Brevet FR2194660A1 — publié le 19740301

La présente invention concerne un procédé pour souder des pièces de faible conductibilitd thermique et notamment des pièces en verre. Lorsqu'on soude des pièces en verre, il est courant Jusqu' présent de disposer les deux pièces de façon que les surfaces à souder viennent l'une sur l'autre, puis de chauffer les surfaces à souder à l'aide d'une flamme ou d'une autre source d'énerge. L'énergie rayonnée est ainsi absorbée par la surface du verre et les pièces å souder ne peuvent être amenées i la température de fusion le long des surfaces å souder que gracie à la conductibilité thermique du verre. Ce procédé connu présente des inconvénients considérables. D'une part, du fait de la mauvaise conductibilité thermique du verre, la mise en oeuvre dure relativement longtemps, jusqu' ce que toutes les surfaces à souder soient à la température de fusion. Par ailleurs, ce rayonnement prolongé se traduit également par un échauffement des autres parties du corps de verre et cela n'est pas souhaitable. Cela est particulièrement dangereux si le verre entoure des pièces métalliques telles que des contacts. Etant donné les différents coefficients de dilatation du verre et du métal, il se crée des contraintes et le corps en verre peut éclarter. Lorsqu'on soude des corps en verre pour des contacts à tubes de protection, le chauffage trop intense de tout le corps peut provoquer la vaporisation du moyen de contact et modifier les propriétés de surface de la chambre de protection. La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients mentionnes et se propose de créer un procédé à l'aide duquel on puisse souder rapidement et sans effet secondaire gantant des parties en un matériau de mauvaise conducti bilié thermique. A cet effet, l'invention concerne un procédé caractérisé en ce qu'on réduit les pièces en formant un intervalle élargi vers l'extérieur, et on déplace dans cette fente, un rayon d'énergie le long des bords à souder. Gr ce au procédé selon l'invention, le rayon d'énergie peut chauffer directement toutes les surfaces à souder, dans l'intervalle qui est prévu, pour amener ces surfaces en fusion. De ce fait, la conductibilité thermique des parties à souder ne présente plus de problème, car seule la surface superficielle des surfaces à souder subit un rayonnement de courte durée. Du fait des tensions superficielles du verre liquide, celui-ci remplit l'intervalle entre les deux pièces, en partant du bord, si bien que,lorsque la soudure est réalisée, il subsiste uniquement une petite encoche assez plate. Pour souder les deux pièces, on utilise ainsi moins d'énergie et l'opération dure moins longtemps. Par suite, on n'endommage pas les autres parties des pièces. La structure de l'intervalle entre les deux pièces peut être différente suivant les caractéristiques de fabrication. De façon générale, cet intervalle peut avoir une forme en V. Dans ce cas, il suffit de couper en biais l'une des pieces- le long de son bord. Il est particulièrement intéressant de mettre en oeuvre le procédé selon l'invention en utilisant comme source d'énergie; un rayon de laser. La lumière parallèle du rayon de laser peut être par exemple dirigée directement dans l'intervalle et ainsi sur les surfaces à souder. Pour diverses applications, il peut également être intéressant de focaliser les rayons parallèles du laser, dans la fente, à l'aide d'une lentille. Le foyer de la lentille peut se trouver au point le plus profond de l'intervalle.Dans ce cas, les rayons de laser sont pratiquement parallèles aux surfaces à souder de la fente et la fusion commence au point le plus profond de la fente en allant vers l'extérieur. Toutefois, dans de multiples cas, il peut être intéressant de choisir le foyer pour que les rayons soient aussi droits que possible,même éventuellement perpendiculaires aux surfaces à souder correspondantes, dans l'intervalle. Pour arriver à un échauffement et à une soudure régulièrs lors du déplacement du rayon d'énergie le long des bords à souder, plutôt que d'avoir une ou plusieurs zones de fusion ponctuelles, il est intéressant d'utiliser une lentille ayant deux rayons de courbure différents dans deux plans perpendiculaires différents, pour avoir une ligne focale au lieu d'un foyer. Le procédé selon l'invention est avant tout particulièrement intéressant pour souder des pièces de verre. Toutefois, le procédé n'est pas limité à cette application. Il peut, par exemple, être utilisé avantageusement pour réunir d'autres matériaux en chauffant directement les surfaces à souder. La présente invention sera décrite plus en détail à l'aide d'un exemple de réalisation représenté schématiquement dans les dessins annexés, dans lesquels - la figure 1 montre l'application du procédé selon l'invention pour souder deux parties de verre. - la figure 2 représente les deux parties de verre soudées9 à la fin de la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. La figure 1 est une vue en coupe de deux parties de verre 1 & 2 que l'on veut souder l'une à l'autre dans le plan de contact 3. A cet effet, on taille en biais la partie de verre 1 au bord 4 de façon à former avec le bord 5 de la partie de verre 2 une fente 6 en forme de V. Un rayon de laser 7,dont la lumière parallèle est focalisée par une lentille non représentée, se déplace dans la fente 6 et réchauffe régulièrement les surfaces des bords 4 et 5. Le verre est amené en fusion au niveau de ces surfaces 4 & 5 et il remplit l'encoche 6 par suite de la tension superficielle du verre liquide. Après cette soudure des deux parties 1 & 2, il subsiste comme cordon de soudure uniquement une cavité 8 assez plate comme représenté à la figure 2. Lien entendu, l'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation ci-dessus décrit et représenté, à partir duquel on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. R E V E N D I C A T I O N S 10/ Procédé pour souder des pièces de faible conductibilité thermique,notamment des parties de verre, procédé caractérisé en ce qu'on -éunit les pièces (1,2) en formant un intervalle (6) élargi vers l'extérieur , et on déplace dans cette fente (6) un rayon d'énergie (7) le long des bords (4 & 5) à souder. 20/ Procédé selon la revendication 1, casactérisé en ce que les bords des pièces à souder (1,2) sont réunis en formant un V. 30/ Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 & 2, caractérisé en ce qu'on coupe en biais le bord (4) de l'une ou des deux pièces (1) pour former un intervalle (6). 4 / Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'on utilise un rayon de laser (7) pour souder des pièces (1,2). 50/ Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que le rayon de laser est focalisé dans la fente (6) entre les deux pièces (1 & 2) par l'intermédiaire d'une lentille. 60/ Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que le foyer de la lentille est amené au point le plus profond de l'intervalle (6). 70/ Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que le foyer de la lentille est choisi de façon que les rayons de lnergie arrivent de façon aussi droite que possible sur les bords (4 et 5) de la fente (6). 80/ Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'on utilise une lentille à rayon de courbure dans deux plans différents.