Procédé pour la soudure d'un petit élément métallique sur l'une des faces d'une tôle métallique dont l'autre face a été préalablement recouverte d'une matière diélectrique, et dispositif pour la mise en aeuvre de ce procédé L'invention a pour objet un procédé pour la sou dure d'un petit élément métallique sur l'une des faces d'une tôle métallique dont l'autre face a été préalablement recouverte d'une matière diélectrique, dans lequel on utilise deux électrodes reliées, cha cune, à l'une des bornes d'un transformateur,' l'une de ces électrodes étant en contact avec l'élément à souder et la seconde électrode étant en contact avec ladite face de la tôle sur laquelle ledit élément doit être soudé.
La matière diélectrique peut être une matière synthétique à très forte adhérence. Le petit élément métallique à souder peut être une petite patte pour la fixation ultérieure d'un panneau, un petit élément d'accrochage, une vis et tout élément similaire.
Le procédé selon l'invention est caractérisé en ce qu'en vue d'effectuer cette soudure sans préju dice pour la couche de matière diélectrique re couvrant la tôle, celle-ci est, pendant l'opération de soudage, par sa face recouverte de matière dié lectrique, en contact avec un support élastique, l'électrode en contact avec la tôle étant située aussi près que possible de l'élément métallique à souder sans toutefois être en contact avec celui-ci, ledit élé ment métallique étant en contact avec la tôle par au moins un bossage, les deux électrodes étant solli citées chacune par un moyen de pression élastique individuel et la durée de l'opération de soudure étant inférieure à une période du courant appliqué.
Si, par exemple, on a affaire à une tôle dont l'une des faces est préalablement recouverte d'un film de chlorure de polyvinyle, la face du support sous-jacent au contact de laquelle ledit revêtement devra venir, pourra également être recouverte d'une couche de chlorure de polyvinyle et, de préférence, d'une couche de chlorure de polyvinyle de mêmes caractéristiques que celles de la couche recouvrant la tôle.
La distance entre les deux électrodes doit être aussi petite que possible de façon à réduire au mi nimum la portion de la tôle parcourue par le cou rant de soudage. Cette portion est, en effet, de ré sistance. ohmique élevée et est le siège d'un échauf fement important par effet Joule.
Cette distance doit encore être réduite afin de diminuer les chutes de tension dans le circuit de soudage et de diminuer également les dérivations dans le cas de soudure d'éléments comportant plu sieurs points de contact.
Le bossage permet de déterminer parfaitement, au préalable, la grandeur du point de soudure, ce qui permet d'en prédéterminer l'étendue dans l'épais seur de la tôle et ainsi éviter que les effets de l'aug mentation de température jusqu'à fusion n'atteignent une zone dangereuse pour la matière diélectrique re couvrant la tôle.
Egalement ledit bossage constitue, en quelque sorte, un moyen amortisseur. En effet, le premier contact entre l'élément à souder et la tôle s'effectue par ledit bossage et celui-ci, sous l'effet de la cha leur et de la pression de l'électrode adjacente, s'écrase progressivement, épargnant ainsi à la matière dié- lectrique sous-jacente toute sollicitation mécanique brutale.
Le titulaire a constaté que, pour des épaisseurs de tôle de 0,5 à 1,25 mm, les meilleurs résultats ont été obtenus en faisant usage de bossages dans les éléments à souder dont le diamètre ne dépassait pas 2 à 3 mm pour les plus fortes épaisseurs.
Dans le même but de préserver la matière dié lectrique recouvrant la tôle, les temps de soudage présentent une importance capitale. En effet, les es sais ont prouvé que des valeurs normales d'intensité de courant secondaire et de temps de soudage pro voquaient systématiquement une détérioration de ladite matière, notamment des brûlures et un gonfle ment accentué au droit du point de soudure.
Or, la température maximum à laquelle est por tée la face de la tôle en contact avec la matière diélectrique dépend principalement du temps de sou dage qui conditionne la hauteur du point de soudure. En effet, dans le premier instant du passage de courant le développement calorifique se produit au droit des contacts entre les pièces à solidariser, c'est-à-dire là où la résistance ohmique est maxi mum. Ensuite, la température atteint les zones voi sines.
Dès lors, il est impérieux de faire usage de temps de soudure extrêmement réduits et les essais nombreux ont permis de prouver que seuls des temps de soudure inférieurs à une période du courant appliqué, c'est-à-dire inférieurs 1/50 de seconde, dans le cas d'un courant à fréquence in dustrielle, permettent de réaliser des soudures sans risque de détérioration de la matière diélectrique recouvrant la face frontale de la tôle à souder. Pour des temps de soudage aussi courts des tensions normales d'alimentation du circuit secondaire ne suf fisent plus. Des essais systématiques ont été réalisés avec divers transformateurs de soudure présentant une gamme de tension de 9 à 16 volts.
Des tensions supérieures à 9 volts permettent de souder, dans des temps inférieurs à 1/2 période, par exemple de '/ica de seconde.
Enfin, on a constaté que la pression de soudage ne doit guère dépasser 40 kg.
Les nombreux essais ont porté sur la soudure d'éléments de tout genre, sur des tôles métalliques en acier doux, dont les épaisseurs étaient de 0,5-0,6- 0,7 - 0,8 - 1 et 1,25 mm, dont l'une des faces était recouverte d'un film de chlorure de polyvinyle. Des centaines d'essais de traction ont prouvé une bonne régularité des soudures faites avec le procédé dé crit. Ces essais de traction avaient pour but prin cipal de déterminer la charge de rupture ou de ci saillement de pattes d'attache ainsi soudées.
Sur une série de 7 tractions sur des pattes d'attache en acier doux de 1 mm d'épaisseur soudées sur tôle en acier doux de 0,8 mm d'épaisseur dont une face était recouverte de chlorure de polyvinyle, on a obtenu une charge de rupture moyenne de 145 kg pour des points de soudure d'un diamètre variant de 2 à 2,5 mm. On a également réalisé un grand nombre d'essais satisfaisants sur des tôles en aluminium, ce qui a prouvé que le même procédé peut être utilisé pour la soudure sur des tôles d'alu minium, à condition que, vu la bonne conductibilité thermique et électrique de l'aluminium, le courant et les tensions soient nettement plus élevés que pour l'acier.
A titre d'exemple sont donnés ci-après quelques détails au sujet de mises en aeuvre du procédé selon l'invention.
<I>Exemple 1</I> Soudage d'une patte d'attache en acier doux de 0,8 mm d'épaisseur sur tôle en acier de 0,8 mm d'épaisseur dont une face est recouverte de chlorure de polyvinyle
EMI0002.0010
- <SEP> bossage <SEP> sphérique <SEP> : <SEP> diamètre <SEP> 2,5 <SEP> mm, <SEP> hau teur <SEP> 0,5 <SEP> mm <SEP> ;
<tb> - <SEP> tension <SEP> secondaire: <SEP> 10 <SEP> volts <SEP> ;
<tb> - <SEP> temps <SEP> de <SEP> soudage: <SEP> 1/2 <SEP> période <SEP> ;
<tb> - <SEP> effort <SEP> de <SEP> compression <SEP> sur <SEP> l'électrode <SEP> en <SEP> con tact <SEP> avec <SEP> la <SEP> patte, <SEP> en <SEP> soudage <SEP> : <SEP> 35 <SEP> kg.
<I>Exemple 2</I> Soudage d'une tige filetée en acier doux de 2,5 mm de diamètre sur tôle en acier de 1 mm d'épais seur dont une face est recouverte de chlorure de polyvinyle
EMI0002.0013
- <SEP> extrémité <SEP> de <SEP> la <SEP> tige <SEP> bombée <SEP> légèrement <SEP> ;
<tb> - <SEP> tension <SEP> secondaire <SEP> : <SEP> 13 <SEP> volts <SEP> ;
<tb> - <SEP> temps <SEP> de <SEP> soudage: <SEP> 1/2 <SEP> période <SEP> ;
<tb> - <SEP> effort <SEP> de <SEP> compression <SEP> sur <SEP> l'électrode <SEP> en <SEP> con tact <SEP> avec <SEP> la <SEP> tige, <SEP> en <SEP> soudage<B>:</B> <SEP> 30 <SEP> kg.
<I>Exemple 3</I> Soudage d'une tige en aluminium de 3 mm de diamètre sur tôle d'aluminium de 0,8 mm d'épais seur dont une face est recouverte de chlorure de polyvinyle
EMI0002.0014
- <SEP> extrémité <SEP> de <SEP> la <SEP> tige <SEP> bombée <SEP> légèrement <SEP> ;
<tb> - <SEP> tension <SEP> secondaire <SEP> : <SEP> 16 <SEP> volts <SEP> ;
<tb> - <SEP> temps <SEP> de <SEP> soudage <SEP> : <SEP> 1/2 <SEP> période <SEP> ;
<tb> - <SEP> effort <SEP> de <SEP> compression <SEP> sur <SEP> l'électrode <SEP> en <SEP> con tact <SEP> avec <SEP> la <SEP> tige, <SEP> en <SEP> soudage <SEP> : <SEP> 30 <SEP> kg.
Un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé décrit pourra comprendre deux électrodes montées côte à côte, du côté de la face métallique de la tôle ; ces deux électrodes seront reliées aux bornes du secondaire du transformateur d'un poste de sou dure et elles seront, d'autre part, fixées à une tête de soudage par deux dispositifs de mise en pression indépendants, commandés, chacun, par un ressort à tension réglable. La partie inférieure du dispo sitif est constituée par un support élastique qui peut être constitué par un support mécanique ri gide recouvert d'une couche d'une matière diélec trique identique à celle qui recouvre une face de ladite tôle à souder. La distance entre les deux élec trodes sera aussi réduite que possible.
En ce qui concerne l'électrode en contact avec la face métallique de la tôle, sa surface de contact doit être suffisante en vue de limiter la densité de courant, évitant ainsi la création de zones surchauf fées capables de détériorer le film de matière plas tique.