Brevet FR2005756A1 — publié le 19691219

i 2005756 La présente invention concerne une torche à plasma pour le soudage, notamment pour souder automatiquement des pièces de tôle de faible épaisseur. La miniaturisation croissante des composants électri-5 ques a posé de nouveaux problèmes à la technique de l'assemblage. En plus d'un prix de fabrication le plus faible possible, on exige surtout des composants une sécurité de fonctionnement élevée. Cet-r te sécurité de fonctionnement dépend au premier chef de la qualité électrique et mécanique des points de jonction entre des matériaux 10 identiques ou différents. L'expérience a montré que, dans les micro-composants, les défauts apparaissent principalement lors de l'établissement des contacts, c'est-à-dire surtout lors du soudage, avec ou sans apport de matière. Pour réduire les défauts de fabrication des micro-composantsi, et leur conférer une sécurité 15 de fonctionnement plus élevée, il faut recourir à des méthodes d'assemblage présentant une reproductibilité particulièrement bonne dans les conditions assez rigides du soudage. Dans de nombreux cas, il est nécessaire de recourir à des procédés d'assemblage qui réunissent les matériaux sans utiliser de matériaux 20 métalliques d'apport. A côté d'autres procédés de soudage, on a utilisé avec succès le procédé de soudage à la torche à plasma pour réaliser des assemblages sur des micro-composants. Le soudage à la torche à plasma présente l'avantage de permettre de réaliser des cordons de soudure de longueur illi-25 mitée et des points de soudure, ainsi que des soudures tenant le vide sur des matériaux réfractaires. Une torche à plasma comprend habituellement un corps cylindrique, une pince de serrage de l'électrode, montée dans le corps cylindrique, de manière à en être isolée, une première buse 30 pour l'éjection d'un gaz ionisé (plasma), pourvue d'une chambre de refroidissement, une seconde buse, disposée concentriquement à la première, pour l'éjection d'un gaz protecteur, ainsi que des jonctions et des conduites pour le gaz ionisable, le gaz protecteur, un réfrigérant et le courant de soudage. Dans le cas où la 35 torche est constituée suivant le principe des jeux de construction, on peut l'aménager, par l'échange de différentes pièces, pour des applications différentes, et des arcs électriques de formes différente s. En raison des dispositifs auxiliaires à prévoir, tels 40 que le dispositif de refroidissement de la buse d'éjection du 6910472 i 2005756 plasma et le dispositif pour former la gaine de gaz protecteur, les réalisations connues de torches de ce genre sont généralement trop importantes pour pouvoir être utilisées par exemple pour réaliser des jonctions sur des pièces peu accessibles. En outre, 5 elles ne conviennent pas non plus pour être utilisées dans une machine de soudage d'une chaîne de fabrication, ou bien dans une soudeuse automatique. L'électrode doit être aisément accessible pour les opérations de remise en état, par exemple de réglage, d'affûtage.. 10 . etc. Ceci est obtenu en fixant la buse d'éjection du plasma dans le corps de la torche, de telle sorte qu'elle soit amovible. Comme cette buse doit être refroidie, pour maintenir faible l'érosion par le plasma, les conduites du réfrigérant doivent être également réalisées de manière à pouvoir être détachées. Ceci 15 a lieu de façon connue, grâce à des joints, qui assurent l'étan-chéité du raccord des conduites entre ladite buse d'éjection du plasma et le corps de la torche. Lors des opérations de remise en état de l'électrode, il est inévitable que des résidus de réfrigérant provenant des conduites parviennent dans l'espace autour 20 de l'électrode. Si l'on utilise de l'eau comme réfrigérant, il est inévitable, dans ce cas, que de l'humidité subsiste au voisinage des joints entre le corps de la torche et la buse d'éjection du plasma. Cependant, ceci empêche le fonctionnement d'une torche à plasma pour le soudage, car il y a court circuit du courant de 25 haute fréquence nécessaire à l'allumage de ladite torche. Les opérations de remise en état de l'électrode nécessitent donc des temps de séchage assez longs, qui gênent considérablement l'utilisation de la torche, par exemple dans une chaîne de fabrication. En outre, les joints se trouvent dans une zone de la torche sou-30 mise à des variations importantes de température, d'où peuvent résulter des fuites. La plus faible fuite entraîne une panne de la torche. La présente invention permet d'améliorer considérablement les réalisations connues des torches de ce genre, en ce qui 35 concerne leur forme extérieure ainsi que leur aptitude aux cycles de fabrication automatiques. La torche à plasma pour le soudage selon la présente invention est du type indiqué précédemment, et elle est caractérisée par le fait que le réfrigérant est amené à la chambre de 40 refroidissement de la buse pour l'éjection du plasma par deux 6910472 3 2005756 tubulures, qui sont solidaires de ladite buse, sont enfichées dans des perçages du corps de la torche, et, à l'extrémité de cette dernière, sont raccordées aux prises de la torche pour l'entrée et la sortie du réfrigérant. 5 Cette disposition évite la pénétration d'humidité dans l'espace autour de l'électrode, à l'intérieur de la buse d'éjection du plasma. Une forme de réalisation avantageuse de la torche à plasma selon la présente invention est caractérisée par le fait 10 que la conduite d'amenée du gaz ionisable est constituée, entre la prise correspondante de la torche et la buse d'éjection du plasma, par un perçage aménagé dans le logement de la pince de serrage, et par un perçage aménagé dans la pince de serrage elle-même, et communiquant avec les fentes latérales de celle-ci, tandis que la 15 conduite d'amenée du gaz protecteur est constituée, entre la prise correspondante de la torche et la buse d'éjection de ce gaz protecteur, par un perçage aménagé dans le corps de la torche, parallèlement à son axe. En plaçant les conduites d'amenée de l'eau de refroidissementetdugaz protecteur dans le corps de la 20 torche, on peut réduire fortement son diamètre extérieur. Il en va de même pour la conduite d'amenée du gaz ionisable, qui traverse la pince de serrage de l'électrode. schématiquement au dessin annexé une forme de réalisation de la 25 torche à plasma pour le soudage selon la présente invention. corps de la torche de la figure 1, par un plan perpendiculaire au plan de coupe de la figure 2. La figure 4 est une coupe longitudinale de la buse d'éjection du plasma. 35 La figure 5 est une coupe longitudinale de la buse d'éjection du gaz protecteur. Le corps 1 de la torche illustrée sur la figure 1 présente, comme visible sur les figures 2 et 3, trois perçages 11, 12 et 13, qui sont parallèles à l'axe du corps de la torche, et 40 qur traversent sa paroi, ces perçages permettant le passage des A titre d'exemple, on a décrit ci-dessous et illustré 30 6910472 4 2005756 tubulures d'amenée et de départ de l'eau de refroidissement, pour les deux premiers, et l'amenée du gaz protecteur pour le troisiê-me • La buse pour l'éjection du gaz protecteur, 8, peut 5 être vissée sur le corps 1 de la torche (voir figure 1). La figure 5 est une coupe longitudinale de cette buse d'éjection du gaz protecteur. La buse d'éjection du plasma est serrée sur le corps 1 de la torche par la bague 14 de la buse d'éjection du gaz protecteur. Un joint toroîdal 15 assure l'étanchéité de la chambre à 10 plasma vers l'extérieur. La figure 4 représente séparément,en coupe longitudinale, la buse d'éjection du plasma 6, avec les tubulures 9 et 10 pour l'amenée et le départ de l'eau de refroidissement. Les tubulures 9 et 10 sont solidaires de ia buse d'éjection du plasma 6. 15 Les tubulures 9 et 10, qui, comme visibles sur la figure 1, traversent les perçages 11 et 12 du corps 1 de la torche, sont raccordées aux conduites d'amenée et de départ de l'eau de refroidissement, par l'intermédiaire d'embouts à joint d'étanchéité, 16. La chambre de refroidissement 5 de la buse d'éjection du plasma 6 20 est formée par l'obturation d'un évidement par un capuchon 7, fixé à demeure. Le gaz protecteur est amené,à travers un perçage 13, visible sur la figure 3, de l'extrémité de la torche dans le canal annulaire 17 (figure 1), qui est lui-même formé par une rainure 25 annulaire, aménagée dans la buse d'éjection du gaz protecteur 8. La bague 14 (figure 5) de la buse d'éjection du gaz protecteur présente des perçages 18, par lesquels le gaz protecteur pénètre dans la buse proprement dite. Le logement 3 de la pince de serrage est maintenu dans le corps 1 de la torche par un 30 manchon isolant 2. La pince de serrage 4 est vissée, avec l'électrode, dans le logement correspondant 3. Le gaz ionisable est amené de l'extrémité de la torche dans la buse d'éjection du plasma 6, à travers le logement 3 de la pince de serrage, la pince de serrage 4 elle-même et sa fente latérale. Le logement 3 de la pin-35 ce de serrage et la pince de serrage 4 elle-même sont utilisés pour amener le courant électrique. Pour pouvoir introduire la torche selon la présente invention dans un support de machine, la surface extérieure de son corps 1 est usinée, de manière à en permettre un logement précis. 40 Pour assurer un montage rapide de la torche, il 'est avantageux de 6910472 5 2005756 munir son corps 1, ou bien la buse d'éjection du gaz protecteur 8, d'une collerette ou d'une surface de butée, selon la nature i support de machine. 6910472 2005756 REVENDICATIONS 1. Toïche à plasma pour le soudage, notamment pour souder automatiquement des pièces de tôle de faible épaisseur, comprenant un corps cylindrique, une pince de serrage de l'électrode, montée dans le corps cylindrique, de manière à en être 5 isolée une première buse pour l'éjection d'un gaz ionisé (plasma), pourvue d'une chambre de refroidissement, une seconde buse, disposée concentriquement à la première, pour l'éjection d'un gaz protecteur, ainsi que des jonctions et des conduites pour le gaz ionisable, le gaz protecteur, un réfrigérant et le courant de 10 soudage, caractérisée par le fait que le réfrigérant est amené à la chambre de refroidissement de la buse pour l'éjection du plasma par deux tubulures, qui sont solidaires de ladite buse, sont enfichées dans des perçages du corps de la torche, et, à l'extrémité de cette dernière, sont raccordées aux prises de la 15 torche pour l'entrée et la sortie du réfrigérant. 2. Torche à plasma pour le soudage suivant la revendication 1., caractérisée par le fait que la conduite d'amenée du gaz ionisable est constituée,entre la prise correspondante de la torche et la buse d'éjection du plasma, par un perçage aménagé 20 dans le logement de la pince de serrage, et par un perçage aménagé dans la pince de serrage elle-même, et communiquant avec les fentes latérales de celle-ci, tandis que la conduite d'amenée du gaz protecteur est constituée, entre la prise correspondante de la torche et la buse d'éjection de ce gaz protecteur, par un per-25 çage aménagé dans le corps de la torche, parallèlement à son axe. 3. Torche à plasma pour le soudage suivant la revendication 1., caractérisée par le fait que la chambre de refroidissement est constituée par un évidement le plus voisin possible de l'extrémité de la buse d'éjection du plasma, cet évidement 30 étant fermé par un capuchon, fixé à demeure. 4. Torche à plasma pour le soudage suivant la revendi-. cation 1., caractérisée par le fait que la buse d'éjection du gaz protecteur est réalisée sous la forme d'un écrou à chapeau, qui peut être vissé sur le corps de la torche, et que ladite buse 35 d'éjection du gaz protecteur comporte une bague perforée, permettant de serrer la buse d'éjection du plasma contre le corps de la torche. 5. Torche à plasma pour le soudage suivant la revendi 6910472 i 20057 56 cation 1., caractérisée par le fait que les tubulures enfilées dans les perçages du corps de la torche peuvent être raccordées aux conduites d'amenée et de départ de l'eau de refroidissement, par des embouts à joint d'étanchéité, qui peuvent être vissés 5 ou enfichés dans les perçages mentionnés, 6. Torche à plasma pour le soudage suivant la revendication 1., caractérisée par le fait que sa surface extérieure est usinée pour pouvoir être logée de façon précise dans un support de machine, et qu'une collerette ou une surface de butée y est 10 prévue.