CH362296A - Procédé de soudure par ultra-sons et machine pour la mise en oeuvre de ce procédé - Google Patents

Description

  Procédé de soudure par ultrasons et machine pour la mise en ouvre de ce procédé    On connaît déjà des procédés de soudure par  ultra-sons, suivant lesquels on applique une tension  électrique de fréquence     ultrasonore    à un transduc  teur, destinée à faire vibrer une partie à     souder    par  rapport à une autre partie à souder pendant qu'on  exerce une pression entre     ces    deux parties, de façon  que le frottement résultant     entre    les     surfaces    en con  tact de ces deux     parties    provoque une fusion super  ficielle de     celles-ci    et un grippage entre lés,

       surfaces     de     contact.     



  Le     transducteur    utilisé est généralement du type  à magnétostriction, lequel présente une courbe de  résonance très pointue. Il en résulte     qu'il    est très  délicat     d'obtenir    un     accord    parfait entre la fréquence  du générateur fournissant la tension d'excitation du  transducteur et la     fréquence    de     résonance    de     ce    der  nier, qui peut être     influencée    par     différents    facteurs  variables, notamment par la température, par la  pression exercée entre les deux parties à souder et  par la masse de ces dernières.

   Les machines; connues  pour la mise en ouvre de ce procédé sont donc  munies d'un dispositif de réglage fin pour la fré  quence du générateur et comportent souvent un indi  cateur de la puissance fournie par le transducteur,  de façon à permettre le réglage le     meilleur    de la fré  quence utilisée pour effectuer la soudure. Malgré       cela,    ce travail de réglage est très délicat, prend du  temps et n'est pas stable, de sorte qu'il doit être refait  de     nombreuses    fois.  



  La présente invention a pour but de     remédier     à cet     inconvénient.    Elle a pour objet un procédé de  soudure par ultrasons, suivant lequel on applique  une tension     électrique    de fréquence ultrasonore à  un transducteur,     destinée    à     faire    vibrer une partie  à souder par rapport à une autre partie à souder  pendant     qu'on.        exerce    une pression entre ces deux    parties,

   de façon que le     frottement    résultant     entre    les       surfaces    en     contact    de ces deux parties provoque     une     fusion     superficielle    de     celles-ci    et un grippage entre  ces     surfaces    en     contact,        caractérisé    en     ce    qu'on  wobbule la fréquence de ladite tension électrique de  façon que la plage de wobbulation s'étende de part et  d'autre de la     fréquence    de     résonance    du transduc  teur.  



  L'invention a     aussi    pour objet une machine pour  la mise en     oeuvre    de ce     procédé.     



  Le dessin     annexé        représente,    schématiquement  et à titre d'exemple, une forme d'exécution de la  machine pour la     mise    en     oeuvre    du procédé selon  l'invention.  



  La     machine        représentée        comprend    une base 1       portant    une colonne 2 servant de guide pour un  manchon 3     supportant    une table 4. Un volant 5  agissant sur un     dispositif    à roue dentée et     crémaillère     6 permet, de façon     connue,    de régler la position du  manchon 3 sur la colonne 2.  



  A l'intérieur de la     colonne    2 est disposé un géné  rateur G fournissant     l'énergie        électrique        nécessaire     à l'excitation d'un     transducteur    ultra sonore 7 fixé à  la partie supérieure de la     colonne    2. Ce     transducteur          comprend    un noyau de nickel 8 entouré d'un bobi  nage 9 constitué par     un    câble isolé par une matière  telle que du     polytétrafluoréthylène    mélangé avec de  la laine de verre.

   Grâce à     cette    isolation     d'excellente     qualité,     il    est possible d'éviter l'emploi d'un dispo  sitif de refroidissement du bobinage 9.  



  Le noyau 8 est associé à un     amplificateur    méca  nique 10     constitué        par    quatre     tronçons.    d'acier 11,  12, 13 et 14, la longueur de chaque tronçon étant       égale    à 1/4 de la longueur d'onde des     ultrasons    à       amplifier,

      tandis que     les        diamètres    de chacun de     ces     tronçons sont choisis de     telle    façon que les raccor-      dements successifs sont disposés sur une courbe       exponentielle    a représentée en     pointillé.    Cet amplifi  cateur est articulé autour d'un     axe    15 traversant un  boîtier 16 qui abrite le transducteur.  



  Un     dispositif    de commande pneumatique com  prend un cylindre 17     alimenté    par une     conduite    18       dans    laquelle le débit d'air sous pression     est    contrôlé  par une pédale 19 disposée sur la base 1 et agissant  sur unie vanne non     représentée.    Ce     cylindre    17 con  tient un piston 20 qui est relié à     l'amplificateur    10  par     un,    étrier 21, lequel est fixé à     l'amplificateur    10  aux points de raccordement     des    tronçons 11 et 12,  respectivement 13 et 14,

   c'est-à-dire en des     points     correspondant à des nouds de l'onde ultrasonore  propagée.  



  Le     dernier    tronçon 14     porte    une     tête    22 appelée    sonotrode  , qui est fixée à ce tronçon par une  vis de serrage 23 et qui est destinée à     transmettre     des variations     ultrasonores    à une     pièce    24 destinée  à être soudée à     unie        pièce    25 fixée sur la table 4. La  tête 22 constitue une sonotrode active, tandis que la  table 4 constitue une sonotrode passive.  



  La     machine    représentée     comprend    un     dispositif     pour wobbuler la fréquence de la tension d'excita  tion du     transducteur    10,     ce        dispositif    étant agencé  de telle façon que la plage de wobbulation s'étende  de     part    et     d'autre    de la     fréquence    de résonance du  transducteur.

       Ainsi,    la     tension    d'excitation du     trans-          ducteur    présente plusieurs fois par     seconde,    mais  pendant un court     instant,        exactement    la     fréquence     de     résonance    du     transducteur.    L'expérience a démon  tré que     grâce    à     cette    disposition on pouvait     obtenir     une forte onde ultra-sonore sans.

   qu'il soit nécessaire  de     procéder    à un réglage précis du générateur, ce  qui permet d'utiliser une machine du type représenté  pour la     soudure    de toutes     sortes    de     pièces    de forme  et de poids différents. A titre d'exemple, en     suppos-          sant    que la fréquence de résonance du transducteur  soit de 25 Kc/s, la plage de wobbulation peut s'éten  dre sur   1 Kc/s avec une fréquence de     wobbula-          tion    de 50 c/s.  



  Pour effectuer une soudure, on pèse sur la pédale  19,     ce    qui envoie de l'air comprimé dans le cylindre  17 et fait pivoter     l'amplificateur    10 avec le noyau  8 autour du     point    15 jusqu'à     ce    que la     sonotrode     22 entre en     contact    avec la pièce 24 à souder.

   La  pression dans le     cylindre    17 peut être     réglée    par des       moyens    non     représentés    et connus en     eux-mêmes     pour faire varier la pression     spécifique    entre les deux  surfaces des,     pièces.    24 et 25 qui doivent être soudées  l'une à l'autre.

   Suivant la     puissance    des ultrasons,  les métaux entrant en     considération    et la grandeur  et la     qualité    des,     surfaces,    la pression     spécifique    entre  les pièces 24 et 25 peut être ajustée     entre    5 et  1000     g/mm2.    La machine     décrite        permet    d'obtenir  très rapidement des, soudures d'excellente     qualité,    qui  se produisent     par        grippage        entre    les     surfaces    de con  tact des pièces à souder.

       Le    procédé de soudure    par ultra-sons est très avantageux, car il n'exige aucun  nettoyage préalable des     pièces    à     soudier    et l'on peut  même souder des pièces     recouvertes    de vernis, lequel  est     évidemment        éliminé    par     suite    du frottement dû  aux ultrasons. En     principe,    on. peut pratiquement  souder entre eux tous les métaux, sauf les métaux  très mous et les métaux antifriction.  



  Dans la     forme    d'exécution     représentée,    il peut       être    avantageux de prévoir un     dispositif    pour mesurer  la pression d'appui de la tête 22     contre    la partie à  souder 24. Ce     dispositif    peut, par exemple, compren  dre une jauge de     contrainte    à     résistance        électrique     qui pourrait être fixée sur une des     pièces        transmettant     la pression du piston 20 à la tête 22.

   La jauge de  contrainte, qui est     constituée    de façon     connue    en soi  par un élément susceptible d'être fixé ou collé à une  pièce et     comprenant    une     résistance    dont la valeur  varie en fonction de l'allongement de     cet    élément,  pourrait être     fixée    le long de la     génératrice    inférieure  du tronçon 14 de l'amplificateur 10,à proximité de  son raccordement au     tronçon    13.

   De     cette    façon,  cette jauge serait     principalement        influencée    par la  flexion transversale de     ce    tronçon 14 et pratique  ment à l'abri des ultrasons,     puisque    le     point    de rac  cordement entre les tronçons 13 et 14 constitue un       noeud.    Ce     dispositif   <B>de</B>     mesure    pourrait être     agencé     de manière à agir sur les- moyens pour presser la  tête 22     contre    la partie à souder de façon. à     maintenir     automatiquement la pression à une valeur déterminée.

Claims (1)

1. REVENDICATIONS I. Procédé de soudure par ultrasons, suivant le quel on applique une tension électrique de fréquence ultrasonore à un transducteur, destinée à faire vibrer une partie à souder par rapport à une autre partie à souder pendant qu'on exerce une pression entre ces deux parties, de façon que le frottement résultant entre les surfaces en contact de ces deux parties pro voque une fusion.

   superficielle de celles-ci et un grip page entre ces surfaces en contact, caractérisé en ce qu'on wobbule la fréquence de ladite tension électri que de façon que la plage de wobbulation s'étende de part et d'autre de la fréquence de résonance du transducteur. II.

   Machine pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication I, comprenant un transducteur à magnétostriction présentant une tête destinée à osciller à une fréquence ultrasonore, desi moyens pour presser cette tête contre une partie à souder et un:

   générateur pour produire la tension d'excita tion du transducteur, caractérisée en ce qu'elle com prend un dispositif pour wobbuler la fréquence de la tension d'excitation du transducteur de façon que la plage de wobbulation s'étende de part et d'autre de la fréquence de résonance du transducteur. SOUS-REVENDICATIONS 1. Machine selon la revendication II, caractéri sée en ce que le transducteur comprend un bobinage constitué par un câble isolé au polytétrafluoréthylène et à la laine de verre. 2.

   Machine selon, la revendication II, caractérisée en ce qu'elle comprend un dispositif pour mesurer la pression d'appui de la tête contre une des parties à souder. 3.

   Machine selon la revendication II et la sous- revendication 2, caractérisée en ce que le dispositif de mesure de la pression agit sur les moyens pour presser la tête contre la partie à souder de façon à maintenir automatiquement cette pression à une va leur déterminée.

   4. Machine selon la revendication II ,et les sous, revendications 2 et 3, caractérisée en ce que le dis- positif de mesure de la, pression comprend une jauge de contrainte à résistance électrique fixée sur une pièce transmettant la pression exercée par lesdits ;

   moyensi à la tête.