FR3076232A1 - Sonotrode - Google Patents

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Abstract

L'invention concerne une sonotrode destinée au soudage par ultrasons d'un premier élément à un deuxième élément, comportant un corps de base et au moins une surface de contact sur laquelle des broches de contact sont disposées en saillie, au moins trois broches de contact ou plus étant prévues et les broches de contact étant disposées, en vue de dessus sur la surface de contact, selon une répartition asymétrique sur la surface de contact. L'invention concerne en outre une installation de soudage par ultrasons correspondante et un procédé de soudage par ultrasons correspondant utilisant respectivement au moins une dite électrode.

Description

L'invention concerne une sonotrode destinée au soudage par ultrasons d'un premier élément à un deuxième élément, comportant un corps de base et au moins une surface de contact sur laquelle des broches de contact sont disposées en saillie.
Une sonotrode de ce type est connue par exemple grâce au brevet allemand DE 10 2013 223 166 A1, laquelle présente deux broches de contact conçues en saillie par rapport à la surface de contact, les saillies étant disposées à égale distance d'un axe central longitudinal de la zone de contact.
Le brevet allemand DE 10 2014 210 376 Al décrit une sonotrode destinée au soudage par ultrasons comportant une surface de contact principale et au moins une autre surface de contact.
De manière générale, des éléments tels que les matières synthétiques thermoplastiques peuvent être soudées par ultrasons. Un générateur génère une fréquence ultrasonique, par exemple de 25 MHz, laquelle actionne un système vibratoire. Le système vibratoire peut, par exemple, être constitué d'un convertisseur, d'un transformateur d'amplitude et d'une sonotrode. La sonotrode étant ainsi en contact avec le matériau à souder des éléments correspondants au moyen d'une surface de contact ou d'éléments de contact correspondants, tels que des saillies ou des broches de contact ou des broches. Sous l'effet de la vibration ultrasonique, le matériau est chauffé au niveau de la zone à souder et il est ainsi soudé par liaison de matières et complémentarité de formes.
En particulier dans le cas de matériaux relativement rigides d'éléments à souder, il peut arriver que les points de contact soudés par ultrasons entre les éléments apparaissent visuellement à la surface des éléments raccordés. Spécifiquement dans le cas de panneaux en matière plastique reliés par ultrasons à l'extérieur de véhicules, utilisés par exemple dans la zone des pare-chocs, cette visibilité optique des points de jonction est tout à fait indésirable.
Lors de l'utilisation de sonotrodes présentant une géométrie actuelle, des détériorations visuelles indésirables du matériau peuvent survenir dans la zone des éléments soudés.
La demanderesse a constaté que les déficiences optiques correspondantes sont perçues comme dérangeantes, en particulier pour l'œil humain, si des structures régulières de la géométrie de l'électrode apparaissent en conséquence à la surface des éléments soudés.
La présente invention a donc pour objet de proposer une sonotrode, laquelle empêche un retard pendant le soudage par ultrasons d'éléments de manière structurellement simple et évite une visibilité optique de points de soudure par ultrasons sur la surface d'éléments soudés.
Cet objet de l'invention est atteint à l'aide d'une sonotrode destinée au soudage par ultrasons d'un premier élément à un deuxième élément, comportant un corps de base et au moins une surface de contact sur laquelle des broches de contact sont disposées en saillie, caractérisée en ce qu'au moins trois broches de contact ou plus sont prévues et les broches de contact sont disposées, en vue de dessus sur la surface de contact, selon une répartition asymétrique sur la surface de contact. Cet objet de l'invention est également atteint à l'aide d'une installation de soudure par ultrasons comportant au moins un générateur et au moins un système vibratoire avec au moins une sonotrode telle que définie supra dans ce même paragraphe. Enfin, cet objet de l'invention est atteint à l'aide d'un procédé de soudure par ultrasons dans lequel une liaison de matière entre au moins un premier élément et au moins un deuxième élément est établie à l'aide d'une sonotrode telle que définie supra dans ce même paragraphe. D'autres modes de réalisation préférés de l'invention sont définis dans les revendications dépendantes.
La sonotrode selon l'invention sert au soudage par ultrasons d'un premier élément à un deuxième élément, et a un corps de base et au moins une surface de contact sur laquelle des broches de contact sont disposées en saillie, au moins trois broches de contact ou plus étant disposées, en vue de dessus sur la surface de contact, selon une répartition asymétrique sur la surface de contact. Autrement dit, les broches de contact sont disposées chacune séparément et les unes par rapport autres de manière à ce qu'il n'y ait pas d'axe de symétrie, ni de point de symétrie dans la disposition entre les broches de contact dans le plan de la surface de contact.
Du fait de la disposition asymétrique, c'est-à-dire irrégulière en conséquence, des broches de contact selon l'invention, il est possible que les déficiences optiques correspondantes au niveau des points de soudure soient moins visibles pour œil humain, ou même pas du tout. Or, la qualité de la soudure ne s'en trouve pas altérée pour autant.
De manière particulièrement préférée, les broches de contact individuelles sont disposées selon une répartition aléatoire sur la surface de contact dans la sonotrode selon l'invention de manière à ce qu'il n'y ait aucune structure récurrente, très facilement reconnaissable à l'œil nu.
Il est particulièrement préférable que les distances et/ou la position des broches de contact individuelles les unes par rapport aux autres pour chaque broche de contact par rapport aux autres broches de contact adjacentes, diffèrent les unes des autres. Il en résulte une répartition de fait asymétrique, c'est-à-dire irrégulière, sur la surface de contact pour les broches de contact selon l'invention disposées de cette manière.
Pour garantir une soudure efficace, les broches de contact sont réparties à une densité surfacique moyenne allant de 10 à 20 broches de contact pour 10 cm2 de surface de contact.
Cela signifie qu'il n'y aura aucune grande zone de la sonotrode dépourvue de broche de contact sur la surface de contact. L'efficacité de la soudure est ainsi assurée de manière particulièrement fiable.
La surface de contact peut être comprise entre 5 et 20 cm2.
La surface de contact est de préférence conçue sous forme de surface plane.
Les broches de contact sont conçues de préférence de manière à présenter respectivement un sommet aplati.
La sonotrode selon l'invention est utilisée de préférence pour le soudage d'éléments en matière synthétique. Il est particulièrement préférable que la sonotrode selon l'invention soit utilisée pour le soudage d'éléments de véhicule. Et justement lors de l'utilisation d'éléments de véhicule, tels que des panneaux de carrosserie visibles de l'extérieur d'un véhicule, il est particulièrement souhaitable que la soudure soit fiable selon l'invention tout en évitant que le point de soudure soit éventuellement visible.
L'invention concerne également une installation de soudage par ultrasons comportant au moins un générateur et au moins un système vibratoire avec au moins une sonotrode selon l'exposé ci-dessus.
L'invention concerne en outre un procédé de soudage par ultrasons, dans lequel une liaison de matière entre au moins un premier élément et au moins un deuxième élément est établie à l'aide d'une sonotrode selon l'invention, comme expliqué ci-dessus.
L'invention est explicitée plus en détails ci-dessous à titre d'illustration exclusivement et ne se limite pas aux modes de réalisation représentés. Les dessins représentent respectivement :
la fig. 1, une vue schématique en perspective d'une sonotrode selon l'invention ; et la fig. 2, une vue schématique de la sonotrode de la figure 1 vue de dessus.
Dans les dessins, les éléments identiques portent les mêmes numéros de référence.
La figure 1 représente une vue schématique en perspective d'une sonotrode selon l'invention.
La sonotrode 1 sert au soudage par ultrasons d'un premier élément à un deuxième élément, lesdits éléments pouvant être de préférence des panneaux de carrosserie d'un véhicule. La sonotrode 1 comporte un corps de base 2 qui peut être couplé, lorsqu'il est utilisé dans une installation de soudage par ultrasons, à un transformateur d'amplitude ou à un générateur. Le corps de base 2 se termine par une surface de contact plane 3, sur lequel trois ou plusieurs broches de contact 4 sont prévues de manière à ce que ces broches de contact 4 soient disposées, en vue de dessus sur la surface de contact, selon une répartition asymétrique selon l'invention sur la surface de contact 3. À cette fin, les broches de contact 4 sont disposées selon une répartition aléatoire sur la surface de contact 3, selon la représentation de la figure 1. Les distances et/ou la position des broches de contact 4 individuelles les unes par rapport aux autres sont différentes pour chaque broche de contact 4 par rapport aux autres broches de contact adjacentes 4. Il en résulte selon l'invention une configuration irrégulière des broches de contact, de sorte que l'on n’obtient selon l'invention aucun point de soudure visuellement correspondant, perceptible à l'œil nu.
La surface de contact 3 fait environ 2,5 cm sur 5 cm selon la représentation de la figure 1 et a une forme plane. Les broches de contact 4 selon l'invention sont réparties sur la surface de contact 3 selon une densité surfacique moyenne d'environ 15 broches de contact pour 10 cm2 de surface de contact. Pour améliorer l'efficacité de la soudure, les broches de contacts 4 sont dotées chacune d'un sommet aplati 5.
La figure 2 représente schématiquement la sonotrode selon la figure 1 en vue de dessus sur la surface de contact 3. Cela est particulièrement utile pour reconnaître la disposition asymétrique des broches de contact 4 dotées des sommets aplatis 5 sur la surface de contact plane 3.
Le mode de réalisation ci-dessus a été décrit pour illustrer des modes de réalisation possibles ; l'homme du métier comprendra que diverses alternatives aux modes décrits dans les présentes sont possibles lors de la réalisation des revendications sans sortir du cadre de 10 l'invention. Il est prévu et envisagé que la technologie décrite dans les présentes soit développée ultérieurement d'autant plus que les dispositifs sont décrits à titre illustratif et non de manière limitative, de sorte que, de manière générale, la portée de la protection n'est limitée que par l'objet des revendications ci-jointes.

Claims (11)

  1. Revendications
    1. Sonotrode (1 ) destinée au soudage par ultrasons d'un premier élément à un deuxième élément, comportant un corps de base (2) et au moins une surface de contact (3) sur laquelle des broches de contact (4) sont disposées en saillie, caractérisée en ce qu'au moins trois broches de contact (4) ou plus sont prévues et les broches de contact (4) sont disposées, en vue de dessus sur la surface de contact (3), selon une répartition asymétrique sur la surface de contact (3).
  2. 2. Sonotrode (1) selon la revendication 1, caractérisée en ce que les broches de contact (4) sont disposées selon une répartition aléatoire sur la surface de contact (3).
  3. 3. Sonotrode (1 ) selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisée en ce que les distances et/ou la position des broches de contact (4) individuelles les unes par rapport aux autres sont différentes pour chaque broche de contact (4) par rapport à d'autres broches de contact (4).
  4. 4. Sonotrode (1) selon au moins une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que les broches de contact (4) sont réparties à une densité surfacique moyenne allant de 10 à 20 broches de contact pour 10 cm2 de surface de contact (3).
  5. 5. Sonotrode (1) selon au moins une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que la surface de contact (3) fait entre 5 et 20 cm2.
  6. 6. Sonotrode (1) selon au moins une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que la surface de contact (3) est conçue sous forme de surface plane.
  7. 7. Sonotrode (1) selon au moins une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que les broches de contact (4) comportent chacune un sommet aplati (5).
  8. 8. Sonotrode (1) selon au moins une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que la sonotrode (1 ) est utilisée pour la soudure d'éléments en matière plastique.
  9. 9. Sonotrode (1) selon au moins une des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que la sonotrode (1) est utilisée pour la soudure d'éléments de véhicule.
  10. 10. Installation de soudage par ultrasons comportant au moins un générateur et au moins un système vibratoire avec au moins une sonotrode (1) selon au moins une des revendications 1 à 9.
  11. 11. Procédé de soudage par ultrasons, dans lequel une liaison de matière entre au moins un premier élément et au moins un deuxième élément est établie à l'aide d'une sonotrode selon au moins une des revendications 1 à 9.
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