Brevet FR2025201A1 — publié le 19700904

La présente invention se rapporte aux pistolets de soudure à arc qui sont utilisés pour appliquer des procédés semiautomatiques de soudage à l'arc du type dans lequel une électrode consumable est tirée d'une bobine ou d'un rouleau par une machine faisant avancer l'électrode, laquelle est équipée de rouleaux d'avance entraînés mécaniquement, l'électrode étant poussée à travers un conduit souple jusqu'au pistolet de soudage à l'arc et à travers le pistolet jusqu'à l'arc de soudagee Plus particulièrement, la présente invention se rapporte à la partie drain pistolet de soudage à arc qui est appelée couramment le bout de e act pour le courant de soudage. Un bout de contact pour le courant de soudage est disposé à l'intérieur de l'ensemble de la tette à l'extrémite Ou éclate l'arc d'un pistolet de soudage et constitue le dernier élément du système à travers lequel l'éléctrode est avancée avant qu'elle ne soit fondue par l'arc et transformée en métal de la soudure Comme son nom l'indique, le bout de contact pour le courant de soudage constitue l'élément servant à charger l'électrode avec le courant de soudage en établissant un contact électrique avec l'électrode lorsqu'elle traverse l'alésage du bout de contact. Jusqu'à présent, les bouts de contact ont comporté un alésage aussi lisse et de diamètre aussi uniforme que possible sur toute leur longueur, qui était produit par forage, mandrinage, étirage ou extrusion au-dessus de mandrins présentant la dimension d'un fil métallique. Quel que soit le procédé utilisé pour produire l'alésage à travers le centre du bout, cependant, il constituait une opération coûteuse et l'alésage produit n'était pas en général ni lisse ni de diamètre uniforme pour les raisons suivantes. Lorsque l'alésage est foré à son diamètre fini, il comporte des arêtes circulaires.Lorsque le. bout est foré avec un foret surdimensionné afin de réduire les -difficultés de forage et qu' ensuite il est comprimé constìtur nsr par mandrinage, étirage ou extrusion åusqu'au diamère d-'un mandr un fil classique, la compression n'est pas poussée suffisamment loin pour amener en réalité la tota#lité de la surface intérieure de l'alésage foré en contact serré avec la surface lisse du mandrin car dans ce cas, il serait tout à fait impossible de retirer le mandrin sans le briser. En conséquence, alésage contient un grand nombre de sections dont le diamètre est plus grand de vingt.cinq à plusieurs centaines de microns par rapport aux autres sections qui viennent réellement en contact avec le mandrin. De ce fait, que le bout de contact classique soit foré, mandriné, étiré ou extrudé, l'alésage n'est pas exactement lisse it d'un diamètre uniforme. Les défauts d'uniformité de l'alésage lui/ emprisonner et maintenir la matière étrangère qui est entrat- née dans le bout de contact. par l'électrode. Cette matière étrangère est constituée principalement par des écailles de dimensions minuscules d'oxyde ou par de la poudre métallique fine qui sont détachées de la surface de l'électrode par les rouleaux qui font avancer celle-ci. Il arrive souvent que la matière étrangère est entraînée et est contrainte de s'accumuler du fait d'un état légèrement huileux de l'électrode. Comme le savent les milliers d'utilisateurs des pistolets de soudage à l'arc, les bouts de contact colmatés constituent un problème amenant de gros frais et faisant perdre du temps. Jusqu'à présent, les opérateurs de soudage devaient soit (1) cesser de souder -p!hioGiquement pour enlever les matières étrangères avec des alésoirs ayant la dimension d'un fil soit (2) utiliser les bouts jusqu'à ce qu'ils soient colmatés dans une mesure teme~que la machine faisant avancer l'électrode ne puisse plus pousser l'électrode de à travers eux, et ils devaient alors jeter les bouts même lorsqu'ils étaient pratiquement tout neufs. En fait, certaines marques et certains types d'électrodes peuvent colmater fermement un bout de contact en moins d'une demi-åournée. Il est évident que plus l'alésage traversant un bout de contact est de grandes dimensions en comparaison des dimensions de l'électrode qui est introduite à travers lui, et plus il y a d'espace pour que la matière étrangère s' accumule avant qu'il ne soit nécessaire de nettoyer le bout ou de le jeter. Cependant, il va de soi que l'alésage ne peut présenter qu'une certaine surdimension en diamètre,car autrement ,le bout n'assure pas avec l'électrode un contact électrique efficace suffisant pour alimenter celle-ci en courant de soudage. En fait, c'est lorsque l'alésage du bout s'use jusqu a une dimension telle qu'il cesse de venir en contact électrique efficace avec 11 électrode que le bout doit être jeté,meme s'il n'est pas colmaté.De ce fait, pour concevoir les bouts de contact classiques pour le courant de soudage, il faut tenir compte de facteurs opposés pour choisir les dimensions de l'alésage, du fait qu'un bout de contact dont l'alésage présente une surdimension importante présente une durée de service plus courte mais nécessite un nettoyage moins fréquent, tandis qu'un bout dont l'alésage n'est que légèrement surdimensionné s'use moins rapidement mais nécessite des nettoyages plus fréquents. De ce fait, la pratique générale a consisté à utiliser un alésage dont le diamètre était plus grand d'environ 0,25 à 0;46 mm que le diamètre de l'électrode avancée à travers celui-ci. En conséquence, la présente invention a pour but de fournir - un bout de contact pour courant de soudage dont la -eonflguration lui permet de se nettoyer automatiquement. - un bout de contact pour courant de soudage présentant une configuration permettant à un alésage surdimensionné, foré à travers une tige de cuivre ou bien un alésage surdimensionrs d'un tube de cuivre d'etre comprimé pour être amené au diamètre voulu sur toute la longueur d'un mandrin introduit, de telle sorte que la surface intérieure totale de l'alésage traversant le bout devient aussi lisse que la surface du mandrin, en permettant cependant de retirer facilement le mandrin sans le briser. - un bout de contact pour courant de soudage comportant un alésage conique, le petit diamètre du cône se trouvant en amont et son grand diamètre en aval de sorte que toute matière étrangère estieplacée à travers un alésage dont le diamètre va continuelle- ment en croissant et de ce fait ne peut pas y dtre emprisonné facilement. Au cas où la matière étrangère se trouve emprisonnée et s'accumule à l'intérieur de l'alésage conique dans une mesure où elle vient en contact avec l'électrode de soudage, la configuration conique de l'alésage fait déloger par l'électrode en mouvement la matière étrangère accumulée en la poussant simplement hors de l'ouverture aval de l'alésage. A titre d'exemple, un bout de contact suivant la présente invention conçu pour recevoir une électrode d'un diamètre de 1,14 mm présenterait de préférence une ouverture amont d'un diamètre de 1,22 mm, un diamètre au milieu de la longueur de l'alésage de 1,40 mm et une ouverture aval d'un diamètre de 1,57 mm. - un procédé pour fabriquer un bout de contact pour courant de soudage comportant un alésage conique en utilisant un mandrin conique. Par exemple, un mandrin servant à produire un alésage conique pour un bout de contact pour courant de soudage devant recevoir une électrode de 1,14 mm de diamètre comme indiqué plus hau;, s'effilerait d'un diamètre à sa petite extrémité d'environ 1,2 mm Jusqu'à un diamètre à sa grande extrémité d'environ 1,59mm. Il va de soi qu'à mesure que la surface en section droite du man de d#ametre drin augmente de 1,22 à 1,59 mm# sa resistance à la traction aug- mente proportionnellement. Cest ainsi que si le mandrin est en fil à ressort dont la résistance à la traction est de 87,5 kg/ mm2, la résistance à la traction du mandrin à son diamètre de 1,40mm au milieu de sa longueur est de 140 kg tandis qu'à son extrémité de grand diamètre où le diamètre est de 1,57 mm, sa résistance à la traction est de 171 kg. Une fois que le mandrin est retiré de quelques dizaines de microns, la liaison est rompue entre l'alésage du bout et le mandrin, ce qui n'est pas le cas lorsque le mandrin présente un diamètre uniforme sur toute la longueur du bout.En réalité, la conicité de l'alésage du bout de contact peut être très faible tout en étant cependant efficace. Par exemple, si ltélectrode est un fil massif étiré très dur et si elle n'est pas tubulaire, la dimension de l'ouverture de l'extrémité amont de l'alésage du bout de contact peut ne pas être supérieure de 0,50 mm de ou meme/0,025 mm par rapport au diamètre de l'électrode et n'être que de 0,127 mm plus grande que le diamètre de l'électrode à l'ex- trémité aval, tout en permettant toujours de retirer facilement le mandrin pendant-la fabrication et en permettant un nettoyage automatique une fois en service, D'autres avantages et caractéristiques de la présente invention ressortiront au cours de la description détaillée qui va suivre, faite en regard du dessin annexé qui donne à titre explicatif, mais nullement limitatif, une forme de réalisation conforme à l'invention. Sur ce dessin, La Fig. 1 est une coupe d'un bout de contact pour courant de soudage lon l'invention, représenté avec une conicité exagérée pour rendre la figure plus claire. La Fig. 2 est une coupe du même bout de contact que sur la Fig. 1, mais représentant une matière étrangère accumulée dans l'alésage du bout du fait d'un état l-égèrement huileux de l'électrode. La Fig. 3 est une autre coupe semblable à celle de la Fig. 2,mais représentant l'action de ltélectrode pour déloger la matière étrangère accumulée lorsqu'elle traverse l'alésage et faisant soit tomber librement la matière accumulée hors de l'alésage soit l'entraînant avec elle. La Fig. 4 est une coupe représentant un procédé d'extru sion suivant la présente invention servant à produire un bout de contact pour courant de soudage à alésage conique selon l'invention. En se reportant à la Fig. 1, un bout de contact pour courant de soudage 10 sein l'invention est représenté en coupe à grande échelle, l'alésageoenique ll étant exagéré pour rendre la figure plus claire. Le -.diamètre extérieur de ce bout de contact est de 7,14 mm et sa longueur de 42,86mon. Le diamètre 13 de l'alésage conique à son entrée doit être superíeur d'au moins 0,025 mm par rapport au diamètre de l'électrode et le diamètre 14 de1'alésage conique à sa sortie doit etre sii érieur de plus de 0,127 ma parrapport au diamètre de l'élletrde. Lorsqu'il est réalisé pour une électrode d'un diamètre de 1,14 mm, le diamètre 13 de l'alésage à son entrée est d'environ 1,22 mm et le diamètre 14 de l'alésage à sa sortie est d'environ 1,57 ma. Par le fait que la conicité de l'alésage 11 est une conicité uniforme, -le diamètre 15 à la moitié de sa longueur est d'environ 1,40 mm; ce qui constitue le diamètre habituel des bouts des contact classiques réalisés pour des électrodes d'un diamètre de 1,14 mm. De cette manière, la quantité totale de métal disponible pour l'usure à michemin de la longueur de l'alésage 11, lorsque l'usure s'effectue normalement, est à peu près égale àcelle qu'on trouve dans un bout de contact classique.De préférence, le bout de contact 10 est en cuivre ou en un alliage de cuivre présentant une conductance électrique égale à au moins 50 % de celle du cuivre électrolytique non désoxydé lorsquton utilise des courants de soudage qui sont faibles. La Fig. 2 représente le bout de contact 10 avec une électrode 16 qui traverse son alésage 11 et trois accumulations distinctes de matière étrangère 17, 18 et 19 formées à l'intérieur de l'alésage. Les accumulations 17, 18 et 19 de matière étrangère n'ont pas encore atteint une épaisseur les faisant venir fermement en contact avec l'électrode. Il est important de noter que la section de l'électrode 16 qui traver l'alésage Il du bout de contact n'est pas droite. Au contraire, elle est incurvée et du fait qu'elle est incurvée, elle vient en contact avec l'alésage en trois emplacements qui sont indiqués par les références numériques 20, 21 et 22.Le procédé classique pour obtenir un contact électrique efficace entre le bout de contact et la surface de l'électrode consiste à donner une courbe préalable à celle-ci avant de l'introduire dans 1'alésage du bout de contact de telle sorte qu'elle est poussée d'une manière élastique vers un rayon de con tact plus grand par 1' alésage du bout de contact. Pour obtenir des résultat-s de soudage de bonne qualité, il faut réaliser un contact électrique glissant efficace sans aucune interruption ni variation d'efficacité pendant que l'électrode se déplace à une vitesse de 5 mètres ou plus à travers l'alésage. Il est très important pour l'opération de soudage de réaliser un contact électrique très efefficace avec l'électrode. En se reportant à la Fig. 3, l'accúmulation de matière étrangère indiquée par la référence numérique 19 a atteint une épaisseur telle qu'elle est venue fermement en contact avec l'électrode en mouvement 16 et qu'elle a été délogée de l'alésage 11. L'accumulation de matière étrangè-re 19 est représentée comme tombant libre#ment de l'intérieur de l'alésage 11. En revenant à la Fig. 2, il convient de noter qu'une fois que les cumulations de matière 17 et 18 ont atteint une épaisseur les faisant venir en contact avec l'électrode en mouvement 16, lorsqu'elles sont détachées même légèrement de la paroi de l'alésage 11 elles rentrent dans une section de l'alésage dont le diamètre est plus grand et où elles sont soit pulvérisées et s'écoulent hors de l'alésage soit poussées hors de celui-ci sous la forme d'une seule masse par l'éleètrode. La Fig. 4 représente quelque peu schématiquement en coupe un procédé utilisé pour fabriquer le bout de contact 10 qu'on voit sur les Fig. de 1 à 3. L'appareil drextrusion comprend un cylindre 25 muni d'un alésage 26 d'un diamètre d'environ 8 ,05 mm dans lequel un tube d'un diamètre de 7,93 mm (ou une tige forée suivant un diamètre de 7,93 mm) et de la longueur voulue est introduit. A l'ex- trémité inférieure du cylindre 25 se trouve une filière d'extrusion 27,quitte préférence, est en carbure de tungstène. La filière d'extrusion 27 présente un alésage 30 muni d'une entrée conique 29. L'ouverture de- l'entrée conique 29 présente un diamètre supérieur de quelques centièmes de millimètres par rapport au diamètre intérieur du cylindre 25. Le diamètre- de l'alésage 30 à son point le plus petit est de 7,14 mm,c'est à dire qu'il est égal au diamètre extérieur voulu du bout de contact extrudé. Sur la Fig. 4, le bout de contact 10 est représenté à un moment de sa fabrication où la moitié de sa longueur a été extrudée à travers la filière 27 par la pression exercée par un piston 32 qui, pour des raisons décrites plus loin#, présente un diamètre d'environ 7,09 mm. Il est important que la longueur du mandrin conique 24 qui 2 s'étend depuis le piston 32 soit légèrement plus grande que celle suivant laquelle le tube de diamètre de 7,93 mm introduit est allongé au moment où ilest complètement extrudé, et où sa surface en section droite est réduite à la surface en section droite du bout de contact résultant 10 dont le diamètre est de 7,14 mm. Le bout de contact 10 représenté sur l'appareil de la Fig. 4 comme étant extrudé, peut titre à partir d'un tube d'un diamètre extérieur de 7,93 mm présentant une épaisseur de paroi d'environ 2,95 mm ou à partir d'une tige d'un diamètre de 7,93 ma forée au centre avec un foret d'un diamètre de 2,06 mm pour produire un tube dont l'épaisseur de paroi est de 2,95 mm.Il est important que l'épaisseur de paroi soit égale à 2,95 mm,plus ou moins 0,05 mm,du fait que l'épaisseur de paroi du bout de contact d'un diamètre intérieur de 7,14 mm est de 2,95#mm à l'extrémité de petit diamètre de l'alésage conique qui est indiquée par la référence numérique 13 sur la Fig. 1 et du fait que pendant l'opération d'ex trusion, l'épaisseur de paroi du tube d'un diamètre de 7,93 ma n'augmente que très peu à mesure que le tube est extrudé jusqu'à un diamètre extérieur de 7,14 mm. Lorsque le tube d'un diamètre de 7,93 mm est introduit dans le cylindre 25 et que le piston 32 descend pour exécuter l'opé- ration d'extrusion, le mandrin conique 24 est introduit dans l'alésage du tube de 7,93 mm. L'extrémité du mandrin 24 lorsqu'il est complètement introduit s'étend au-delà de l'extrémité du tube sur une distance égale à la dimension suivant laquelle le tube est allongé par l'extrusion, plus une distance supplémentaire de 0,79 mm. Un tube de 7,93 mm comportant une paroi de 2,95 mm et d'une longueur de 38,89 mm est extrudé pour former un bout de contact d'un diamètre extérieur de 7,14 mm sur 43,66 mm (en ménageant 0,79 mm pour ébarber les extrémités). De ce fait, le mandrin conique 24 doit s'étendre sur environ 9,53 mm plus bas que l'extrémité inférieure du tube de 7,93 mm de diamètre avant que ne commence ltex- trusion. Pendant que l'extrusion s'effectue, le tube qui est extrudé s'allonge d'environ 9,53 mm de sorte que son extrémité avance jusqu'à un point où elle affleure approximativement l'extrémité avant du mandrin conique 24 au moment où le piston 32 a avancé sur toute la longueur du cylindre 25 et où la filière d'extrusion 27 a terminé l'opération d'extrusion.Il ne faut aucun mécanisme d'éjection spécial du fait que lorsque le bout de contact extrudé quitte l'alésage de la filière d'extrusion 27, il gonfle suivant une augmentation de diamètre comprise entre 0,025 et 0,038 mm et que de ce fait, il ne peut pénétrer à nouveau dans l'alésage de la filière 27 pendant la course de montée du piston 32. Il est préférable d'utiliser une pression hydraulique pour entraîner le piston 32. Il convient de noter que le mandrin conique 24 s'étend vers le haut en traversant le centre du piston 32 où il est maintenu par deux vis de calage. Cette disposition assure un entretien peu coûteux par le fait que le mandrin conique 24 s'use et doit être remplacé périodiquement. De plus, il convient de noter que le diamètre du piston 32 est plus petit d'environ 0,97 mm que le diamètre du cylindre 25 de sorte que le piston est suffisamment petit pour traverser la filière d'extrusion 27. Une bavure très petite de cuivre est extrudée entre le piston 32.et la paroi du cylindre 25, mais cette bavure est enlevée lorsque l'extrémité du bout est ébarbée. Dans le bout de contact 10 pour le courant de soudage décrit ici, qui est destiné à une électrode d'un diamètre de 1,14mm, l'alésage il s'effile d'une manière uniforme depuis 1,57 ma à son ouverture de sortie jusqu'à 1,22 mm à son ouverture d'entrée, en formant un cône dont l'angle inclus est d'environ 1/2 degré . il va de soi que la conicité peut etre inférieure ou, d'une façon encore plus importante, supérieure à un angle inclus de 1/2 degré. Il est beaucoup plus économique de remplacer des bouts usés plus fréquemment que de perdre du temps de production par des nettoyages et en essayant de sauver des bouts qui sont colmatés d'une façon massive. Il va également de soi que la présente invention qui se rapporte à un bout de contact muni d'un alésage conique peut s'appliquer à n'importe quelles dimensions de bout nécessaires pour compléter la gamme des dimensions des électrodes et à des bouts de contact pour toutes les marques de pistolets quel que soit le procédé utilisé pour fixer le bout de contact à ceux-ci. Il va de soi que la présente invention n'a été décrite et représentée qu'à titre explicatif, mais nullement limitatif, et qu'elle est susceptible de diverses variantes sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1. Bout de contact pour courant de soudage utilisé dans un pistolet de soudage à l'arc servant à appliquer une électrode consumable avancée d'une manière continue à l'arc de soudage, bout de contact caractérisé en ce qu'il comprend un alésage à travers lequel l'électrode est avancée, cet alésage s'effilant depuis un grand diamètre à sa sortie jusqu'à un diamètre plus petit à son entrée. 2. Bout de contact suivant la revendication s carac- terisé en ce que la conicité de son alésage est uniforme sur toute sa longueur. 3. Bout de contact suivant la revendication ff, carac- térisé en ce que l'alésage effilé ou conique présente un diamètre à son entrée au moins supérieur de 0,025 mm par rapport au diamètre de l'électrode et à sa sortie l'alésage est au moins superieur de 0,127 mm pas rapport au diamètre de ladite électrode. 4. Procédé pour fabriquer un bout de contact pour courant de soudage destiné à etre utilisé dans un pistolet de soudage à arc, caractérisé en ce qu'il consiste à extruder un élément métallique tubulaire à travers une filière pour réduire son diamètre extérieur au diamètre extérieur voulu pour le bout de contact tout en maintenant un mandrin conique à l'intérieur de l'alésage de l'élément tubulaire pendant l'opération d'extrusion afin de transformer l'alésage de l'élément tubulaire et lui donner la forme et les dimensions du mandrin conique. 5. Procédé pour fabriquer un bout de contact pour courant de soudage destiné à être utilisé dans un pistolet de soudage à l'arc, caractérisé en ce qu'il consiste à réduire le diamètre extérieur d'un élément métallique tubulaire en le comprimant jusqu'au diamètre extérieur voulu pour ledit bout de contact pour le courant de soudage tout en maintenant un mandrin conique à l'intérieur de l'alésage de l' & ment tubulaire de façon à adapter la forme de l'élé- ment tubulaire à la forme et aux dimensions du mandrin conique.