Brevet FR2142924A1 — publié le 19730202

L'invention a trait à un procédé permettant de souder ensemble deux pièces à l'aide d'un soudage bout à bout par résistance électrique et à une application de ce procédé. Lorsqu'on relie deux pièces à l'aide d'une soudure bout à bout par résistance électrique, on est souvent conduit à une dépense relativement importante pour maintenir les pièces, pendant ltoperation, dans une position respective bien définie. Les travaux accessoires ainsi créés sont susceptibles d'augmenter sensiblement le prix du produit fini et de réduire d'autant le taux d'utilisation d'une machine à souder bout à bout. En outre, un outillage coûteux de serrage et de centrage devient nécessaire pour définir la position relative des pièces, ce qui entraîne la nécessité de disposer d'un personnel expérimenté capable d' utiliser soigneusement ce matériel. Quant aux essais entrepris jusqu'à ce jour en vue de rendre superflu l'outillage de serrage ou d'en simplifier le maniement, ils n'ont donné jusqu'à présent aucun résultat satisfaisant. L'invention est basée sur l'idée qui consiste à conduire l'opération de soudage de deux pièces à l'aide du procédé par résistance électrique de telle manière que, pendant le déplacement relatif des pièces, qui apparaît inévitablement > chacune d'elles guide l'autre. Le procédé qui fait l'objet de l'invention est caractérisé par le fait qu'une surface de soudage formée sur l'une des deux pièces est guidée par une surface de guidage formée sur l'autre pièce, jusqu'à ce que le bord latéral de la surface de soudage de la première vienne buter contre une surface d'arrêt qui fait suite à la surface de guidage de la seconde, le contact ainsi établi déclenchant le passage du courant de soudage qui passe à travers les deux pièces, alors qu'en même temps la compression d'appui s'exerce dans une direction parallèle à la surface de soudure et à celle de guidage tendant vers la surface d'arrêt.Ainsi, le bord latéral de la surface de soudage vient racler la pièce opposée jusqu'à sa surface d'arrêt, les deux pièces glissant alors l'une vers l'autre grâce au guidage de la surface de soudage par la surface de guidage, tandis que se forme un cordon de soudure qui sera situé à hauteur des deux surfaces, sensiblement parallèle à la direction de la compression d'appui. Dans le sens de l'invention, il est proposé d'utiliser le procédé pour un soudage coaxial de deux pièces qui, du moins pour la zone jouxtant le cordon de soudure, constituent des solides de révolution. Dans ce qui suit, l'objet de l'invention va être explicité de façon plus précise en se référant au dessin annexé, celui-ci ne constituant qu'un exemple d'application nullement limitatif. Dans le dessin Fig. 1 est une coupe en long, partielle, d'une roue à engrenages de transmission et de sa bague d'accouplement, les deux pièces se trouvant en position de préparation avant leur soudage bout à bout par le procédé à résistance électrique Fig. la est un extrait de la fig. 1, mais à plus grande échelle; Fig. 2 montre la même roue à engrenages et la même bague d' accouplement, représentées comme dans la fig. 1, mais après soudage ; et Fig. 2a est un extrait de la fig. 2, représenté de la même manière que la fig. la. La fig. I représente une roue à engrenages de transmission 1 > prête à souder, comportant un moyeu de fixation 3 coaxial avec la roue avec laquelle il fait corps. La face frontale 5, tournée vers le moyeu de fixation 3, et qui se trouve en haut sur le dessin, est aressée, par exemple au moyen d'un polissage, pour des motifs cités plus loin. Elle sert de surface d'about et remplit plusieurs fonctions. Sur la surface externe du moyeu 3, et concentriquement avec lui, une saillie annulaire de soudage a été constituée, dont l'extrémité inférieure jouxte la surface d'about dressée 5. Son pan supérieur 9 sert de surface d'arrêt : il est chanfreiné vers l'extérieur du haut vers le bas. Un anneau de centrage 11 part de l'extrémité supérieure du pan chanfreiné 9 de la saillie 7.La section droite de cet anneau est pratiquement triangulaire, lthypo- ténuse de ce triangle rectangle étant dans le prolongement de la saillie de soudure 7, tandis que le coté 12 de l'angle droit est parallèle à l'axe commun de la roue 1, de la collerette 3 et de la saillie 7. C'est ce côté 12 qui sert de surface de guidage. Une bague d'accouplement 13 est placée sur le moyeu 3 concentriquement avec lui. Elle possède des crabots d'accouplement 15, ainsi qu'une surface de contact dressée 17 tournée face à la surface d'about 5, dressée également, de la roue 1 dans la position de preparation représentée en fig. 1. Sur le pourtour intérieur de la bague 13, un bord latéral 19 à angle droit a été formé par ablation, à distance définie de la surface dressée d'about 17. La surface 20 qui limite le bord 19 sert de surface de soudage. Elle est parallèle à l'axe commun de la roue 1, du moyeu 3 et de la saillie de soudage 7, de l'anneau de centrage 11 et de la bague d'accouplement 13.La distance de la surface de soudage 20 à l'axe commun ne dépasse celle de la surface de guidage coaxiale 12 de l'anneau 11 que de la valeur strictement nécessaire pour permettre de pousser la bague 13 sur le moyeu 3 en formant un ajustement sans jeu. Les phénomènes qui se produisent pendant l'opération de soudage sont les suivants Tout dlabord, on emmanche la bague de guidage 13 sur le moyeu 3 de la roue à engrenages 1 placée sur un support rigide, par exemple sur l'électrode fixe d'une machine à souder bout à bout par résistance électrique, de telle manière que les surfaces d' about respectives 5 et 17 de la bague et de la roue soient situées en regard l'une de l'autre.Comme le montre la fig; la à une échelle plus grande, cette méthode a pour résultat de provoquer l'autre centrage de la bague 13 par la surface de soudage 20 et la surface de guidage 12 de la bague 11. Finalement, le bord latéral 19 vient s'appuyer sur la partie supérieure de la surface d'arrêt 9 de la saillie 7. Lorsque les pièces sont ainsi positionnées, on déclenche le courant de soudage qui passe à travers elles tout en exerçant une compression d'appui dans une direction parallèle à la surface de soudage 20 et à la surface de guidage 12, dans le sens orienté vers la surface 9. Pendant l'opération de soudage, le bord latéral 19 racle la roue 1 le long de la surface 9 ; la roue 1 et la bague 13 se déplacent l'une vers l'autre, le guidage de la surface 20 étant toujours assuré par la surface 12, jusqu'à la position finale représentée par les fig. 2 et 2a, de telle manière qu'il se forme finalement un cordon de soudure 22 à la hauteur de ces deux surfaces, cordon qui sera essentiellement parallèle à la direction de la compression d'appui. La hauteur du cordon de soudure 22 est limitée par la butée de la surface de contact 17 contre la surface d'about 5. Lorsque les deux surfaces butent l'une contre l'autre, et après interruption du courant de soudage, la compression d'appui est maintenue pendant un intervalle de temps déterminé à l'avance. Cet appui "a posteriori remplit deux fonctions très importantes : tout d'abord, il empêche un déplacement respectif des deux pièces pendant que la soudure est encore à l'état plastique ; d'autre part, il a pour effet d'appuyer sur toute la superficie la surface de contact dressée 17 sur la surface d'about 5, égale ment dressée. Il se produit ainsi une surface d'échange de chaleur qui fait passer dans la roue 1, plus épaisse, une part substan tielle de la chaleur de la soudure qui s'écoule du cordon de sou dure vers les crabots 15, comme l'indiquent les flèches incurvées de la fig. 2a. On réduit ainsi au minimum les effets défavorables de la chaleur du soudage sur les crabots 15, qui sont généralement trempés. Quant à l'ablation, précédemment évoquée, qui forme le bord latéral 19, sa profondeur est telle qu'un interstice 24 se forme entre le cordon de soudure 22 et les surfaces 5 et 17 dans leur position finale. Cet interstice a, dans l'exemple de réalisation cité, la forme d'un canal à section quadrangulaire ; il sert à recevoir la matière 26 chassée pendant l'opération de soudage. Le procédé décrit présente l'avantage de permettre la jonc tion de deux pièces avec un maximum de précision et de qualité tout en ne dépensant qu'un minimum de temps et de main-d'oeuvre. Un autre avantage du procédé consiste dans le fait de l'auto centrage qui permet de se passer d'un outillage de fixation des pièces et de centrage, supprimant du même coup la dépense de temps et de main-d'oeuvre correspondante. Enfin, il convient d'observer que le procédé résiste dans une large mesure aux manipulations intempestives pourvu que les conditions optimales de soudage soient respectées, ce qui permet d'en confier l'exécution même à des débutants. Au lieu de la roue à engrenages et de la bague d'accouplement ainsi décrites, on peut également, bien entendu, assembler deux autres pièces selon le procédé évoqué ci-desus, telles que, par exemple, deux sections de tubes, ou bien un boulon avec un décou page pratiqué dans une plaque. De plus, on comprend facilement qu' il est indifférent de savoir sur laquelle des deux pièces se trou vent respectivement la surface de soudage et celle de guidage. Il en est de même de l'interstice servant de réceptacle à la matière excédentaire, ainsi que de la surface d'about. D'autre part, il est possible de donner aux surfaces d'arrêt et d'about une forme voûtée de nature quelconque ; dans ce cas, il convient de veiller à ce que la surface de contact soit tou jours le complément de la surface d'about. Enfin, rien ne s'oppose à disposer entre la surface de contact et celle d'about une feuil a de métal ductile afin b'améliorer encore la transmission de la chaleur dans la position finale les piéces. REVENDICATIONS 1.- Procédé pour l'assemblage de deux pièces à l'aide du soudage bout à bout par résistance électrique, caractérisé par le fait qu'une surface de soudage (20) formée sur l'une des pièces (13) se déplace par translation, guidée par une surface de guidage (12) formée sur l'autre pièce (1), jusqu a ce qu'un bord latéral (19) de la surface de soudage (20) vienne buter contre une surface d'arrêt (9) qui fait suite à la surface de guidage (12), le courant de soudage étant alors déclenché pour passer dans les deux pièces tandis que, en même temps, une compression d'appui s'exerce dans une direction parallèle à la surface de soudage (20) et à celle de guidage (12), en allant vers la surface d'arrêt (9), de telle sorte que le bord latéral (19) de la surface de soudage (20) racle l'autre pièce (1) sur sa surface d'arrêt (9)et que les deux pièces, (1 > 13), se déplacent l'une vers l'autre, la surface de soudage (20) restant guidée par la surface de guidage (12), avec formation concomitante d'un cordon de soudure (22) à la hauteur des deux surfaces, ledit cordon de soudure étant sensiblement parallèle à la direction de la compression d'appui. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que, pendant le soudage, les pièces sont en cours de translation jusqu'à l'entrée en contact de deux surfaces d'about (5,12), amenagées à distance l'une de l'autre, respectivement sur la surface de soudage (20) et sur la surface de guidage (12). 3.- Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractéri- sé par le fait que, après interruption du courant de soudure et après mise en contact des deux pièces (1,13), la compression d'appui est maintenue pendant une durée déterminée à l'avance. 4. - Application du procédé selon la revendication 1 au soudage coaxial de deux pièces qui constituent, du moins dans la zone jouxtant le cordon de soudure, des solides de révolution. 5. - Application selon la revendication 4 pour souder ensemble une bague d'accouplement (13) et la roue à engrenages (1) d'une transmission, et plus particulièrement de la transmission d'un véhicule. 6.- Application selon la revendication , caractérisée par le fait que la surface de soudure (20) est ménagée sur la bague d'accouplement (13), tandis que la surface de guidage (12) et celle d'arrêt (9) le sont sur le moyeu (3) de la roue (1). 7.- Couple de pièces soudées ensemble par le procédé conforme à la revendication 1. 8.- Couple de pièces selon la revendication 7, caractérisées par le fait qu'il existe, entre le cordon de soudure (22) et les surfaces d'ahout, (5,17), un interstice (24) qui contient la matière (26) chassée pendant l'opération de soudage.