Procédé et appareil pour le soudage électrique d'objets métalliques. La présente invention comprend un pro cédé pour le soudage électrique d'objets mé talliques et un appareil pour la mise en aeuvre de ce procédé.
Il existe un procédé de soudage électrique pour réunir des fils métalliques de relative ment petits diamètres par l'emploi d'une dé charge d'un condensateur conjointement avec un engagement de percussion des surfaces à souder au moment de la décharge de conden sateur. Bien que ce procédé soit hautement satisfaisant pour des fils métalliques de re lativement petits diamètres, on se heurte à des difficultés lorsqu'on s'en sert pour la réunion de fils métalliques de relativement grands diamètres par suite de;, grandes dimensions requises, dans ce cas, pour le condensateur.
Or l'invention permet l'utilisation d'une décharge d'énergie électrique aussi pour des objets de relativement grandes dimensions et le nouveau procédé présente la particularité que les objets sont maintenus ensemble avec leurs surfaces à souder en prise l'une avec l'autre et sont soumis à une décharge d'éner- gie électrique passant par les objets, puis, les dites surfaces en prise sont séparées l'une de l'autre pour l'établissement d'un arc électri que et, immédiatement après, elles sont ra menées, avec un effet de percussion, de nou veau en prise l'une avec l'autre pour réaliser le soudage.
L'appareil pour la mise en oeuvre de ce procédé .comporte un dispositif pour main tenir les objets ensemble avec leurs surfaces à souder en prise l'une avec l'autre et un or gane de percussion mobile disposé pour com- :@mander d'abord ledit dispositif de façon à occasionner la séparation, l'une de l'autre, desdites surfaces en prise et produire, ensuite, le ramenage en prise de ces dernières avec effet de percussion en vue du soudage de ces surfaces.
Cet appareil peut comporter un trans formateur électrique dont le seéondaire est destiné à être relié aux objets à souder, tan dis que le primaire est destiné à être relié à une source de courant et est commandé par un relais à commande automatique mis sous la dépendance de l'organe de percussion mo bile, le tout en vue de faire passer un courant électrique par les objets à souder pendant qu'ils sont maintenus en prise l'un avec l'au tre, préalablement à leur séparation.
Au dessin ci-annexé, donné à titre d'exem ple: La fig. 1 est une élévation de face d'une forme d'exécution de l'appareil suivant l'in vention; La, fig. 2 en est une vue de côté corres pondante; Les fig. 3 et 4 en représentent un détail à plus grande échelle, ainsi qu'une variante de ce détail; La fig. 5 montre le schéma d'une instal lation électrique combinée avec l'appareil pour la réalisation de décharges électriques.
L'appareil représenté. aux fig. 1 à 3 com porte une base de support 1 munie d'une table horizontale 2. à laquelle sont fixées plusieurs tiges-guides verticales 3 au moyen d'écrous 4, ces tiges-guides étant isolées, au point de vue électrique, de la table 2, au moyen de douilles et rondelles isolantes intercalaires. Les extré mités supérieures des tiges-guides 3 sont en- tretoisées par une traverse 5 qui y est fixée d'une façon ajustable. Un. mouton 6 se guide par des plaques latérales supérieure e infé rieure 7, 8 sur les tiges-guides 3.
Il est pourvu, à son extrémité inférieure, d'une portion amincie 9 pour recevoir un mandrin de serrage 1.0 servant à tenir un fil ou corps métallique supérieur 11 à souder à un autre fil ou corps métallique inférieur dont on parlera plus loin. La plaque 8 est pourvue de trous taraudés pour la réception de vis d'ajustement 12 re posant sur des plateaux 18 supportés, à leur tour, par des ressorts à boudin 14 entourant les tiges-guides 3. Les plateaux 13 sont re tenus en position par des vis 15 qui se vissent dans des colonnettes isolantes sur la table 2 et traversent librement des trous pratiqués dans les plateaux.
On voit par ce qui précède que le mouton 6 formant marteau de percussion est élastique- ment supporté par les ressorts 14 dans une position appropriée entre les tiges-guides 3 directement au-dessus de la table 2. Les vis 12 servent à ajuster la position du mouton 6 par rapport à un autre mandrin, 16, qui est monté sur la table 2 verticalement sous le mandrin 10. Le mandrin 16 comporte un manchon saisisseur 38 destiné à tenir le fil ou corps métallique inférieur 21 et engagé par la fourche d'un levier fourchu 17 qui fait fonc tion d'armature pour un électro-aimant 18 supporté par Lui prolongement 19 de la table 2.
Le levier 17 est pivoté en 20 et, par l'ac tion de cet électro-aimant, il peut être dé placé, à l'encontre d'un ressort 22, de façon a. amener le fil ou corps métallique inférieur 21 en prise avec le fil ou corps métallique su- sérieur 11 et à maintenir ces fils en contact l'un avec l'autre quand le mouton 6 est ajusté à la distance voulue par rapport au mandrin de serrage inférieur 16.
Un autre mouton 23 est disposé au-dessus du mouton fi et se guide par une plaque 2.1 sur les tiges-guides 3. Il est fixé à une tige 25, laquelle est vissée dans un trou taraudé du mouton 23 et y est bloquée au moyen d'un écrou 26. La tige 25 passe par une ou verture de la traverse 5 et comporte à son ex trémité supérieure un aeillet 27 par lequel le mouton 23 peut être soulevé à une position opérative. La distance sur laquelle le mouton 23 est susceptible d'être soulevé, peut être ajustée exactement au moyen d'un collier d'ajustement 28, fixé sur la tige 25 au moyen de vis de fixation.
Le mouton 23 soulevé par la tige 25 peut être maintenu en position éle vée par un levier d'enclenchement 29 articulé sur une pièce de support 30 fixée à la traverse 5. Le' levier 29 forme aussi l'armature d'un électro-aimant 31 également porté par la pièce de support 30.
Quand le mouton 23 est soulevé, le levier d'enclenchement 29 est ajusté de façon à s'en clencher au collier 28, avec lequel il sera maintenu en engagement par l'excitation de l'électro-aimant 31.. Un ferme-circuit 32 est monté sur l'une des tiges-guides 3 et est dis posé par rapport au mouton 23 de façon à être amené à s'ouvrir, quand le mouton 23 des- tend, par l'action d'une butée 33 prévue sur le mouton 23. Ce ferme-circuit est utilisé pour ouvrir un circuit, électrique qui oblige le cir cuit primaire d'un transformateur électrique fournissant l'énergie au soudage, à s'ouvrir, comme ce sera amplement décrit plus loin.
Un coupleur 34, formé de deux étriers en forme d'U, relie la plaque, 7 du mouton 6 et la plaque 24 du mouton 23 l'une à l'autre et est disposé pour permettre un soulèvement fa cile du mouton 6 lorsque les corps métalli ques ont été réunis et qu'on désire les enlever de l'appareil. La fig. 3 représente les mandrins de ser rage 10 et 16 à plus grande échelle pour bien faire voir leur-construction détaillée. Comme montré dans cette figure, des câbles élec triques 35 sont reliés aux mâchoires du man drin inférieur 36, qui porte le corps métal lique inférieur à souder 21.
On remarquera dans cette figure que le corps 21 repose sur la partie supérieure de la base de support 1 de l'appareil, sur laquelle il prend un point d'appui fixe. Le corps métallique supérieur à souder 11 est fixé dans le mandrin 10 au moyen d'une vis de fixation 36. Les câbles électriques 35 se relient à une borne du cir cuit secondaire du transformateur de soudage précité, dont l'autre borne est reliée au man drin supérieur 10 au moyen d'un câble y at taché à l'aide d'une vis de fixation 37. La fourche du levier 17 embrasse librement le manchon 38 du mandrin 16 et s'engage aussi sous ce manchon pour le soulever avec le corps métallique 21.
La fig. 4 montre une variante du man drin 16 supportant une plaquette métallique plate 39 au moyen d'une tige 40 à tête élargie 41 pourvue d'un siège pour la réception de la plaquette 39. Celle-ci constitue l'un des corps à souder ensemble. 0n_ voit par cette variante que des corps métalliques autres que des fils ou tringles, peuvent aussi être soudés ensemble par l'emploi de l'appareil décrit. Dans cet variante, la plaquette 39 peut, par exemple, constituer le- corps d'une soupape auquel doit être soudée la tige de soupape.
L'énergie électrique nécessaire au soudage est fournie, comme indiqué plus haut, par un transformateur électrique dont le secondaire 48 (fig. 5) est en circuit avec les deux corps 11, 21 à souder ensemble, tandis que son pri maire 47 est alimenté de courant par une gé nératrice clé courant continu 42 à excitation en série 43 et à excitation en dérivation 44 relié en série avec une résistance réglable 45. Le circuit de cette génératrice est commandé par un relais à commande électromagnétique 46 et par un coupe-circuit à commande ma nuelle 46a.
Le relais 46 comporte une bobine de commande 51 reliée aux bornes de la géné ratrice 42 par l'intermédiaire d'un ferme-cir- cuit 32 et disposée pour agir sur l'organe mo bile du relais à l'encontre d'un ressort 53. L'organe mobile du relais 46, à son tour, peut agir sur un coupe-circuit 52 à l'encontre d'un ressort 54, ce coupe-circuit commandant le circuit de la bobine de l'électro-aimant 18 re liée aux bornes de la génératrice 42. Comme décrit plus haut, le mouton 23 est maintenu en position élevée par le levier d'enclenche ment 29 soumis à l'action de l'électro-aimant 31, dont la bobine est reliée par l'intermé diaire d'un ferme-circuit à commande ma nuelle 55 aux bornes de la génératrice 42.
Pour se servir de l'appareil décrit, les corps métalliques 11 et 21 à souder ensemble sont fixés dans les mandrins 10 et 16 et le mouton 6 est ajusté de telle manière que, quand les corps 11, 21 sont séparés l'un de l'autre, un arc électrique de longueur appro priée jaillisse entre eux. Le mouton 23 est éle vé à une position opérative où il est retenu par la mise en position d'enclenchement du levier 29 et par l'excitation de l'électro aimant 31, cette excitation étant due à la fer meture du ferme-circuit 55. Bien entendu, le ferme-circuit 32 est en position de fermeture et le relais 46 a sa bobine 51 excitée, alors que le circuit primaire du transformateur est fermé par le coupe-circuit 46a.
Quand la bo bine du relais 46 est excitée, son organe mo bile de contact est en position de fermeture et permet au ressort 54 de fermer le coupe- circuit 52, produisant l'excitation de l'électro- aimant 18, lequel attire le levier 17 en main tenant les corps à souder en contact l'un avec l'autre.
L'appareil est maintenant en état de pro duire le soudage, la position des parties étant celle indiquée dans le schéma de la fig. 5. Les diverses opérations s'accomplissent en ouvrant le ferme-circuit 55 pour interrompre le cir cuit d'excitation de l'électro-aimant 31 et pro voquer, par là, le déclenchement du levier 29, afin de permettre au mouton 23 de tomber.
Dans sa chute, le mouton 23 ouvre le ferme- circuit 32 en faisant buter la butée 33 contre la poignée de celui-ci, ce qui produit la dés- excitation de la bobine 51 du relais 46. Celui- ci effectue, par suite, non seulement l'ouver ture du circuit primaire, mais produit aussi, par butée, l'ouverture du coupe-circuit 52 de façon à interrompre le circuit d'excitation de l'électro-aimant 18.
Deux effets résultent ainsi de la chute du mouton 23 ouvrant le ferme-circuit 32, à savoir l'ouverture du cir cuit primaire du transformateur et la désexci- tation, suivant immédiatement, de l'électro aimant 18 qui maintient les corps à souder l'un contre l'antre, le corps inférieur 21 pou vant alors s'abaisser et produire la formation d'un arc électrique entre les extrémités ad jacentes des corps à souder.
On remarquera que, quand le circuit pri maire du transformateur est ouvert, un cou rant est induit dans l'enroulement secondaire 48 du transformateur, qui se décharge par les corps 11 et 21, et quand ceux-ci sont séparés l'un de l'autre, un arc électrique jaillit entre eux. Peu après l'établissement de l'arc élec trique entre les corps 11 et 21, le mouton 23 heurte le mouton 6 et produit le réengage ment, cette fois-ci avec un effet de percus sion, des deux corps à souder pour réaliser le soudage de ceux-ci.
L'ensemble du fonctionnement de l'appa reil, après sa mise en jeu, n'exige qu'une fraction de seconde, mais néanmoins, il se manifeste par une succession distincte de dif férentes phases. Dans une première phase, le circuit primaire du transformateur est inter rompu, puis les corps à souder sont séparés l'un de l'autre pour l'établissement d'un arc électrique et, finalement, les corps sont ra menés en prise avec un effet de percussion pour effectuer le soudage. La réunion des deux corps a lieu pendant que le courant in duit dans le secondaire du transformateur est de valeur suffisante pour produire le dévelop pement d'une chaleur intense aux surfaces à réunir.
De plus, l'engagement par percussion complète l'effet de l'énergie électrique à tel point qu'un joint intime et parfait s'obtient entre les deux corps à souder, qu'ils soient d'un même métal ou de métaux différents.
Bien qu'on ait représenté une génératrice de courant continu comme source de courant pour alimenter l'enroulement primaire du transformateur, toute autre source de cou rant continu pourrait être employée. L'inven tion n'est évidemment pas limitée à l'emploi d'une installation électrique comme celle dé crite ci-dessus en regard de la fig. 5; toute autre installation donnant la succession dé crite des opérations pourrait être utilisée. De plus, au lieu du mandrin inférieur, on pour rait se servir du mandrin supérieur pour ob tenir le mouvement d'écartement relatif entre les deux corps à souder en vue de l'établisse ment, au moment critique, d'un arc électrique entre eux.