Procédé de sertissage d'un organe de connexion électrique sur un conducteur La présente invention comprend un procédé de sertissage d'un organe de connexion électrique sur un conducteur électrique, par exemple un conducteur massif relativement dur, un jeu de matrices pour la mise en aeuvre de ce procédé et la connexion élec trique résultant de ce procédé.
D'une manière générale, les connecteurs à sertir sur des conducteurs comprennent une virole cylin drique destinée à loger un conducteur, la virole étant introduite avec le conducteur entre les matrices d'une paire de matrices destinées à comprimer la virole et le conducteur pour déformer la virole autour du conducteur et pour déformer la section droite de la virole et du conducteur à l'intérieur d'une section droite limitée par les surfaces de matriçage. Dans .les cas où il est fait usage de conducteurs relativement durs, par exemple de tige de cuivre non recuit, il est difficile de déformer la section droite du conducteur pour la rendre conforme aux surfaces de matriçage.
Il en résulte que la virole a tendance à être déformée et extrudée autour du conducteur d'une manière exagérée. Aux endroits où s'exerce la pression maxi mum de matriçage, c'est-à-dire généralement en des parties diamétralement opposées de la virole sur la ligne d'action des matrices, il se produit un amincis sement exagéré du métal de la virole lorsque ce métal est extrudé par rapport au conducteur, ce qui conduit à une faiblesse mécanique de la virole et rend possi ble l'éventualité de pannes en service ou pendant l'opération de sertissage.
Les connecteurs sont habituellement fabriqués en une matière ayant de très bonnes propriétés de con- ductibilité, telle que le cuivre, ce dernier étant revêtu par un métal possédant des propriétés meilleures de résistance à la corrosion. En raison de la déformation et de l'extrusion exagérées du métal de la virole, il s'effectue un amincissement localisé du revêtement et le revêtement peut faire défaut pendant l'opération de sertissage, ce qui a pour résultat une perte des propriétés de résistance à la corrosion de la con nexion.
Il est par conséquent difficile de fournir, à l'aide de moyens connus, une connexion capable d'être appliquée dans une atmosphère corrosive.
Une autre difficulté se présente quand on veut déformer la virole et le conducteur simultanément dans une mesure suffisante pour que la section droite de sertissage soit exempte de vides. D'une manière générale, de petits vides demeurent après qu'une pression maximum de sertissage a été exercée et ces petits vides forment des poches dans lesquelles une corrosion indésirable peut s'établir et avoir pour résultat d'affaiblir la connexion mécanique et la connexion électrique.
Ces difficultés se trouvent accrues dans la prati que étant donné qu'il est commercialement nécessaire d'avoir la possibilité de faire usage d'un connecteur ayant un alésage particulier de virole pour toute une gamme de dimensions de conducteurs et pour loger non seulement des conducteurs massifs, mais aussi des conducteurs torsadés. Pour une section droite donnée de métal, un conducteur torsadé a une zone totale de section droite qui est plus grande que celle d'un conducteur massif. Par conséquent, un connec teur destiné à loger un conducteur torsadé peut avoir, avant le sertissage, un alésage exagérément grand par rapport au conducteur massif équivalent.
Avec les jeux de matrices connus, il peut arriver que bien qu'une connexion satisfaisante puisse être effectuée entre un connecteur spécifié et un conduc teur massif spécifié, il soit impossible d'effectuer une connexion satisfaisante entre ledit connecteur et un conducteur torsadé équivalent ou un conducteur mas sif de diamètre différent. En conséquence, la gamme d'application d'un jeu spécifique de matrices et d'un connecteur est étroitement limitée d'une manière tout à fait indésirable,
en particulier dans le cas des con necteurs de dimensions assez grandes, et l'application de connexions serties à de telles dimensions de con necteurs a été limitée.
Le procédé selon l'invention pour sertir un organe de connexion électrique ayant une partie cylindrique formant virole, sur un conducteur électrique, selon lequel on déforme la virole disposée autour du con ducteur et le conducteur entre une matrice mâle et une matrice femelle ayant des surfaces de matriçage analogues se faisant face, est caractérisé en ce que chaque surface de matriçage comprend une cavité formée dans une surface plane qui détermine, sur les côtés opposés de la cavité, deux surfaces coplanaires,
les surfaces planes des deux matrices étant parallèles et les matrices délimitant entre elles un espace de matriçage compris entre les surfaces de matriçage se faisant face et des parties de deux parois latérales opposées de la matrice femelle.
Le brevet comprend également la connexion électrique résultant dudit procédé.
Le dessin annexé illustre, à titre d'exemple, quelques mises en aeuvre du procédé objet de l'inven tion au moyen de jeux de matrices constituant des formes d'exécution d'un autre objet de l'invention.
La fig. 1 est une coupe transversale d'un jeu de matrices pour le sertissage d'une virole sur un conducteur ; la fig. 2 est une coupe transversale, faite suivant la ligne 2-2 de la fig. 1 ;
la fig. 3 est une vue en perspective isométrique du jeu de matrices des fig. 1 et 2, certaines parties des matrices ayant été enlevées pour laisser voir les surfaces de matriçage la fig. 4 est une vue en perspective isométrique d'une partie d'une connexion sertie formée par le jeu de matrices des fig. 1 à 3 ;
la fig. 5 est une coupe transversale d'un conduc teur après sertissage de ce dernier à l'intérieur d'une virole, par le jeu de matrices des fig. 1 à 3, la virole ayant été enlevée ; la fig. 6 est une coupe transversale de la con nexion suivant la fig. 4 ; la fig. 7 est une vue en plan, à une échelle réduite, du conducteur de la fig. 5 ; la fig. 8 est une vue en élévation latérale, égale ment à échelle réduite, du conducteur de la fig. 7 ;
la fig. 9 est une vue en élévation latérale d'un connecteur à languette annulaire, serti sur un conduc teur massif ; la fig. 10 est une vue en plan de la connexion suivant la fig. 9 ; la fig. 11 est une coupe transversale d'un conduc teur massif disposé à l'intérieur d'une virole, avant le sertissage ; la fig. 12 est une vue qui est analogue à la fig. 11, mais qui montre le conducteur massif remplacé par un conducteur torsadé, de section droite effective équivalente.
Le jeu de matrices des fig. 1 à 3 comprend une matrice supérieure mâle 1 et une matrice inférieure femelle 2. La matrice femelle 2 comporte un loge ment 3 ayant des parois latérales 4, presque vertica les, qui vont en divergeant légèrement vers le haut et elle présente, à la base du logement 3, une surface de matrice comprenant une concavité centrale 5 de forme arquée et une surface plane qui détermine de chaque côté de la concavité 5 des surfaces planes coplanaires 6. Le logement 3 est formé dans une surface supérieure plate de la matrice 2 pour déter miner sur les côtés opposés du logement 3 des sur faces supérieures coplanaires 7 qui sont destinées à entrer en contact avec des surfaces correspondantes de la matrice mâle 1 pour limiter l'introduction de la matrice mâle 1 dans la matrice femelle 2.
La matrice mâle 1 comprend un bossage central 8 ayant une section droite rectangulaire dans une vue en plan et s'étendant vers le bas à partir d'épaule ments 9 qui déterminent, de part et d'autre du bos sage 8, des surfaces planes coplanaires 10, destinées à entrer en contact avec les surfaces 7 de la matrice 2 pour limiter l'introduction de la matrice 1 dans la matrice 2.
Le bossage 8 comporte des parois latérales 11 qui sont verticales et parallèles et qui sont sépa rées l'une de l'autre par une distance légèrement inférieure à la distance minimum entre les parois latérales 4 du logement 3 afin que le bossage 8 puisse pénétrer librement dans le logement jusqu'à ce que les surfaces 10 entrent en contact avec les surfaces 7.
A son extrémité inférieure, le bossage 8 présente une surface plane qui est parallèle aux surfaces 7 et 10 et, dans la partie centrale du bossage 8, il est formé une cavité concave 12 de forme arquée qui est complémentaire de la cavité 5 de la matrice femelle 2. La surface plane détermine, de part et d'autre du logement 12, des surfaces planes copla naires 13 qui sont complémentaires des surfaces 6 du logement 3 de la matrice femelle.
Il est par conséquent ainsi déterminé entre les matrices 1 et 2 un espace qui est limité par les cavi tés complémentaires opposées 5 et 12, par les sur faces complémentaires opposées 6 et 13 et par des parties des parois latérales opposées 4 du logement de matrice 3.
Ainsi qu'on peut le voir sur les fig. 2 et 3, aux extrémités opposées de l'espace limité par les matri ces accouplées 1 et 2, les surfaces de matrice sont courbées vers l'extérieur, comme le montre l'éléva tion latérale, de sorte que ledit espace est évasé à ses extrémités. Par conséquent, les surfaces planes 6 aux extrémités dudit espace, sont inclinées vers le bas comme il est indiqué en 14, tandis que les sur faces planes complémentaires 13 sont inclinées vers le haut, comme il est indiqué en 15. De même, les extrémités de la concavité arquée 5 sont inclinées vers le bas, comme il est indiqué en 16, tandis que les extrémités de la concavité complémentaire 12 sont inclinées vers le haut, comme il est indiqué en 17.
Les parties centrales des extrémités de la conca vité sont inclinées moins fortement que les parties extérieures, comme il est indiqué en 18, de sorte que des concavités arquées sont formées dans la région centrale des concavités 12 et 5 et qu'elles ont des surfaces qui sont inclinées moins fortement que les surfaces inclinées adjacentes 16 ou 17. L'espace compris entre les surfaces opposées des matrices n'est pas évasé, ainsi que le montre la vue en plan, étant donné qu'il est compris entre les parois laté rales planes 4 du logement 3 de la matrice femelle.
Dans l'assemblage serti de la fi-. 4, on s'est servi, pour la désignation des surfaces formées par les dif férentes parties des matrices 1 et 2, des mêmes repè res que pour les parties des matrices, mais ces repères ont été affectés de la notation prime. L'assemblage serti de la fig. 4 comprend une virole de connecteur 20 qui comporte une languette de forme annulaire, non représentée, pour la fixation d'une vis de borne. La virole 20 est déformée autour d'un conducteur massif 21 quia une section droite sensiblement cir culaire à l'extérieur de la virole 20, ainsi qu'on peut le voir en 22.
A l'intérieur de la virole, le conduc teur 21 est déformé jusqu'à présenter une section droite sensiblement elliptique dont le grand axe a une longueur qui est sensiblement égale au diamètre de la partie 22 de conducteur se trouvant à l'exté rieur de la virole 20, ainsi qu'on peut le voir sur la fig. 5.
Bien que l'on ne puisse voir sur la fig. 1 qu'une partie de la surface qui doit déformer la virole 20, il est bien évident que l'assemblage complet com prend une disposition symétrique de surfaces analo gues à celles qui sont représentées sur la fig. 4. La virole 20 est déformée autour du conducteur 21 et, ainsi que le montre la fig. 6, elle a une partie cen trale cylindrique elliptique qui est comprise entre les surfaces 12' et 5' et qui entoure la partie 21 de conducteur.
A ses côtés opposés, la virole présente, disposées symétriquement par rapport au grand axe de la partie déformée 21 de conducteur, des oreilles ayant une section droite rectangulaire dans l'ensem ble, qui sont comprises entre les surfaces extérieu res 4' et les surfaces supérieures et inférieures 13' et 6'. Les oreilles ont une épaisseur égale à celle du métal de la virole avant déformation et elles ont des joints 23 qui s'étendent vers l'extérieur à partir de la partie 21 du conducteur et à travers une partie de la largeur de l'oreille et qui sont dus au pliage d'une double épaisseur du métal de la virole entre les surfaces de matrice 6, 13 et contre les parois latérales 4 de matrice.
Les oreilles et la partie cylin drique elliptique de la virole 20 s'étendent dans le sens longitudinal du conducteur et se terminent à distance de l'extrémité de la virole. Par conséquent, à chaque extrémité de la virole 20, il y a une partie annulaire 24 de virole qui n'est pas touchée par les surfaces des matrices pendant le sertissage, mais qui est déformée en raison du sertissage de la partie centrale.
Entre les parties d'extrémités 24 et la par tie centrale, il y a une zone de transition qui com prend les surfaces inclinées supérieures 15', 17', 18' et les surfaces inclinées inférieures complémentaires, non représentées, qui correspondent aux surfaces 14, 16 et 18 de la matrice femelle. Les surfaces telles que les surfaces 15' et 17' s'étendent dans le sens transversal du conducteur 21 et la surface centrale 18', ayant une pente plus progressive, comprend une protubérance convexe qui s'étend dans le sens longi tudinal de la connexion, en avant des surfaces voi sines 15' et 17'.
On remarquera que les parties de protubérances voisines 18', aux extrémités opposées de la partie sertie, sont plus voisines l'une de l'autre que les autres parties des surfaces de transition. La partie de transition sert à rendre plus progressive la variation de l'effort pendant le sertissage entre la partie de la connexion qui est sertie entre les matri ces et la partie de la connexion se trouvant à l'exté rieur des matrices et réduit le risque de défaut de placage ou de division de la virole qui pourrait se produire s'il y avait des variations brusques de l'effort.
D'une manière générale, une virole comprend un joint longitudinal brasé et la protubérance 18 de transition réduit la tendance du joint à s'ouvrir pen dant le sertissage.
On peut voir, sur la fig. 6 en particulier, que l'épaisseur des oreilles, sur les côtés opposés de la virole 20 déformée, est sensiblement égale ou légè rement inférieure au double de l'épaisseur du métal de la virole avant le sertissage et à cet effet, les épau lements 9 de la matrice mâle (fia. 1) sont disposés par rapport à la partie centrale 8 de matrice d'une manière telle que lorsque les surfaces 10 viennent buter contre les surfaces 7 de la matrice femelle 2, les surfaces de matrice 13 et 6 se faisant vis-à-vis sont espacées de la distance désirée.
Par conséquent, pendant le sertissage, quand les matrices 1 et 2 sont complètement amenées l'une contre l'autre, la pro portion la plus grande de la poussée de sertissage est exercée sur la partie centrale des surfaces 12 et 5, tandis que la force exercée entre les surfaces 6 et 13 s'approche seulement de la valeur nécessaire pour presser la virole 20 à l'intérieur de la matrice. Par conséquent, la proportion la plus grande de la force de sertissage s'exerce sur la partie de la virole conti guë au conducteur 21 et elle s'exerce en déformant le conducteur avec la virole.
L'épaisseur de paroi de la virole 20, ainsi qu'on peut le voir sur la fig. 6, est sensiblement uniforme autour du conducteur 21 et légèrement inférieure à l'épaisseur dans les oreilles, sur les côtés opposés de la coupe. Cela correspond bien au fait que la force la plus grande est appliquée autour du conducteur.
Ainsi qu'on l'a indiqué déjà, le grand axe de la section du conducteur a une longueur qui est sensi blement égale à celle du grand axe de la section cor respondante définie par les matrices avant le sertis- sage, et le conducteur est essentiellement déformé par la réduction de son petit axe. Cela produit une extrusion longitudinale du conducteur 21 et de la virole 20 pendant le sertissage.
Les matrices sont proportionnées par rapport au conducteur 21 et à la virole 20 pour effectuer la déformation entière ment ou presque par une extrusion longitudinale, sans modification dans les dimensions le long du grand axe de section droite.
On a trouvé que si l'on empêche la déformation le long du grand axe et que si l'on contraint le con ducteur à subir l'extrusion longitudinale, des conduc teurs relativement durs peuvent être sertis d'une manière satisfaisante dans des viroles de connecteur de la manière décrite, la section droite de la virole et du conducteur assemblés par sertissage étant exempte de vides, suivant la représentation donnée par la fig. 6. A titre d'exemple, une virole ayant une épaisseur de paroi de 3 mm a été sertie sur un con ducteur massif en cuivre non recuit ayant une section droite circulaire d'un diamètre égal à 18 mm à l'aide de matrices ayant la forme décrite et représentée sur les fig. 1 à 3.
Pendant le sertissage, la virole et le conducteur ont été extrudés longitudinalement de 30 % environ de leurs longueurs primitives et la sec- tion droite du conducteur avait après sertissage une longueur de grand axe égale à 18 mm.
La virole était en cuivre revêtu électrolytiquement et le sertis sage a été effectué sans qu'il se produisît de dégrada tion du revêtement. La virole présentait des surfaces formées à la presse, complémentaires des surfaces de matrice 4, 6, 13, 5 et 12 et correspondant au fait que la virole avait complètement rempli l'espace entre les matrices pour emprisonner complètement la partie sertie et pour fournir en définitive la section droite exempte de vides décrite à l'aide de la fig. 6.
La déformation du conducteur 21 est représentée sur les fig. 7 et 8 sur lesquelles on peut voir que la hauteur du petit axe de la section droite aug mente progressivement de chaque côté jusqu'au dia mètre non déformé des extrémités de la partie sertie adjacentes au reste du conducteur. Sur la vue en plan, on peut se rendre compte qu'il n'y a pratique ment aucune déformation le long du grand axe mais qu'il peut y avoir, comme on l'a indiqué en 26, un léger col du conducteur, dû à l'effet d'emprison nement exercé par les parois latérales 4 de la matrice.
Une virole peut être sertie sur un conducteur par une série de sertissages formés successivement. Ainsi que le montrent les fig. 9 et 10, un connecteur 27 comprenant la virole 20 et un prolongement annu laire 28 en forme de languette est serti sur un conduc teur massif 21 qui s'étend à travers la virole 20 et qui se termine au voisinage de l'extrémité annulaire, en forme de languette, de la virole. Un premier ser tissage 29 est formé au voisinage de l'extrémité annu laire, en forme de languette, de la virole, le petit axe étant perpendiculaire au plan de la languette annulaire 28.
Un second sertissage 30 est exécuté au voisinage du premier sertissage 29 dont il est séparé par une courte longueur 31 non sertie. La position de la virole 20 avant le sertissage est représentée sur la fig. 9 en traits interrompus et l'on peut se rendre compte qu'une extrusion longitudinale d'un tiers envi ron s'effectue avec la réduction du petit axe. En exécutant une série de sertissages, on bénéficie de ce que la force nécessaire pour chaque sertissage est inférieure à la force nécessaire pour un sertissage unique équivalent et de ce que la déformation le long du petit axe de chaque sertissage est inférieure à la déformation correspondante pour le sertissage équivalent unique.
On peut, par ce moyen, augmen ter la résistance mécanique et la zone de contact électrique de la connexion électrique sans déformer d'une manière exagérée le conducteur ou la virole.
Sur la fig. 11, on a représenté un conducteur massif 21 par rapport à une virole 20 avant le ser tissage, et l'on peut voir qu'il y a un espace impor tant, à l'intérieur de la virole 20, autour du conduc teur 21. Le périmètre de la virole 20 se trouve plié pendant le sertissage de telle manière que la longueur plus grande que la périphérie du conducteur est logée à l'intérieur des oreilles pliées avant qu'une pression de sertissage importante soit exercée sur le conducteur 21.
Ainsi qu'on peut le voir sur la fig. 1.2, un conduc teur torsadé correspondant 32, ayant une section droite effective de métal égale à celle du conduc teur massif 21, occupe une proportion beaucoup plus grande de la section droite de la virole. Toutefois, il est évident qu'il est possible d'introduire facilement le conducteur torsadé 32 dans la virole 20.
Pendant le sertissage, la virole 20 est comprimée autour du conducteur torsadé 32 qui est lui-même comprimé pour remplir les vides entre les brins et en même temps la virole 20 se trouve pliée dans les parties d'oreille, sur les côtés opposés du conducteur 32, l'effet de contrainte des matrices tendant à résister à une déformation vers l'extérieur du conducteur 32 le long du grand axe de la partie sertie. Il en résulte que les brins sont comprimés pour former un ensem ble massif et que cet ensemble est déformé pour présenter une section droite pratiquement elliptique de la manière décrite au sujet d'un conducteur massif.