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PROCEDE ET APPAREIL POUR LE SOUDAGE A FROID,
Cette invention se rapporte au soudage à froid, c'est-à-dire au soudage par compression à froid de métaux ductiles tels que l'aluminium, les alliages d'aluminium, le cuivre , etc.
Il est bien connu que les surfaces de certains métaux,peuvent être soudées entre elles à froid, par compression uniquement et sans apport exté rieur d'une quantité notable de chaleur, pour produire un ,joint hermétique, le fluage du métal provoqué par la compression produisant la soudure, et l'un des buts de la présente invention est de créer des procédés et des outils per- fectionnés pour le soudage à froid. Un autre but est de fournir un procédé et un appareil pour souder à froid le joint d'une gaine en aluminium de câble électrique.
Suivant une caractéristique de la présente invention, le procédé pour souder entre elles à froid les surfaces en contact de deux feuillards, lèvres ou pièces métalliques susceptibles d'être soudées à froid consiste à exercer une- pression à l'aide d'un outil der manière à produire une soudure à froid accompagnée d'une réduction partielle de 1-'épaisseur des deux bandes, brides ou éléments, la surface de l'outil dans la'direction, du fluage du mé- tal pendant le soudage étant pratiquement plane.
Les termes "pratiquement plane" sont employés ici pour distinguer les outils employés suivant la présente invention de ceux décrits dans le bre- vet anglais n ., 561.111. Dans ce brevet, les outils employés sont des tiges de section circulaire de faible rayon et après soudage on obtient une réduc- tion de 100 % de l'épaisseur du métal, entre les surfaces des outils. Suivant la présente invention, les surfaces des outils sont planes ou le sont à un degré suffisant pour qu'au moment ou. la soudure est terminée les outils coopé- rants ne se touchent pas.
Le cisaillement ou l'ébarbage de 1-'excès- de métal peut être ef- fectué sur les côtés de la soudure à froid.
Naturellement, avant le soudage, les surfaces métalliques en con- tact doivent être pratiquement débarrassées de toutes souillures et, dans le cas de l'aluminium on peut assurer ce nettoyage en dégraissant ou décapant les surfaces et en les raclant mécaniquement à la brosse-métallique.
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La largeur de la surface de l'outil dans la direction du fluage du métal pendant le soudage doit généralement être comparable à l'épaisseur du feuillard, lèvre ou autre pièce sur laquelle s'applique la surface de l'outil.
Des prolongements ou des parties des outils coopérants qui pro- duisent la soudure à froid peuvent cisailler ou ébarber l'excès'de métal ou, suivant une variante, on peut employer à cet effet des cisailles ou des bu- rins séparés. Ainsi, dans certains cas, il peut être préférable d'effectuer le cisaillement ou l'ébarbage comme opération séparée et indépendante, et dans ce cas une lame tranchante ou un couteau rotatif peuvent être établis à pro- ximité immédiate des rouleaux soudeurs, ces derniers n'étant alors pas pour- vus de prolongements quelconques.
Suivant une autre caractéristique de l'invention, l'appareil des- tiné à souder entre elles à froid les surfaces en contact de deux feuillards, lèvres ou autres pièces métalliques à souder à froid, comporte un premier ou- til présentant des surfaces exerçant la compression, qui sont pratiquement pla- nes dans la direction du fluage du métal au cours du soudage et sont suscepti- bles de produire le long d'une ligne une soudure à froid accompagnée d'une réduction partielle d'épaisseur, par exemple une réduction d'environ 70% d'é- paisseur dans le cas d'aluminium de pureté commerciale, des deux feuillards, lèvres, etc. et un second outil capable de cisailler ou rogner l'excès de mé- tal latéralement à cette ligne de soudure. Le premier et le second outil peuvent être combinés en une seule paire d'outils coopérants.
Ainsi, l'appareil peut comporter une paire de rouleaux de compres- sion qui font avancer deux feuillards ou brides et les surfaces de compression des rouleaux peuvent être établies de telle manière qu'elles produisent à la fois une soudure à froid et un cisaillement. Ces surfaces peuvent être pour- vues de rebords de manière à présenter en quelque sorte la forme de roues de chemin de fer, les rebords effectuant le cisaillement ou l'ébarbage.
Un .appareil pour souder à froid le joint d'une gaine en aluminium d'un câble électrique à conducteur unique, suivant la présente invention, se- ra maintenant décrit, à titre d'exemple, avec référence aux dessins annexés, dans Lesquels, Fig. 1 est une vue en élévation de côté, partiellement en cou- pe, de l'appareil; Fig. 2 en est une vue en plan, certaines pièces étant omi- ses et d'autres arrachées, pour plus de clarté ; 3 est une coupe suivant la ligne III-III de la Fig. 1; Fig. 4 montre, en détail, le bord conformateur de la paire de rouleaux de compression dans l'appareil Fig. 5 montre la forme du feuillard d'aluminium employé pour garnir le câble d'une gaine après son passage à travers le premier groupe de rouleaux de l'appareil;
Fig. 6 montre la forme du feuillard après son passage à travers le second groupe de rouleaux et lorsqu'il entoure l'unique conducteur électrique du câble; Fig. 7 montre le câble lorsqu'il est soumis à l'action des rouleaux de compression ou de soudage à froid, et Fig. 8 est une vue semblable du câble, tel qu'il apparaît lorsque les rouleaux de compression ne sont pas pourvus de bord de cisaille- ment ou d'ébarbage.
Comme le montrent les Figs. 1 à 4, l'appareil comporte une plaque d'assise en acier 1, sur laquelle sont montés les différents rouleaux; ceux-ci sont en acier doux et comprennent une première paire de rouleaux 2, une se- conde paire 3, une paire de rouleaux de compression ou de soudage à froid 4, une paire de rouleaux finisseurs 5 et deux paires de rouleaux de guidage 6 et 7. Une roue d'alimentation 8 est montée d'une manière ajustable sur un montant 9 pour guider le conducteur électrique (non représenté) dans la gaine en aluminium,, cette roue d'alimentation -8 étant placée entre la première et la seconde paire de rouleaux 2 et 3, à proximité de la paire 3.
Une brosse racleuse rotative 10 est aussi disposée entre les paires de rouleaux 2 et 3 pour nettoyer les bords du feuillard en aluminium qu'il s'agit de souder à froid et elle est actionnée par un moteur électrique indépendant (non repré- senté) .
Les rouleaux de soudage à froid 4 sont les seuls qui sont. com- mandés, ces rouleaux 4 tirant ou poussant la gaine en aluminium entre les
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autres rouleaux, et cette commande est assurée par un arbre horizontal transversal 11. Ce dernier actionne un engrenage hélicoïdal 12 qui atta- que une roue d'engrenage 13 située à la partie inférieure d'un arbre ver- tical 14 portant un rouleau 4 qui est calé sur l'arbre 14, tandis que l'ar- bre 15 de l'autre rouleau 4 est actionné par l'intermédiaire d'une roue d'engrenage 16 montée sur l'arbre 15 et engrenant une roue dentée 17 de l'arbre 14. L'arbre 11 peut être actionné de toute manière appropriée, . par exemple, par un moteur électrique au moyen d'une transmission à poulies et courroies, l'une des poulies étant montée sur l'arbre 11.
Les rouleaux de chacune des paires de rouleaux 3 et 4 ne sont pas tout à fait identiques car ainsi qu'on le constatera l'un des rouleaux 3 est pourvu d'un rebord plat 18 qui tourne au-dessous de l'autre rouleau 3, tandis qu'un des rouleaux 4 est pourvu d'un rebord plat 19 qui tourne au-dessous de l'autre rouleau 4. Ces rebords 18 et 19 couvrent les bords inférieurs des éléments formateurs des rouleaux.
On peut mieux voir les éléments conformateurs des rouleaux 4 sur la Fig. 4 et on constatera que chaque rouleau présente une partie semi- circulaire 20, une partie plane 21 pour le soudage à froid et une partie saillante ou rebord 22 se rejoignant presque. La largeur de la partie 21 est à peu près égale à l'épaisseur du feuillard d'aluminium à souder. Les parties 22 effectuent le cisaillement ou l'ébarbage de l'excès de métal sur le côté de la soudure à froid et si on le désire elles peuvent se rejoindre réellement.
L'appareil fonctionne comme suit!
Un feuillard d'aluminium ayant la largeur et l'épaisseur exac- tement nécessaires est amené d'abord entre les rouleaux 2 dont les surfaces coopérantes sont établies sous la forme voulue pour donner au feuillard la section représentée sur la Fig. 5. Ensuite, on fait passer le feuillard sous la brosse racleuse rotative 10 qui nettoie les lèvres 23 du feuillard
24 de fagon à assurer une bonne soudure à froid en donnant aux lèvres une surface à grain fin uniforme exempte de rayures. La phase suivante consiste à faire avancer le conducteur électrique dans le feuillard et ceci est ef- fectué par la roue 8.
Le feuillard 24 se déplace alors entre les rouleaux 3 et ceux-ci redressent les lèvres 23 du feuillard 24 qui lorsqu'il quitte les rouleaux 3 présente la section représentée sur la Figo 6.
Le feuillard 24 est alors prêt à être soumis au soudage à froid et au cisaillement et passe aux rouleaux 4 qui compriment les lèvres 23 l'une contre l'autre sous une pression suffisante, d'environ 18 tonnes par pouce carré, pour provoquer un fluage du métal des lèvres latéralement par rapport aux faces planes 21 et souder ainsi à froid les lèvres 23 ensemble, les saillies 22 cisaillant le métal en excès. On obtient un pourcentage de réduction d'environ 70% à l'endroit de la soudure et le câble garni de sa gaine passe alors entre les rouleaux 5, qui enlèvent l'arête vive laissée par les saillies 22 des rouleaux 4, pour se rendre ensuite aux rouleaux de guidage 6 et 7.
Ainsi qu'on le voit sur la Fig. 7, lorsque le feuillard 24 ar- rive à la ligne de soudage à froid et de cisaillement 25, une soudure 26 est produite et le métal en excès 27-est coupé et rejeté latéralement. En mé- nageant des saillies 22 sur les rouleaux 4, on obtient une meilleure soudure et une plus grande étanchéité qu'en employant des rouleaux unis, lorsqu'il s'agit d'aluminium présentant un degré de pureté commercial. En réalité, des rouleaux unis produisent parfois le cisaillement automatiquement même sans qu'il y ait une réduction de 100 % de l'épaisseur du métal entre les rouleaux de compression, et dans le cas où cet ébarbage ou cisaillement au- tomatique se produit, comme c'est indiqué quelque peu schématiquement sur la Fig. 8 il y a tendance à un arrachement de la soudure.
Si on le désire, lorsque le joint longitudinal de la gaine du câble a été soudé comme c'est décrit ci-dessus, il peut être replié sur lui-même à l'intérieur de l'enveloppe principale du câble ou être traité d' une autre manière pour réduire sa saillie. On peut, par exemple, augmenter
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l'épaisseur du métal à l'endroit ou à proximité de la soudure par un tra- vail de repoussage où le joint est refoulé vers le centre du câble.
Dans ce but, un rouleau peut être établi du côté sortie des rou- leaux de compression 4, ce rouleau, dont l'axe est disposé horizontalement, ayant une forme conique ou tronconique de manière que la soudure soit re- courbée ou repliée sur elle-même sous un certain angle lorsqu'elle vient en contact avec la surface du rouleau. Ensuite, une autre série de rouleaux peut repousser le joint vers l'axe central du câble.
Dans le cas où par exemple deux conducteurs sont enfermés dans la gaine, la soudure peut être repoussée vers l'axe central du câble entre les deux conducteurs.
En vue d'arriver à une épaisseur du joint soudé comparable à celle du feuillard d'aluminium initial 24, on peut augmenter l'épaisseur des lèvres 23 du feuillard 24 ou bien on peut replier les bords sur eux-mêmes pour doubler l'épaisseur du métal.
Dans l'appareil décrit ci-dessus, les axes des rouleaux 4 sont perpendiculaires à la trajectoire du feuillard d'aluminium lorsqu'il passe entre les rouleaux 3 et les rouleaux 4, et le métal en excès 27 est rejeté d'un côté comme un copeau. La largeur et les dimensions du feuillard sont relativement faibles et l'excèdent de métal 27 présente peu de résistance et peut se déplacer de cette façon, mais lorsqu'on exécute de plus grandes enve- loppes de câbles il est quelquefois recommandable de disposer les axes des rouleaux de compression suivant un angle approprié autre que 90 par rapport à la longueur du feuillard d'aluminium, de telle sorte qu'en réalité, la gaine soudée quitte les rouleaux sous un angle autre que 90 par rapport aux axes des rouleaux,
tandis que le métal en excès est rejeté sous un angle de 90 par rapport aux axes des rouleaux. Ceci a pour effet que le métal en excès cisaillé ne peut détériorer le joint soudé à froid.
REVENDICATIONS
1.- Procédé pour souder entre elles à froid les surfaces en con- tact de deux feuillards, lèvres ou autres pièces métalliques susceptibles d'être soudées à froid,consistant à exercer une pression à l'aide d'un ou- til pour produire une soudure à froid en provoquant une réduction partielle de l'épaisseur des feuillards, lèvres ou autre pièces, la surface de l'outil dans la direction du fluage du métal lors du soudage étant pratiquement plane.