FR2656246A1 - METHOD FOR ELECTRICAL WELDING BY POINTS OF METALLIC FILTER ELEMENTS - Google Patents
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Abstract
Le procédé de soudage électrique par points entre un élément filtrant métallique (1) et son support métallique (2), interposés entre deux électrodes (3, 4), consiste à utiliser des électrodes (3, 4) pour chacune desquelles la surface active est égale à au moins dix fois la surface d'une maille de l'élément filtrant métallique (1), à appliquer des impulsions électriques d'intensité réduite par rapport à l'intensité d'une soudure par points traditionnelle, et à assurer un recouvrement des points de soudure successifs tel que la surface de recouvrement des points de soudure successifs est comprise entre 50 % et 60 % de la surface de chaque point de soudure. Le procédé est applicable notamment à la fabrication de filtres ou crépines utilisables dans des applications spatiales.The electric spot welding process between a metallic filter element (1) and its metallic support (2), interposed between two electrodes (3, 4), consists in using electrodes (3, 4) for each of which the active surface is equal to at least ten times the area of a mesh of the metallic filter element (1), to apply electrical pulses of reduced intensity compared to the intensity of a traditional spot weld, and to ensure a covering successive weld points such that the area of overlap of successive weld points is between 50% and 60% of the surface of each weld point. The method is particularly applicable to the manufacture of filters or strainers which can be used in space applications.
Description
Procédé de soudage électrique par points d'éléments filtrants métalliques.Method of electric spot welding of metal filter elements.
La présente invention concerne un procédé de soudage électrique par points destiné plus particulièrement à assurer la liaison entre un élément filtrant de type toile métallique et son The present invention relates to an electric spot welding process intended more particularly to ensure the connection between a wire mesh type filter element and its
support métallique interposés entre deux électrodes. metal support interposed between two electrodes.
L'invention s'applique ainsi notamment à la fabrication de filtres utilisables dans des lanceurs, des satellites, des navettes spatiales ou encore dans la chimie industrielle ou nucléaire De même, l'invention s'applique à la fabrication de crépines qui constituent des éléments capillaires utilisés dans des réservoirs de combustible dits à "tension de surface" montés dans des satellites, plates-formes ou navettes spatiales, ces The invention thus applies in particular to the manufacture of filters used in launchers, satellites, space shuttles or in industrial or nuclear chemistry. Similarly, the invention applies to the manufacture of strainers which constitute elements capillaries used in so-called "surface tension" fuel tanks mounted in satellites, platforms or space shuttles, these
éléments capillaires faisant alors office de barrière de gaz. capillary elements then acting as a gas barrier.
Actuellement, différentes techniques sont utilisées pour réaliser un tel type de liaison Par exemple, le sertissage permet grâce à une quelconque déformation des éléments, de les lier ensemble Cependant ce procédé pose des problèmes au niveau Currently, different techniques are used to achieve such a type of connection For example, crimping allows thanks to any deformation of the elements, to bind together However, this method poses problems at the level
de l'étanchéité dans des conditions sévères de fonctionnement. sealing under severe operating conditions.
Il est également possible d'utiliser le soudage dit "à la molette" consistant à interposer les pièces à souder entre deux molettes qui transmettent un effort continu et un courant pendant toute l'opération de soudage Cependant cette technique présente l'inconvénient de repousser le métal devant la ou les molettes si bien qu'en fin de soudure il est créé un repli préjudiciable à la It is also possible to use so-called "knurling" welding consisting in interposing the parts to be welded between two knobs which transmit a continuous force and a current during the entire welding operation. However, this technique has the disadvantage of repelling the metal in front of the wheel or wheels so that at the end of the weld it is created a withdrawal detrimental to the
tenue mécanique de la structure ainsi réalisée. mechanical strength of the structure thus produced.
Une autre façon d'assembler deux éléments tels que définis ci-dessus consiste à les braser ensemble grâce à un métal d'apport dont, bien entendu, la température de fusion est inférieure à celle des deux éléments à souder Ce procédé a l'inconvénient d'introduire un deuxième ou un troisième agent métallique qui est bien souvent incompatible avec les liquides en présence tels que le Peroxyde d'azote (N 204), la Monométhyl Another way of assembling two elements as defined above is to braze them together thanks to a filler metal whose, of course, the melting temperature is lower than that of the two elements to be welded. This process has the disadvantage to introduce a second or a third metal agent which is very often incompatible with the liquids in the presence such as nitrogen peroxide (N 204), monomonomethyl
hydrazine (MMH), l'hydrazine (N 2 H 4), De plus, le métal d'ap- hydrazine (MMH), hydrazine (N 2 H 4), In addition, the metal of
port peut être corrodé par effet de pile à long terme. port can be corroded by long-term battery effect.
Il est aussi possible de souder un élément filtrant sur un support grâce à un brasage combiné à une diffusion, mais ce procédé présente en fait les mêmes inconvénients que le brasage It is also possible to weld a filter element on a support by soldering combined with a diffusion, but this method actually has the same disadvantages as soldering
seul.only.
On connaît par ailleurs des techniques de soudage élec- In addition, electric welding techniques are known.
trique par points Ces techniques classiques ne sont toutefois applicables qu'à la soudure de pièces réalisées en des métaux ou alliages identiques ou voisins et ne permettent pas le soudage de These conventional techniques, however, are only applicable to the welding of parts made of identical or similar metals or alloys and do not allow the welding of
certains matériaux tels que l'acier inoxydable sur le titane. some materials such as stainless steel on titanium.
Compte tenu des valeurs d'intensité électrique habituellement utilisées dans les techniques de soudage électrique par points, une toile mécanique soudée par un tel procédé classique est soumise à des brûlages qui apportent une fragilisation excessive La tale Given the values of electrical intensity usually used in electric spot welding techniques, a mechanical fabric welded by such a conventional method is subjected to burns that bring excessive embrittlement.
risque par ailleurs d'être souillée par des gouttes de métal. also risk being soiled by drops of metal.
La présente invention vise à remédier aux inconvénients précités et à permettre de réaliser la soudure d'un élément filtrant métallique sur un support métallique avec une excellente tenue mécanique tout en conservant la complète intégrité de The present invention aims to overcome the aforementioned drawbacks and to allow welding of a metal filter element on a metal support with excellent mechanical strength while maintaining the complete integrity of
l'élément filtrant.the filter element.
Ces buts sont atteints grâce à un procédé de soudage électrique par points entre un élément filtrant métallique et son support métallique, interposés entre deux électrodes, caractérisé en ce qu'il consiste à utiliser des électrodes pour chacune desquelles la surface active est égale à au moins dix fois la surface d'une maille de l'élément filtrant métallique, à appliquer des impulsions électriques d'intensité réduite par rapport à l'intensité d'une soudure par points traditionnelle et à assurer un recouvrement des points de soudure successifs tel que la surface de recouvrement des points de soudure successifs est comprise entre These objects are achieved by means of an electric spot welding process between a metal filter element and its metal support, interposed between two electrodes, characterized in that it consists in using electrodes for each of which the active surface is equal to at least ten times the surface area of a mesh of the metal filter element, to apply electrical pulses of reduced intensity compared to the intensity of a traditional spot welding and to ensure a recovery of the successive soldering points such as the surface area of successive weld points is between
% et 60 % de la surface de chaque point de soudure. % and 60% of the area of each weld spot.
Grâce au procédé selon l'invention, l'adhérence obtenue par diffusion superficielle crée une adhérence mécanique ou collage qui intervient même lorsqu'il s'agit d'assembler des pièces en métaux ou alliages métalliques fort différents l'un de l'autre, et qui est suffisante pour garantir une utilisation fiable de l'élément filtrant assemblé dans des applications telles que celles With the method according to the invention, the adhesion obtained by surface diffusion creates a mechanical adhesion or bonding that occurs even when it comes to assembling metal parts or metal alloys very different from each other, and which is sufficient to ensure reliable use of the assembled filter element in applications such as
indiquées en tête de la description. indicated at the beginning of the description.
Le procédé selon l'invention permet également d'obtenir une étanchéité du cordon de soudure supérieure à celle du point de The process according to the invention also makes it possible to obtain a sealing of the weld bead greater than that of the point of
bulle de la toile métallique.bubble of the wire cloth.
Selon une autre caractéristique de la présente invention, le soudage est réalisé par décharge de condensateur, ce qui assure According to another characteristic of the present invention, the welding is carried out by capacitor discharge, which ensures
une liaison par adhérence mécanique. a bond by mechanical adhesion.
Le cordon de soudure ainsi réalisé peut bien entendu The weld bead thus produced can of course
être de forme quelconque.be of any shape.
L'élément filtrant et/ou le support peuvent être réalisés dans des aciers courants, en acier inoxydable, en alliage à base de cuivre, ou encore en titane ou alliage à base de titane, ou en aluminium ou alliage à base d'aluminium Toutes les combinaisons sont envisageables sans sortir du cadre de l'invention. Afin d'améliorer le procédé selon l'invention, il est possible de refroidir l'électrode supérieure par un ruissellement externe d'eau déminéralisée, ou encore d'assurer le refroidissement de l'une ou de l'autre des électrodes par une The filter element and / or the support may be made of common steels, stainless steel, copper-based alloy, or titanium or titanium-based alloy, or aluminum or aluminum alloy All the combinations are conceivable without departing from the scope of the invention. In order to improve the process according to the invention, it is possible to cool the upper electrode by an external flow of demineralized water, or to ensure the cooling of one or the other of the electrodes by a
circulation interne d'eau.internal circulation of water.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente Other features and benefits of this
invention ressortiront mieux à la lecture de la description qui va invention will come out better on reading the description which will
suivre, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 représente en coupe les éléments essentiels nécessaires au procédé selon l'invention; la figure 2 montre le cordon de soudure obtenu par le procédé selon l'invention; Comme représenté schématiquement sur la figure 1, deux électrodes 3, 4 sont placées respectivement au-dessus et en- dessous des pièces à souder qui sont un élément filtrant telle qu'une toile métallique 1 et son support 2, métallique également Les électrodes follow, made with reference to the accompanying drawings in which: Figure 1 shows in section the essential elements necessary for the method according to the invention; Figure 2 shows the weld bead obtained by the process according to the invention; As shown diagrammatically in FIG. 1, two electrodes 3, 4 are respectively placed above and below the parts to be welded, which are a filter element such as a wire cloth 1 and its support 2, which is also metallic.
peuvent être cylindriques ou coniques. can be cylindrical or conical.
-Une fois les éléments en place, la soudure est réalisée -Once the elements in place, the welding is done
par exemple par décharge d'un condensateur. for example by discharging a capacitor.
Ceci permet d'assurer ainsi une liaison par diffusion superficielle, ou adhérence mécanique, des deux métaux Le réglage des paramètres de la machine à souder (non représentée) est effectué de façon à obtenir un assemblage de type collage This makes it possible to ensure a connection by surface diffusion, or mechanical adhesion, of the two metals. The adjustment of the parameters of the welding machine (not shown) is carried out in such a way as to obtain a collage-type assembly.
c'est-à-dire sans fusion profonde des métaux. that is to say without deep melting of metals.
Plusieurs types de matériaux peuvent être soudés ensemble. Ainsi, une toile métallique 1 et un support 2 peuvent être réalisés chacun en un matériau choisi parmi les matériaux suivants qui, graêe au procédé selon l'invention sont assemblables indifféremment les uns avec les autres: les aciers courants, les aciers inoxydables, les alliages à base de cuivre, l'aluminium, les Several types of materials can be welded together. Thus, a wire cloth 1 and a support 2 may each be made of a material chosen from the following materials which, according to the invention, are grafted together without distinction from one another: common steels, stainless steels, alloys based on copper, aluminum,
alliages d'aluminium, le titane et les alliages de titane. aluminum alloys, titanium and titanium alloys.
On remarquera que dans le cas d'une toile en acier inoxydable soudée sur un support en titane, il existe une remontée du titane dans les mailles de la toile, ce qui assure non seulement une adhérence mécanique inhérente au procédé de soudage selon l'invention, mais de plus un accrochage mécanique mutuel des Note that in the case of a stainless steel fabric welded to a titanium support, there is a rise of titanium in the mesh of the fabric, which not only ensures inherent mechanical adhesion to the welding process according to the invention , but also a mutual mechanical interlocking of
deux matériaux.two materials.
Dans le cas d'une liaison réalisée conformément à l'invention, il n'y a pas, contrairement aux procédés classiques, In the case of a connection made according to the invention, unlike conventional methods, there is no
de formation de lingot de soudure capable de fragiliser la liaison. welding ingot formation capable of weakening the bond.
De façon préférentielle, la surface active de chacune des électrodes 3,4 est égale à au moins dix fois la surface d'une maille de l'élément filtrant 1, la maille étant définie selon les Preferably, the active surface of each of the electrodes 3,4 is equal to at least ten times the surface of a mesh of the filtering element 1, the mesh being defined according to the
normes NF XII-506 et NF XII-515.standards NF XII-506 and NF XII-515.
En superposant les points de soudure de telle façon que leurs surfaces de recouvrement mutuelles soient comprises entre 50 % et 60 % de la surface d'un point de soudure, c'est-à-dire comme représenté sur la figure 2, on réalise ainsi un cordon de soudure 5 de grande qualité, dont le niveau d'étanchéité est By superimposing the solder points so that their overlapping surfaces are between 50% and 60% of the area of a weld spot, ie as shown in FIG. a weld bead 5 of high quality, whose level of tightness is
supérieur à celui correspondant au "point de bulle" de la toile. greater than that corresponding to the "bubble point" of the canvas.
Le cordon de soudure peut être de forme quelconque (circulaire, carré, rectangulaire, ovale) dés lors que la condition de recouvrement précitée est respectée De même, la The weld bead can be of any shape (circular, square, rectangular, oval) as long as the above-mentioned overlapping condition is respected.
toile peut présenter des modes de tissage très divers. canvas can present very diverse weaving modes.
Comme il a déja été dit, cette soudure dont le résultat peut être comparé à un collage, ne touche qu'une zone superficielle très limitée de chaque matériau Elle est assimilable à une adhérence mécanique, et permet d'éviter les risques de fragilisation liés à une soudure classique en particulier car As has already been said, this weld, the result of which can be compared to a gluing, affects only a very limited surface area of each material It is comparable to a mechanical adhesion, and makes it possible to avoid the risks of embrittlement related to a classic weld especially because
cette soudure ne crée pas de lingot. this weld does not create ingot.
Afin d'améliorer les performances techniques du procédé selon l'invention, il peut être envisagé de refroidir l'électrode In order to improve the technical performance of the process according to the invention, it may be envisaged to cool the electrode
supérieure, par exemple en l'arrosant par un film 6 d'eau déminé- by watering it with a film of deionized water
ralisée (Fig 1) Dans ce cas, la soudure est réalisée sous un film d'eau Le refroidissement peut également être effectué grâce à une circulation d'eau interne dans l'une des électrodes 3, 4 ou dans les deux Sur la figure 1 on a représenté une circulation d'eau 7 In this case, the welding is carried out under a film of water. The cooling can also be carried out by means of an internal water circulation in one of the electrodes 3, 4 or in both of them in FIG. a circulation of water has been represented 7
à l'intérieur de l'électrode 4.inside the electrode 4.
Le procédé selon l'invention permet de souder ensemble des métaux tels que l'acier inoxydable et le titane, ce qui est The method according to the invention makes it possible to weld together metals such as stainless steel and titanium, which is
nouveau vis-a-vis des procédés classiques. new vis-à-vis conventional methods.
Les éléments pouvant être réalisés à l'aide du procédé Elements that can be made using the process
selon l'invention sont nombreux et variés. according to the invention are numerous and varied.
A titre d'exemple on peut citer des filtres utilisables dans des lanceurs, des satellites, des navettes spatiales ou By way of example, we can mention filters that can be used in launchers, satellites, space shuttles or
encore dans la chimie industrielle ou nucléaire De même, l'inven- still in industrial or nuclear chemistry Similarly, the invention
tion s'applique à la fabrication de crépines qui constituent des éléments capillaires utilisés dans des réservoirs de combustible dits à "tension de surface" montés dans des satellites, plates-formes ou navettes spatiales, ces éléments capillaires This applies to the manufacture of strainers which constitute capillary elements used in so-called "surface tension" fuel tanks mounted in satellites, platforms or space shuttles, these capillary elements
faisant office de barrière de gaz.acting as a gas barrier.
La présente invention n'est bien entendu pas limitée aux The present invention is of course not limited to
seules applications précitées.only aforementioned applications.
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