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PERFECTIONNEMENTS A LA FIXATION, PAR,SOUDURE DE BOULONS, GOUJONS ET
PIECES SIMILAIRES.
La présente invention se rapporte à la fixation par soudage élec- trique de boulons, goujons, et similaires sur une plaque ou une autre pièce.
Il est connu, dans le cas des boulons, goujons et similaires, en acier ou en alliage ferreux, que cette fixation par soudage électrique est gran- dement facilitée et améliorée par l'utilisation de boulons ou goujons possédant une conformation spéciale et, d'autre part, de bagues protectrices, par exem- ple en céramique, placées à l'extrémité à souder des goujons. Le brevet fran- gais N 925.202 du 4 Avril 1946 décrit notamment des dispositifs de ce genre.
Avec référence aux figures 1 à 4 du dessin annexé, on rappelle ci- après la constitution de ceux-ci :
La figure 1 représente un goujon en élévation latérale, une partie de ce goujon étant supposée coupée pour montrer la constitution de l'extrémi- té à souder.
Le goujon 1, en acier ou en alliage ferreux, présente, du côté de l'extrémité à souder une creusure 2, fermée par une capsule 3. Cette creusure reçoit un fondant 4 constituée en général, par un mélange de poudres de fer et d'aluminium qui a pour rôle d'amorcer l'arc et d'abaisser la température de fusion. Après mise en place du fondant, la capsule 3 est placée par dessus ce dernier, et les bords de la creusure, 2 sont sertis sur le pourtour de la cap- sule 3.
La figure 2 représente en élévation latérale une bague protectrice,.
5, en céramique, une partie de cette bague étant supposée arrachée pour permettre une vue en coupe tandis que la figure 3 est une vue en coupe de cette bague, laquelle comporte un collet 6, un évidement circulaire 7 et plusieurs évents 8, ici au nombre de quatre, répartis radialement sur la périphérie de sa base 9.
La figure 4 représente schématiquement les moyens employés pour
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le maintien du goujon 1 et de la bague 5 durant l'opération de soudure de ce goujon sur une tôle 10. Le goujon est tenu serré dans les branches d'une pin- ce 11, à serrage élastique, reliée à l'attelage mobile d'un appareil à souder les goujons, cependant que la bague 5 est tenue par l'appui, sur son collet 6, d'une pièce 12 reliée par la tige 13 au corps de l'appareil à souder les goujons. Quand l'opérateur déclenche la mise en marche de cet appareil, le goujon 1 est soulevé et un arc s'amorce entre son extrémité et la tôle 10; cet arc est établi pendant un temps donné, puis, le courant de soudage étant cou- pé, le goujon est poussé rapidement vers la tôle. Le métal qui était en fu- sion se solidifie très rapidement.
En considérant l'utilisation industrielle de plus en plus intensi- ve des alliages légers et, en particulier, des alliages connus sous le nom gé- nérique de "Duralinox"dont les éléments constitutifs sont l'aluminium, le ma- gnésium, le cuivre - et qui présentent la propriété très intéressante de ré- sister à la corrosion par l'eau de mer - les Demandeurs ont cherché à résou- dre le problème du soudage de boulons, goujons, etc... en.Duralinox sur des tôles ou pièces de même nature. La difficulté de ce problème réside dans le fait que les éléments constitutifs du Duralinox sont très oxydables.
Par sui- te, si l'on soude un goujon sans précaution spéciale, ou en incorporant dans son extrémité à souder un fondant du genre de ceux qui sont utilisés ordinaire- ment en soudage à l'arc électrique, les soudures ainsi obtenues présentent des soufflures et inclusions et n'offrent qu'une faible résistance mécanique. Ces résultats défectueux proviennent de ce que l'opération de soudage étant extrê- mement rapide, la désoxydation du métal en fusion n'a pas le temps de s'effec- tuer.
Conformément à la présente invention, ce problème particulier du soudage électrique des éléments tels que des¯goujons en Duralinox est résolu par l'incorporation, dans l'extrémité à souder de ces éléments, d'une petite quantité, convenablement dosée, d'hexachloréthane. Les résultats obtenus sont extrêmement satisfaisants; en particulier la résistance mécanique des soudures est du même ordre que celle de l'alliage de base.
Les Demandeurs n'ignorent pas que l'hexachlorétane a déjà été uti- lisé avec des résultats intéressant dans l'industrie de la fonderie d'allia- ges légers, mais dans ce cas il joue un rôle tout différent qui consiste prin- cipalement à purifier le bain de fusion et, en particulier, à en chasser l'hy- drogène.
Dans l'application de l'hexachloréthane au soudage électrique des goujons, les résultats remarquables qui ont été révélés par les travaux des Demandeurs paraissent devoir être attribués au fait que l'hexachloréthane se vaporise très rapidement au moment où l'arc élcate, ce qui a pour effet de purifier le métal en fusion et de créer, en même temps, une atmosphère protec- trice qui empêche l'oxygène de l'air de venir polluer le métal en fusion.
On pourrait évidemment envisager d'utiliser des goujons en Durali- nox dont l'extrémité à souder ne serait pas préparée spécialement et de pla- cer une petite quantité d'hexachloréthane sur l'emplacement à souder. Toute- fois, ce procédé ne serait pas à retenir car il ne permet pas d'effectuer pra- tiquement l'opération de soudage sur une paroi oblique, verticale ou au plafond, et d'autre part il présente le risque d'introduire de l'humidité dans l'atmos- phère de la soudure.
Les figures 5 à 13 du dessin annexé représentent diverses formes de réalisation de l'invention.
La figure 5 représente un goujon 14 en Duralinox dans lequel a été pratiquée une creusure 15 qui reçoit une quantité convenable d'hexachlo- réthane 16,sec et pulvérisé,puis une capsule mince 17, en Duralinox, est placée sur la poudre et l'on procède à l'opération de sertissage en rabat- tant les bords de la creusure 15 sur la capsule 17. Le produit incorporé se trouve ainsi à l'abri de l'humidité.
D'autres formes de cavités décrites ci-après, qui, remplies d'hexa- chloréthane donnent des goujons se soudant de façon satisfaisante, sont égale-
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ment comprises dans l'invention.
La figure 6 représente en coupe longitudinale l'extrémité d'un goujon 18 dont la cavité 19 est formée, par exemple, par matrigage à froid en réalisant un mur circulaire assez élevé qui est échancré symétriquement. A- près mise en place d'une dose d'hexachloréthane dans la cavité, les parties restantes du mur sont rabattues de façon à être parfaitement jointives, comme' le montre la vue en coupe de la fige 7.
Dans l'exemple de la figure 8, une cavité annulaire latérale 20 est pratiquée au voisinage immédiat de l'extrémité à souder du goujon 21 et r em- plie d'hexachloréthane, puis fermée par une bague mince 22.
La figure 9 représente une variante dans laquelle la fermeture de la cavité est assurée par une capsule 23 couvrant de plus l'extrémité du gou- jon.
Dans l'exemple des figures 10 et 11, on a pratiqué dans l'extrémi- té du goujon 24 une cavité annulaire 25, vue de face sur la figure 11. Après' mise en place de l'hexachloréthane dans cette cavité, celle-ci est fermée par une capsule 26, collée ou rabattue en partie sur la partie cylindrique du goujon.
Une autre réalisation répondant également à l'invention consiste (figo 12 et 13) à pratiquer dans l'extrémité du goujon 27, plusieurs cavités 28, de préférence régulièrement réparties, que l'on remplit d'hexachloréthane et que l'on ferme par une capsule commune 29,comme dans l'exemple précédent.
Dans tous les cas, le soudage de ces boulons, goujons ou similai- res, en Duralinox, avec cavités chargées d'hexachloréthane s'effectue d'une manière analogue au soudage des éléments en acier ou alliages ferreux rappe- lé avec référence à la figure 4. Pour obtenir les'meilleurs résultats, la bague 5 de céramique peut aussi être utilisée,,
L'invention n'est pas limitée au cas des boulons, goujons et pièces similaires en Duralinox. Les Demandeurs ont en effet constaté que l'introduction d'une faible quantité d'hexachloréthane dans les creusures d'extrémités à souder de goujons ou similaires, en aluminium pur ou pratique- ment pur, et dans celles des goujons et similaires fabriqués avec tous les alliages d'aluminium corroyables conférait aux soudures obtenues des proprié- tés mécaniques remarquables.
L'invention comprend, par conséquent, ces di- verses applications.
Des essais ont également été effectués en utilisant des goujons et similaires fabriqués à partir d'alliages d'aluminium destinés à la fonde- rie, les résultats en ont été satisfaisants mais ils ne présentent, au point de vue pratique, qu'un intérêt secondaire, les goujons étant toujours fabri- qués à partir de barres étirées, donc de métal corroyé.
REVENDICATIONS.
1.- Procédé pour la fixation, par soudure, de boulons, goujons et pièces similaires, en aluminium, ou en alliages d'aluminium, en particu- lier en l'alliage d'aluminium connu sous le nom de "Duralinox" (aluminium, magnésium, cuivre) sur des tôles ou autres pièces de même nature, - ce procé- dé consistant à incorporer par tout moyen convenable, dans l'extrémité à sou- der desdits éléments, une petite quantité d'hexachloréthane.
2. - Un dispositif pour l'application du procédé, selon 1, carac- térisé en ce qu'il est constitué par une où plusieurs cavités pratiquées sur ladite extrémité à souder et dans laquelle ou dans lesquelles est placée une quantité appropriée d'hexachloréthane, sec et pulvérisé, la cavité ou les ca- vités étant ensuite fermées par une capsule étanche, faite en l'une desdites matières, sertie ou collée, ou fixée par tout autre moyen approprié sur ledit élément.
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IMPROVEMENTS IN FIXING, BY, WELDING BOLTS, STUDS AND
SIMILAR PARTS.
The present invention relates to the attachment by electric welding of bolts, studs, and the like to a plate or other part.
It is known, in the case of bolts, studs and the like, of steel or of a ferrous alloy, that this fixing by electric welding is greatly facilitated and improved by the use of bolts or studs having a special conformation and, of on the other hand, protective rings, for example ceramic, placed at the end to be welded on the studs. French patent N 925.202 of April 4, 1946 describes in particular devices of this type.
With reference to Figures 1 to 4 of the accompanying drawing, the constitution of these is recalled below:
Figure 1 shows a stud in side elevation, part of this stud being assumed to be cut to show the construction of the end to be welded.
The stud 1, made of steel or of a ferrous alloy, has, on the side of the end to be welded, a recess 2, closed by a capsule 3. This recess receives a flux 4 generally constituted by a mixture of iron and powder powders. aluminum which has the role of starting the arc and lowering the melting temperature. After placing the flux, the capsule 3 is placed over the latter, and the edges of the recess, 2 are crimped around the perimeter of the capsule 3.
Figure 2 shows in side elevation a protective ring ,.
5, made of ceramic, part of this ring being supposed to have been cut away to allow a sectional view while FIG. 3 is a sectional view of this ring, which comprises a collar 6, a circular recess 7 and several vents 8, here at number of four, distributed radially on the periphery of its base 9.
Figure 4 shows schematically the means used to
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maintaining the stud 1 and the ring 5 during the welding operation of this stud on a sheet 10. The stud is held tight in the branches of a clamp 11, with elastic clamping, connected to the mobile coupling a stud welding device, while the ring 5 is held by the support, on its collar 6, of a part 12 connected by the rod 13 to the body of the stud welding device. When the operator triggers the start of this device, the pin 1 is lifted and an arc starts between its end and the sheet 10; this arc is established for a given time, then, the welding current being cut, the stud is pushed rapidly towards the sheet. The metal which was molten solidifies very quickly.
Considering the increasingly intensive industrial use of light alloys and, in particular, of alloys known under the generic name of "Duralinox", the constituent elements of which are aluminum, magnesium, copper - and which have the very advantageous property of resisting corrosion by seawater - the Applicants have sought to solve the problem of welding bolts, studs, etc., made of Duralinox on sheets or parts of the same nature. The difficulty of this problem lies in the fact that the constituent elements of Duralinox are very oxidizable.
Consequently, if a stud is welded without special precaution, or by incorporating in its end to be welded a flux of the kind which is ordinarily used in electric arc welding, the welds thus obtained exhibit blowholes and inclusions and offer only low mechanical resistance. These defective results are due to the fact that the welding operation being extremely fast, the deoxidation of the molten metal does not have time to take place.
In accordance with the present invention, this particular problem of electrically welding elements such as Duralinox studs is solved by incorporating, in the solder end of these elements, a small amount, suitably dosed, of hexachloroethane. . The results obtained are extremely satisfactory; in particular, the mechanical strength of the welds is of the same order as that of the base alloy.
The Applicants are aware that hexachloretane has already been used with interesting results in the light alloy foundry industry, but in this case it plays an entirely different role which consists mainly in purifying the molten bath and, in particular, removing hydrogen therefrom.
In the application of hexachloroethane to the electric welding of studs, the remarkable results which have been revealed by the work of the Applicants appear to be attributed to the fact that the hexachloroethane vaporizes very rapidly at the moment when the arc elates, which has the effect of purifying the molten metal and at the same time creating a protective atmosphere which prevents the oxygen in the air from polluting the molten metal.
It would obviously be possible to consider using Duralinox studs whose end to be welded would not be specially prepared and to place a small quantity of hexachloroethane on the site to be welded. However, this process should not be retained because it does not allow the welding operation to be practically carried out on an oblique, vertical wall or on the ceiling, and on the other hand it presents the risk of introducing moisture in the atmosphere of the weld.
Figures 5 to 13 of the accompanying drawing show various embodiments of the invention.
Figure 5 shows a stud 14 in Duralinox in which a recess 15 has been made which receives a suitable quantity of hexachlorethane 16, dry and powdered, then a thin capsule 17, in Duralinox, is placed on the powder and the powder. the crimping operation is carried out by folding the edges of the recess 15 over the capsule 17. The incorporated product is thus protected from humidity.
Other forms of cavities described below which, when filled with hexachloroethane give studs which weld satisfactorily, are also
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ment included in the invention.
FIG. 6 shows in longitudinal section the end of a stud 18, the cavity 19 of which is formed, for example, by cold stamping, making a fairly high circular wall which is symmetrically notched. A- fter placement of a dose of hexachloroethane in the cavity, the remaining parts of the wall are folded down so as to be perfectly joined, as shown in the sectional view of fig 7.
In the example of FIG. 8, a lateral annular cavity 20 is made in the immediate vicinity of the end to be welded of the stud 21 and filled with hexachloroethane, then closed by a thin ring 22.
FIG. 9 represents a variant in which the closing of the cavity is ensured by a cap 23 further covering the end of the pin.
In the example of FIGS. 10 and 11, an annular cavity 25 has been formed in the end of the stud 24, seen from the front in FIG. 11. After the hexachloroethane has been placed in this cavity, the latter. this is closed by a capsule 26, glued or folded in part on the cylindrical part of the stud.
Another embodiment also corresponding to the invention consists (Figs 12 and 13) in making in the end of the stud 27, several cavities 28, preferably regularly distributed, which are filled with hexachloroethane and which are closed by a common capsule 29, as in the previous example.
In all cases, the welding of these bolts, studs or similar, in Duralinox, with cavities loaded with hexachloroethane is carried out in a manner analogous to the welding of steel or ferrous alloy elements recalled with reference to the figure 4. For best results, ceramic ring 5 can also be used.
The invention is not limited to the case of bolts, studs and similar parts made of Duralinox. The Applicants have in fact observed that the introduction of a small quantity of hexachloroethane into the end hollows to be welded in studs or the like, made of pure or practically pure aluminum, and in those of studs and the like manufactured with all the curable aluminum alloys gave the welds obtained remarkable mechanical properties.
The invention therefore includes these various applications.
Tests have also been carried out using studs and the like made from aluminum alloys intended for foundry, the results having been satisfactory but from a practical point of view they are only of secondary interest. , the studs being always made from drawn bars, therefore wrought metal.
CLAIMS.
1.- Process for the fixing, by welding, of bolts, studs and similar parts, in aluminum, or in aluminum alloys, in particular in the aluminum alloy known under the name of "Duralinox" (aluminum , magnesium, copper) on sheets or other similar parts, - this process consisting in incorporating by any suitable means, in the end to be welded of said elements, a small quantity of hexachloroethane.
2. - A device for applying the method, according to 1, characterized in that it consists of one or more cavities made on said end to be welded and in which or in which is placed an appropriate quantity of hexachloroethane , dry and pulverized, the cavity or cavities then being closed by a sealed capsule, made of one of said materials, crimped or glued, or fixed by any other suitable means on said element.
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