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PROCEDE ET APPAREIL POUR LE SOUDAGE PAR COMPRESSION A
FROID.
Cette invention se rapporte à des procédés et appareils pour le soudage par compression à froid de métaux tels que l'aluminium, le cuivre, etc.
Le soudage par compression à froid, c'est-à-dire le soudage par compression sans apport d'aucune quantité notable de chaleur de l'extérieur, particulièrement de l'aluminium et des alliages d'aluminium, a pris recemment une grande extension et plusieurs procédés et appareils différents ont été proposés pour effectuer le soudage. Ainsi, on a proposé de souder le joint longitudinal de la gaine en aluminium d'un câble électrique par le procédé de soudage par compression à froid.
Auparavant, les appareils employés pour effectuer le soudage par compression à froid étaient habituellement du type qu'on pourrait appeler "sta- tique"o Par exemple, pour le soudage du joint d'une gaine de câble en aluminium, il fallait employer un appareil comportant des galets de cintrage et de com- pression ainsi qu'un moteur de commande et dans le cas où l'on devait souder ensemble deux chapeaux à rebords en aluminium ou en cuivre, ou utilisait une lourde presse.
Or, il existe certaines applications du soudage par compression à froid, où,en réalité,c'est l'appareil de soudage qui doit être amené à l'ou- vrage ou produit à ouvrer plutôt que ce dernier appareil, et un exemple parti- culier de ce cas se trouve dans le soudage des torons d'aluminium ou de cuivre de deux câbles aériens à haute tension toronnés qui doivent être raccordés en- tre eux. Il est évidemment difficile dans un cas semblable de transporter une lourde presse à travers le pays pour exécuter un pareil travail à pied d'oeu- vre et lorsque -le soudage doit être effectué sur la longueur du câble reliant deux chaînes d'isolateurs sur pylones, l'emploi d'une presse lourde est exclu.
La présente invention a pour objet un procédé et un appareil pour le soudage par compression à froid, particulièrement applicables à des cas de l'espèce précitée.
Suivant un aspect de la présente invention, dans un procédé pour souder ensemble deux surfaces métalliques susceptibles d'être soudées par com-
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pression à froid, la pression nécessaire pour effectuer ce soudage à froid des surfaces est obtenue par le dégagement d'énergie emmagasinéeo
La présente invention comprend un procédé pour souder ensemble deux surfaces métalliques susceptibles d'être soudées par compression à froid, selon lequel le soudage est effectué par compression par choc.
Suivant un autre aspect de la présente invention, l'appareil pour souder ensemble deux surfaces métalliques capables d'être soudées par compres- sion à froid comporte un dispositif accumulateur d'énergie et un ou plusieurs outils de soudage combinés avec ce dispositif et susceptibles de recevoir l'é- @ nergie libérée de ce dernier pour effectuer le soudage de ces surfaces par com- pression par choc.
L'appareil peut comporter avantageusement un ressort dans lequel de l'énergie peut être emmagasinée, une paire d'outils coopérants entre lesquels on peut par exemple placer une paire de torons d'aluminium aplatis d'un câble aérien, et un dispositif de déclenchement ou de libération susceptible de per- mettre à l'énergie emmagasinée de chasser un outil vers l'autre pour effectuer le soudage.
Cet appareil peut être portatif dans la véritable acceptation du terme, comme un marteau, un tournevis, etc, et on peut employer un levier mon- té sur l'appareil pour bander le ressort. Ce dernier est de préférence compri- mé et on lui permet de se détendre pour produire la compression par choc néces- saire.
Un appareil portatif de soudage par compression par choc, suivant la présente invention, pour assembler entre eux des trongons de cables aériens en aluminium toronnés sera décrit ci-dessous à titre d'exemple avec référence au dessin annexé, dans lequel Fig. 1 est une vue de côté de l'appareil, partiel- lement en coupe suivant un plan renfermant son axe, et Fig. 2 une vue de face de l'appareil.
L'appareil représenté sur le dessin comporte un corps cylindrique creux 1 en acier doux, de section transversale circulaire, dont une extrémité est fermée par une pièce d'extrémité2 venue avec le corps 1, tandis que l'autre extrémité est fermée par un chapeau 3 qui se visse sur l'extrémité su- périeure filetée, à l'extérieur du corps cylindrique 1. A l'intérieur de ce dernier est monté un marteau 4 en forme de champignon en acier moulé non trem- pé, dont la tige 5 est en saillie sur la tête 6 dans la direction du chapeau taraudé 3, et un fort ressort de compression 7 agit entre le chapeau 3 et la surface arrière de la tête de marteau 6, le diamètre de ce ressort 7 étant lé- gèrement inférieur à celui de l'alésage du corps 1.
Le marteau 4 est susceptible de se déplacer dans l'alésage contre l'action du ressort 4 et il est guidé dans ce mouvement par une tige centrale 8 portée par le chapeàu taraudé 3 et coulissant dans un alésage de la tige de marteau 5. En réalité, ainsi qu'on le constatera par la description ci-après, l'alésage du marteau est formé à travers la tige 5 et la tête 6.
Pour déplacer le marteau 4, la tige 5 est. pourvue à proximité de son,extrémité libre de deux broches latérales 9 (dont une seule est visible sur la Fig. 1), diamétralement opposées l'une à l'autre, et ces broches coopèrent avec une paire de bielles rainurées parallèles 10 disposées de part et d'autre de la tige 5, parallèle- ment aux axes du corps et de la tige, et passant à travers des ouvertures ap- propriées du chapeau 3.
Les bielles 10 sont articulées par leurs extrémités à l'extérieur du corps 1, à un bras massif 11 en acier doux, articulé par une extrémité dans un montant vertical 12 ménagé sur le chapeau 3, l'axe de pivotement du bras 11 étant perpendiculaire à l'axe du corps 1 et écarté de ce dernier axe. L'autre extrémité du bras 11 est pourvue d'un levier 13 en tôle d'acier doux profilé en U, qui s'étend vers l'autre extrémité du corps 1 et est plus ou moins pa- rallèle à l'axe du corps lorsqu'il se trouve dans sa position normale. Lorsque le levier 13 s'écarte du corps 1 il fait tourner le bras 11 autour de son pi- vot, tire -la paire de bielles 10 à travers le chapeau 3 et soulève le marteau 4 contre l'action du ressort de compression 7.
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Pour retenir le marteau 4 dans sa position élevée, un loquet latéral 14 est aménagé sur le corps 1 et lorsque le marteau dépasse ce lo- quet, ce dernier se meut vers l'intérieur sous l'action d'un ressort 15 pour maintenir le marteau dans sa position élevée en engageant un crochet 16 sous la tête 6.
Le loquet 14 est pourw. d'un déclencheur 17 qu'on ac- tionne à l'aide du doigt et, une fois le marteau 4 verrouillé, le bras 11 et le levier 13 peuvent revenir dans leurs positions originales, les bro- ches latérales 9 de la tige 5 du marteau se déplaçant le long des rainures 18 dans la paire de bielles 10 et les extrémités internes de bielles 10 circulant finalement sur les pattes 19 (dont une seule représentée sur la Fig 1) aménagées sur la tête 6 du marteauo
Le bras 11 monté sur le chapeau 3 est employé pour aplatir au -préalable les torons du câble et, dans ce but, le montant 12 présente une surface plane inclinée 20 qui coopère avec une surface plane 21 formée sur la face inférieure du bras llo On place un toron entre les surfaces 20 et 21,
le bras 11 étant légèrement soulevé, puis on repousse le levier 13 con- tre le corps 1 pour aplatir le toron dans la mesure voulueo L'intervalle final entre les surfaces 20 et 21 est réglé par une butée ajustable 22 mon- tée sur l'extrémité libre du levier 13 et portant sur le côté du corps la
Entre la tête 6 du marteau 4 et l'extrémité massive fermée 2 du corps 1 se trouve la tête 23 d'un organe en forme de champignon 24 qui-consti- tue en réalité un heurtoir dont la tige 25 passe à frottement doux à travers une ouverture du fond massif 2.
Le heurtoir 24 est sollicité dans le sens vou- lu pour s'écarter du marteau 4 par un ressort de compression à boudin 26 mon- té dans l'alésage du marteau 4, mentionné précédemment, et lorsque ce dernier est soulevé, le heurtoir 24 peut être amené contre ce ressort 26 par une bro- che 27 portée par la tête 23 du heurtoir 24 et passant, parallèlement à la ti- ge 25 du heurtoir, à travers un autre trou ménagé dans le fond massif du corps 1.
Le heurtoir 24 est également fait en acier moulé non trempé et l'extrémité libre de sa tige 25 va en s'amincissant et' se termine par une sur- face d'extrémité rectangulaire plate dont la largeur est approximativement éga- le à celle d'un toron aplati et dont la longueur est celle que doit avoir la soudureo Le heurtoir 24 constitue en réalité un outil de soudage et l'autre ou- til 28 qui coopère avec celui-ci est fixé à une saillie 29 en forme de L venue d'une pièce avec le fond massif fermé 2 du corps 1.
La longue branche 30 du L est parallèle à l'axe du corps et la courte branche 31 perpendiculaire à cet axe, l'outil 28, également en acier moulé non trempé, étant fixé par une vis 32 à la longue branche 30, tandis que son extrémité du côté opposé au heurtoir 24 repose, avec intercalation d'une fourrure amovible 33, sur la courte bran- che 30. La surface d'extrémité de l'outil 28 est établie exactement sous la même forme que la surface d'extrémité de l'outil ou de la tige 25 et on place les deux torons à souder entre eux par compression à froid, l'un sur l'autre entre les deux outils.
La course du heurtoir 24 vers l'outil 28 est limitée par la rencontre de la tête 23 du heurtoir avec la face interne du fond massif fermé 2 du corps 1 et la fourrure 33 conjuguée avec l'outil 28 règle le pourcen- tage de réduction d'épaisseur obtenu pendant le soudage.
Si on le désire, les outils peuvent présenter des épaulements comme c'est décrit dans le brevet de la Demanderesse intitulé "Perfectionnements au soudage par compression à froid" demandé le 1er mars 19500
Lorsqu'il est nécessaire de réunir ensemble les torons séparés de deux tronçons de câbles à l'aide de l'appareil décrit ci-dessus, on soude chaque paire de torons séparément Pour souder une paire de torons ensemble, on actionne d'abord le levier 13 pour comprimer le ressort principal 7 et on verrouille le marteau 4 dans sa position élevéeo Ensuite, on aplatit chaque toron dans le dispositif conjugué avec le levier 13 et on soulève le heurtoir 24 en comprimant son ressort de rappel 26 pour permettre aux deux torons apla- tis, après raclage à la brosse,
d'être placés l'un sur l'autre et dans le pro- longement l'un de l'autre entre les surfaces d'extrémité des deux outils 25 et
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28. On dégage le heurtoir 24 de manière que le ressort 26 maintienne les torons dans la position exactement voulue et on désenclenche alors le lo- quet 14 pour permettre au ressort de compression principal 7 de chasser le marteau 4 vers le bas sur le heurtoir 24 pour effectuer le soudage par compression à froid des deux torons entre eux. La face interne du fond mas- sif fermé 2 du corps 1 absorbe le choc résiduel après que le pourcentage de réduction d'épaisseur voulu a été obtenu et, pour enlever les torons soudés, on écarte le levier 13 du corps 1.
L'extrémité libre du levier 13 et la saillie 29 en forme de L ménagée sur le fond massif 2 du corps 1 sont pourvues de trous transversaux 34 et 35 respectivement pour recevoir des tourne-à-gauche (non représentés) en vue de faciliter le soulèvement du marteau 4.
-Au lieu de comprimer le ressort à la main, comme c'est décrit ci- dessus, on peur le faire hydrauliquement ou pneumatiquement, ,soit au moyen d'une source extérieure de fluide comprimée soit par une commande manuelle.
Pour souder par compression à froid de minces feuillards d'alumi- nium entre eux,'on'peut appliquer le système de soudage par points en employant un poinçon central automatique pourvu d'une extrémité de forme convenable coo- pérant avec une.enclume plate.
Au lieu de l'énergie accumulée dans un ressort pour effectuer le soudage,on peut'utiliser l'énergie emmagasinée dans un poids soulevé, dans un gaz comprimé ou dans une charge explosive. Ainsi on peut déplacer une car- touche pour produire la compression par choc nécessaire.
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METHOD AND APPARATUS FOR COMPRESSION WELDING A
COLD.
This invention relates to methods and apparatus for cold compression welding of metals such as aluminum, copper, etc.
Cold compression welding, that is, compression welding without the addition of any appreciable amount of heat from the outside, particularly of aluminum and aluminum alloys, has recently taken on a great expansion. and several different methods and apparatus have been proposed for effecting welding. Thus, it has been proposed to weld the longitudinal joint of the aluminum sheath of an electric cable by the cold compression welding process.
Previously, the devices used to perform cold compression welding were usually of the type that could be called "static". For example, for welding the joint of an aluminum cable sheath, it was necessary to use a device. with bending and compression rollers as well as a drive motor and in the event that two caps with aluminum or copper flanges were to be welded together, or a heavy press was used.
However, there are certain applications of cold compression welding, where, in reality, it is the welding apparatus which must be brought to the work or product to be worked rather than the latter apparatus, and an example started - The culmination of this case is the welding of the aluminum or copper strands of two stranded high voltage overhead cables which must be connected to each other. It is obviously difficult in a similar case to transport a heavy press across the country to do such a job on the job and when welding has to be done along the length of the cable connecting two chains of insulators on pylons. , the use of a heavy press is excluded.
The present invention relates to a method and an apparatus for cold compression welding, particularly applicable to cases of the aforementioned kind.
According to one aspect of the present invention, in a method for welding together two metal surfaces capable of being welded by means of
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cold pressure, the pressure necessary to perform this cold welding of the surfaces is obtained by the release of stored energy.
The present invention comprises a method for welding together two metal surfaces capable of being welded by cold compression, according to which the welding is carried out by compression by shock.
According to another aspect of the present invention, the apparatus for welding together two metal surfaces capable of being welded by cold compression comprises an energy storage device and one or more welding tools combined with this device and capable of receive the energy released from the latter to perform the welding of these surfaces by shock compression.
The apparatus can advantageously comprise a spring in which energy can be stored, a pair of cooperating tools between which one can for example place a pair of flattened aluminum strands of an overhead cable, and a trigger device. or release capable of allowing the stored energy to drive one tool towards the other to perform the welding.
This apparatus may be portable in the true sense of the term, such as a hammer, screwdriver, etc., and a lever mounted on the apparatus may be used to apply the spring. The latter is preferably compressed and allowed to relax to produce the necessary impact compression.
A portable impact compression welding apparatus, according to the present invention, for assembling stranded aluminum aerial cable sections together will be described below by way of example with reference to the accompanying drawing, in which FIG. 1 is a side view of the apparatus, partially in section along a plane enclosing its axis, and FIG. 2 a front view of the device.
The apparatus shown in the drawing comprises a hollow cylindrical body 1 in mild steel, of circular cross section, one end of which is closed by an end piece 2 fitted with the body 1, while the other end is closed by a cap 3 which screws onto the upper threaded end, on the outside of the cylindrical body 1. Inside the latter is mounted a hammer 4 in the shape of a mushroom in unhardened cast steel, the rod of which 5 is is protruding on the head 6 in the direction of the threaded cap 3, and a strong compression spring 7 acts between the cap 3 and the rear surface of the hammer head 6, the diameter of this spring 7 being slightly less than that of the body bore 1.
The hammer 4 is capable of moving in the bore against the action of the spring 4 and it is guided in this movement by a central rod 8 carried by the threaded yoke 3 and sliding in a bore of the hammer rod 5. In In reality, as will be seen from the following description, the bore of the hammer is formed through the rod 5 and the head 6.
To move the hammer 4, the rod 5 is. provided near its free end with two lateral pins 9 (only one of which is visible in FIG. 1), diametrically opposed to each other, and these pins cooperate with a pair of parallel grooved connecting rods 10 arranged in on either side of the rod 5, parallel to the axes of the body and of the rod, and passing through appropriate openings of the cap 3.
The connecting rods 10 are articulated by their ends outside the body 1, to a solid arm 11 of mild steel, articulated at one end in a vertical upright 12 provided on the cap 3, the pivot axis of the arm 11 being perpendicular to the axis of the body 1 and away from the latter axis. The other end of the arm 11 is provided with a lever 13 made of U-shaped mild steel sheet, which extends towards the other end of the body 1 and is more or less parallel to the axis of the body. when it is in its normal position. When the lever 13 moves away from the body 1 it turns the arm 11 around its pivot, pulls the pair of connecting rods 10 through the cap 3 and raises the hammer 4 against the action of the compression spring 7.
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To retain the hammer 4 in its raised position, a side latch 14 is provided on the body 1 and when the hammer passes this latch, the latter moves inward under the action of a spring 15 to hold the hammer in its raised position by engaging a hook 16 under the head 6.
The latch 14 is pourw. a trigger 17 which is actuated using the finger and, once the hammer 4 has been locked, the arm 11 and the lever 13 can return to their original positions, the lateral pins 9 of the rod 5 of the hammer moving along the grooves 18 in the pair of connecting rods 10 and the internal ends of connecting rods 10 finally circulating on the legs 19 (only one of which shown in Fig 1) provided on the head 6 of the hammer.
The arm 11 mounted on the cap 3 is used to flatten the strands of the cable beforehand and, for this purpose, the upright 12 has an inclined flat surface 20 which cooperates with a flat surface 21 formed on the underside of the arm 11. places a strand between surfaces 20 and 21,
the arm 11 being slightly raised, then the lever 13 is pushed back against the body 1 to flatten the strand to the desired extent o The final gap between the surfaces 20 and 21 is set by an adjustable stop 22 mounted on the free end of lever 13 and bearing on the side of the body the
Between the head 6 of the hammer 4 and the solid closed end 2 of the body 1 is the head 23 of a mushroom-shaped member 24 which in reality constitutes a knocker, the rod 25 of which passes gently through it. an opening in the solid bottom 2.
The knocker 24 is biased in the desired direction to move away from the hammer 4 by a coil compression spring 26 mounted in the bore of the hammer 4, mentioned above, and when the latter is lifted, the knocker 24 can be brought against this spring 26 by a pin 27 carried by the head 23 of the stopper 24 and passing, parallel to the stem 25 of the stopper, through another hole made in the solid bottom of the body 1.
The knocker 24 is also made of unhardened cast steel and the free end of its shank 25 tapers off and terminates in a flat rectangular end surface approximately the same width as its width. 'a flattened strand, the length of which is that which the weld should have. The knocker 24 constitutes in reality a welding tool and the other tool 28 which cooperates therewith is fixed to a projection 29 in the form of an L. of a piece with the solid bottom closed 2 of the body 1.
The long branch 30 of the L is parallel to the axis of the body and the short branch 31 perpendicular to this axis, the tool 28, also of unhardened cast steel, being fixed by a screw 32 to the long branch 30, while its end on the side opposite to the knocker 24 rests, with the interposition of a removable fur 33, on the short branch 30. The end surface of the tool 28 is established in exactly the same shape as the end surface of the tool or of the rod 25 and the two strands to be welded between them are placed by cold compression, one on top of the other between the two tools.
The stroke of the knocker 24 towards the tool 28 is limited by the meeting of the head 23 of the knocker with the internal face of the closed solid base 2 of the body 1 and the fur 33 combined with the tool 28 adjusts the reduction percentage. thickness obtained during welding.
If desired, the tools can have shoulders as described in the Applicant's patent entitled "Improvements in Cold Compression Welding" filed on March 1, 19500.
When it is necessary to join together the separate strands of two cable sections using the apparatus described above, each pair of strands is welded separately.To weld a pair of strands together, we first activate the lever 13 to compress the main spring 7 and lock the hammer 4 in its raised position o Then, each strand is flattened in the device combined with the lever 13 and the knocker 24 is lifted by compressing its return spring 26 to allow the two strands flattened, after scraping with a brush,
to be placed one on top of the other and in the extension of one another between the end surfaces of the two tools 25 and
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28. The knocker 24 is released so that the spring 26 holds the strands in the exactly desired position and the latch 14 is then disengaged to allow the main compression spring 7 to drive the hammer 4 down onto the knocker 24. to perform cold compression welding of the two strands together. The internal face of the closed solid bottom 2 of the body 1 absorbs the residual shock after the desired percentage reduction in thickness has been obtained and, to remove the welded strands, the lever 13 of the body 1 is moved away.
The free end of the lever 13 and the L-shaped projection 29 formed on the solid bottom 2 of the body 1 are provided with transverse holes 34 and 35 respectively for receiving left-turns (not shown) in order to facilitate the hammer lift 4.
-Instead of compressing the spring by hand, as described above, it can be done hydraulically or pneumatically, either by means of an external source of compressed fluid or by a manual control.
For cold compression welding of thin aluminum strips together, the spot welding system can be applied by employing an automatic center punch with a suitably shaped end cooperating with a flat anvil. .
Instead of the energy stored in a spring to perform the welding, one can use the energy stored in a lifted weight, in a compressed gas or in an explosive charge. Thus, a cartridge can be moved to produce the necessary impact compression.