Procédé pour souder par vibrations des éléments superposés sur une aire allongée La présente invention concerne un procédé pour souder par vibrations des éléments superposés sur une aire de soudure allongée.
Pour l'emballage d'un grand nombre de produits, il est nécessaire de sceller hermétiquement le réci pient utilisé. Le scellement hermétique du récipient se fait normalement le long d'une zone allongée comme, par exemple, le long d'une face ou d'une extrémité d'une poche, d'un paquet, d'un tube à pâte dentifrice, d'une boîte de conserve, etc. Jusqu'à présent, la fermeture allongée avec scellement hermé tique était faite par sertissage, scellement au ciment ou avec des produits adhésifs, scellement à la chaleur, scellement avec des revêtements de matières plasti ques, et analogues.
Les fermetures étaient difficiles à réaliser, prenaient beaucoup de temps, étaient coû teuses et, de plus, n'étaient pas satisfaisantes pour certaines applications. Des fermetures allongées et scellées hermétiquement ont été prévues sur des réci pients tels que les corps de boîtes de conserve, par exemple par soudure ou autre méthode de scellement à la chaleur. Cependant, les procédés qui viennent d'être mentionnés mettent en oeuvre l'emploi de cha leur considérable pendant le processus d'assemblage. Il existe un grand nombre de récipients et/ou de pro duits à emballer pour lesquels de tels procédés de fermeture ne conviennent pas en raison des effets nuisibles de la chaleur et/ou des projections ou des sous-produits en résultant.
Pour souder ensemble des pièces on utilise aussi des procédés de soudure par vibrations. La soudure par vibrations offre un grand nombre d'avantages pour réaliser des fermetures scellées hermétiquement. Par exemple, la soudure par vibrations ne met pas en jeu l'emploi d'agents spéciaux de scellement ou de remplissage, il n'y a pas de déformation importante des pièces travaillées en cours de soudage et il y a relativement peu de chaleur engendrée dans l'aire de soudure. De plus, la soudure par vibrations fournit des joints de résistance suffisamment élevés pour répondre aux besoins d'une fermeture particulière hermétiquement scellée.
En outre, un nettoyage très léger ou même aucun nettoyage n'est ordinairement nécessaire avant ou après la soudure ; des structures particulières de joint ne sont habituellement pas requises ; aucun courant élevé n'est nécessaire, une puissance relativement faible à partir de sources de voltage standard étant généralement suffisante ; la commande de l'appareillage peut être synchronisée avec des machines existantes par de nombreux pro cédés directs. La source de puissance peut être éloi gnée de la zone où la soudure a lieu et les appareil lages nécessitent relativement peu d'entretien.
Des soudures par vibrations, sur une zone de soudure allongée, peuvent être obtenues par un che vauchement partiel consécutif d'une série de soudures par vibrations par points. Ce procédé, pour obtenir une région de soudure allongée, nécessite souvent beaucoup de temps et est coûteux. D'autre part, des soudures par vibrations suivant une zone de soudure allongée et exécutée avec un appareil du type à rou leaux sont plus rapides à faire et plus nettes en appa rence que des soudures par points et par chevauche ment, mais une soudure continue par rouleaux met en jeu des mécanismes rotatifs et de déplacement com pliqués.
Ni le procédé de soudure par points et che vauchement, ni le procédé de soudure continue par rouleaux ne fournissent une zone de soudure allongée avec une impulsion de soudure unique ou extrême ment courte, par exemple d'une fraction de seconde. On a remarqué qu'une soudure vibratoire sur une zone allongée d'une longueur linéaire appréciable peut être obtenue par une seule impulsion d'énergie vibra toire avec une qualité uniforme de liaison sur toute la longueur de la soudure.
Ceci n'était pas praticable antérieurement en raison de l'état de la technique des vibrations mécaniques d'une façon générale et en raison des exigences de tolérance difficiles à satisfaire en relation avec la fabrication d'un grand nombre de types de fermetures allongées scellées herm6ti- quement.
Le procédé de soudure par vibrations sur une aire allongée selon l'invention est caractérisé en ce qu'on place les surfaces à souder des éléments en superposition, on applique une force statique auxdits éléments dans une direction telle et d'une grandeur telle que les surfaces à souder desdits éléments soient maintenues en contact intime dans la zone de sou dure et on transmet à un organe de soudure allongé vibrant, qui est en contact avec un des éléments à souder suivant une surface allongée, des vibrations mécaniques ayant une fréquence comprise entre 59 et 300.000 périodes par seconde,
la zone de soudure correspondant à la longueur de la surface dudit organe vibrant, lesdites vibrations mécaniques étant engendrées par des moyens agencés de manière à faire vibrer ledit organe de soudure dans une direc tion sensiblement perpendiculaire à la direction de ladite force appliquée, et l'énergie vibratoire ainsi engendrée étant suffisante pour qu'une seule impul sion de cette énergie vibratoire produise ladite soudure.
Dans ce procédé, les dimensions de l'aire de con tact de l'organe de soudure vibrant qui est appliqué à l'aire de travail, ont une relation inhérente avec les dimensions du système vibratoire auquel cet organe est attaché et ainsi avec la fréquence pour laquelle le système est établi. De telles dimensions, particu lièrement pour le fonctionnement avec une gamme de fréquences dites ultrasoniques sont ordinairement relativement petites, particulièrement les dimensions en coupe.
Lorsqu'une soudure d'une aire allongée était jusqu'à maintenant produite avec une seule impulsion courte appliquée à un organe de soudure dont une longueur appréciable est en contact avec la pièce à travailler, elle était ordinairement ineffi cace (et pouvait souvent être inopérante, particulière ment pour des applications à haute puissance) car il fallait employer un organe de soudure dont la lon gueur de contact avec la pièce à travailler était sensi blement supérieure à la dimension d'extrémité de la pointe de contact de l'organe de couplage acoustique auquel ledit organe était fixé, ou avec lequel ledit organe faisait corps.
Normalement, en mettant en pratique un équipement de travail vibratoire tel qu'un équipement vibratoire à fréquence ultrasonique, cette dimension d'extrémité de l'organe de couplage ne doit pas être supérieure à environ un quart de la longueur d'onde de la vibration mécanique dans le matériau à la fréquence de fonctionnement. Un fonc- tionnement inefficace du système vibratoire dont l'extrémité est un élément composant vital, qu'elle fasse corps ou non physiquement avec celui-ci,
peut soit conduire à des résultats inacceptables soit néces siter l'emploi d'équipements à puissance excessive en vue de compenser le fonctionnement inefficace.
De plus, une soudure sur une aire allongée ayant une longueur, par exemple, d'environ 12,70 centi mètres à 20,32 centimètres et une largeur d'environ 0,089 centimètre à 0,25 centimètre met en jeu une aire de soudure d'environ 110 à 452 millimètres carrés.
Une soudure vibratoire par point entre deux feuilles d'aluminium de 1,01 à 1,27 millimètre d'épaisseur donne un point qui est grossièrement circulaire avec un diamètre d'environ 5,8 à 6,35 mil- limètres. Une telle dimension de point de soudure peut être obtenue, par exemple, avec un appareil de soudure vibratoire par point de 2.000 à 4.000 watts de capacité possédant une fréquence de 15 kilocycles et son aire de soudure est d'environ 26 millimètres carrés. Ainsi,
les exigences requises en puissance pour faire une soudure d'aire allongée dans un seul inter valle très court de soudure sont aussi très substan tielles.
Dans le procédé selon l'invention, qui permet de fabriquer des fermetures de qualité hermétiquement scellées et avec une aire de soudure allongée par sou dure vibratoire, l'organe de soudure vibratoire allon gée doit être en contact rigoureux et uniforme avec la pièce à travailler sur toute sa longueur. C'est- à-dire que les forces de fixation doivent être distri buées à la fois localement et généralement sur toute la longueur de la zone de soudure. Si cette situation n'est pas satisfaite avec une précision raisonnable, la soudure allongée sera intermittente en qualité et comprendra des parties trop soudées et endomma gées, des parties légèrement soudées et parfois des parties non soudées.
De plus, si l'organe de soudure n'est pas en contact rigoureusement uniforme avec la pièce travaillée sur toute sa longueur et n'est pas fermement et rigidement supporté avec la pièce à travailler par une enclume rigide (une des pièces à travailler peut être suffisamment massive pour fonc tionner comme une enclume rigide), l'organe de sou dure ne se déplacera pas comme une unité (c'est- à-dire essentiellement sans aucune variation en ampli tude ou en phase des vibrations le long de sa lon gueur)
et de grandes variations dans le déplacement de cet organe le long de sa longueur seront rencon trées. De telles variations posent des problèmes acoustiques difficiles tels que des intercouplages (l'extrémité de soudure exécute des déplacements sui vant une courbe en S) et un déplacement inégal (qui peut conduire à une fracture d'une partie du sys tème). Avec ce procédé, un type de soudure dit d'étampage ou de formation peut être obtenu aux extrémités de la zone de soudure allongée si des forces plus grandes sont exercées sur ces extrémités.
Ainsi, les zones d'extrémités, à l'une ou aux deux extrémités peuvent être amincies délibéremment pen- dant l'opération de soudure. Ceci peut être impor tant, par exemple, dans la fabrication de certains corps de boîtes de conserve pour lesquels les extré mités sont prévues avec un rebord dans une opération subséquente. La région amincie peut être adaptée à une telle disposition à bourrelet pour recevoir le bord chevauchant du couvercle de la boîte de conserve qui est appliqué dans une opération ultérieure.
De plus, il peut y avoir différents niveaux de puissance appliqués en différentes parties de l'organe de soudure. Ceci est particulièrement pertinent en ce qui concerne les parties de l'organe de soudure pla cées à chaque extrémité de la zone de soudure, étant donné que les parties de centre renforcent plus ou moins les effets vibratoires auxquelles elles sont sou mises alors que les effets sur les parties d'extrémités sont renforcés seulement sur un côté.
Une forme de réalisation de l'appareil pour la mise en ouvre du procédé selon l'invention est repré sentée, à titre d'exemple dans les dessins ci-annexés, dans lesquels La fig. 1 est une vue en plan de la partie supé rieure d'un appareil pour la mise en ouvre du procédé.
La fig. 2 représente une vue en coupe longitu dinale faite le long des lignes 2-2 de la fig. 1.
La fig. 3 est une vue en coupe transversale faite le long de la ligne 3-3 de la fig. 1.
La fi-. 4 représente une vue d'extrémité le long de la ligne 4-4 de la fig. 2.
La fig. 5 représente une élévation latérale d'un seul élément vibratoire pris parmi l'ensemble repré senté dans la fig. 1.
La fig. 6 représente une vue en coupe agrandie d'une enclume modifiée.
La fig. 7 représente une vue analogue à celle de la fig. 6 après qu'une soudure a été effectuée.
La fig. 8 représente une vue en coupe transver sale faite le long de la ligne 9-9 de la fi-.<B>5</B> et représentant la possibilité pour l'organe de soudure de rattraper les variations dans l'épaisseur des pièces de métal ou les variations d'épaisseurs apparentes résultant d'inégalités de l'organe de soudure et/ou de la surface de prise de l'enclume ou de rattraper les variations dans les surfaces de la pointe de sou dure résultant du dressage de cet organe qui peut être nécessaire de temps en temps.
En se référant aux dessins dans lesquels les mêmes références numériques indiquent des éléments semblables, on a représenté dans la fig. 1 un appa reil employant de l'énergie vibratoire pour souder ensemble des éléments désignés d'une façon générale par la référence numérique 10.
L'appareillage 10, comprend une base 12 com portant des plaques latérales 14 et 16. Un tube trans versal 18 s'étend entre les plaques 14 et 16 et a ses extrémités fixées de façon permanente auxdites pla ques. Une enclume rigide 22 sous la forme d'une barre cylindrique solide 18 est prévue avec un bloc de support ou selle 24. Le support 24 est connecté avec l'extrémité supérieure d'une pluralité de tiges 26 de suiveurs de cames verticales disposées de façon à pouvoir subir un mouvement de va-et-vient. Un bloc de came 32 est supporté de façon fixe par la base 12 et un organe de fixation 33 est supporté par le bloc 32.
Un excentrique 28 est supporté de façon à pou voir tourner, par le bloc came 32 au-dessous de l'enclume 22. Les tiges 26 sont guidées par le bloc 32 et par l'organe de fixation 33. Une poignée 29 possé dant un bras excentré 29a est connectée à l'excentri que 28 et est adaptée pour faire tourner celui-ci pour lever et abaisser les tiges 26. Lorsque les tiges 26 sont soulevées, le support de bloc ou selle 24 est soulevé jusqu'à une position dans laquelle il fournit un support additionnel pour l'enclume 22 pendant la soudure.
Dans les fig. 1 et 2, des plaques verticales de montage 34 et 36 sont fixées à la base 12 sur les côtés opposés de celle-ci. Une cartouche de palier à billes 38 est fixée à la plaque 36 et supporte, de façon qu'elle puisse tourner, une tige 45. Une cartouche à palier à billes 40 est fixée à la plaque 34 et supporte, de façon qu'elle puisse tourner, une tige 47. L'extrémité de la tige 45 éloignée de la plaque 36 est connectée à une plaque d'extrémité 46 d'un support de coupleurs rotatif de forme rectan gulaire 49. De façon analogue, l'extrémité libre de la tige 47 est connectée à une plaque 48 du support 49.
Les plaques d'extrémités 46 et 48 du support 49 sont interconnectées par une plaque supérieure 42 et par une plaque inférieure 44. Les plaques 42, 44, 46 et 48 peuvent être faites en cuivre ou autre maté riau à amortissement élevé pour supprimer la résonance.
Une pluralité d'unités de soudure sont disposées côte à côte et se prolongent à travers le support 49. Chaque unité de soudure comprend un coupleur acoustique réuni axialement, préférablement par un joint métallurgique, à des moyens engendrant une vibration (c'est-à-dire à un transducteur acoustique). Etant donné que chaque unité est identique, seule une unité sera décrite ici en détail. Chaque unité a, de façon classique, une dimension égale à un nombre entier de demi-longueurs d'onde, ainsi que cela est bien connu dans la technique.
Chaque coupleur 50 (qui est d'une longueur égale à un nombre entier de demi-longueurs d'onde suivant le matériau et la géométrie du coupleur et qui est préférablement fait en métal tel que le métal Mortel , le bronze aluminium, le cuivre béryl lium, etc.) est fixé axialement à des moyens généra teurs de vibrations 52 (qui, lorsqu'ils sont du type à magnétostriction, ont une longueur d'une demi- longueur d'onde) préférablement par un joint métal lurgique, à un ventre ou à un noeud de la vibration mécanique de chacun de ces deux organes.
Un organe de montage 54 insensible à l'action d'une force 54 est prévu pour chaque coupleur 50. L'organe de montage 54 comprend un manchon ayant une extrémité 56 réunie métallurgiquement au cou pleur et une extrémité 58 qui est exempte de fixation. Une collerette 60 est prévue sur le manchon à l'en droit d'un nmud. La collerette 60 est réunie, par fixa tion par exemple, aux organes supérieur et inférieur 42 et 44, par un collier de transition <I>60a</I> qui peut être réuni à la collerette 60 par brasure et qui pos sède des surfaces extérieures rectangulaires de façon à être mécaniquement fixé entre les plaques 42 et 44.
Ce collier de transition 60a est préférablement fait en un matériau amortisseur tel que du cuivre. L'or gane de montage insensible à une force 54 est bien connu à l'homme de l'art.
Un organe de soudure 62 s'étend transversale ment sous les coupleurs 50 à 50d. L'organe de sou dure 62 est réuni métallurgiquement à chacun des coupleurs en un point espacé de l'extrémité libre des coupleurs. Ainsi, l'organe 62 est espacé de l'extré mité libre 64 du coupleur 50 (fia. 5) d'une distance qui est préférablement égale à la moitié d'une lon gueur d'onde suivant les propriétés du matériau et la géométrie du coupleur 50.
Dans les fia. 2 et 4, un guide 'lû s'étendant entre les plaques latérales 14-16 est supporté par lesdites plaques, le guide 66 ayant une structure en sandwich comportant une grande fente centrale. Une pluralité de tiges 68 s'étendent côte à côte dans la fente du guide 66. Comme montré plus clairement dans la fia. 2, l'extrémité inférieure de chaque tige 68 est en contact de butée avec la barre d'un coupleur 50 en un point se trouvant entre l'extrémité libre 64 et l'organe 62.
La tige 68, ainsi qu'il sera exposé claire ment par la suite, permet à une force d'être appliquée sur le coupleur 50 en un vrai n#ud acoustique situé entre l'organe de soudure 62 et l'extrémité libre 64.
L'extrémité supérieure de chacune des tiges 68 est connectée à pivot à un étrier 70. Une tige de piston est fixée à chacun des étriers 70 et s'étend dans un cylindre à piston 72, plusieurs cylindres à piston 72 correspondant en nombre au nombre des coupleurs. L'extrémité supérieure des cylindres à piston 72 est fixée, de façon à pouvoir pivoter, au tube de traverse 18. Les conduits pour fournir le fluide moteur (tel que l'air comprimé ou de l'huile sous pression) aux cylindres à pistons 72 n'ont pas été représentés. Lorsque le fluide de mise en mou vement est fourni aux cylindres à pistons 72, une force dans la position et dans la direction de la flèche 74 (fia. 5) peut être appliquée à chacun des coupleurs.
Le force appliquée dans la direction et dans la position de la flèche 74 permet aux coupleurs et à l'organe de soudure 62 de pivoter autour de l'axe longitudinal des tiges 45 et 47. La grandeur de la force 74 a besoin d'être seulement suffisante pour maintenir la longueur totale de l'organe de soudure 62 en contact avec les bords se chevauchant des organes ou éléments de la pièce à souder comme par exemple le corps d'un récipient 76, si bien que lesdits bords se chevauchant sont maintenus en contact intime dans la zone destinée à être soudée.
L'organe 62 possède une longueur telle, qu'il s'étend légèrement au-delà de chaque extrémité des organes de la pièce soudée à savoir le corps du récipient 76, par exemple sur une distance d'environ 6,35 millimètres. Cette relation de longueur fournit un facteur de sécurité et assure que les bords se chevauchant des organes à souder seront assemblés par une soudure à vibration sur toute leur longueur.
Le corps du récipient de forme cylindrique 76 est maintenu, dans une position telle que ses bords libres se chevauchant soient au-dessous de l'organe de soudure 62, par une paire de blocs de pression 78 et 80. Comme montré plus clairement dans la fia. 2, les blocs de pression 78 et 80 sont pourvus d'une surface concave juxtaposée à et espacée de la surface périphérique extérieure de l'enclume 22. Les blocs de pression 78 et 80 et leurs dispositifs de commande respectifs sont identiques. En conséquence, seul le mécanisme de commande du bloc de pression 80 sera décrit en détail.
Le bloc de pression 80 est guidé pour lui per mettre d'effectuer un mouvement de va-et-vient vers et en s'éloignant de l'enclume 22 par un prolonge ment en forme de T 82 qui glisse dans et est guidé par une fente en forme de T ménagée dans le dispo sitif de fixation 33. Le mouvement de bloc 80 est effectué par un cylindre de pression 91. Le bloc 80 est connecté à un piston logé dans le cylindre 91 au moyen d'une tige 92. Le bloc 78 est commandé par un cylindre 93. Les cylindres 91 et 93 sont sup portés dans les positions illustrées par des bras de soutien 94 et 95 respectivement, qui s'étendent entre les plaques latérales 14 et 16.
On notera qu'une rainure est prévue sur la sur face supérieure du bloc 80 pour recevoir une bande ou renfort 96 qui est préférablement faite en un matériau plastique tel que le nylon et qui aide à soulever les coupleurs 50-50d vers le haut. La bande 96 est en forme de U et a ses extrémités libres fixées aux deux tiges les plus extérieures 68.
Chacun des transducteurs pour les coupleurs 50- 50d peut être séparément et individuellement con trôlé en puissance. Cependant, tous les transducteurs sont ordinairement couplés à une seule source de puissance telle qu'un groupe moteur-alternateur ou une alimentation en puissance électrique qui fonc tionne à la fréquence précise qui est commune à tous les transducteurs. Il a été trouvé qu'une meilleure soudure aux extrémités est quelquefois obtenue si l'alimentation en puissance des transducteurs 52 et 52d est légèrement plus grande que celle des trans ducteurs 50a-50c.
L'appareillage 10 fonctionne de la façon suivante Les moyens générateurs d'énergie vibratoire fixés à chacun des coupleurs 50-50d peuvent être du type à magnétostriction ou du type piézo-électrique ou d'autres types connus et ils engendrent de l'énergie vibratoire d'une façon bien connue à l'homme de l'art. Cette énergie vibratoire amène les coupleurs à vibrer axialement, c'est-à-dire suivant une vibration longitudinale. Une telle énergie vibratoire est trans mise à l'organe de soudure 62. L'organe de soudure 62 peut être fait au moyen du même matériau que le coupleur, ou il peut être fait au moyen d'un matériau différent et il est placé à un ventre de vibration sur chacun des coupleurs.
L'organe 62 fournit de l'énergie sur les surfaces se recouvrant et en contact intime des pièces à souder, c'est-à-dire les bords du corps du récipient 76, dans une direction qui est perpendi culaire à la direction de la force statique appliquée et parallèle à la face se trouvant entre lesdites sur faces, produisant ainsi une soudure par vibration entre celles-ci.
Il doit être noté que bien que la même force statique puisse être appliquée à chacun des organes coupleurs, la force appliquée à chacun des organes coupleurs peut aussi différer comme on le désire et comme il sera exposé plus loin.
La grandeur de la force doit être suffisante pour maintenir les pièces à souder en contact ferme dans la région de la face intermédiaire où la sou dure doit être faite. La force de fixation peut ainsi être modifiée dans une large gamme. Dans un exem ple de mise en ouvre préféré, la force de fixation maximum n'a pas besoin de produire une déformation de plus de 10 0/o environ et elle ne doit pas produire de déformation appréciable. Par déformation, on entend la perte en épaisseur de la pièce soudée au centre de la zone de soudure, divisée par l'épaisseur des pièces à travailler avant la soudure, le résultat étant multiplié par cent pour obtenir un pourcentage.
Le moyen générateur de vibrations ou transduc teur 52 est du type à magnétostriction et consiste en un empilage de lamelles métalliques telles que des lamelles de nickel ou d'alliages bien connus, comme l'alliage nickel-cobalt, fer cobalt-vanadium, fer-alu minium et analogues, convenablement dimensionnées pour assurer une résonance axiale à la fréquence du courant alternatif qui y est appliqué, de façon à aug menter ou diminuer en longueur suivant son coeffi cient de magnétostriction. Les moyens d'excitation et de polarisation classiques utilisés avec un transducteur sont bien connus dans la technique.
Au lieu des matériaux métalliques à magnéto striction susmentionnés, les moyens générateurs de vibration ou transducteurs peuvent comprendre pres que tous les matériaux qui possèdent de bonnes pro priétés physiques et qui changeront leurs propriétés physiques sous l'influence d'un potentiel électrique. Ainsi, le moyen générateur de vibrations peut com prendre un matériau à électrostriction tel que du titanate de baryum, du titanate de zirconate de plomb, etc., ou des sandwichs compliqués constitués par des éléments faits en de tels matériaux. Les matériaux à magnétostriction ont une gamme de fréquence de fonctionnement préférée au-dessous de 75.000 hertz.
Des transducteurs en céramique comprenant des sandwichs peuvent être fabriqués pour fonctionner dans la gamme de fréquence à peu près identique ou supérieure à celle des matériaux à magnétostriction et ils ont plusieurs fois l'efficacité de conversion d'éner gie d'un empilage de feuilles de nickel. Cette efficacité de conversion, si elle peut être convenablement uti lisée, abaisse les exigences en puissance de fonction nement de l'équipement. Par exemple, un empilage de feuilles de nickel peut avoir une efficacité d'en semble de 18 à 30 0/o alors qu'un transducteur con venablement établi comprenant des rondelles en céra mique peut avoir une efficacité d'ensemble aussi éle vée qu'environ 90 0/o.
Des moyens tels que les transducteurs 52 sont prévus pour faire vibrer les organes de couplage acoustique 50 à 50d à une fréquence comprise entre environ 59 et 300.000 hertz avec une fréquence pré férée qui est une fréquence comprise entre environ 500 et 100.000 hertz.
Une énergie vibratoire suffi sante est fournie à et délivrée par l'organe de sou dure 62 de telle sorte que les pièces à travailler sont soudées ensemble par une soudure sans fusion avec une aire de soudure allongée, c'est-à-dire que la sou dure est une soudure à l'état solide à laquelle manque la structure de coulage qui est typique pour une sou dure obtenue par des procédés de soudure par fusion; il lui manque également la déformation extrême des éléments de soudure qui est caractéristique d'une soudure par pression, mais elle possède une face intermédiaire entre les éléments de la soudure qui est caractéristique d'une soudure par vibration.
Comme représenté dans les dessins, cinq éléments coupleurs-transducteurs sont prévus. Cependant, un plus grand ou un plus petit nombre d'éléments trans- ducteurs-coupleurs peut être prévu suivant la longueur de la soudure désirée. En pratique, un organe 62 de 13,97 centimètres de long a été métallurgiquement lié à cinq coupleurs et utilisé pour faire une soudure allongée ayant une longueur de 12,70 centimètres qui était la longueur du corps d'un récipient ou boîte de conserve. La soudure allongée avait une largeur de 0,12 centimètre.
Un fait particulièrement significatif est qu'une telle soudure de 12,70 centimètres de lon gueur a été réalisée avec une seule impulsion d'éner gie vibratoire. Chacun des éléments coupleurs trans ducteurs a été dimensionné pour fonctionner à 15.000 périodes par seconde. La puissance électrique d'entrée sur les cinq éléments était au total de 4000 watts. La force totale de fixation appliquée était de 190 kilogrammes par 2,54 centimètres de longueur de soudure ou au total 925 kilogrammes. La soudure était faite au 2/io de seconde entre les bords se recou vrant d'un corps de boîte de conserve constitué en une feuille d'un alliage d'aluminium de 0,25 milli mètre d'épaisseur.
La soudure allongée fournissait un filet net pour l'intérieur de l'emballage, filet qui ne comportait aucune craquelure ou crevasse dans les quelles de la saleté ou des bactéries auraient pu se loger et amener le produit dans la boîte de conserve à être contaminé. De plus, la soudure était dans certains cas presque deux fois aussi solide qu'une soudure à cou ture latérale ou d'une soudure à liaison adhésive uti lisée antérieurement sur des boîtes de conserve. On obtient un joint exempt de craquelures en prévoyant un évidement 114 (fig. 6) sur l'enclume 22'.
Le bord 110 du corps de la boîte recouvre l'évidement 114 et le bord 112 recouvre le bord 110. L'organe de soudure 62' est placé de façon à déplacer le bord<B>110,</B> amenant de ce fait celui-ci à entrer dans l'évidement 114 et à être soudé sur la surface inté rieure de l'autre bord 112.
L'organe de soudure 62 a préférablement une longueur légèrement plus grande que la longueur de la zone de soudure proposée. L'organe 62 n'a pas besoin d'avoir une longueur résonnante (telle qu'une moitié de longueur d'onde ou une longueur d'onde) à la fréquence pour laquelle le système est établi. On notera que l'axe longitudinal de l'organe 62 se prolonge dans la même direction que l'axe longitu dinal de la soudure par vibration, et l'excursion vibra toire de l'organe 62 est dans la direction de la flèche double 100, si bien que la direction de la vibration de l'organe 62 se trouve en travers de la largeur de la soudure et non pas dans la direction de la lon gueur de la soudure.
La largeur et la hauteur de l'organe 62 doivent être aussi petites que cela est conforme avec la rigidité et la résistance dans des conditions de vibration et avec la largeur de la sou dure désirée.
Un organe de soudure 62 qui serait trop massif peut avoir des effets de dissipation d'énergie indési rables. Une soudure trop large peut correspondre à une déperdition non nécessaire de puissance, tout en fournissant une soudure de qualité variable sur la largeur de la bande dans des sections trop éloignées de la position indiquée par rapport aux organes de couplage.
Une faible rigidité à la courbure dans le plan vertical de l'organe 62 est obtenue en utilisant un organe de soudure de faible section, comme une tige en coupe. Comme indiqué dans les fig. 2, 4 et 9, des vérins hydrauliques ou autres organes engendrant une force de fixation peuvent être utilisés pour fournir une force de fixation individuelle pour chacun des coupleurs. En raison de la faible raideur à la courbure susmentionnée de l'organe de soudure en forme de tige, cette application individuelle de force amènera l'organe 62 à se conformer aux irrégularités locales et générales le long de la zone de soudure.
L'enclume peut être constituée par un matériau lourd tel que du cuivre ou du tungstène, ayant une pièce d'insertion remplaçable en acier ou analogue comme la pièce d'insertion 101 dans la fig. 2, pour tenir compte de l'usure le long de la zone où la soudure est effectuée. L'enclume ne doit pas céder dans la direction de la double flèche 100. L'enclume peut prendre une variété de formes de façon à s'adap ter aux diverses formes géométriques de la pièce à souder, comme des boîtes de conserve ou analogues.
Bien que l'appareil 10 illustre un type particulier de moyens pour appliquer une force de fixation sur les pièces à travailler et pour maintenir la forme cylindrique des corps de boîtes de conserve, il sera apprécié par l'homme de l'art que des structures équi valentes peuvent y être substituées. On notera que la surface supérieure arquée du support 24 coopère avec la périphérie intérieure concave des blocs 78 et 80 pour définir des moyens de support qui s'éten dent sensiblement sur un arc de 340 à 3500.
On remarquera que l'élément de support de l'en clume pour les pièces à travailler comprend un élé ment ayant une longueur approximativement égale à la longueur de l'organe de soudure 62 ou quelque peu plus longue et qu'une variété quelconque de .forme parmi plusieurs peut être prévue pour les coupleurs. Dans la fig. 1, il est évident que le coupleur 50b est placé suivant un angle de 901, par rapport à l'axe de l'organe 62 et que chacun des autres coupleurs 50, 50a, 50c, 50d est disposé suivant un angle quelque peu inférieur à 900 par rapport à l'axe longitudinal de l'organe 62.
L'organe de soudure 62 comporte une surface engageant la pièce à travailler. L'expression aire allongée dans le cas présent doit être interprétée comme signifiant une aire dont la longueur est au moins 20 fois la largeur.