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PROCEDE ET APPAREIL DE SOUDURE
La présente invention concerne les dispositifs de soudure électri- que et plus particulièrement un'procédé et une installation de soudure du ty- pe dans lequel on applique simultanément une impulsion de courant électrique de soudure et on frappe un coup mécanique ayant tendance à réunir les éléments de construction à assemblera
Suivant une solution connue, on frappe un coup sur deux pièces, par exemple des fils,, pendant qu'on y fait passer un courant de soudure.
Mais ces procédés connus exigent une synchronisation compliquée du courant et des mécanismes de support des pièces et de frappe des coups ayant pour but d'éta- blir une relation appropriée entre les impulsions d'énergie mécanique et élec- trique ; dans la plupart des case ces mesures sont nécessaires du fait qu'on amené d'abord les pièces en contact, puis on fait jaillir un arc et enfin on . frappe le coup.
Le principal objet de l'invention consiste dans un dispositif ex- trêmement simple, robuste et cependant d'un fonctionnement sûr, au moyen duquel on frappe simultanément un coup mécanique et on applique une impulsion électri- que de soudure aux deux pièces à assembler par soudure, dont l'une est une ti- ge à souder d'une nouvelle forme, ainsi que dans un procédé d'utilisation de ces tiges.
L'invention a également pour objets : - un procédé et une installation de soudure de ce type, qui n'exi- gent aucune mesure spéciale pour maintenir les deux pièces en contact et dont les travaux de préparation avant la soudure peuvent s'effectuer avec un mini- mum de précautions., de même que l'opération de soudure proprement dite ; - une installation du type précité, dont l'élément de frappe n'est normalement pas connecté avec le circuit d'énergie électrique de soudure, et dans laquelle l'établissement de la connexion électrique de fonctionnement dé- pend de l'impact entre les éléments de percussion, ou dans laquelle le circuit préparant la fonction de commutation est séparé de celui de la fonction de per- cussion.
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- une installation de ce type établissant une relation mécanique entre une pièce détachée,'telle qu'une tige suivant l'invention et une pièce fixe ou élément d'outil, sans contact électrique direct entre ces pièces, - un outil convenant spécialement à la soudure de tiges sur une pièce fixe ; outil convenant spécialement à la soudure de tiges sur des surfaces planes ; tiges de forme spéciale convenant à cette soudure ; appa- reil à souder comportant un outil de percussion à souder et un circuit parti- culièrement apte à fonctionner suivant l'invention avec des outils destinés à fonctionner avec un circuit à souder fermé par un interrupteur disposé dans l'outil ou par un interrupteur séparé de l'outil et combiné avec un circuit
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de commande automatique.
- des tiges à souder de forme pu de composition spéciales qui con- viennent particulièrement à la soudure par percussion du type précité, sont peu coûteuses et peuvent être facilement adaptées à diverses conditions de fonctionnement et aux divers métaux à souder ; un appareil utilisant d'une ma- nière efficace et effective des tiges du nouveau type, et un procédé utilisant dans les conditions les plus avantageuses lesdites tiges et ledit appareil à souder.
Suivant une des principales caractéristiques de l'invention, on soude une pièce métallique en forme de tige ou de bloc (dite tige) sur une' sur- face faisant un angle avec la direction générale de la tige, en disposant à une extrémité de la tige une portion de résistance assez forte, dont la surfa- ce de contact est beaucoup moins étendue que la surface de la section transver- sale de la tige, en amenant cette extrémité au contact de la surface sur laquel- le la tige doit être soudée, en faisant passer un courant dans la tige et dans la surface tout en leur appliquant une pression dont les caractéristiques d'in- tensité et de durée peuvent varier entre celles d'une pression exercée par un outil pneumatique et celles d'un coup frappé par un outil actionné par un res- sort,
de sorte que la forte densité de courant qui résulte de la diminution de la capacité de transmission du courant de la faible section de la portion de contact fait prendre au métal en ce point une haute température qui le fait fondre et que cette fusion instantanée écarte l'extrémité de la tige de la sur- face en faisant jaillir un arc.
Cette pointe de section réduite de la tige peut être formée par une arête en biseau ou circulaire, une pointe ou simple- ment par une surface de bout irrégulière, par exemple rognée ; lieu de don- ner une forme spéciale à l'extrémité de la tige, ainsi qu'il a été dit, on peut aussi diminuer sa section sur une assez grande longueur dans le même but, c'est- à-dire pour que le courant initial soit assez intense pour faire fondre le mé- tal de la tige et écarter au début la tige de la pièce, non seulement pour fa- ciliter le jaillissement de l'arc en ionisant et en élargissant en même temps l'intervalle entre la tige et la pièce, mais encore en fondant les deux piè- ces.
L'invention a également pour objet des tiges particulièrement adap- tées au procédé de soudure précité, et comporte suivant l'invention une queue lisse et une pointe (dite aussi fil) dirigée dans le sens de l'axe à partir de la queue et dont la section transversale est beaucoup plus petite- que celle de la queue, le rapport entre la longueur et la section transversale de la poin- te ou du fil étant choisi de façon à faire prendre à la densité de courant une valeur suffisante pour faire fondre le fil avant que la tige proprement dite soit arrivée en contact avec l'autre pièce.
La section transversale de la poin- te ou fil doit être beaucoup plus faible 'que celle de la queue pour que le rap- port entre la longueur et la section transversale de cette pointe fasse prendre à la densité de courant une valeur suffisante pour la faire fondre pendant le temps qui est nécessaire pour faire avancer la tige de la longueur de la poin- te, ladite tige étant poussée par une force suffisante pour souder par fusion les surfaces opposées de la tige et de la pièce, fondues par l'arc qua fait jaillir le fil en fondant. Au lieu d'un seul fil ou pointe, on peut en dispô- ser plusieurs à la pointe de la tige, suivant l'étendue de la section transver- sale de la tige proprement dite, ainsi qu'on le verra en détail plus loin.
Les considérations qui précèdent au sujet de la section transversale et de la- longueur d'un seul fil de pointe s'appliquent à la section transversale combi née d'une tige à pointes multiples.
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Suivant une autre caractéristique de l'invention, la technique de la soudure consiste à écarter la tige de la pièce, non seulement au moyen de pointes de forme spéciale ainsi qu'il a été indiqué, mais encore en écartant les deux pièces dès le début; suivant cette caractéristique de l'invention, la tige est maintenue dans une position sensiblement perpendiculaire à la sur- face et à une distance déterminée, puis on établit une connexion électrique complète entre la pièce et les bornes correspondantes d'une source de tension et aussitôt après., on frappe un coup sur la tige pour l'amener en contact avec la pièce plus grande,
l'intervalle initial étant suffisamment large pour empê- cher l'arc de jaillir avant le coup et assez étroit pour faire fondre au moment où les pièces se rapprochent une quantité de métal suffisante pour former un .;oint métallique, mais insuffisante pour qu'il y pénètre une portion non fon- due de la tige.
Suivant une autre caractéristique importante de l'invention, l'in- tervalle initial entre les pièces, qui est avantageux tant au point de vue mé- canique qu'électrique, est obtenu en recouvrant une extrémité de la tige par une tête isolante susceptible de se casser et qui est mise en contact au début avec la surface plus grande de la pièce; on applique ensuite une tension à la tige et à la surface et on frappe sur la tige un coup qui brise la tête, après quoi la surface de soudure s'ionise et un arc jaillit avant que la tige vienne frapper la surface.
Il est évident que ce procédé est équivalent dans une cer- taine mesure à celui qui consiste à écarter au début la tige au moyen d'un dis- positifconvenant particulièrement à ce mode d'application de l'invention; il n'oblige pas toutefois à prendre ces mesures spéciales pour établir l'écarte- ment mais peut être appliqué au moyen d'un dispositif grâce auquel on établit un contact initial de compression entre la tige et la pièce.
La tête qui constitue l'intervalle précité forme, suivant l'inven- tion, une masse compacte d'une matière isolante assez rigide et en principe fragile, qui se désagrège au moment où le coup est frappé sur la tige pendant que cette tête repose sur'la pièce. Pour faciliter la désagrégation de la tê- te, elle peut contenir, outre la substance de base qui remplit les fonctions d'écartement et d'isolement, un agent qui fait explosion au moment où le coup est frappé sur la tige pendant que la tête repose sur la pièce, ou lorsque la température de la zone de soudure s'élève au moment où l'arc jaillit. La tête peut encoré contenir en dispersion -Lui agent dégageant par chauffage ou destruc- tion mécanique un gaz inerte qui sert à protéger la zone de soudure.
La tête peut encore contenir un agent de fusion facilitant la formation du joint entre les deux pièces.
On remarquera que le fait d'écarter les pièces par un intervalle rempli d'air, la présence de la tête isolante et la section beaucoup plus fai- ble du fil de pointe contribuent à former un intervalle initial avant., pendant et aussitôt après la frappe du coup ou au moins pendant et aussitôt après, (dans le cas d'une pointe irrégulière ou d'un fil de pointe)., la largeur de cet intervalle pouvant être réglée par la forme de la pointe de la tige., par les dimensions du fil de pointe ou les dimensions et la nature de la tête., de façon à réaliser la synchronisation qui convient et à obtenir en même temps la quantité, la température et l'incidence du métal fondu qui conviennent pour obtenir, d'une part des soudures nettes et résistantes,
sans brûler ou étaler les portions immédiatement voisines de la soudure ni abaisser leur qualité d'une autre manière, et d'autre part pour empêcher la tige de pénétrer complètement dans la pièce qui, dans certains cas., peut être très mince.
Suivant une autre caractéristique importante de l'invention, la machine à souder électriquement par percussion des tiges sur des pièces compor- te une source de courant continu,. un groupe de percussion monté sur un bâti et comportant un guide de l'outil un support de la tige sur le guide de l'ou- til, un marteau coulissant sur le guide et venant violemment en contact avec le support., un dispositif de commande faisant monter le support et le marteau et poussant alternativement le marteau en contact avec le support., et des connexions électriques comportant un commutateur de circuit commandé par le groupe de Dercussion, de façon à fermer le circuit avant le choc et à le cou- per un instant'après;
cette machine peut ou non comporter des dispositifs d'écartement délimitant un intervalle rempli d'air entre la tige dans-son support et la'pièce.contre'laquelle le dispositif d'écartement est posé ;
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cé::dignztied;?étemen- n' exi.stet-as on'peut'faire usage de tiges à "stes-ducpe::préc.ié let ::dans certains-cas=:de tiges à fil de pointe. siPour former une atmosphère inerte auuo' du point de soudure, on peut remplacer la tête précitée, destinée à libérer un gaz par un tuyau com- biné avec le porte-outil ou un dispositif d'écartement ou se dirigeant séparé- ment vers la zone de soudure et par lequel on peut faire arriver un gaz iner- te dans l'intervalle compris entre la pièce et la tige ;
cette arrivée de gaz est commandée par des dispositifs en relation avec le dispositif de commande de l'outil de percussion ou par l'outil lui-même tel que le marteau de l'élé- ment de support de la tige.
Les caractéristiques qui précédente ainsi que d'autres et les avan- tages de l'invention, sont faciles à comprendre d'après la description détail- lée donnée:ci-après de quelques formes particulières de réalisation de l'inven- tion, avec les dessins ci-joints à l'appui, sur lesquels :
La fig. 1 est une coupe longitudinale par l'axe d'un marteau à sou- der suivant l'invention,
La fig. 2 est une élévation latérale observée du côté droit de la fig. 1
La fig. 3 est une coupe suivant la ligne 3-3 de la fig. l,
La fig. 4 est un diagramme du circuit d'un dispositif d'alimenta- tion en courant continu de la machine à souder suivant l'invention,
La fig. 5 est un diagramme du circuit semblable à la fig. 4, mais servant à alimenter la machine en courant alternatif,
Les figs. 6, 7 et 8 sont des coupes schématiques de deux pièces subissant une opération de soudure suivant l'invention,'
La fig. 9 indique sous forme schématique la manière dont on se sert du marteau à souder des fig. 1 à 3 dans le dispositif des fig. 4 et 5,
La fig.
10 est une élévation de face d'une seconde forme de réali- sation de l'invention,
La fig. 11 est une coupe suivant la ligne 11-11 de la fig. 10,
La fig 12 est une élévation d'une tige introduite dans son mandrin représenté en coupe, cette tige convenant particulièrement à l'outil des fig.
10 et 11,
La fig. 13 est une vue en perspective de la pointe en biseau d'une tige à utiliser dans les outils à souder suivant l'invention,
La fig. 14 est une coupe longitudinale d'une tige dont la pointe est en forme de cuvette,
La fig. 15 est une coupe partielle de la fig. 11 d'une portion modifiée du marteau, sans dispositif de fermeture du circuit,
Les fig. 16 et 17 sont des diagrammes des dispositifs de soudure comportant les outils des fig. 1 à 12,
La fig. 18 est un diagramme du dispositif de soudure comportant l'outil de la fig. 15, la fig. 19 est une élévation d'une tige à fil de pointe suivant l'invention,
La fig. 20 représente la combinaison d'une tige suivant la fig.
19 avec un outil suivant la fig. 11;
Les fig. 21 et 22 sont des élévations de tiges à pointes multiples,
Les fig. 23 à 28 indiquent la manière dont s'exécutent les soudures suivant l'invention avec les tiges à pointes des fig. 19 à 22,
La fig. 29 est une élévation d'une tige suivant la fig. 19 dont l'extrémité est pointue;
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Les fig. 30 et 31 sont des élévations des tiges de la fig. 29 com- portant des têtes d'écartement représentées en coupe;
La fig. 32 est une coupe verticale d'une tête de fabrication sé- parée, dans laquelle se loge la tige représentée dans sa position relative,
Les fig. 33 et 34 sont des élévations des tiges de la fig. 21 et. comportent respectivement une tête unique et des têtes séparées représentées en coupe.
Les fig,1 2 et 3 représentent un marteau à souder convenant à une forme de réalisation de l'invention et décrit ci-après.
Sur ces figures, 10 désigne une enveloppe extérieure de protection et de guidage en métal avec dispositif servant à la tenir, par exemple une poi- gnée 12 fixée sur elle par une vis 11; ladite poignée peut avoir la forme d'une poignée proprement dite ou d'une surface arrondie s'appliquant contre la paume de la main, ou toute autre forme appropriée. Ce dispositif d'attache peut aus- si servir à fixer l'enveloppe sur un support ou bâti, si on désire réaliser un support mécanique au lieu d'un support à la main.
Une enveloppe 15 en forme de poussoir, en. une matière isolante, peut coulisser dans l'enveloppe de guidage 10 et comporte une rainure 16 dans laquelle se loge la clavette 17 d'une bague de support 18 qui se visse par un filetage 19 sur l'enveloppe de guidage 10.
Un bloc.21 de déclenchement, en une matière isolante comme l'enve- loppe 15 par exemple formée par un tube de-bakélite et comportant un prolon- gement tubulaire 22 avec bord de déclenchement 23 d'un verrou est également fixé sur l'enveloppe de guidage 10, dans le cas présent par la vis 11 qui main- tient la poignée 12. Un bloc 25 formant une borne en métal et percé d'un trou à deux diamètres différents 31 et 32 est maintenu entre le bloc de déclenche- ment 21 et un tube d'écartement 24 également en une matière isolante.
Le trou extérieur de grand diamètre 32 contient un tube isolant 33 dont le diamètre intérieur est égal à celui dutrou intérieur 31, et le tube 33 et le trou 31 logent une pièce en métal formant borne 22. 'qui sert à retenir un conducteur (non représenté) au moyen d'une vis de contact 38. Le tube isolant 33 est main- tenu dans le bloc 25 formant la borne au moyen d'une autre vis de serrage 39.
Le bloc 25 est également percé d'un trou central 41 dans lequel se loge un fil métallique 42 qui y est maintenu par une vis de serrage 43 Une portion de diamètre réduit 46 du bloc comporte un filetage !il dont la fonction est dé- crite plus loin.
Un piston 51 qui coulisse dans l'enveloppe 15 comporte une surface de choc et de contact 52 légèrement en saillie et une portion creuse 53. Un second bloc 55 formant une borne se loge dans la portion creuse du bloc 51 dans laquelle il est maintenu par des vis de serrage 56. La portion extérieu re de plus grand diamètre du bloc formant borne 55 comporte un filetage-57.,' semblable au filetage 47 du bloc ¯25. Le bloc 55 est percé en outre d'un trou 61 de logement d'un conducteur qui y est maintenu par une vis 63 ces éléments étant semblables aux éléments correspondants 41 et 43 du bloc 25.
Un ressort de rappel 71 est intercalé entre la surface intérieure de l'enveloppe de guidage 10 et la surface extérieure de la portion 22 du bloc de déclenchement, la tension de ce ressort étant sensiblement nulle lorsque le marteau occupe sa position de non fonctionnement de la fig. 1 dans laquel- le le ressort repose entre l'épaulement 27 du bloc 21 et la surface de bout 28 de l'enveloppe 15
Un second ressort de commande 72 est fixé sur les blocs 25 et 55 en pénétrant dans les filetages 47 et 57.
Ainsi qu'on le verra plus loin, ce ressort passe de l'état de tension à l'état de compression pendant le fonction- nement du marteau
Le bloc en forme de borne 55 s'accouple avec l'évidement 81 du tube 15 au moyen d'un verrou qui consiste en plusieurs,par exemple deux, cro- chets à ressort 85 qui ont tendance à venir en contact avec l'épaulement annu- laire 81 du tube 15 par leur surface de retenue 86. Suivant les fig. 1 et 3
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les crochets à ressort 85 sont fixés dans des fentes 87 du bloc 51, par exem- ple au moyen de rivets 88.
Les faces inclinées 89 des crochets à ressort 85 sont disposées de façon à venir en contact, pendant le fonctionnement du mar- teau à souder, avec le bord intérieur 91 du tube 21 fig. 1, de telle sorte qu'elles sont poussées en dedans dans leur position de déclenchement lorsqu'elles viennent au contact du bord 91.
Le poussoir 15 porte à son extrémité extérieure un bloc de contact et de percussion 101 qui y est fixé par une bague de retenue 102 se vissant sur un filetage 103 du tube 15 et séparée du bloc de contact ou de percussion 101 par une rondelle isolante 105 en une matière élastique. Cette rondelle sert, non seulement à isoler le bloc 101 de la bague 102, mais encore d'amor- tisseur de choc. Lorsque la masse entière des blocs 51, 55 et 101 vient frap- per la bague 102 et l'enveloppe 15, l'élasticité de la rondelle 105 est suffi- sante pour absorber le choc et empêcher le mouvement de l'ensemble du marteau.
Le bloc de percussion 101 comporte un prolongement fileté 111 portant un porte- pièce 112 qui, dans le cas présent, consiste-en un tube élastique fendu dans lequel se loge et est maintenu par friction une tige ou fil. Bien entendu, ce porte-pièce simple peut être remplacé par un mandrin ou élément quelconque d'une forme de construction analogue, suivant l'opération de soudure qu'on a à exécuter.
La fig. . indique la manière dont on peut se servir du marteau à souder construit de la manière indiquée ci-dessus à titre d'exemple, avec les fig. 1 à 3 à l'appui.
Sur la fig. 4, le numéro 200 désigne un marteauà souder du type décrit ci-dessus. On remarquera qu'une pièce 201 est introduite dans le porte- pièce 112 et est maintenue au moyen de la poignée 12 contre la seconde pièce 202 qui peut être un élément de construction, par exemple un plancher, paroi ou poutre en acier.
Le marteau et les pièces sont connectés dans un circuit de soudure à courant continu de la manière suivante. Le circuit reçoit l'énergie électri- que par des bornes a et b d'une source de courant continu qui, par exemple, consiste dans un réseau d'alimentation industriel à 220 volts. Une résistance régulatrice de tension R est connectée entre les fils d'alimentation qui d'un côté aboutissent,en passant par une résistance Rl limitant l'intensité, à une borne de sortie 205., qui est connectée à la seconde pièce 202, par exemple au moyen d'un conducteur souple 206 et d'une vis de serrage 207 ou organe analo- gue.
L'autre côté de la résistance R est connecté par l'intermédiaire d'une prise de courant t ou autre dispositif de réglage approprié et par l'intermé- diaire d'une résistance R2 limitant l'intensité à une borne 208 qui, avec les bornes a b et 205, et les autres éléments du circuit, peut être montée sur un tableau de distribution approprié ou dispositif d'alimentation en énergie.
La pièce 202 et la borne 205 peuvent être connectées à la terre d'une manière quelconque appropriée. Un condensateur C connexe entre les bornes 205 et 208 a pour but d'emmagasiner l'énergie électrique fournie par le réseau a, b, pen- dant que le circuit de soudure est maintenu ouvert par le marteau à souder, c'est-à-dire tant que les surfaces de contact 52 et 106 sont éloignées l'une de l'autre, comme l'indique la fig. 1.
Un conducteur souple 209 comportant un isolement de sécurité est disposé entre la borne 208 et les éléments de con- nexion 35 4255 51 du marteau, fig. 1 On obtient des résultats satisfai- sants avec un outil à souder du type décrit ci-dessus à titre .d'exemple au moyen de résistances de limitation d'une valeur totale d'environ 10 ohms et d'un condensateur d'environ 18000 microfarads pour souder un fil de fer de 3 mm sur une tôle en acier.
Si on désire faire fonctionner les marteaux à souder suivant l'in- vention avec du courant alternatif, on peut faire usage du dispositif représen- té schématiquement sur la fig. 5.
Sur la fig. 5, des bornes e et f servent à établir la connexion d'une ligne normale d'alimentation en courant alternatif avec le primaire L1 d'un transformateur L dont le secondaire L2 fait arriver le courant dans un réseau redresseur N par l'intermédiaire de résistances de limitation R1 et R2.
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Ce réseau redresseur peut être du type à pont ordinaire, fig. 5, comportant quatre éléments redresseurs r Les bornes de sortie du réseau redresseur N sont connectées à des bornes 205 et 208 qui correspondent à celles qui sont désignées par les mêmes numérôs sur la fig. 4. La borne 205 peut être connec tée à la terre et comme précédemment à la pièce 202,, tandis que la borne 208 est connectée par un conducteur souple 209 au marteau 200.
Le marteau à souder décrit ci-dessus suivant l'invention fonction- ne de la manière suivante :
On introduit une pièce, par exemple une tige du type décrit plus loin à propos de la fige 6, dans le porte-pièce 112 et on la maintient au moyen de la poignée 12 contre la seconde pièce 202, au point où les deux pièces doi- vent être soudées.
On exerce alors une poussée, de façon à comprimer les res- sorts 71 et 72 et à faire coulisser le tube 15 dans le tube 10 la portion de plus petit diamètre 22 du bloc tubulaire 21 pénétrant dans la portion de plus grand diamètre 82 du poussoir 15 Lorsque le bord 91 du tube 22 rencontre les faces obliques du verrou 89, les crochets 86 sont poussés en dedans en provo- quant leur décrochage et le brusque déclenchement du poussoir 51 qui vient frap-' per avec une force considérable contre le bloc de contact 101. 'En même temps, le contact électrique s'établit entre les faces 52 et 106 et le courant de sou- dure arrivant par la borne 208, fige 4 et 5, passe parle conducteur souple 209 le connecteur 35 le bloc 25,
le fil métallique 42 le connecteur 61 et le bloc de connexion 55 Le circuit se complète par le porte-pièce 112 les pièces 201 et 202 et la connexion entre le connecteur 207 et la borne 205,.qui peut s'établir par le conducteur 206 ou par la terre.
Les deux pièces 201 et 202 se soudent fortement sous l'action si- multanée du courant de soudure et de la percussion.' 'Lorsqu'on cesse d'appuyer sur la poignée 12 le bloc 51 est ramené en arrière par le ressort 72 qui s'est comprimé un instant avant le choc jusqu'à ce que les crochets à ressort 86 re- viennent au contact de la face de retenue 81 du tube 15 Le ressort 71, qui s'est comprimé avec le .ressort 72, contribue à ce mouvement de retrait. Une fois le verrou enclenché et le ressort 72 détendu, le marteau est revenu dans sa position normale; il peut eptre éloigné de la pièce 201 et prêt à recevoir une nouvelle pièce et à recommencer le cycle de fonctionnement décrit ci-dessus.
On remarquera qu'il est inutile et qu'on n'envisage pas d'écarter les pièces pour mettre en train l'opération de soudure. Le courant ne peut pas passer avant que les faces 52 et 106 soient en contact et il cesse de pas- ser lorsque ces faces se séparent. Autant qu'on puisse le savoir, la soudure au moyen du marteau du type décrit ci-dessus, s'effectue de la manière suivan- te.
Les pièces 201 et 202 ne sont pas en contact sur la totalité de la surface qui leur est communesurtout du fait que l'extrémité de la pièce détachée est plus ou moins rugueuse et comporte généralement une empreinte de burin provenant de l'outil qui-a servi à la détacher, tel qu'une cisaille ou un bédane. Pour augmenter encore cet effet, on donne parfois à la tige une forme pointue. Au commencement de l'exécution de la soudure., les pièces occu- pent les positions indiquées schématiquement sur la fig. 6 et à ce moment le courant passe par une section transversale relativement faible à la pointe 220 de la tige qui, par suite,' s'échauffe et fond rapidement en venant au bout d'un temps très court, de l'ordre d'une milliseconde, dans la position de la fig. 7.
A ce momentle contact mécanique entre les deux pièces cesse effectivement et la région commune environnante s'ionise, de façon à faire jaillir un arc 222, fig. 7, qui provoque l'opération de soudure en faisant fondre lès portions ad- jacentes des deux pièces. Un instant après, les deux pièces sont poussées en- core plus près l'une de l'autre et l'une dans l'autre par le coup de marteau, et se soudent sur une surface relativement étendue, indiquée sur la fig. 8 sur laquelle 225 désigne 'la région soudée d'une manière permanente, principa- lement par la fusion, provoquée par le jaillissement de l'arc. Il est évident que ces stades ne sont pas strictement séparés l'un de l'autre, mais peuvent se confondre plus ou moins.
En tout cas, les deux pièces restent réunies sous pression pendant toute la durée de l'opération en ce qui concerne l'action du
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marteau, et le jaillissement de l'arc est dû à la fusion d'une surface de con- tact de faible section efficace et, par suite, de forte résistance, plutôt qu'à l'écartement mécanique des pièces une fois qu'un circuit fermé de passage du courant a été établi entre elles.
L'utilité particulière du marteau à souder suivant l'invention res- sort de l'examen de la fig. 9, sur laquelle 202 désigne comme précédemment un élément de construction métallique qui, dans le cas présent, consiste par exem- ple dans un plafond ou un mur recouvert d'une matière isolante 210 qui y est fixée temporairement et qui doit y être fixée définitivement par des tiges mé- talliques.
Pour effectuer cette opération, on introduit des tiges 201-mainte- nues dans le mandrin 112 du marteau à souder 200 suivant l'invention, à travers la couche isolante 210, dans une direction sensiblement perpendiculaire à la paroi 202, jusqu'à ce qu'elles viennent en contact avec elle puis, en continuant à exercer une pression sur la poignée 12. on exécute-l'opération de soudure décrite ci-dessus en fixant fortement la tige 201 sur la paroi 202. On retire le marteau et on recommence l'opération. On peut ensuite enfiler sur les ti- ges 201 des rondelles, disques, bandes ou éléments de construction analogues 211,puis rabattre les tiges au point 212, fig. 9, en fixant ainsi fortement et d'une manière permanente l'isolation sur la paroi métallique.
La fig. 9 indique aussi la manière dont le groupe fournissant l'é- nergie désigné par S, qui comporte les éléments du circuit des fig. 4 et 5 peut être utilisé de préférence pour effectuer un travail de cette nature.
Le marteau à souder décrit ci-dessus ne comporte pas de dispositif déterminant l'espacement des pièces. Celui qui est décrit ci-après comporte des dispositifs d'écartement des pièces et convient particulièrement à l'exé- cution d'une autre forme de réalisation, décrite ci-après avec les fig. 19 à 28 à l'appui.
Sur les fig. 10 et 11, un chapeau 212 se visse sur un tube métal- lique 210 qui constitue une enveloppe qui retient contre le chapeau 212 un bloc 222 et un disque 224 en matière isolante, lequel de son côté retient un tube métallique 226 comportant un filetage 227. Un autre tube métallique ou enve- loppe 215 de poussoir coulisse dans le tube 210 et est doublé par un tube 216 en matière isolante comportant à son extrémité inférieure une portion évidée 217.
Cette portion de plus petit diamètre comporte un bord intérieur 218 con- tre lequel repose un tube métallique 219.qui est fixé sur les tubes 216 et 215 par un boulon 220 avec écrous appropriés 221 et rondelle isolante 222, au moyen desquels les tubes 215 216 et 219 sont réunis d'une manière rigide, le boulon servant aussi de conducteur électrique de connexion du tube 219 avec un fil souple introduit à travers une enveloppe de protection 230 fixée sur l'envelop- pe de poussoir 215 et se terminant par une ouverture en forme de virole 231 avec couvercle.232, fig. 10.
Un tube 235 en matière isolante supportant un marteau et retenant un manchon métallique 236 par une bride 237 est enfoncé à force dans le tube 216 et vient au contact du tube métallique 219. Un bloc de percussion 240 qui peut coulisser dans le manchon 236 comporte une tête de contact et de choc 241 un épaulement 242 et un épaulement 243 du mandrin.
La tige 245 du mandrin maintient un mandrin 250 contre l'épaulement 243 par exemple au moyen d'un rivet à tête fraisée 244 Le mandrin, également représenté sur la fig. 12, consiste dans un disque en forme de cuvette 251, à bord annulaire 252 avec traits de scie 253 et un plateau 254 Ce mandrin est spécialement destiné à suppor- ter une tige à disque du type de la fig. 12, qui se compose d'une tige propre- ment dite 260 fixée sur un disque 261. Le disque 261 est maintenu dans le man- drin simplement en l'introduisant dans la portion annulaire 252, en écartant légèrement les portions élastiques séparées par les traits de scie, qui main- tiennent ensuite le disque 261 fortement appliqué contre le plateau 254 du man- drin.
Le tube 216 est logé dans le tube 215 qui contient-le poussoir et y est maintenu par un chapeau 2171 percé d'un trou 2;LE?- et pouvant comporter des pièces d'écartement 265. 'Un ressort 270 retient le mandrin dans le tube 216, en poussant le plateau 251 contre le manchon 236, fig. Il, le trou 2181
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précité du chapeau 21'7 1 étant assez grand pour permettre au mandrin de sortir du tube 216.
Un poussoir 280 qui coulisse dans le tube métallique 219 comporte un noyau 281 et plusieurs crochets à ressort 282 qui, dans la position norma- le bloquent le poussoir contre le bord en saillie en dedans du tube métallique 219 Un marteau 285 est maintenu contre le noyau 281 par un écrou 286 dont la.surface extérieure comporte un filetage 287 d'ancrage de ressort. Un res- sort 272 est fixé au moyen d'un filetage correspondant 227 entre le poussoir 280-285 et le tube métallique 226.
Un autre ressort 271 intercalé entre les bloes'222 et 216 a normalement tendance à éloigner légèrement les tubes 210 et 215 l'un de l'autre à l'encontre de Inaction'du ressort 272 en retenant ainsi ces éléments de logement dans les positions relatives de la fig. Il.
Le marteau 285 maintient contre le noyau 281 une cuvette à ressort de contact 290 qui comporte une portion tubulaire.séparée en éléments élasti- ques 291 par des traits de scie fige 11 La tête de contact 241 du bloc 240 est dimensionnée de façon à pénétrer dans les éléments à ressort 291 de façon à établir le contact électrique avec eux.
Ce marteau à souder fonctionne de la manière suivante :
On connecte la borne de contact 220 et par suite des tubes 219 et 280 avec une source de courant appropriée, on connecte la pièce immobile et on introduit une tige à disque dans le mandrin 250 Puis on pousse les pièces d'écartement265 contre la grande pièce, immobile ou fixée de toute autre ma- nière, sur laquelle la tige 260 doit être soudée.
Les pièces d'écartement 265 sont un peu plus longues que la tige à souder, qui par suite se trouve à une légère distance de la piècé fixe. Puis on exerce une pression sur le chapeau 212 qui peut comporter une poignées jusqu'à ce que le bord 222 pousse les cro- chets à ressort 282 en dedans, en déclenchant ainsi le conlissuau 219 qui est ainsi violemment poussé contre le bloc 240 La tête 241 établit d'abord le contact avec les éléments à ressort 291 et un instant après le marteau 285 frap- pe la tête 241 en poussant ainsi la tige vers la pièce sur laquelle elle doit être soùdée, le mandrin sortant légèrement du chapeau 217,1 à l'encontre de la poussée du ressort 270.
La soudure s'exécute de la manière décrite ci-dessus et lorsque la pression cesse sur le chapeau 212, les ressorts font revenir le poussoir 280-281 en arrière jusqu'à ce que les crochets de verrou reviennent s'enclen- cher sur le manchon 219. Le ressort 270 fait ensuite revenir le marteau 240 en arrière en dégageant le bord 251 du mandrin du disque 261 de la tige.
L'outil à souder est de nouveau prêt à recevoir une autre tige et à exécuter l'opération de soudure suivante
On remarquera que le conducteur souple entre le contact de connexion et les éléments de percussion de l'outil est inutile dans la forme de réalisa- tion des fig. 5 et 6, étant donné que le contact continu est établi dans ce cas par les manchons 219 et 280.
Les outils de ce type peuvent être utilisés dans les circuits d'a- limentation précités qui sont décrits en détail ci-après, un outil tel que le représentent les fige 10 et Il étant intercalé dans le circuit de la fige 17.
Il doit être bien entendu qu'on peut utiliser avec les outils à souder suivant l'invention un dispositif porte-pièce quelconque, mandrin ou autre organe analogue. De mêmes les pièces d'écartement peuvent être modifiées pour satisfaire aux conditions à remplir et rendues interchangeables suivant la nature des tiges à souder.
On constate que dans certaines applications, en particulier lors- qu'il s'agit de souder des pièces en aluminium, il y a lieu de donner la pré- férence aux extrémités pointues ou en biseau au lieu des pointes émoussées.
Des simples pointes telles que celles des fig. 1 et 7 sont souvent suffisantes, mais on obtient des résultats particulièrement satisfaisants en élargissant la surface de contact, par exemple en transformant la pointe proprement dite de la fige 7 en une arête linéaire 301, fige 13 ou en l'élargissant encore
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davantage sous forme de cuvette à arête circulaire 302, fige 14 La surface de contact plus grande des pointes de la fig. 13 et en particulier de la fig.
14 fait diminuer la densité de courant au point de soudure, ce qui est parfois avantageux, car les tôles de certains métaux, tels que le cuivre, opnt tendance à se brûler au lieu de se souder si la surface de contact est trop petite.
Il est parfois avantageux dans certaines conditions de travail d'é- viter la présence de contacts électriques à l'intérieur de l'outil à souder.
Pour éviter ces contacts, on peut modifier suivant l'invention le dispositif de la fig. Il en le remplaçant par celui de la fige 15, qui convient aux cir- cuits du type de la fig. 18
Le dispositif de la fig. 15 est semblable à celui de la fig. 11 aux différences suivantes près. Les contacts 291 qui entourent l'élément 285 de la fig. 11 sont supprimés et le marteau de l'outil de la fig. 15 repose di- rectement sur le coulisseau 280.
Le manchon isolant 235 de la fig. 11 est rem- placé par un manchon conducteur 335 dans lequel se visse une borne 220 et qui est séparé du manchon métallique 219 par un tube isolant 319 Il est évident que le courant de soudure arrive directement dans le marteau 243 en passant par la borne 220, le manchon 335 et l'enveloppe à ressort 236 dans laquelle coulisse le poussoir'243. Quoique cette précaution soit inutile dans la plu- part des cas, on peut disposer un conducteur souple 340 entre le manchon 335 et la face 241 du poussoir, comme l'indique la fig. 15.
Le fonctionnement mécanique de l'outil de la fig. 15 est exactement le même que celui de l'outil des fig. 10 et 11 Son fonctionnement électrique est décrit avec la fig, 18 à l'appui.
Les circuits à utiliser avec les outils du type décrit ci-dessus sont décrits ci-après avec les fig. 16, 17 et 18 à l'appui.
Suivant la fig. 16, les bornes d et c alimentent en courant conti- nu le réseau de soudure qui comporte une résistance de limitation R et un élé- ment C accumulateur d'énergie, qui peut être un condensateur ordinaire., une cellule électrolytique ou un dispositif quelconque susceptible d'accumuler de l'énergie, pour la décharger subitement dans l'outil à souder. L'alimentation en courant comportant la résistance et le condensateur peut être remplacée par une batterie d'accumulateurs contenant une quantité d'énergie appropriée ou par une génératrice de tension constante.
Une des bornes du condensateur C est connectée à une des pièces et dans le cas présent par l'intermédiaire de ,la terre à la tôle W L'autre borne du condensateur est connectée à la borne 31 de l'outil et à un conducteur souple 42
Le condensateur C se décharge par le circuit fermé finalement par l'intermédiaire des pièces u-W, lorsque ce circuit a été préparé par la ferme- ture entre les éléments 92 et 107, un instant avant le choc de percussion entre les éléments 91 et 119
Le circuit de la fige 17 comporte un outil suivant la fig.
11 et, en série avec l'interrupteur intérieur de soudure 291-241 un interrupteur de sécurité Sl actionné par un solénoide Ml qui reçoit du courant par un bouton- poussoir ou interrupteur semblable s2, disposé de préférence sur l'outil à sou- der ou à l'extrémité d'un conducteur souple double qui comporte à son extrémi- té l'interrupteur à actionner par l'opérateur'de l'outil à souder. Un des con- tacts de l'interrupteur s2 est connecté à la terre, au circuit d'alimentation et à la pièce à souder immobile W, tandis que l'autre contact de l'interrupteur s2 est connecté par l'intermédiaire du solénoide ml à l'autre borne de la sour- ce. Cette source est dans le cas présent une batterie B qui peut être connec- tée à un circuit d'alimentation à courant alternatif a ,c par l'intermédiaire d'un redresseur et d'un réseau de chargement Ne de la batterie.
Une des bor- nes de L'interrupteur sl actionné par le solénoïde est connectée à la seconde borne de la source et l'autre contact de l'interrupteur sl est connecté par un fil souple 280 à la borne 220 de l'outil de la fig. 11 qui est en liaison conductrice avec le manchon 219, fig. 17. Bien entendu, le conducteur souple 280 passe par l'ouverture 231 de la poignée 230figo 11.
Le dispositif de la fig. 17 fonctionne de.la manière suivante :
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L'interrupteur s2 est normalement ouvert et n'est fermé que lorsque l'outil est en place, la tigu u à une certaine distance de la pièce W et l'in terrupteur intérieur 241-291 ouvert, c'est-à-dire avant qu'on pousse la poignée 210 dans la direction de la pièce immobile W. Lorsque l'opérateur est prêt à exercer une pression sur la poignée 210 il ferme l'interrupteur s2 en fai- sant ainsi passer le courant dans le solénoide Ml et en fermant l'interrupteur s1 qui prépare le circuit de soudure.
La pression exercée sur la poignée 210 a pour effet de déclencher l'élément 285 fige 11, et d.e fermer l'interrupteur -291, fermeture suivie de la soudure par percussion décrite ci-dessus. Une fois la soudure terminée, l'opérateur ouvre l'interrupteur s2 ce qui provoque l'ouverture de l'interrupteur s1 une fois le circuit de soudure coupé par l'in- terrupteur 241-291 Le circuit est ainsi prêt à fonctionner de nouveau. On évite les accidents par ce dispositif, étant donné que l'outil de soudure res- te séparé de la borne d'alimentation sous tension jusqu'à ce qu'il soit prêt à fonctionner.
Le dispositif de la fig. 18 comporte un outil à souder sans contact intérieur, tel qu'il est décrit avec la fig. 15 à l'appui.
L'interrupteur intérieur est remplacé dans ce cas par un interrup- teur extérieur S combiné avec des solénoïdes m2 et M3 et actionné par eux de la manière suivante. Les contacts 401,402 de l'interrupteur S sont normale- ment ouverts, mais se ferment lorsque le courant passe dans le solénoide de tension M2, puis le verrou 1 maintient le contact 402 en position de fermeture, pourvu que le courant ne passe pas dans le solénoïde m3 les pièces u et 'W é- tant écartées l'une de l'autre. En passant dans le solénoide M3 le courant provoque le retrait du verrou 1, l'ouverture du contact 402 et celle de l'in- terrupteur S.
Le contact 402 est connecté par l'intermédiaire du solénoide M3 avec la borne 220 de l'outil à souder de-la fig' 15. Le solénoïde M2 est con- necté entre les deux bornes du condensateur, dont l'une est connectée à la ter- re et à la pièce à souder immobile par un conducteur g
Le dispositif de la figo 18 fonctionne de la manière suivante.
La charge du condensateur C ayant atteint la valeur qui convient au résultat à obtenir, le solénoïde M2 ferme l'interrupteur S, qui est bloqué ensuite par le verrou 1 Le circuit de soudure-est ainsi complètement préparé et la soudure s'effectue au moment où la tige u est venue au contact de la piè- ce w après que le marteau 385 a été déclenché par son verrou de retenue 282, fig. 11. L'impulsion de courant de soudure excite le solénoïde M3 qui attire le verrou 1:, en permettant à l'interrupteur S de s'ouvrir. Le condensateur G se recharge et lorsque sa charge -8. atteint la valeur qui convient, l'outil est de nouveau prêt à fonctionner.
Quoique les dispositifs décrits ci-dessus donnent toute satisfac- tion dans beaucoup de cas en fonctionnant avec des tiges à pointes irréguliè- res, rugueuses, en biseau ou en cuvette, on constate qu'il y a souvent lieu .de donner la préférence à la technique de soudure et aux tiges du type décrit ci-après, en particulier lorsqu'il s'agit d'up.e production à grande vitesse.
Les tiges u de la forme de la fig. 19 sont très avantageuses avec les appareils décrits ci-dessus avec les fig. 6 et 16 à 18 à l'appuie qui com- portent dès-pièces d'écartement telles que 131 ou 226. Ces tiges parfois dites litiges à fil de pointe" comportent une tige proprement dite 501 dont les. dimen- sions sont..choisies de façonà s'introduire dans le porte-pièce 240 de l'outil de la fig. 11 ou 112 de l'outil de la fig 1.
Une pointe ou fil 502 en une seule pièce avec la tige 501 à un diamètre d sensiblement plus petit que le diamètre D de la tige et se prolonge sur une longueur t dans le sens de l'axe au delà de la tige 501. Les dimensions d et t ont une valeur critique dans une certaine mesure et doivent être choisies dans chaque cas particulieren se basant sur certaines considérations qui seront exposées plus loin. La fige 20 indique la position d'une tige de cette nature introduite dans le porte-piè- ce d'un outil des fige 11 16, 17 et 18 par rapport à une pièce w et dont elle est séparée par des éléments 131 ou 265.
Les-tiges de ce type général peuvent aussi servir avec des outils du type des fig. 1 à 9 et dans ce cas leur surfa- ce d'extrémité est irrégulière, comme l'indiquent les fige 6, 7, 8, 13 ou 14 ou, lorsque les conditions électriques le permettent, elles comportent un fil
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de pointe suffisamment robuste pour résister au contact de pression avec la pièce immobile, tel qu'il est exercé par les outils qui:ne-comportent pas de pièces d'écartement.
Les tiges à utiliser avec les outils du type des fig. 1 à 9 peuvent être écartées au début de la pièce immobile W en y disposant une tête isolante de la manière décrite ci-après'en détail. On a constaté, en particulier lors- qu'il s'agit de tiges de diamètre relativement grand, qu'il est avantageux d'y disposer plusieurs fils de pointe, tels que 512,513 et 514 de la fig. 21.
Ces fils de pointe peuvent être de même longueur ou de longueur inégale, fig.
22, la pointe du milieu 516 étant plus longue que les autres, quoique dans cer- tains cas il soit avantageux de lui donner une longueur plus courte qu'à cel- les de la périphérie de l'extrémité de la tige.
Le fonctionnement des tiges à fils de pointe des fig. 19 à 22 est décrit ci-après avec les fig. 23 à 27 à l'appui.
La tige est séparée de la pièce W par un dispositif approprié., tel qu'une pièce ou tête d'écartement, par une distance u1 Les pièces, c'est-à- dire la tige u avec tige proprement dite 501 et fil de pointe 502 et la pièce W sont connectées aux bornes respectives d'une source d'énergie électrique dé- signée. par un condensateur G, par l'intermédiaire d'un interrupteur S norma- lement ouvert.
La fermeture de l'interrupteur a pour effet d'appliquer une différence de potentiel appropriée, déterminée par le condensateur C, aux piè- ces respectives, puis la tige se rapproche rapidement de la pièce W. Au moment où l'extrémité 503 de la pointe 502 arrive au voisinage immédiat ou en contact, mais non nécessairement en contact étroit avec la pièce W, fig. 24, un arc de courte longueur jaillit entre les pièces u et W, fig. 25 et-le courant commen.. ce à passer dans la pointe 502 en lui faisant prendre immédiatement une températu- re assez élevée pour faire fondre et volatiliser cette pointe 502 avant que l'extrémité n de la tige proprement dite 501 arrive au contact de la pièce W.
La pointe se désagrège, se consume et se volatilise dans toute sa masse en for- mant des gaz qui dans tous les cas de la pratique deviennent conducteurs et ionisent l'air. Une faible portion de l'énergie accumulée dans le condensateur C fait ainsi jaillir un arc, tandis que le complément sert à faire fondre les surfaces planes.!!! et n de la tige et de la pièce respectives..La surface de bout m de la tige 501 (la pointe 502 étant sensiblement volatilisée) et la sur- face n en face d'elle de la pièce W sont ainsi chauffées à très haute tempéra- ture et le métal fond rapidement. A ce moment la tige proprement dite est ve- nue un peu plus près de la pièce sans être cependant en contact avec elle.
Pendant le stade qui y fait immédiatement suite, fig. 27, l'extrémité ni de la tige se trouve au voisinage immédiat de la surface n de la pièce, la nonte de la tige étant volatilisée, l'arc de chauffage continue à agir et les deux surfaces m et n complètement ramollies et devenues fluides sont prêtes à se souder.
La tige proprement dite arrive en contact de pression avec la pièce W et les deux surfaces se réunissent. Si les dimensions de la pointe de la tige sont convenablement choisies, la tige ne risque pas de pénétrer dans la pièce qui peut être très mince et une zone de métal inégalement oxydée ou ayant subi tou- te autre influence nuisible ne risque de se former au point de jonction de la tige 501 et de la pièce W. Le courant cesse de passer à ce moment, ainsi que l'indique l'interrupteur S ouvert de la fig. 28. Cette opération de commuta- tion est effectuée par l'outil du type décrit qui provoque le mouvement de la tige. Cette commutation n'est cependant pas absolument nécessaire, car la ten- sion a suffisamment diminué à ce moment du fait que le condensateur C s'est déchargé.
Ainsi qu'il a déjà été dit, la longueur et la section du fil de pointe (définie par exemple par les dimensions d et t) ont une valeur critique, car elles déterminent l'élément de résistance qui a pour effet de désagréger et d'ioniser la région de l'arc pendant la période correspondant aux fig. 25 à 27.
Les valeurs relatives de la longueur et de la section du fil de pointe peuvent être exprimées en fonction de la densité de courant, par rapport au temps qui-est nécessaire à 1-'extrémité ni de la tige proprement dite pour attein- dre la surface n de la surface à souder w, ou par l'énergie calorifique qui est nécessaire pour faire fondre le fil de pointe pendant le temps qu'il faut
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à l'extrémité m de la tige pour atteindre la surface n Ces valeurs .relatives dépendant des conditions de fonctionnement, à savoir la nature du métal à sou- derla masse de la tige et de la pièce ? , la pression exercée sur la tige.,
la tension du courant de soudure et les distances initiales ul et t + ul entre la pointe 502 et la tige proprement dite 501 d'une part et la pièce w d'autre part. De plus, il y a lieu de tenir compte de la pression qui consiste parfois dans un coup frappé sur la tige.
Le principal critérium du bon choix des valeurs des dimensions., de la tension et de la pression consiste dàns la consommation complète de la pointe 502 Cette pointe doit être complètement consommée pour éviter qu'une portion restant éventuellement en saillie au-delà de la face m traverse la piè- ce w surtout si celle-ci est relativement mince.
En se basant sur ce crité- rium, on peut considérer que le procédé de soudure suivant l'invention compor- te deux phases principales, d'abord l'introduction initiale électrique de la pointe ou fil de diamètre réduit dans le circuit fermé, période pendant la-quel- le la pointe se consume au moins en partie en provoquant l'ionisation de l'air et en provoquant le jaillissement de l'arc, suivie d'une période pendant laquel- le le courant maintenu par l'arc fait fondre la portion restante de la pointe et les surfaces en face l'une de l'autre de la tige et de la pièce immobile, de sorte que la pression mécanique a finalement pour effet de réunir les deux pièces entre elles.
On remarquera que cette technique ne nécessite aucun ap- pareil de synchronisation mécanique ou électrique pour déterminer les périodes de jaillissement de l'arc et de fusion des métaux, mais que l'opération de soudure est commandée par le choix des caractéristiques propres à cette opéra- tion, telles que les dimensions de la tige, la distance entre les deux pièces, la vitesse de leur rapprochement et la tension appliquée. La vitesse de rap- prochement de la technique suivant l'invention permet de remédier à l'un des principaux inconvénients des procédés de soudure ordinaires, c'est-à-dire au suintement du métal fondu autour des côtés de la tige.
Les soudures exécutées par le procédé et avec les tiges spéciales suivant l'invention sont parfaite- ment nettes et ne comportent ni filets ni bravures qui sont souvent gênants lorsqu'il s'agit de poser une rondelle sur la tige, à plat contre la pièce.
La durée de la soudure est sensiblement plus courte que celle des soudures exé- cutées par les procédés ordinaires, étant donné que le temps qui est nécessai- re pour faire jaillir un arc en écartant les deux pièces l'une de l'autre est supprimé et que toutes-les opérations de jaillissement et d'entretien de l'arc, de la fusion du métal,, de la pénétration et de la fusion de la pièce s'effec- tuent pendant une course en avant unique, et durent moins de la moitié du temps qui est nécessaire pour faire jaillir un arc en écartant les pièces l'une de l'autre, en arrêtant leur mouvement et en les rapprochant ensuite l'une de l'au- tre.
Le temps qui s'écoule entre le-moment où le courant commence à passer et où les pièces sont effectivement en contact de soudure est inférieur à 1/500ème de seconde et généralement d'l/1000ème de seconde par le procédé sui- vant l'invention, au lieu d'environ 1/30ème de seconde par les procédés ordi- naires.
Il existe pour chacune des caractéristiques de fonctionnement énu- mérées ci-dessus une valeur aussi avantageuse que possible pour des conditions de fonctionnement données,, et par suite ces valeurs ne peuvent guère être fixées d'avance théoriquement, mais sont faciles à déterminer par un choix judicieux et des essais. Cependant, le mode d'exécution décrit ci-dessus, qui consiste à dégager une quantité de chaleur suffisante pour fondre la pointe de la tige pendant une course unique, faire jaillir l'arc et chauffer les deux surfaces à souder à une température suffisante, détermine d'une manière absolument défi- nitive les valeurs relatives, sinon les valeurs absolues, de chacun de ces fac- teurs et dimensions.
On constate que le diamètre et la longueur du fil de pointe 502 ont une valeur moins critique si on règle la vitesse de rapprochement et la pression de percussion, par exemple comme dans les machines à souder pneumati- ques Si la pression ne peut être réglée très exactement, comme par exemple avec un outil actionné par un ressort tel que celui des fig. 1 et 11, les di- mensions de la pointe ont une valeur un peu plus critique.
On obtient des ré- sultats satisfaisants dans la plupart des cas lorsqu'il s'agit de souder avec
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un outil pneumatique une pointe de 1,6 mm de-longueur etde 0,8 à 1,2 mm de diamètre, si la vitesse de rapprochement est d'environ 2,25 m par seconde, la pression finale de 24,5 kg/cm2 et la différence de potentiel d'environ 90 volts Dans ces conditions, la densité de courant initiale dans la tige est d'environ 465 ampères Ces valeurs sont recommandées au moins à titre de guide pour des essais préliminaires avec des tiges de 6,3 mm de diamètre et des pièces fixes d'au moins 0,5 mm d'épaisseur. Ces chiffres rappliquent particulière- ment aux pièces en acier doux ou en aluminium.
On remarquera que sur les fi- gures les dimensions des pointes ont été exagérées pour les rendre plus clai- res.
Suivant la fig. 29, la pointe ou fil de diamètre réduit des tiges à souder des fig. 19 à 28 peut être formée par une surface de contact non pla- ne, telle qu'une pointe 507, ainsi qu'il a été dit à propos des fig. 6, 7 et 8 ou une arête circulaire--ou biseautée, telle quelle est décrite à propos des fig. 13 et 14. On constate qu'un fil de pointe tel que celui de la fig. 29 améliore notablement l'opération exécutée suivant les fig. 6 à 8; en particu- lier on peut éviter en principe les filets en faisant correspondre d'une.maniè- re appropriée les dimensions de la tige aux conditions d'exécution de la sou- dure, ainsi qu'il a été décrit à propos des fige 23 à 28.
Il est évident qu'il n'est pas indispensable que la tige proprement dite et le fil de pointe soient de section circulaire uniforme, mais que cette section peut avoir une autre forme, par exemple carrée ou hexagonale.
Ainsi qu'il a déjà été dit, on peut espacer la tige et la pièce de grandes dimensions W au moyen d'une tête isolante, telle que celle des fig 30 à 34 Les têtes de ce type peuvent être posées sur des tiges de diamètre en principe constant ou sur des tiges à pointes telles que celles de la ',fige 19. Sous leur forme la plus simple, ces têtes 521, fig. 30 et 31 -consistent en une masse isolante assez fragile, par exemple en argile contenant un liant de verre soluble. L'argile avec un liant peut être remplacée par du plâtre.
Suivant une forme de réalisation choisie de préférence, on applique la tête sur la tige en plongeant la tige dans une pâte formée par les substances pré- citées. Puis on sèche la tête à la température ambiante pendant plus ou moins longtemps, ou en la cuisant s'il y a lieu sur un transporteur à courroie qu'on fait passer lentement dans un four de séchage.
On peut aussi fabriquer les têtes séparément à la presse, par mou- lage ou de toute autre manière appropriée ou courante et les poser sur les ti- ges avant d'effectuer la soudure. La fig. 32 représente une tête de ce type 522 La forme de l'évidement 523 de la tête est sensiblement la même que cel- le de l'extrémité de la tige et est choisie de façon à la serrer suffisamment pour la retenir pendant le peu de temps qui s'écoule entre son application et l'opération de soudure. L'extrémité de la tige à utiliser avec les têtes de ce type peut être pointue, comme l'indiquent les :fige 30 à 34 pour faciliter léur désagrégation.
Dans le cas de tiges à pointes, la tête peut être fixée sur la ti- ge proprement dite, fig. 30, ou seulement sur-la pointe, fig. 31.
Les têtes des tiges du type décrit ci-dessus sont fragiles et as- sez minces pour se dégager sous l'effet du contact sous pression des deux piè- ces, au moment où la distance entre les deux pièces est celle qui est nécessai- re pour faire jaillir l'arc. Dans certains cas, ce moyen de réaliser l'espa- cement initial entre les pièces peut être préférable à celui qui résulte de la forme irrégulière ou pointue donnée à la tige des fig. 6 et 7, ou à celui qui consiste à espacer les pièces au moyen d'un outil à souder du type des fig.
11 et 16 à 18.
Suivant les fig. 33 et 34, les têtes d'écartement peuvent servir avec des tiges à pointes multiples, en appliquant sur les fils de pointe, une seule tête 525 fig. 33 ou une tête individuelle 526, fig. 34, cette seconde forme de réalisation étant choisie lorsque les fils sont relativement longs et séparés par des intervalles relativement grands...
On peut améliorer dans certains cas l'opération de soudure avec
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les têtes de ce type en ajoutant à la pâte ou autre substance constituant la tête un flux tel que la poudre d'aluminium ou de fer, ou un mélange de ces a- gents ou d'autres agents convenant à l'application en vue. On peut encore per- fectionner la tête en y ajoutant un explosif, tel que la poudre noire. L'ex- plosion de cet élément au moment où l'arc commence à jaillir accélère la désa- grégation de la tête isolante, chasse rapidement la matière isolante de la poin- te de la tige, ainsi que la matière à travers laquelle est susceptible d'être introduite, telle que la peinture ou autre couche protectrice appliquée sur la pièce W, en amenant ainsi la tige en contact de soudure plus parfait.
L'ex- plosif dégage aussi des gaz inertes, tels que l'oxyde de carbone ou l'anhydri- de carbonique, qui protègent la zone de soudure.. Cette dernière action peut être encore renforcée en ajoutant à la tête une substance qui dégage un gaz inerte par chauffage.
Les tiges à bêtes du type décrit ci-dessus peuvent servir avec les outils des fig. 11 et 16 à 18 et dans ce cas la tête sert principalement de support pqur les substances qu'on désire appliquer dans la zone de soudure, pendant l'opération, tels que les flux et autres agents dégageant des gaz iner- tes. Quoique les têtes se brisent facilement lorsqu'on les emploie de cette manière, il peut être souvent préférable d'y ajouter l'explosif précité pour provoquer la désagrégation rapide de la tête.
L'invention ne doit pas être considérée comme limitée aux formes de réalisation représentées et décrites, qui n'ont été choisies qu'à titre d'exemple.