phosphore ; - assurer par ionisation, une continuité de transfert de métal dans l'arc ;
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- les gouttelettes de metal fondu vers l'endroit désiré ;
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- permettre le passage d'un courant de soudage élevé ; - ralentir la vitesse de refroidissement, et - maintenir le metal fondu dans la position choisie.
Les appareils de soudage individuel, alternatif ou continu, présentent une tension à vide d'au moins 60 V indispensable à l'amorçage de l'arc et à son maintien stable en dépit des variations importantes de l'arc dues à la tenue manuelle de l'electrode.
Ces appareils connus, d'un maniement difficile, ne permettent même pas au soudeur experimente, d'assembler entre elles des toles minces. L'arc provoque inévitablement des entailles sur les bords du joint soude, des morsures ou même des perforations des titles aux endroits de soudage.
La présente invention vise à remédier aux défauts susdits et propose un procéde et un appareil qui permettent de réaliser aisément avec un appareillage peu coüteux, des soudures par points extrêmement solides et pratiquement invisibles.
Elle concerne un procédé de soudage électrique pour assembler par points, des pièces métalliques minces, disposées ä recouvrement et serrées l'une contre l'autre, par fusion localisée, obtenue par le passage d'un courant électrique intense au travers desdites pièces, pendant un temps de soudage bref et maintien du serrage pendant le refroidissement, essentiellement caractérisé en ce qu'on utilise un poste de soudage traditionnel, comportant un transformateur de soudage à l'arc et une poignée
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porte-électrode, sur laquelle on adapte une électrode de carbone.
Suivant une particularité de l'invention, on execute un point de soudage entre deux éléments disposés à recouvrement en appliquant un bref instant l'électrode susdite sur une première piece, tandis qu'une seconde pièce à assembler est reliée à la masse.
A l'aide d'un appareil de soudage puissant, 11 est possible d'exécuter un point de soudage entre une serie d'éléments disposés à recouvrement en appliquant un bref instant l'electrode de carbone susdite sur une première piece-element, tandis que la dernière pièce de la serie est reliée à la masse.
On utilise avantageusement un appareil de soudage à courant alternatif conçu pour résister aux courants de court-circuit et donnant un courant de soudage ä l'arc d'environ 200 Ampères.
Pour les aciers spéciaux, les métaux non ferreux, ainsi que les travaux en position difficile, on utilise un appareil de soudage à courant continu, l'electrode de carbone étant reliée à la borne positive.
L'invention concerne également un dispositif destiné ä être monté sur la poignée porte-électrode d'un appareil a souder par une tige semblable à celle d'une électrode enrobée, essentiellement caractérisée en ce qu'il comporte un corps pourvu d'un orifice destine à accueillir une électrode de carbone et une molette de fixation.
On utilise avantageusement une électrode de carbone d'un diamètre de 8 mm, entourée d'une pellicule de cuivre.
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Enfin, l'invention se rapporte également à un poste à souder dont la poignée porte-électrode est munie d'une seule électrode de carbone, monte éventuellement par l'intermédiaire du dispositif décrit ci-dessus.
D'autre particularités et détails de l'invention apparaltront au cours de la description détaillée suivante, faisant référence aux dessins ci-annexes, dans lesquels : - la figure 1 illustre un mode de mise en oeuvre du pro- cédé suivant l'invention ; - la figure 2 montre un dispositif destiné à être monté sur le porte-électrode d'un poste à souder à arc, afin de maintenir en place une électrode au carbone, et - la figure 3 montre comment peut être montée une électrode au carbone sur la poignée d'un poste à souder à arc tra- ditionnel.
Dans ces figures, les mêmes notations de référence désignent des éléments identiques ou analogues.
L'assemblage par points de tolets minces par fusion localisée de celles-ci, se réalise aisément ä l'aide d'un poste de soudage à arc conventionnel 1 relié au réseau de distribution 2, alternatif ou triphasé. Le poste de soudage 1 est constitue principalement d'un transformateur de soudage, dont la bobine primaire non montrée, est repliée au réseau par un cable primaire de raccordement 3 bran- ché ä un interrupteur automatique 4.
Une première borne 5 de la bobine secondaire est raccordée par un cable 6 à une poignée porte-é1ectrode 7, tandis que la table de soudage 8 et une pièce ä souder 9 sont raccordées par leur cable 10 et une pince de masse 11 à l'autre borne 12
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de la bobine secondaire. 11 convient de s'assurer que la connection de la masse soit bien en contact franc avec la table 5 et la pièce 9 à souder.
Si il s'agit de souder deux tOles 9 et 9', on dispose celles-ci à recouvrement et on les serre l'une contre l'autre à l'aide de pinces 13, de griffes, d'un serrejoint ou d'un étau relié ä la masse.
L'invention consiste principalement à utiliser comme appareil de soudage électrique par résistance, un appareil de soudage électrique 1 conçu pour le soudage à l'arc électrique. Elle consiste à remplacer dans un tel appareil de soudage 1, une électrode conventionnelle à enrobage, reliée ä une première borne du secondaire par un électrode de carbone que l'on applique un bref moment sur une première pièce à souder, tandis que l'autre pièce est reliée par une pince de masse 11 reliée ä une seconde borne 12 de la bobine secondaire du transformateur du poste à souder 1.
Au passage du courant intense de court-circuit, amené par l'électrode de carbone en contact direct et la pince de masse à travers les pièces ä souder, il so produit par effet Joule, un échauffement localisé qui donne lieu ä un noyau interne de métal fondu. Le court-circuit naît au moment du premier contact. Le contact direct de l'électrode n'est maintenu qu'un bref instant. On relève lentement l'électrode de carbone de 2 à 3 mm. Un arcélectrique s'amorce aussitôt entre l'extrémité de l'électrode de carbone et la pièce 9. L'intensité de courant est de preference voisine de 80 A.
Les transformateurs de soudage sont conçus pour adopter automatiquement leur tension ä vide de 50 à 90 V à la tension d'arc propre à l'electrode : 20 ä 30 V.
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Si on examine le circuit secondaire, on constate que l'on perd quelques volts dans les cäbles (1 à 3 V) et dans l'electrode de carbone (1 à 3 V), mais que la grande chute de tension se produit dans l'arc, environ 25 V. C'est donc d'abord principalement dans les pièces à assembler, puis dans l'arc que l'énergie électrique se transforme en énergie calorifique. L'arc prolonge l'action d'échauffer localement les pieces, entamée par le contact direct de
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l'électrode. Cet arc contribue à fondre les töles en surface et forme un bain de métal fondu, qui, en se solidifiant, assure la liaison entre les pièces à souder.
Une forte pression n'est pas necessaire, mais les tolets ou pièces doivent être en contact franc, au moins a l'endroit ou l'on désire faire la soudure.
La pince de masse 11 du poste à souder peut être appliquessur une des pieces à souder ou être montée sur la table de soudage.
On règle la puissance du poste à souder pour un courant de soudage compris entre 30 et 100 A en fonction de l'épaisseur des tolets.
Pour amorcer l'arc, on gratte légèrement la tôle 9' avec la pointe d'une electrode au carbone 14 montée sur la poignée 7, puis on relève celle-ci de 2 à 3 mm pour faire jaillir l'arc. En écartant l'electrode de plus de 5 mm, on interrompt l'arc et le courant de soudage.
11 est bien sür recommande d'effectuer quelques essais de soudage ou de découpage sur des déchets de
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métal avant d'exécuter une soudure utile. m e
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Un temps de soudage trop long peur en effet provoquer cbs morsures ou des perforations dans la pièce à souder, près du joint de soudage.
Un temps de soudage trop court ne fournira qu'une
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pénétration insuffisante. e p
C'est à l'operateur qu'il appartiendra de déterminer par des essais, de déterminer l'intensité du courant de soudage.
Il est recommandé de porter des gants et un tablier en cuir. Il est impératif d'utiliser un écran de protection pour atténuer l'intensité lumineuse de l'arc.
On applique l'electrode de carbone 14 à l'endroit
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choisi en touchant la töle 9'et on relève l'électrode de façon à maintenir un arc de 0, 3 mm pendant un court
5 àmoment.
L'arc électrique provoque un noyau interne de métal fondu d'un rayon de 2 à 4 mm dans un temps de soudage inférieur à 2 secondes. La profondeur du noyau de métal fondu dépend de la durée de l'arc.
Au cas où l'operation éprouverait une difficulté quelconque à amorcer l'arc, il suffirait de frotter l'électrode à un endroit relié à la masse.
La mise en oeuvre d'une électrode de carbone a l'avantage de permettre la réalisation, avec un matériel peu coüteux très répandu et disponible dans la plupart des garages et ateliers d'artisans, d'assemblages par points de tOles minces, difficilement réalisable sans machine conçue spécialement à cet effet.
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L'electrode de carbone 14, contrairement a une electrode de cuivre ne tend absolument pas à adhérer à la piece à souder. Par sa conductance moins bonne que celle du métal, elle freine le passage d'un courant de soudage trop intense et donc le jaillissement d'un arc trop puissant.
Elle permet également de découper des töles d'une épaisseur de 2 mm environ. 11 suffit de déplacer l'axe au fur et à mesure que le métal fond le long du profil
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ä decouper.
L'electrode de carbone a l'avantage de permettre de souder par points et de découper des töles dans des endroits difficilement accessibles.
Une seule electrode permet d'effectuer des centaines de soudures par points. L'apport de métal est superflu.
Les points de soudage sont solides et nets. Les tdes ne subissent pas de déformation.
Elle permet de souder entre elles des tôles minces au métal, en particulier en acier, acier inoxydable, alliage d'aluminium. Les tôles peuvent être d'épaisseur egale ou différente. Elle permet d'assembler des profilés issus de töles minces.
Pour fixer une électrode de carbone 14 sur la poignée porte-electrode d'un appareil de soudage a arc 1 à electrode encodée, il suffit de faire appel à un dispositif intermédiaire 15 constitue d'un corps 16 en acier étiré dans lequel sont forés deux orifices 17,18 :
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- sur un premier orifice 17 diamétral destine a accueillir
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une de carbone 14 d'un diamètre voisin de une e électrode8, 5 mm, semblable à celles utilisées dans les appareils a souder à arc à deux electrodes de carbone ; - un second orifice 18 longitudinal taraudé débouchant dans le premier orifice diamétral 17 et destiné à recevoir une molette 19 de serrage de l'electrode de carbone 14.
Le dispositif intermédiaire comporte avantageusement une tige 20 recourbée à environ 1100, pourvue d'un embout effilé 21, de diamètre semblable a celui de l'âme d'une electrode enrobée, c'est-a-dire environ 3 mm, que l'on introduit dans une poignée porte-electrode 7 à la place d'une electrode enrobée, c'est-a-dire environ 3 mm, que l'on introduit dans une poignée porte-electrode 7 à la place d'une electrode enrobée.
Il est évident que l'invention n'est pas limitée à la forme de réalisation décrite ci-dessus et que de nombreuses modifications peuvent être apportées au mode de mise en oeuvre de l'invention sans pour autant sortir du cadre des revendications suivantes.