Brevet FR2128383A1 — publié le 19721020

La présente invention concerne d'une façon générale les fers à souder électriques et, plus particulièrement, les fers à souder comportant un dispositif de régulation automatique, de la température Dans les fers à souder électriques les plus courants produits 5 commercialement jusqu'ici, la température de la panne est déterminée par la dissipation de chaleur vers Irair environnant par rayonnevrent, par conduction et par convection. L,n fer à souder de ce type est cor.çu spécifiquement pour que les pertes de chajeur par rayonnement vers i:air ambiant soient suffisantes quand la panne non en contact avec une pièce à souder atteint une température 10 de marche à vide et soient égales à toute chaleur supplémentsire fournie à la panne par l'élément chauffant, afin qu'un état d'équilibre soit établi pour qu'il n'y ait plus d'augmentation supplémentaire de la température de la panne. Les pertes par rayonnement sont obtenues dans un fer à souder de ce type en utilisant une masse importante eta par suite, une surface 15 importante de rayonnement, pour obtenir le rayonnement voulu de chaleur pour l'établissement de la température de marche à vide choisie. Par exemple, des fers à souder classiques de 55 W de ce type; devant avoir une température de marche à vide d'environ 343"C . doivent comporter une enveloppe impoitante entourant l'élément chauffant et une panne importante pour qu'il existe des 20 surfaces importantes de rayonnement pour la dissipation de la chaleur vers l'air environnant, un tel outil a évidemment un facteur élevé de dissipation, ce qui signifie une perte importante de la chaleur produite par l'élément chauffant et, par suite, une consommation de courant se traduisant par le chauffage du milieu environnant et une quantité de chaleur faible pour le 25 travail de soudage proprement dit. L'élément chauffant est bien entendu surchargé par la nécessité de production de chaleur pour les pertes par rayonnement quand la chaleur de la panne est rapidement absorbée du fait de son contact avec la pièce à souder et, par suite, cet élément chauffant ne peut pas maintenir efficacement -a température de la panne à i.a valeur 30 nécessaire pour un bon soudage. Cn ter à souder, prévu pour être plus efficace pour fournir de l'énergie thermique à la panne, peut avoir une température ae marche à vide d'environ 5^0'"C avec des dimensions matérielles plus réduites et, par suite, des pertes par rayonnement plus faibles. Les ters â souder prévus pour ces 35 températures ont l'inconvénient .l'une détér î ot a ci on rapide de la panne nécessitant un remplacimenr fréquent. De plus, ces températures élevées de marche h vice- ces fers à souder nécessitent des soudeurs hautement qualifiés pour éviter i'endommagement des organes se trouvant dans la zone de travail r 1 72 06725 2 2128383 du fer et pour obtenir des soudures de bonne qualité, parce que la température de la panne est tellement supérieure au point de fusion de la soudure qu'un très grand soin doit être pris pour éviter tout déplacement des pièces devant être unies par la soudure pendant la période longue de refroidissement 5 jusqu'à la température de solidification de la soudure. . Des efforts ont été faits pour régler automatiquement la puissance électrique à l'entrée d'un fer à souder en fonction de la température de la panne pour permettre une température basse de marche à vide et une réduction des pertes par rayonnement en utilisant des dispositifs thermostatiques pour 10 limiter la température supérieure du fer à souder, par exemple des dispositifs en bimétal, des disp'ositifs à dilatation linéaire, des thermomètres à air et des thermocouples. Cependant, ces dispositifs sont instables, ont une faible durée de service et sont d'un prix excessif ou ne répondent pas aux conditions requises pour la température de la panne pendant lropération réelle de 15 soudage. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique n° 2.951.927 décrit un fer à souder comportant un élément de commande de la température en matière ferromagnétique sensible à la température, un aimant mobile et un mécanisme commutateur pour régler le courant électrique à l'entrée suivant une relation 20 choisie par rapport à la température ds Ja panne pour éliminer les problèmes précités. La commande de la température de la panne du fer est provoquée par un élément en matière ferromagnétique sensible à la température.^ant un point de Curie approprié et qui est appelée ci-après matière thermomagnétique. La matière thermomagnétique est en contact thermique intime à la fois avec la 25 panne et le dispositif régulateur de température, un dispositif étant prévu pour utiliser la caractéristique de cette matière thermomagnétique, afin que celles-ci soit normalement thermomagnétique et qu'elle devienne sensiblement non magnétique ou qu'elle ait une force magnétique réduite quand elle est chauffée à une température suffisamment élevée, du fait 30 de la variation de la température de la panne pour la commande voulue du circuit d^excitation de l'élément chauffant, afin d'établir une température de marche à vide, par exemple d'environ 370°C, température nettement inférieure à la température de marche à vide qui dépendrait uniquement des pertes par rayonnement de l'outil. Un commutateur de commande de conception 35 spéciale répond aux caractéristiques magnétiques fonctiai de la température de l'élément de commande thermomagnétique pour assurer une régulation sûre de la température tout en permettant une longue durée du commutateur. 72.06725 3 2128383 Des modes de réalisation typiques d'un tel système sont décrits dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique n° 3,188.048 et 3.287.541. Ces brevets décrivent un procédé et des dispositifs pour la fixation de la matière thermomagnétique à la panne. Cette solution antérieure utilise un élément de commande-thermomagnétique ayant une tête de grand diamètre correspondant d'une façon générale au plus grand diamètre de l'extrémité de la panne opposée à l'extrémité de travail, et une tige de plus petit diamètre s'adaptant dans un alésage complémentaire de l'extrémité arrière du corps de la panne. Le maintien de la matière thermomagnétique dépend de l'existence d'un assemblage serré entre la tige de diamètre réduit et l'alésage complémentaire de la matière thermomagnétique. " Cet assemblage à la presse de la matière thermomagnétique sur la panne se desserre à la longue en raison des dilatations et des contractions successives de l'ensemble du fait du chauffage et du refroidissement de la panne. De même, une manipulation modérément brutale peut provoquer la perte du contact intime entre la matière thermomagnétique et la panne. Bien que ce mode de fixation soit partiellement efficace, l'expérience résultant d'un certain nombre d'années d'utilisation réelle a montré qu'un moyen plus efficace doit être trouvé pour fixer la matière thermomagnétique à la panne pour la conservation du contact intime nécessaire entre la matière thermomagnétique,et la.panne, pour la commande thermique appropriée, ce qui est la condition de base pour les fers à souder du type décrit dans les brevets cités. L'invention a pour objet un nouveau dispositif pour établir un contact intime entre la matière thermomagnétique et la panne d'un fer à souder électrique. L'invention a aussi pour objet un fer à souder électrique comportant un élément thermomagnétique fixé à la panne d'une façon simple, efficace et économique. L'invention a -aussi pour objet un fer à souder électrique dans lequel le dispositif de fixation de la matière thermomagnétique à la panne est formé partiellement par l'utilisation d'un téton de diamètre réduit à l'extrémité de la panne recevant la matière thermomagnétique , et par la formation drun revêtement par électrodéposition avant l'introduction du téton dans la matière thermomagnétique. L'invention a aussi pour objet un fer à souder électrique comportant un nouveau dispositif à fixation de la matière thermomagnétique à la panne par formation d'un revêtement par électrodéposition sur une partie formant un 72 06725 2128383 téton de diamètre réduit à l'extrémité de la panne, pour établir une partie réduite de dimension décroissant vers l'avant et l'intérieur pour permettre la fixation de la matière thermomagnétique. Les caractéristiques de l'invention ressortiront plus particuliè-5 rement de la description suivante, donnée à titre d'exemple et faite en se référant au dessin annexé, sur lequel : - la figure 1 est une vue en perspective d'un fer à souder électrique selon un mode de mise en oeuvre de l'invention ; - la figure 2 est une coupe suivant la ligne 2-2 de la figure 1 ; 10 - la figure 3 est une vue en élévation latérale de la panne du fer de la figure 1 ; - la figure 4 est une vue en élévation latérale et partiellement en coupe de la panne et de l'élément thermomagnétique du fer de la figure 1 séparés l'un de l'autre ; 15 - la figure 5 est une vue en perspective de la panne avec l'élément thermomagnétique serti à l'extrémité de la panne de la figure 3 ; - la figure 6 est une coupe suivant la ligne 6-6 de la figure 5, et - la figure 7 représente schématiquement une coupe montrant le procédé pour former l'élément thermoplastique en forme de coupelle à partir 20 d'une pastille. Le fer à souder 10 selon l'invention représenté sur là figure 1 comporte une panne 12 supportée par un corps de fer cylindrique 14 fixé à un manche 16. Le corps 14 comporte un élément tubulaire intérieur 18 dont la partie avant entoure la partie arrière de la panne. L'alésage du tube 18 25 reçoit la partie arrière de la panne avec un ajustage serré établissant un bon contact thermique entre le tube 18 et la panne 12. Gomme le montre la figure 2, le tube 18 s'étend longitudinalement vers lfarrière et se termine par une bride en forme de coupelle 20 fixée au manche. Un second élément tubulaire 22 constituant l'enveloppe pour 30 l'élément chauffant établit conjointement avec le tube intérieur 18 un espace annulaire concentrique dans lequel sont logés élément chauffant 23 et les conducteurs associés. Le tube inférieur 18 et le tube d'enveloppe 22 entourant 1'élément chauffant comportent chacun une extrémité évasée et ils sont unis en 24 pour fermer l'espace annulaire. Le tube d'enveloppe 22 35 s'étend vers l'arrière et se termine dans la bride 20 à laquelle il est de préférence fixé par un adhésif convenable, tel qu'une résine époxyde, pour former une structure tubulaire unitaire recevant et positionnant la panne 12 à l'intérieur du tube intérieur 18, et avec une bonne conduction thermique par rapport à l'élément chauffant 23. Les tubes 18 et 22 sont de préférence en acier inoxydable pour augmenter leur durée d'utilisation. 72 0672S 5 2128383 La panne 12 est correctement positionnée à l'intérieur du tube 18 par un tube extérieur télescapique 26 comportant une extrémité sensiblement conique vers l'intérieur 25 venant en contact àvec la panne. Comme le montre Ta figure 2, la panne comporte une collerette circulaire 27 avec une partie 5 avant conique 28 qui vient en contact avec l'extrémité avant 25:du tube 26. Un écrou 29 fixe le tube extérieur à la bride 20. Cet ensemble est décrit plus en détail dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n° 3.287.541 précité. La chambre annulaire formée entre les tubes 18 et 22 contient l'élément chauffant 23 du fer à souder qui peut être formé de n'importe quelle 10 façon, mais- qui est représenté bobiné en une seule couche sur le tube 18 de la façon représentée. Cet élément est enroulé à partir d'un fil de résistance continu en bobinage bifilaire, afin que le courant passe dans des sens opposés dans les spires voisines pour l'annulation du champ magnétique et la formation d'un enroulement non inductif. Comme le fer à souder selon l'invention est 15 utilisé avec une alimentation basse tension, par exemple de 24 V, les courants de fuite et la tension sur la panne sont réduits, et la sécurité de l'utilisateur est augmentée. Du fait de Ta basse tension, il n'est pas nécessaire que l'élément chauffant 23 ait un nombre important de spires ni une grande longueur de bobinage pour obtenir le dégagement important de chaleur 20 nécessaire pour la panne 12 très voisine. Les sorties de l'élément chauffant s'étendent dans le manche et sort connectées à un interrupteur décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n° 3.287.54! précité. Le manche 16 est de préférence en matière plastique moulée avec une forme en tronc de cône tubulaire ouvert aux extrémités opposées et comportant 25 un passage intérieur sur toute sa longueur. L'extrémité avant du. manche 16 a la forme voulue pour constituer une ouverture cylindrique pour la réception de la bride 20. La description ci-dessus concerne le fer à souder d'une façon générale et un certain nombre de ses éléments de base, mais elle ne concerne pas 30 directement l'invention. ... " Ainsi qu'il apparaît sur les figures 3 à 5, l'ensemble formant la panne comporte une matière thermomagnétique sous la forme d'une pièce en coupelle 32 qui est appelée un "magnastat". La panne est de préférence en cuivre usiné recevant ensuite un revêtement 35 de fer. Ce revêtement ou placage de fer sert comme barrière .contre la perte de cuivre de la panne par solution avec la soudure fondue pendant l'utilisation du fer à souder et, comme il est indiqué ci-après, ce placage sert comme moyen pour la fixation de la pièce thermomagnétique. Le revêtement de 72 06725 ' 2128383 électrodéposition sur la panne peut être effectué de n'importe quelle façon connue pour le dépôt d'une épaisseur d'environ 0,018 à 0,5 mm d'épaii-sur de fer selon la forme et le type de la panne. L'épaisseur du dépôt n'est pas une condition critique du point de vue de l'invention, et elle 5 peut varier en fonction de l'utilisation prévue. De préférence, le fer est déposé électrolytiquement jusqu'à une épaisseur comprise entre 0.14 et 0,5 mm sur toute la panne, représentée par l'épaisseur de la zone de travail mouillée par la soudure. Comme il est indiqué ci-destus, les pannes des fers du type antérieur 10 comportent, à l'extrémité distante de l'extrémité de travail 34, un alésage dans lequel la matiè're thermomagnétique est emmanchée à force. 11 a été découvert que le revêtement de fer formé par dépôt électrique peut constituer un moyen de fixation pour maintenir la pièce er. matière thermomagnétique 32 sur l'extrémité de la panne, enformant un téton de diamètre réduit 36 15 dépassant longitudinalement et axialement de la partie de plus grand diamètre 38 de la panne. La surface d'extrémité 40 du téton est de préférence plane et la surface latérale au téton 36 cylindrique, bien qu'il doive être compris qu'aucune forme particulière n'est nécessaire pour cette surface latérale 42. A la jonction entre la surface 42 et la surface 20 d'extrémité 40 est formé un bord en arête 44. La pièce en matière thermomagnétique ou magnastat 32 a la forme d'une coupelle avec un trou borgne 46 ayant la même configuration que celle de la surface 42 du téton 36. Pour la fixation de la pièce 32 au téton de diamètre réduit 3 6, il a 25 été constaté que le dépôt électrolytique 48 couvrant toute la panne s'accumule à une épaisseur supérieure autour de l'arête 44 pour former une partie élargie 50 de la façon représentée sur les figures 4 et 6. Ce dépôt électrolytique supérieur de fer en 50 établit une surface de diamètre décroissant vers l'avant 52 qui est progressive et qui est orientée vers la partie de 30 plus grand diamètre 38 de la panne. Le dépôt électrolytique plus important de fer en 50 résulte de la densité de courant supérieure la long de l'arête 44. supérieure à la densité de courant dans la région de la surface latérale 42 et de la surface d'extrémité 40 du téton 36. Quand la distance à partir de l'arête 44 augmente, le dépôt décroît pour former la surface de diamètre décroissant 52, le 35 terme, diamètre étant utilisé d'une façon générale quelle que soit la forme réelle du téton. La pièce thermomagnétique 32 comportant le trou 46 d'une forme correspondant d'une façon générale à celle du téton 36 doit avoir un diamètre convenable pour s'adapter étroitement au-delà de la partie surépaissie BAD ORIGINAL 72 06725 7 2128383 en 50. Cette partie élargie formant la surface décroissante- 52 et, particulièrement, la partie immédiatement voisine de l'arête 44, est déposée avec une épaisseur supérieure d'environ 5" à 200 % à l'épaisseur de fer déposé sur les surfaces lisses de la panne, Cette forme décroissante donne une différenceù 5 de diamètre d'environ 12,5 ^u entre la base du téton 36 à côté de la partie de grand diamètre 38 et l'épaisseur de métal désirée à côté de l'arête 44, cette différence étant entièrement suffisante. De préférence, une différence de diamètre de 0,125 à 0,5 mm ou, d'une façon générale, de 0,025 à 0,5 mm convient pour répondre aux conditions nécessaires pour la partie de diamètre 10 décroissant. Quand cette partie élargie a été formée et la tête électromagnétique 32 a été placée sur le téton comportant le revêtement électrolytique de fer 48, un sertissage ou une compression est effectué sur la pièce de la façon représentée en 54. Cette déformation est faite à côté de l'entrée du trou 46 15 de la pièce 32 pour la bloquer sur le téton 36 par des surfaces complémentaires formées dans le trou déformé 46 et sur la surface décroissante 52 du revêtement de fer. Quand la pièce 32 a été sertie sur le téton 36 et a été bloquée sur le revêtement électrolytique, la pièce se trouve positionnée et maintenue de 20 façon permanente sans pouvoir se desserrer du fait d'une manipulation sévère ni du fait des dilatations et des contractions résultant du chauffage par l'élément chauffant et du refroidissement, la panne ayant alors une extrémité de même diamètre dans la partie de la pièce 32 et dans la partie de plus grand diamètre 38, 25 La pièce 32 comporte de préférence une inscription 56-dans la surface d'extrémité de la façon représentée sur la figure 5, cette surface venant en contact avec la douille en matière non magnétique 58 formant la fermeture avant d'un manchon en acier inoxydable long 60 contenant l'aimant permanent cylindrique 62. Cet aimant est logé de façon coulissante dans le manchon 60 30 et il est adapté pour déplacer la tige coulissante 64 vers la douille magnétique 66 positionnée dans le manchon 60, un séparateur 68 étant placé entre la douille 66 et l'aimant permanent 62 de la façon décrite dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique n° 2.951.927, 3.188,048 et 3.287.541 précités. L'indication 56 gravée à l'extrémité de la pièce 32 est formée ave*c 35 l'appareil représenté sur la figure 7, dans lequel une pastille 70 en matière thermomagnétique est placée dans une matrice 72. Cette pastille peut avoir un diamètre inférieur d'environ 0,25 mm au diamètre de la pièce thermomagnétique devant être formée, et elle est matricëe par le poinçon 74 72 06725 8 2128383 abaissé par un dispositif classique après la mise en place de la pastille dans la matrice 70. Une inscription en relief 7 6 est formée sur la surface du piston éjecteur 78. La pastille 70 est transformée en pièce électromagnétique 32 ayant la forme représentée sur la figure 4 du fait de la 5 descente du poinçon 74. Bien entendu, la description qui précède n'est pas limitative et l'invention peut être mise en oeuvre suivant d'autres variantes sans que l'on sorte de son cadre. 72 06725 2128383 REVENDICATIONS 1. Ensemble formant une panne de fer à souder électrique avec un élément thermomagnétique, caractérisé par une panne ayant une extrémité de travail 5 et une extrémité formant une queue, et une pièce en forme de coupelle en matière thermomagnétique positionnée sur ia queue, cette queue comportant un bord en arête distant de l'extrémité de travail et entourant la queua, un revêtement de fer formé par électrodéposition couvrant la panne, ce revêtement ayant une épaisseur supérieure dans la zone voisine du bord en arête et formant 10 une partie élargie autour de ce bord, la pièce en matière thermomagnétique ayant un trou central pour recevoir la queue et sa partie élargie, et la pièce en matière thermomagnétique en forme de coupelle étant déformée autour de la partie élargie pour être fixée fermement à la queue afin que la matière thermomagnétique soit tenue fermement en position sur la queue de la panne. 15 2. Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que le revêtement comporte une surface de dimension décroissant le long de la queue dans la direction allant du bord en arête vers l'extrémité de travail. 3.' Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que la panne comporte un téton de diamètre réduit dépassant axialement de la partie de 20 plus grand diamètre de la queue de la panne, ce téton de diamètre réduit portant la partie élargie. 4. Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que la partie élargie du revêtement a une épaisseur de 5. à 200 % supérieure à l'épaisseur du revêtement sur les surfaces lisses de la panne. 25 5. Ensemble selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le diamètre extérieur de l'ensemble est sensiblement le même dans la partie formée par la pièce en matière thermomagnétique en forme de coupelle et dans la partie formant la queue de la panne. 6. Procédé pour la fixation d'une pièce en matière thermomagnétique 30 en forme de coupelle à l'extrémité de la queue d'une panne de fer à souder pour former un ensemble pour l'utilisation dans un fer à souder électrique commandé par un élément thermomagnétique, caractérisé par la formation d'un téton 72 06725 2128383 , de la panne et la déformation de la pièce en coupelle contre la partie élargie pour fixer de façon ferme la matière thermomagnétique au téton de la panne, 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que le revêtement 5 de fer formé par électrodéposition dans la partie élargie a une épaisseur supérieure de 5 à 200 % à celle du revêtement déposé sur les surfaces lisses de la panne. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé par la formation de la partie élargie avec une surface décroissant vers l'intérieur à partir du bord en 10 arête dans la direction de l'extrémité de travail de la panne.