FR3026038A1 - Bobine pour soudage de pieces plates par impulsion magnetique et procede de soudage associe - Google Patents

Abstract

L'invention concerne une bobine (10) pour soudage de pièces par impulsion magnétique comportant une partie active (125) dont une surface, dite active (121), est destinée à être disposée en regard d'une des pièces, au niveau d'une zone de recouvrement des pièces entre elles de largeur Lwz, ladite pièce, au niveau de la zone de recouvrement, définissant/s'étendant selon un plan (XY), ladite surface active présentant une largeur Lb au moins égale à la largeur Lwz. La surface active (121) présente, sur sa largeur Lb, un profil incliné de sorte que ladite surface active est destinée à présenter un angle non nul par rapport au plan (XY) lorsque les pièces sont en position au niveau de la bobine pour le soudage. L'invention concerne également un procédé de soudage par impulsion magnétique associé.

Description

Domaine de l'invention La présente invention concerne le domaine du soudage, et plus particulièrement le domaine du soudage par impulsion magnétique, pour l'assemblage de pièces entre elles de façon permanente. La présente invention porte notamment sur une forme de réalisation améliorée de bobine pour le soudage de pièces plates. Etat de la technique Le soudage par impulsion magnétique appartient au domaine des procédés de soudage par impact permettant la réalisation d'une liaison entre deux pièces métalliques par pression l'une contre l'autre au niveau d'une zone de recouvrement. Le principe d'un tel procédé de soudage par impulsion magnétique repose principalement sur l'impact à grande vitesse des pièces grâce à des forces électromagnétiques générées par une bobine. De manière classique, un système pour mettre en oeuvre un tel procédé de soudage par impulsion magnétique comporte un ou plusieurs condensateurs relié(s) à une bobine pour créer un champ magnétique bref et intense. Le ou les condensateurs serve(nt) au stockage d'une grande quantité d'énergie électrique. Le champ magnétique intense créé est le résultat d'une décharge très rapide de cette énergie électrique dans la bobine.

Pour réaliser le soudage de deux pièces entre elles avec un tel procédé, lesdites deux pièces sont préalablement superposées l'une par rapport à l'autre, au moins sur une zone dite de recouvrement. La bobine est positionnée au niveau de cette zone de recouvrement. La pièce dénommée pièce interne est celle qui est positionnée proche de la bobine, sans être en contact avec celle-ci, et la pièce dénommée pièce externe est celle qui est la plus éloignée de la bobine. Une très grande quantité d'énergie électrique, préalablement stockée dans le ou les condensateurs, est subitement déchargée dans la bobine, sous la forme d'un courant variable de très forte intensité, en un temps très court. A titre d'exemple, certains systèmes peuvent atteindre quelques centaines de milliers d'ampères en quelques microsecondes. Le courant génère un champ magnétique variable entre la bobine et la pièce interne et induit des courants de Foucault dans cette pièce interne. Ces courants de Foucault associés au champ magnétique environnant développent dans la pièce interne des forces volumiques importantes appelées forces de Lorentz. Ces forces engendrent une forte accélération de la pièce interne en direction de la pièce externe. La vitesse de collision de la pièce interne sur la pièce externe peut s'élever à plusieurs centaines de m/s. Lorsque certaines conditions d'impact, notamment l'angle de collision et la vitesse de collision, sont réunies, cet impact génère d'une part un jet de matière qui va nettoyer la surface des deux pièces, et d'autre part une pression qui va rapprocher les atomes des matériaux des deux pièces les uns contre les autres de telle sorte que leurs forces de répulsion naturelles soient vaincues, résultant ainsi en une liaison métallique sans fusion. La paroi de la pièce interne est alors non seulement liée d'un point de vue métallurgique à la paroi de la pièce externe mais a subi également une déformation rémanente.

Un tel procédé de soudage par impulsion magnétique est couramment utilisé pour l'assemblage de pièces tubulaires, via une bobine dite annulaire. Ce procédé est également utilisé pour souder à plat des tôles sur une zone continue ou par point. Un avantage d'un tel procédé de soudage par impulsion magnétique réside dans le fait que l'assemblage des deux pièces est effectué à l'état solide, ce qui permet de s'acquitter de tous les problèmes connus du soudage classique impliquant la fusion des matériaux. Les pertes d'énergie sont ainsi minimales et en conséquence les pièces à souder chauffent peu. L'absence de fusion dans les pièces durant le soudage permet ainsi d'assembler des matériaux ayant un point de fusion différent. Le procédé de soudage par impulsion magnétique présente cependant l'inconvénient de nécessiter des fortes intensités pour souder les pièces entre elles. Le recours à de telles intensités engendre, dans la bobine, des températures et des contraintes importantes, pouvant conduire à des dommages irrémédiables sur la bobine, tels que des fissures ou la fonte de la bobine.

Un autre inconvénient de ce procédé réside également dans la qualité de la soudure réalisée. Un contact entre les deux pièces n'est pas une garantie de soudage. Pour que le soudage ait lieu, plusieurs paramètres doivent être pris en compte, notamment l'angle de collision et la vitesse de collision. Ces deux paramètres sont liés à l'agencement relatif initial de la bobine et des deux pièces à souder, aux matériaux des pièces et au signal de courant utilisé. Pour rappel, la vitesse de collision est la vitesse de collision radiale entre les deux pièces. On définit aussi la vitesse du point de collision qui est tangentielle aux pièces. La vitesse de collision et la vitesse du point de collision sont liées par l'angle de collision. Ces vitesse de collision et vitesse de point de collision évoluent lors de l'impact. La vitesse du point de collision peut s'élever à plusieurs milliers de m/s. L'angle de collision est défini comme l'angle entre les parois des deux pièces lors de la collision. L'angle de collision est dynamique, c'est-à-dire qu'il évolue au cours de la collision, notamment car la pièce interne se déforme de manière non uniforme. Chaque couple de matériau est défini par une fenêtre de soudage, c'est à dire un ensemble de paramètres (angle de collision, vitesse du point de collision), permettant la réalisation d'une soudure de bonne qualité. La modification de l'un des paramètres peut avoir des conséquences sur la qualité de la soudure. Entre autre, l'angle de collision évoluant au cours de la collision, il est difficile de rester dans la fenêtre de soudage. Exposé de l'invention La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients. La présente invention a notamment pour but d'apporter une solution efficace permettant de souder des pièces dite plates, tout en assurant la résistance mécanique de l'article obtenu par une telle soudure et en garantissant une soudure saine.

L'invention concerne ainsi une bobine pour soudage de pièces par impulsion magnétique comportant une partie active dont une surface, dite active, est destinée à être en regard d'une des pièces, au niveau d'une zone de recouvrement des pièces entre elles. Les pièces ont au moins une surface plate ou sensiblement plate. Par pièces plates, on entend que les pièces ont au moins une surface de forme plane, ou sensiblement plane, sur toute ou partie de leur longueur, au moins au niveau de leur zone de recouvrement. Par partie active, on entend une zone de la bobine où se concentre et circule un courant, délivré par une unité de stockage d'énergie électrique, pour créer un champ magnétique au niveau de la bobine. Une épaisseur de la zone active correspond sensiblement à l'épaisseur de peau. A haute fréquence, le courant circule sur une épaisseur réduite correspondant à l'épaisseur de peau. La fréquence mise en oeuvre dans le soudage par impulsion magnétique est de quelques dizaines de kHz, ce qui correspond par exemple, à une épaisseur de peau de quelques millimètres pour une bobine réalisée dans un matériau en acier. Les pièces plates sont destinées à être disposées l'une sur l'autre, en formant, au niveau de leur superposition, la zone de recouvrement, puis à être positionnées en vis-à-vis de la surface active de la bobine, pour y être soudées au niveau d'une zone de travail par le champ magnétique généré par la bobine.

Une des pièces, par exemple la pièce la plus proche de la surface active de la bobine, s'étend, au moins au niveau de la zone de travail, selon un plan XY donné. La zone de travail est la partie de la zone de recouvrement située en vis-à-vis de la surface active. Ladite zone de travail présente une longueur de 25 travail Lw, correspondant à une longueur de soudage maximale entre la pièce interne et la pièce externe. La surface active présente une largeur Lb donnée. La largeur Lb de la surface active est dimensionnée de sorte à permettre la réalisation d'une soudure de longueur prédéfinie entre lesdites 30 pièces. Cette longueur prédéfinie est la longueur de soudage. De préférence, la largeur de la surface active est au moins égale à la longueur de soudage.

Selon l'invention, la surface active de la bobine présente, sur sa largeur Lb, un profil incliné de sorte que ladite surface active soit destinée à présenter un angle non nul par rapport au plan, défini par la pièce la plus proche de la surface active de la bobine, lorsque les pièces sont disposées au niveau de la bobine et bloquées en position par des moyens de fixation pour le soudage. Une telle forme de bobine permet avantageusement de faire varier l'écart entre la surface active de la bobine et la pièce la plus proche de la surface active de la bobine, dite pièce interne, ce qui influence les paramètres fondamentaux que sont la vitesse du point de collision et l'angle de collision. Un tel profil de surface active permet, lorsque la pièce interne est positionnée de sorte que son extrémité libre soit la plus proche de la surface active, de conserver un angle de collision sensiblement constant, ce qui permet de se maintenir plus longtemps dans la fenêtre de soudage du couple de matériau des pièces à souder. La longueur de soudage entre les deux pièces est augmentée, améliorant ainsi la tenue mécanique de l'assemblage. Un autre avantage de la bobine suivant l'invention réside dans le fait que les contraintes maximales, en termes de température et de déformation plastique, subies par la bobine, et générées par le passage du courant de très forte intensité dans la bobine, sont réduites. Un changement du profil de la surface active de la bobine entraine un changement de la répartition de courant dans la zone active. En effet, un des paramètres entrant en jeu est la distance entre la surface active de la bobine et la pièce interne. La densité de courant dans la partie active diminue avec l'augmentation de l'écart entre la surface active de la bobine et la pièce interne. La densité de courant étant en fait inversement proportionnelle à cette distance, le profil de la surface active de la bobine selon l'invention permet ainsi d'augmenter la distance avec la zone de la bobine où la densité de courant était la plus élevée. Dans cette zone, les contraintes sont donc réduites. La durée de vie de la bobine est augmentée significativement.

Suivant des modes de mise en oeuvre préférés, l'invention répond en outre aux caractéristiques suivantes, mises en oeuvre séparément ou en chacune de leurs combinaisons techniquement opérantes. Selon des modes de réalisation préférés, la surface active présente, sur sa largeur Lb, un profil incliné sur la totalité de la largeur Lb. Selon des modes de réalisation préférés, la surface active présente, sur la sa largeur Lb, deux portions à profil plan reliés entre eux par une portion à profil incliné. Selon des modes de réalisation préférés, pour réduire les 10 déformations plastiques dans la bobine au cours du soudage des pièces, la partie active comporte, de part et d'autre de la surface active, une partie chanfreinée et/ou rayonnée. Selon des modes de réalisation préférés, la bobine comporte un concentrateur de champ magnétique comprenant la partie active. Le 15 concentrateur de champ magnétique est positionné entre la pièce interne et une surface extérieure de la bobine. La partie active est alors créée dans ledit concentrateur de champ magnétique. Le concentrateur de champ magnétique est avantageusement une pièce interchangeable, et permet de conserver une même bobine pour 20 plusieurs applications (changement de dimension des pièces, ...). L'invention est également relative à un procédé de soudage par impulsion magnétique de deux pièces. Le procédé comporte les étapes de : - disposer les pièces l'une par rapport à l'autre en formant une zone de travail, en vis-à-vis de la surface active d'une bobine selon l'un 25 de ses modes de réalisation, de sorte qu'une extrémité libre de la pièce interne est la plus proche de la surface active, - soumettre la zone de travail à un champ magnétique de sorte qu'une pression s'exerce sur une paroi, dite extérieure, de l'une des pièces et vient la plaquer étroitement contre une paroi, dite 30 extérieure, de l'autre pièce en provoquant leur liaison de façon permanente ; cette étape est dite étape de soudage.

Les deux pièces, plates, sont positionnées l'une sur l'autre en formant la zone de recouvrement. Les deux pièces sont disposées en regard de la bobine de sorte que la zone de travail située dans la zone de recouvrement soit placée en vis-à-vis de la surface active. La pression est exercée sur la paroi extérieure de la pièce la plus proche de la surface active, ou pièce interne, qui vient se plaquer contre la paroi extérieure de la pièce la plus éloignée de la surface active, ou pièce externe. Lors de l'étape de soudage, la zone de travail est soumise à un champ magnétique provenant de la partie active de la bobine de sorte qu'une pression s'exerce sur la paroi extérieure de la pièce la plus proche de la bobine, et vient appliquer la paroi extérieure opposée de cette pièce étroitement contre la paroi extérieure de l'autre pièce en provoquant leur liaison de façon permanente. Ainsi, lorsque la zone de travail est soumise au champ magnétique généré par la bobine assurant le soudage par pression, les deux pièces viennent s'appliquer étroitement l'une contre l'autre par mise en vitesse et déformation de la pièce la plus proche de la bobine en direction de l'autre pièce. Un tel procédé permet de maintenir, lors de l'étape de soudage, un angle de collision entre les deux pièces sensiblement constant, ce qui permet de rester dans la fenêtre de soudage du couple de matériau constituant les pièces à souder. Ainsi, la soudure réalisée est améliorée et sa longueur est augmentée. Un tel procédé permet également d'améliorer la tenue de la bobine aux contraintes thermiques et de déformations plastiques lors de l'étape de 25 soudage. Présentation des figures L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description ci-après faite en référence aux dessins annexés : La figure 1 représente schématiquement une vue en perspective d'une 30 bobine plate pour soudage par impulsion magnétique, selon un premier exemple de réalisation, et les pièces à souder en vis-à-vis, en pointillé, La figure 2 représente une coupe transversale de la bobine de la figure 1 selon la ligne AA, illustrant le profil de la surface active de ladite bobine, La figure 3 représente schématiquement une vue de dessus d'une bobine plate pour soudage par impulsion magnétique, selon un deuxième exemple de réalisation, La figure 4 illustre une comparaison entre les distances de soudage obtenues par une bobine de l'art antérieur et une bobine selon un mode de réalisation de l'invention, pour un même couple de matériau dans la fenêtre de soudage associée.

Description détaillée d'un mode de réalisation de l'invention Les figures 1 et 2 illustrent une bobine 10 pour le soudage par impulsion magnétique des deux pièces 20, 30, selon un premier mode de réalisation. Les deux pièces 20, 30 sont réalisées dans un matériau métallique. Une telle bobine 10 fait partie intégrante d'un dispositif de soudage par impulsion magnétique qui comporte en outre une unité de stockage 50 et un ou plusieurs commutateurs 51. L'unité de stockage 50 est configurée pour et destinée à emmagasiner une forte énergie, par exemple de l'ordre de quelques dizaines de kilojoules (kJ).

Dans un exemple préféré de réalisation, l'unité de stockage est une batterie de condensateurs de décharge. La bobine est quant à elle configurée pour et destinée à créer un champ magnétique concentré dans un espace délimité, décrit ultérieurement. Les deux pièces, dites pièce interne 20 et pièce externe 30, sont destinées à être disposées l'une sur l'autre, en formant, au niveau de leur superposition, une zone dite de recouvrement 25, puis à être soudées au niveau de tout ou partie de ladite zone de recouvrement par la bobine 10. Les deux pièces 20,30 sont positionnées l'une sur l'autre de manière sensiblement parallèle, au moins au niveau d'une zone de recouvrement.

De préférence, la zone de recouvrement 25 est située au niveau d'une extrémité d'au moins une pièce, par exemple une extrémité de la pièce interne 20. Dans un mode de réalisation non représenté, lorsque la pièce externe 20 est réalisée dans un matériau présentant une très faible conductivité électrique, tel que par exemple une pièce réalisée en acier, une pièce intermédiaire, dénommée pousseur, est positionnée contre une paroi extérieure de la pièce externe. Cette pièce intermédiaire présente une bonne conductivité électrique.

Dans le mode de réalisation décrit, la bobine 10, généralement dénommée bobine plate, comporte un corps 11 sous la forme d'un E couché. Le corps présente une branche centrale 12 et deux branche latérales 14, 15, de part et d'autre de la branche centrale, chacune séparées de ladite branche centrale par une fente.

Le corps 11 présente une première face, dite face supérieure 111, et une seconde face, dite face inférieure 112, opposée à ladite première face latérale. Le corps 11 est réalisé dans un matériau présentant des caractéristiques spécifiques en termes, d'une part, de résistance mécanique à la déformation plastique et d'autre part de conductivité électrique élevée pour y faire circuler un courant de très forte intensité, de l'ordre de quelques centaines de milliers d'Ampères. Dans un exemple préféré de réalisation, le matériau du corps est en acier, de préférence, un acier haute résistance.

Les branches latérales 14, 15 comportent préférentiellement des orifices traversants (non représentés) pour le passage de moyens de fixation (non représentés) configurés pour fixer la bobine à une base (non représentée) reliée à l'unité de stockage d'énergie 50 et au(x) commutateur(s) 51. Lorsque le(s) commutateur(s) 51 se ferme(nt), les branches latérales 14, 15 et la branche centrale 12 de la bobine 10 sont reliées à l'unité de stockage 50, et un courant de forte intensité circule dans la bobine 10 produisant un champ magnétique.

La bobine est conçue pour que la densité du courant dans une zone de la bobine, soit suffisante pour satisfaire les conditions de soudage. Cette zone est appelée partie active 125. Elle est par exemple décrite dans le document WO 2012/103873.

Dans le cas d'une bobine plate telle que décrite dans ce mode de réalisation, le courant circule à travers la bobine, en pénétrant dans la branche centrale 12 et en ressortant dans les deux branches latérales 14, 15, comme l'illustrent les flèches sur la figure 1. Ce courant est concentré, dans la partie active 125, située dans la branche centrale 12, sur une couche délimitée par une surface active 121, au niveau de la première face 111, et d'épaisseur correspondant à l'épaisseur de peau. Dans l'exemple non limitatif d'une bobine réalisée en acier, l'épaisseur de peau est de l'ordre de quelques millimètres pour une fréquence de quelques dizaines de kHz. Le courant génère, dans un espace délimité entre la zone de recouvrement 25 et la surface active 121, dite zone opérationnelle, un champ magnétique concentré. Les deux pièces 20,30 sont avantageusement positionnées au niveau de la bobine de sorte que tout ou partie de la zone de recouvrement 25 soit en vis-à-vis de la surface active 121. La pièce interne 20 est la pièce la plus proche de la partie active 125, celle en vis-à-vis de la surface active 121. La zone de recouvrement 25 en vis-à-vis de la surface active 121 est dénommée zone de travail. Ladite zone de travail présente une longueur prédéfinie, dite longueur de travail Lw,. Cette longueur de travail Lw, correspond à une longueur de soudage maximale entre la pièce interne et la pièce externe.

En pratique, la longueur de soudage est sensiblement inférieure à cette longueur de travail. La pièce s'étend dans un plan XY d'un trièdre XYZ, sensiblement parallèle à la face supérieure de la bobine. La surface active 121 de la bobine présente une largeur Lb dimensionnée de sorte à être au moins égale à la longueur de travail Lw, de la zone de recouvrement 25. 302 603 8 11 La surface active 121 présente, sur sa largeur Lb, un profil incliné, c'est-à-dire que la surface active n'est pas parallèle au plan XY de la pièce interne 20, au niveau de la zone de travail. En d'autres termes, la zone opérationnelle présente une section qui 5 diminue progressivement, le long de la largeur Lb. Dans un mode de réalisation, la zone opérationnelle présente une section de section transversale monotone décroissante, le long de la largeur Lb, selon une direction partant d'un premier bord 128 vers un second bord 129 de la branche centrale 12. 10 Dans un mode préféré de réalisation, la surface active 121 présente, sur sa largeur Lb - une première portion 122, de largeur Li, à profil plan, c'est-à-dire que la surface active est parallèle au plan XY de la pièce interne 20, - une deuxième portion 123, de largeur L2, à profil incliné, c'est-à-dire 15 que la surface active n'est pas parallèle au plan XY de la pièce interne 20, au niveau de la zone de recouvrement 25, - une troisième portion 124, de largeur L3, à profil plan, c'est-à-dire que la surface active est parallèle au plan XY de la pièce interne 20. En d'autres termes, la zone opérationnelle présente, sur la largeur Lb, 20 une section formée par une succession de trois tronçons, selon une direction partant du premier bord 128 vers le second bord 129 de la branche centrale 12: - un premier tronçon, de largeur Li, présentant une section transversale Si constante, - un deuxième tronçon, de largeur L2, présentant une section 25 transversale monotone décroissante, - un troisième tronçon, de largeur L3, présentant une section transversale S3 constante. En d'autres termes, la zone opérationnelle présente une section transversale Si, dans le premier tronçon inférieur à une section transversale 30 S3, dans le troisième tronçon. Le deuxième tronçon est défini par une pente d'angle p.

La section transversale S1 du premier tronçon étant la section la plus proche de la pièce, le niveau de l'intensité du courant circulant dans la bobine sera plus élevé dans ledit premier tronçon. En effet, les lignes de champ magnétique sont plus resserrées et la pression magnétique est supérieure.

Ainsi la partie de la pièce intérieure 20 située dans ce premier tronçon aura une accélération plus forte lors du procédé de soudage décrit ultérieurement. A contrario, la section transversale S3 du troisième tronçon étant la section la plus grande, la densité de courant circulant dans la bobine sera moins élevée dans le premier tronçon, ce qui va diminuer la pression magnétique dans ledit premier tronçon. De plus, la bobine est moins sollicitée mécaniquement et thermiquement dans ce premier tronçon. Un tel profil de surface active permet avantageusement de recourir à une unité de stockage délivrant à la bobine une énergie plus basse, ce qui améliore la tenue thermique et structurelle de ladite bobine. Une telle unité de stockage délivrant une énergie plus basse présente aussi un intérêt financier. Un tel profil de surface active permet également de limiter les sollicitations de la bobine au niveau de la première portion ce qui permet d'augmenter la durée de vie de la bobine. Un tel profil de surface active permet également avantageusement de modifier l'espace entre la bobine 10 et la pièce interne 20, ce qui a un impact sur les paramètres fondamentaux que sont la vitesse du point de collision et l'angle de collision. Un tel profil permet, lorsque la pièce interne 20 est positionnée de sorte que son extrémité libre est située au niveau du premier tronçon, dans la section transversale de la zone de travail la plus petite, de maintenir les paramètres fondamentaux dans la fenêtre de soudabilité du matériau constituant la pièce externe plus longtemps. La qualité et l'efficacité de la soudure entre la pièce interne 20 et la pièce externe 30 sont ainsi améliorées. Dans une forme préférée de réalisation, la largeur L1 du premier tronçon est inférieure à la largeur L3 du troisième tronçon. Dans un exemple préféré de réalisation, la largeur L1 équivaut à 10% de la largeur Lb de la surface active 121, la largeur L3 équivaut à 30% de la largeur Lb de la surface active 121 et la pente du deuxième tronçon présente un angle l de 15°. Une largeur L1 réduite et une pente d'angle l prononcée reporte les sollicitations sur le troisième tronçon.

Dans une autre forme de réalisation, lorsqu'il est fait recours à un pousseur, la largeur L1 du premier tronçon est équivalente à la largeur L3 du troisième tronçon. Dans un exemple préféré d'une telle forme de réalisation, pour une bobine réalisée en acier, la largeur L3 et la largeur L1 sont équivalents à 20% de la largeur Lb de la surface active 121 et la pente du deuxième tronçon présente un angle l de 10°. Dans un mode de réalisation non illustré, pour réduire encore plus significativement les déformations plastiques de la bobine en cours de soudage, et par conséquent diminuer les sollicitations de la bobine au niveau de la surface active 121, la partie active 125 comporte, de part et d'autre des premier 128 et second 129 bords de la branche centrale 12, une partie chanfreinée. Dans un autre mode de réalisation, pour supprimer les effets de pointe et/ou le pincement des lignes de champs magnétiques, la branche centrale comporte, de part et d'autre des premier 128 et second 129 bords, un pourtour périphérique arrondi. Ainsi, la densité de courant est mieux répartie, ce qui évite une concentration de contraintes et aussi un pic de température. Un exemple de procédé de soudage à partir d'une telle bobine est à présent décrit.

Pour souder deux pièces entre elles par impulsion magnétique, le procédé comporte une première étape de positionnement, dans la bobine, des deux pièces à souder au niveau. Les deux pièces sont positionnées l'une sur l'autre en formant la zone de recouvrement, à l'endroit où la soudure est souhaitée.

Les deux pièces sont disposées au niveau de la bobine 10 de sorte que la zone de travail est placée en vis-à-vis de la surface active 121.

Les deux pièces plates sont maintenues, à proximité de la surface active, de manière sensiblement parallèles entre elles, au moins au niveau de la zone de recouvrement, selon le plan XY défini par la pièce interne 20 par des moyens de fixation (non représentés sur les figures).

Dans un exemple préféré de mise en oeuvre, la pièce interne 20 est positionnée de sorte que son extrémité est placée dans la section transversale de la zone de travail la plus faible, c'est-à-dire au niveau du premier tronçon. Le procédé comporte ensuite une étape de soudage par impulsion magnétique.

La zone de travail est soumise à un champ magnétique provenant de la partie active de la bobine de sorte qu'une pression s'exerce sur une paroi extérieure de la pièce interne, ou sur une paroi extérieure du pousseur lorsque ledit pousseur est nécessaire, et vient la plaquer étroitement contre une paroi extérieure de la pièce interne en provoquant leur liaison de façon permanente.

La figure 3 illustre une autre forme de réalisation de bobine plate. La bobine comporte un corps 11 sous la forme d'un U couché. Le corps présente deux branches latérales 12, 14 séparées par une fente centrale. Lorsque le(s) commutateur(s) 51 se ferme(nt), les branches latérales 12, 14 de la bobine 10 sont reliées à l'unité de stockage 50, et un courant de forte intensité circule dans la bobine 10, en pénétrant dans la branche latérale 12 et en ressortant dans la branche latérale 14, comme l'illustrent les flèches sur la figure 3, et produisant un champ magnétique. Le courant est concentré, dans la partie active 125, située dans la branche 12, sur une couche délimitée par la surface active 121, et d'épaisseur correspondant à l'épaisseur de peau. Les deux pièces 20,30 sont avantageusement positionnées au niveau de la bobine de sorte que la zone de recouvrement 25 est en vis-à-vis de la surface active 121.

La présente invention ne se limite par à une bobine plate en forme de E couché ou de U couché. La bobine peut, pour se conformer à la forme des pièces à souder, présenter des formes différentes. Par exemple, pour des pièces plates que l'on souhaite souder par une 5 soudure en forme en S, la bobine présente une surface active de forme en S, qui sera positionnée en vis-à-vis de la zone de recouvrement des pièces à souder. La figure 4 illustre les distances de soudage obtenues par une bobine de l'art antérieur et une bobine selon un mode de réalisation de l'invention, 10 pour un même couple de matériau donné. La bobine de l'état de l'art et la bobine selon un mode de réalisation de l'invention présentent les caractéristiques identiques suivantes : - la surface active présente une largeur Lb de 6 mm, - le matériau est en acier, 15 - la distance entre les deux pièces à souder est de 1,7 mm, - la fréquence est de quelques dizaines de kHz. La longueur de travail Lw, est identique à la largeur Lb de la surface active, soit 6mm. La surface active de la bobine de l'état de l'art est plane. 20 La surface active de la bobine selon un mode de réalisation de l'invention présente : O une première portion, de longueur L1 égale à 10 % de la largeur Lb de la surface active de la bobine ; O une troisième portion, de longueur L3 égale à 40 % de la 25 largeur Lb de la surface active de la bobine ; O un deuxième tronçon, présentant une pente d'angle de 10°. Pour un couple de matériau donné pour les deux pièces à souder, quelque soit la forme de la partie active de la bobine, la fenêtre de soudage est 30 déterminée. Cette fenêtre de soudage est définie par les courbes subsonique (courbe S), hydrodynamique (courbe H), fusion (courbe F) et transition (courbe T). Une limite maximale d'angle de collision, à 22°, est également indiquée (courbe A) sur la figure 4. De plus amples explications sur la fenêtre de soudage peuvent être trouvées dans le document « Explosive welding of aluminum to aluminum: analysis, computations and experiments », Grigno & ail, International Journal of Impact Engineering 30(2004) p.1333-1351.

Dans cette fenêtre de soudage, la courbe E représente l'évolution du couple (angle de collision, vitesse du point de collision) pour une bobine de l'état de l'art. La partie en gras Eg de la courbe E indique la distance soudée (presque quatre triangles représentant 4 mm de soudage). Sur cette distance soudée, l'angle de collision varie énormément, entre 15 et 20°, pouvant se répercuter sur la qualité de la soudure. La courbe B représente l'évolution du couple (angle de collision, vitesse du point de collision) pour une bobine selon le mode de réalisation de l'invention choisi. Une telle bobine permet de souder une zone sur une distance de 6 mm (6 carrés). De plus, on constate que, sur une majorité de cette distance, l'angle de collision est maintenu à peu près constant, entre 16° et 18°. La description ci-avant illustre clairement que par ses différentes caractéristiques et leurs avantages, la présente invention atteint les objectifs fixés. En particulier, elle fournit une bobine et un procédé de soudage par impulsion magnétique associé adaptés à la soudure de pièces en matériau à faible conductivité thermique. Elle présente avantageusement un profil au niveau de la partie active tel que les contraintes thermiques et mécaniques appliquées sur la bobine en cours de soudage sont significativement diminuées, améliorant la durée de vie de la bobine. Une telle forme de bobine présente également une amélioration de la soudure entre les pièces à souder.

Claims (5)

1. REVENDICATIONS1. Bobine (10) pour soudage de pièces par impulsion magnétique comportant une partie active (125) dont une surface, dite active (121), est destinée à être disposée en regard d'une des pièces, au niveau d'une zone de travail d'une zone de recouvrement (25) des pièces entre elles de largeur Lz, ladite pièce, au niveau de la zone de travail, définissant/s'étendant selon un plan (XY), ladite surface active présentant une largeur Lb au moins égale à la largeur Lwz, caractérisée en ce que la surface active (121) présente, sur sa largeur Lb, un profil incliné de sorte que ladite surface active est destinée à présenter un angle non nul par rapport au plan (XY) lorsque les pièces sont en position au niveau de la bobine pour le soudage.
2. 2. Bobine selon la revendication 1 dans laquelle la surface active (121) présente, sur sa largeur (Lb), deux portions (122, 124) à profil plan reliées entre elles par une portion (123) à profil incliné.
3. 3. Bobine selon l'une des revendications précédentes dans laquelle la partie active (125) comporte, de part et d'autre de la surface active (121), une partie chanfreinée et/ou rayonnée.
4. 4. Bobine selon l'une des revendications précédentes comportant un concentrateur de champ magnétique comprenant la partie active.
5. 5. Procédé de soudage par impulsion magnétique de deux pièces, caractérisé en ce que le procédé comporte les étapes de : disposer les pièces l'une par rapport à l'autre en formant une zone dite de travail, en vis-à-vis de la surface active (121) d'une bobine conforme à l'une des revendications 1 à 4, de sorte qu'une extrémité libre de la pièce la plus proche de la surface active soit la plus proche de la surface active, soumettre la zone de travail à un champ magnétique de sorte qu'une pression s'exerce sur une paroi de l'une des pièces et vient la plaquer étroitement contre une paroi de l'autre pièce en provoquant leur liaison de façon permanente.