Procédé de soudage par ultrasons L'objet de la présente invention est un procédé de soudage, par ultrasons, de deux pièces métalliques faites de métaux différents et incompatibles.
On sait que le soudage par ultrasons permet d'as sembler des pièces métalliques sans apport extérieur de chaleur. Ce procédé peut être utilisé dans de nom breux cas où les procédés de soudage usuels sont in applicables, notamment pour assembler certaines pièces faites de métaux différents.
Toutefois, on a constaté que certains métaux sont incompatibles et ne peuvent pas être soudés ensemble par ultrasons selon les procédés usuels. C'est ainsi notamment que si on tente de souder une pièce en acier avec une pièce en laiton en pressant ces pièces l'une contre l'autre, l'une d'elles étant appuyée contre un support fixe et l'autre étant en contact avec une sonotrode à fréquence ultrasonore, selon une méthode connue, aucune liaison ne s'établit entre ces deux pièces. Au contraire, il se forme entre elles un résidu métal lique pulvérulent dont la matière provient en général de celui des deux métaux en contact qui est le plus ten dre.
On peut expliquer la formation de ce résidu en supposant que les aspérités de celui des deux métaux en présence qui est le plus dur ou qui présente la plus grande cohésion, en vibrant par rapport à l'autre métal, le labourent et de cette façon le désagrègent alors que, lorsque ce sont deux métaux compatibles qui sont en présence, les aspérités des surfaces métalliques en contact subissent, sous l'effet des vibrations, de petites déformations élastiques périodiques, de même fré quence que les vibrations, sans que ces déformations ne conduisent à des ruptures de ces aspérités. L'énergie émise par la sonotrode dans l'une des pièces, en pro voquant un échauffement extrêmement localisé des zones de contact, réalise alors le soudage de ces pièces.
Selon les expériences qui ont été faites, la compati bilité ou l'incompatibilité de deux métaux à être soudés directement par ultrasons dépend notamment de leur dureté. Toutefois, cette caractéristique n'est pas la seule qui entre en ligne de compte. La résistance et l'élasticité jouent aussi un rôle non négligeable, de même que la constitution des métaux en présence. On a remarqué par exemple que certains alliages de décolletage et certains métaux durcis sont incompa tibles entre eux. Ainsi, l'acier qui est compatible pour le soudage par ultrasons avec le nickel, les alliages nickel-cuivre, l'or et les alliages or-cuivre notamment, est incompatible avec le laiton.
Ce dernier métal, de son côté, est compatible avec le cuivre, le nickel et les alliages de ces deux métaux ensemble.
Le but de la présente invention est de créer un procédé permettant d'éviter la formation du résidu mentionné ci-dessus et d'assembler deux pièces de métaux différents, par soudage aux ultrasons, même si ces deux métaux sont incompatibles.
Pour cela, dans le procédé selon l'invention, on solidarise de l'une desdites pièces un métal différent de celui de cette pièce et compatible avec celui de l'autre et on met la dite autre pièce en contact avec le dit métal.
Un exemple de mise en oeuvre du procédé selon l'invention ainsi que quelques variantes sont décrits en détails ci-dessous.
Selon cet exemple, pour souder une pièce en acier à une pièce en laiton par le moyen des ultrasons, on procède comme suit: Sur la pièce de laiton, on dépose par traitement galvanique une couche mince de nickel. Le traitement galvanique est effectué de telle façon que l'épaisseur de la couche de nickel soit d'environ 5 microns. Il n'est pas nécessaire que la couche de nickel ainsi déposée couvre toute la surface de la pièce; il suffit que la zone destinée à être mise en contact avec la pièce en acier pour le soudage soit entièrement recouverte. En outre, il faut que le dépôt adhère parfaitement à la surface de la pièce en laiton, sinon l'opération de soudage ultérieure ne provoque qu'un arrachement et une des truction de ce dépôt, sans réaliser l'assemblage désiré.
Au lieu d'effectuer ce dépôt par voie galvanique, on pourrait aussi, dans une variante, plaquer à chaud sur la pièce en laiton, une mince feuille de nickel de l'épaisseur mentionnée ci-dessus. On pourrait aussi, dans d'autres variantes, obtenir cette couche mince de nickel par évaporation sous vide selon un procédé connu en soi ou en faisant agir sur la surface de la pièce en laiton une combinaison chimique à base de nickel, en solution liquide, ou sous forme gazeuse, cette combinaison se décomposant en présence du lai ton et libérant le nickel de façon à le déposer sur la surface du laiton.
Il suffit ensuite de placer les deux pièces l'une contre l'autre, de telle façon qu'une zone de la surface de la pièce en laiton qui est recouverte par la couche de nickel soit en contact avec la pièce en acier et de sou mettre ces pièces à une opération de soudage aux ultra sons selon un procédé connu. Ainsi, on place l'une des pièces sur un support rigide, tandis que l'autre est pressée contre la première par la pointe d'une sono- trode capable de produire dans cette pièce des vibra tions ultrasonores. Comme dans les procédés de sou dage usuels, on utilise des vibrations d'une fréquence de l'ordre de 20 000 à 40 000 cycles et d'une amplitude de l'ordre de 1 centième de millimètre.
Ainsi l'ampli tude des vibrations est environ le double de l'épaisseur de la couche de nickel déposée sur la pièce en laiton. Après avoir laissé agir les vibrations ultrasonores pen dant une durée de 2 à 5 secondes, le soudage est ter miné. On constate que le nickel qui formait la couche mince déposée sur la surface du laiton a entièrement diffusé dans le laiton et dans l'acier, de sorte que cette couche ne peut plus être décelée et que l'acier et le laiton sont effectivement soudés l'un à l'autre.
Le point de soudure ainsi obtenu présente une résis tance mécanique supérieure à celle de celui des deux métaux qui est le moins résistant. Ainsi un essai de rupture du point de soudure provoque un arrachement d'une zone de la pièce en laiton qui entoure le point de soudure, cette zone restant solidaire de la pièce en acier.
Le procédé décrit permet de réaliser facilement des soudures de qualité parfaite entre des pièces faites de métaux qui sont incompatibles pour le soudage par ultrasons selon les procédés connus. II peut être appliqué pour le soudage de n'importe quelle paire de métaux incompatibles. Selon les cas, le métal que l'on solidarise à l'une des pièces à assembler, au lieu d'être du nickel, peut aussi être du cuivre ou un alliage de cuivre, de l'or ou un alliage d'or, ou encore un alliage du groupe fer-nickel-cobalt par exemple. Ce peut aussi être du titane pur ou allié ou du zirconium pur ou allié.