Brevet FR2029605A1 — publié le 19701023

La présente invention concerne un procédé de soudage et elle a trait plus particulièrement à un procédé pour le-soudage bout à bout de pièces tabulaires, pour le soudage d'un anneau à l'intérieur d'un autre, pour le soudage de segments ellipr soïdaux creux ou bien de segments hémisphériques creux, de façon à former un corps creux de profil sphérique. L'invention a également pour but de fournir un procédé de soudage d'un moyeu sur une ébauche d'engrenage ou de pignon de chaîne de forme annulaire. Dans les procédés de soudage connus d'un anneau dans un trou qui a été estampé ou usiné dans, une tôle ou plaque métallique, .par exemple pour le. soudage des anneaux.ou collerettes aux extrémités d'un corps tabulaireformant les chauffe-eau classique utilisés dans des habitations, il est de pratique courante de souder .à 1 'arc. les collerettes sur la tôle d'extrémité ou bien d'utiliser un soudage classique par bossage, c'est-à-dire un procédé dans lequel un bossage annulaire est formé à une extrémité de la collerette de manière à limiter la zone de contact entre la collerette et là tôle» On fait alors passer un courant d'intensité élevée dans le bossage annulaire et dais la tôle de manière à faire fondre le bossage et la zone looalisée de la tôle en contact avec le bossage et on exerce une force appropriée de forgeage pour assurer un mélange des métaux fondus des deux pièces pour former ainsi une soudure Ttona .une variante de ce procédé, la périphérie extérieure de la collerette est chanfreinée sur une distance comprise entre environ 3 et 6 mm de manière que, lorsque la collerette est introduite dans le trou poinçonné ou usiné dans la tôle d'extrémité, le bord formé à l'intérieur du trou entre en contact avec la partie chanf reinée de la- collerette. On fait passer un courant de la collerette dans la tôle et, au point de contact entre la tôle et la collerette, il se produit un échauffement qui assure la fusion du métal de la collerette et du bord du trou de la tôle et, par conséquent, un assemblage du joint, la force exercée étant de l'ordre de 300 Kg/cm de soudure. Avec les procédés connus, il s'est avéré très difficile'de souder des ensembles auxquels est imposée une précision en ce qui concerne les dimensions finales après soudage. La consommation de courant et la grandeur de la force de forgeage sont extrêmement élevées, de sorte que les machines nécessaires pour exécuter le soudage sont très coûteuses » L'invention a pour but de permettre la production de machines à l'aide desquelles les pièces décrites plus haut 70 00920 2029605 - 2 - peuvent être soudées et dans lesquelles la consommation de courant •et la grandeur de la force de forgeage sont considérablement réduites par rapport aux valeurs imposéea.par les procédés connus de soudage par bossage. .. - 5 L'invention a également pour l5ut de permettre la fabrication d'ensembles soudés aveç-des tolérances serrées. L'invention est caractérisée en ce que, pour le soudage de deux pièces, on usine l'extrémité d'une pièce de façon à former une zone de dimensions désirées, en ce qu'on usine la secon-10 d© pièce à son extrémité de façon que sa périphérie extérieure s'emboîte sur la zone précitée, en ce qu'on forme une rainure en-dessous de la première partie usinée de l'extrémité.de la seconde pièce m ce qu'on forme en-dessous de la rainure un orifice de dimension plus faible que la dimension plus faible que la dimension extérieure 15 de la première pièce.de façon à établir .un emmanchement des deux pièces, en ce qu'on fait passer un courant au. travers de la surface de contaet des deux pièces^.et en ce qu'on presse l'une contre l'autre ces deux pièces de manière, que l'action cumulative du courant et , de la pression provoque un déplacement axial d'une pièce à l'inté-20 rieur de la seconde sur une distance prédéterminée lorsque les pièces sont en train d'être soudées. La description ci-après se rapporte aux dessina et-joints représentant des exemples de réalisation de l'invention» dessins dans lesquels z 25 - la figure, 1 est une section droite d'un an neau ou collerette qui est muni d'.urt bossage destiné à être soudé sur une tôle ; - - la figure 2 est une coupe d'un anneau' qui a été muni d'un chanfrein \ 30 - les figures 3» 4 et 6 représentent deux grou pes de pièces qui ont été préparés suivant le prooédé de l'invention - la figure 5représente un groupe de pièces préparées suivant le procédé de l'invention et montées dans les matri ces de soudage d'une machine de soudage par résistance. 35 Les figures 1 & 2 mettent «n, évidence le procédé de type connu. Sur la figure 1, l'anneau 1 a été muni d'un bossage 2 qui a une forme circulaire et qui présente line zone de contact limité avec la pièce 3 sur laquelle il doit être soudé. On fait passer un courant dans la. partie 1, et le courant s'écoule par la zone 4C limitée du bossage 2 pour pénétrer dans la pièce 3 en vue de chauffer 70 00920 2029605 et de faire fondre le métal, et par conséquent de souder ensemble les deux pièces* La figure 2 représente -une pièce ou anneau similaire qui a été munie d'un chanfrein 5. Le soudage est exécuté 5 par application de courant et de pression et la soudure est formée autour du chanfrein dans la zone de contact 6 entre 11 anneau 4 et la tôle 7. La figure 3 montre Tin procédé de préparation des pièces à souder suivant l'invention. 10 La pièce S, qui a une forme annulaire, peut être une ébauche d'engrenage ou de pignon de chaîne et doit être soudée sur le moyeu 9. L'extrémité du moyeu, qui doit être soudé suer l'anneau 8, est usiné de façon que sa dimension.extérieure, sur une hauteur d'environ 1,6mm à partir de l'extrémité, ait une 15 valeur inférieure de quelques centièmes de millimètre au diamètre intérieur 10 du trou ménagé dans l'ébauche d'engrenage. Cette partie de 1'ébauche agit comme guide assurant le centrage et l'alignement du moyeu par rapport à l'ébauche d'engrenage. En dessous de cette partie de guidage de moyeu et à une distance comprise 20 entre environ un tiers et la moitié de l'épaisseur de l'ébauche d'engrenage, l'ébauche est usinée de façon à former une rainure 11 lorsque l'extrémité du moyeu est introduite dans le trou ménagé dans l'ébauche. En dessous de la rainure, l'ébauche est usinée de façon que la dimension du moyeu soit supérieure d'environ 25 0,5 mm à la dimension intérieure du trou 12 usiné dans l'ébauche d'engrenage. L'ébauche est usinée à cette dimension sur une distance qui est fonction de son épaisseur et de la longueur désirée de la soudure. Un épaulement 13 est formé par cette opération d'usinage. Du fait que le corps du moyeu a déjà un diamètre extérieur 30 plus grand que celui de la surface 12, 1'épaulement 13 forme une butée efficace pour le. moyeu 9 pendant son soudage. Pour assembler les deux pièces par soudage, elles sont dfabord montées comme indiqué sur la figure 3 et engagées entre les matrices supérieure et inférieure d'une machine de soudage par résistance. On fait passer 35 un courant de l'une des matrices dans la pièce 8 et par l'intermédiaire de la zone périphérique de contact 14 dans le môyeu 9, le courant revenant à la source par l'intermédiaire de l'autre matrice. En faisant passer un courant suffisant dans la zone de contact des deux pièces, il se produit un échauffement qui fait fondre le 40 métal et, lorsque le métal devient suffisamment plastique, la force 70 00920 - 4 - 2029605 appliquée aux matrices provoque une pénétration de plus en plus grande du moyeu dans le trou de l'ébauche d'engrenage ou de pignon, jusqu'à ce que la surface 19 du moyeu vienne affleurer la surface 13Q de 1'épaulement qui a été usiné dans l'ébauche 8. Lorsque la matière 5 est fondue au point de contact entre les deux pièces, elle pénètre dans la rainure 11 qui a été formée dans l'ébauche et l'entrée en contact de la surface 13 avec la surface 14 assure la précision de l'assemblage. La figure 4 montre une autre disposition de 10 pièces à souder suivant le procédé de l'invention. Dans ce cas, on a formé la rainure 11 représentée, le guidage étant assuré au point 16 et le soudage étant exécuté dans la zone de contact 17 entre les deux pièces. Pendant le soudage du moyeu 9 sur l'anneau 8, le moyeu descend jusqu'à ce que sa surface inférieure 18 arrive sur la sur-15 face supérieure 19 de la matrice inférieure 20. La figure 5 montre la manière dont deux pièces creuses présentant une symétrie circulaire sont préparées suivant "le procédé de l'invention, de manière à former une pièce ellipsoïdale creuse de symétrie circulaire. Les pièces sont représentées en 20 position entre les matrices-électrodes de la machine de soudage par résistance. On fait alors passer un courant entre les matrices par l'intermédiaire de la zone de contact des deux pièces. La figure 6 est une coupe de deux pièces qui ont été préparées suivant l'invention . Une des pièces a été préparée 25 par usinage, comme indiqué en 23, de façon à former un évidement dans lequel est emboîtée la seconde pièce 22. Le diamètre intérieur de la pièce 21 est usiné à une valeur légèrement inférieure au diamètre extérieur de la pièce 22, de façon à former un épaulement qui est traversé par le courant s'écoulant, entre les matrices 20, au travers 30 des pièces 21 et 22. La force axiale exercée sur les pièces provoque un déplacement axial de la pièce 22 à l'intérieur de la pièce 21 jusqu'à ce que les pièces soient engagées l'une dans l'autre d'une distance prédéterminée. Des structures du type décrit plus haut peuvent 35 être utilisées dans des mécanismes d'entraînement de type fluidique et dans des convertisseurs de couple applicables à l'industrie automobile. En utilisant le procédé de l'invention, les carters de ces ensembles peuvent être fabriqués aus tolérances serrées nécessaires. 40 Le procédé suivant l'invention nécessite 70 00920 - 5 - 2029605 également une force de soudage d'environ 50 kg/cm de soudure, ce qui est donc inférieur à la force requise dans le procédé classique de soudage par bossage, de sorte que les dimensions de la machine peuvent être réduites par rapport à celles des réalisations connues. Il est bien entendu que la présente invention n'est pas limitée aux exemples ci-dessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra procéder à des variantes de réalisation sans pour cela sortir du cadre de l'invention. 70 00920 - 6 - 2029605 R S Y B g D I G A T I 0 N 3 1°/ Procédé pour souder deux pièces métalliques l'une à l'autre , caractérisé en ce qu'on usine l'extrémité d'une pièce de façon à former une zone de dimensions désirées, en 5 ce qu'on usine la seconde pièce à son extrémité de façon que sa périphérie extérieure s'emboîte sur la zone précitée, en ce qu'on forme une rainure en-dessous de la première.partie usinée de l'extrémité de la seconde pièce, en ce qu'on forme en-dessous de la rainure un orifice de dimension plus faible que la dimension extérieure de la 10 première pièce de façon à établir un emmanchement des deux pièces, en ce qu'on fait passer un courant au travers de la surface de contact des. deux, pièces ^et en ce qu'on presse l'une contre l'autre ces deux pièces de manière que l'action cumulative du courant et de la pression provoque un déplacement axial d'une pièce à l'inté-15 rieur de la seconde sur une distance prédéterminée lorsque les pièces sont en train d'être soudées. 2°/ Procédé x suivant la revendication 1, caractérisée en ce qu'un épaulement est formé en-dessous de l'orifice de dimension plus faible de la seconde pièce, de manière à 20 constituer une butée contre laquelle l'extrémité de la première pièce peut s'appliquer. 3°/ Procédé de soudage suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la dimension de l'orifice de la seconde pièce situé en dessous de la rainure est inférieured1 environ 0,5 mm 25 à 1 mm à la dimension de l'extrémité de la première pièce. 4°/ Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la longueur des parties emboîtées est choisie de de manière à donner la résistance nécessaire à la soudure. 5?/ Procédé de soudage suivant la revendica-30 tion 2, caractérisé en ce que la force exercée entre les deux pièces est de 50 kg/cm de soudure. 6°/ Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce que les deux pièces sont des cylindres de révolution. 35 7°/ Procédé de soudage de deux pièces métal liques le long d'une ligne fermée, caractérisé en ce qu'on usine l'une des pièces le long de la ligne fermée précitée de manière à établir un guide dans lequel la seconde pièce vient s'emboîter le long du joint à souder, le guide formant un collet sur lequel 40 vient s'appliquer la seconde pièce, en ce qu'on exerce une force 70 00920 - 7 - 2029605 entre les surfaces en contact et en.ce qu'on fait passer un courant de soudage dans la zone de contact sur laquelle la force est exercée entre la première pièce et la seconde pièce le long de ladite ligne fermée. 8°/ Les pièces soudées obtenues par la mise en oeuvre du procédé conforme à l'une quelconque des revendications de 1 à. 7.