Brevet FR2243537A1 — publié le 19750404

La soudure thermitique de conducteurs électriques, par exemple des conducteurs de cltbles, a tendance à faire apparattre des fissures de chauffage ou de contraction. Une fissure de chauffage se présente genéralement dans le joint de soudure et s'étend normalement dans une direction transversale par rapport à la direction longitudinale du conducteur, c'es#-à-dire là où se touchent les fronts de solidification. Etant donné que les points d'assemblage de conducteurs sont fréquemment exposés à des contraintes de traction pendant la manipulation ou pendant le fonctionnement, les fissures du type précité risquent fort de se traduire par une rupture ou de s'étendre, ce qui réduit à son tour la conductivité électrique. Un autre inconvénient de la soudure thermitique consiste en ce que le joint do soudure présente une plus forte réaistance électrique que les conducteurs proprement dits de sorte qu'on est fréquemment obligé de donner aux joints de soudure une plus grande section transversale que celle des conducteurs pour compenser de cette manière la plus forte résistance. Selon la présente inventions on élimine largement le risque d'apparition de fissures de chaleur, et on réduit simultanément le volume du Joint de soudures donc l'extension de zones présentant une résistance relativement forte. La présente invention concerne un procédé pour l'as- semblage des extrémités de conducteurs él-ectriquss par soudure thermitique, dans lequel une masse en fusion est formée par une poudre de soudure et la matière des conducteurs, ca ractérisé par le fait que les extrémités portées à la tem.péra- ture de fusion sont amenées en contact l'une avec ltautre et serrées, la pression de serrage étant minntenue au moins jusqutà la solidification de la masse en fusion. La raison contribuant à l'obtention d'un bon résultat est certainement la bonne faculté d'adaptation au cycle de solidification que possèdent les extrémités des conducteurs gracie à leur mobilité. Le procédé selon l'invention peut Qtre comparé dans une certaine mesure à un rebroussement thermique par le fait que les extrémités des conducteurs sont serrées ltune sur 11 autre après voir atteint la température de fusion. Cependant, le chauffage a lieu par la méthode de soudure ther mitique, c1est-à-dire qu'on utilise un moule et une poudre de soudure, cette poudre fondue descendant par coulée dans le moule entourant les conducteurs, dont les extrémités doivent dtre assemblées. La partie des conducteurs qui est la plus rapprochée de la masse introduite par coulée entre elle-même en fusion et se mélange avec la masse fondue. Normalement, la 70ne contenant le mélange ainsi formé est désignée par ozone de soudure" ou par joint de soudure" après la solidification. Etant donné que le cycle de soudure thermitique est très rapide taude qtlelques#secondes), il importe que le serrage de extrémités des conducteurs ait lieu avec une grande précision dans le temps. Une possibilité permettant d'atteindre ce résultat consiste à placer entre les extrémités des conducteurs une cale d'espacement dont la fusion permet aux extrémités de se toucher sous l'action d'mie pression exercée sur les conducteurs ou qui est éliminée parce que les parties des conducteurs les plus rapprochées de la cale entrent en fusion, permettant ainsi aux extrémités des conducteurs de se toucher. On peut commander le cycle de rapprochement et de serrage par le choix des dimensions et de la matière de la cale d'espacement.Celle-ci entre en fusion lorsque sa matière est identique à celle des condacteurs. Il en résulte que les impuretés contenues dans le joint de soudure sont réduites au minimum. Par contre, la cale d'espacement est normalement eliminee lorsqu'elle est faite en une matière présentant un point de fusion plus élevé que celui de la matière des conducteurs. L'utilisation d'une cale d'espacement de ce dernier type permet donc d'obtenir un ralentissement du mouvement da rapprochement et de serre des conducteurs. Un mode de mise en oeuvre de l'onvention sera décrit en détail ci-après à titre d'exemple, en regard du dessin arinexé montrant les extrémités de deux coxducteurs pendant l'assemblage et dans un appareil conçu polir cet assemblage. L'appareil destiné à l'assemblage comprend deux rails 1 et 2 entretoisés par des traverses 3. Sur ces rails be- posent deux supports 4 et 5 destinés à porter des cables, et équipés de roues 6 et 7 permettant Isdéplacement des supports le long des rails. Un cible 8 est placé avec sa gaine 9 son isolement 10 et son conducteur il dans le support 4 tandis qu'un autre cabre 12 est placé avec sa gaine 13, son isolement 14 et son conducteur 15 dans le support 5-.Une cale d'espacement 16 est disposée entre les extrémités dénudées des conducteurs0 -Ces extrémités des conducteurs sont encastrées dans un moule de soudure 17 en graphite, présentant à cet effet des trous 18 et 19 pour le passage des conducteurs. Le moule de soudure présente par ailleurs un entonnoir 20 destiné à recevoir une réserve de poudre de soudure, un canal de coulée 21 et une chambre 22 prévue pour recevoir I1 excès de matière fondue pendant la soudure. Sur les conducteurs sont-également fixées des machoires de refroidissement 23 et 24, de préférence en cuivre. Le but de ces machosres de refroidissement est de limiter 11 extension de la zone des conducteurs qui est portée à l'incandescence pendant la soudure.Un outil con çu pour la compression est rigidement fixé au câble par l'intermédiaire des mtchoires 25 et 26. Celles-ci sont reliées par des béquilles 27, 28, 29 et 30 aux dispositifs de serrage 31 et 32. Chacun de ces disoositifs comprend un cylindre 33 dans lequel sont montés un ressort 34, une broche fixe 35, un tube 36 mobile le long de cette broche, et un couvercle 37 rendu solidaire de ce tube et également mobile dans le cylindre. La mobilité du tube 36 et du couvercle 37 dans le cylindre 33 est obtenue par le fait que la broche 35 présente une filetage extérieur, tandis que le tube 36 est taraudé. Le déplacement du tube a lieu par l'intermédiaire d'un volant 38 ou 39. Pour exécuter une soudure, l'opérateur actionne 12S dispositifs de serrage 3t et 32 de façon que la cale d'espacement 16 soit rée élastiquement entre les extrémités des conducteurs. Il introduit ensuite dans l'entonnoir 20 de la poudre de soudure retenue par une rondelle placée dans le fond. Lorsqu'on allume la poudre de soudure, par exemple au moyen d'un pistolet à étincelles, on amorce dans cette poudre une réaction chimique dégageant une grande quantité de chaleur.Il en résulte une masse fondue fortement surchauffée, faisant à sontour fondre la rondelle pour descendre le long du canal de coulée 21, et pour faire fondre finalement la cale d'es- pacement 16 lorsque celle-ci n'est pas faite en un matériau présentant un point de fusion élevé, de sorte que les extrémités des conducteurs sont portées à une température supérieure à la température de fusion. Le fait que la cale d'espacement ait fondu établit un contact entre les deux conducteurs qui sont ensuite serrés l'un contre l'autre par les dispositifs de serrage préalablement armés. Le matériau des conducXteurs forme dans une certaine mesure un alliage avec la matière de soudure.L'excès de matière fondue est recueilli dans la chambre 22o Les dispositifs de serrage sont retirés après la solidification de la masse en fusion et après le refroidissement du joint de soudure. Lorsque les conducteurs 11 et 15 sont faits en cuivre, il convient d'utiliser une cale d'espacement 16 également en cuivre entrant en fusion au moment du contact avec la poudre de soudure fondue. A titre d'exemple d'une poudre de soudure appropriée, on peut citer une poudre dont les composants essentiels sont formés par du bioxyde de cuivre et un alliage de cuivre et d'aluminium (50 : 50), cette poudre contenant complémentairement une faible proportion de fluorure de calcium, de silicate de calcium et d'étain. On peut utiliser une amorce sous la forme d'un mélange d'aluminiums de protoxyde de cuivre, d'oxyde de cuivre et de phosphore rou geo On obtient un ralentissement du mouvement de rapprochement et de serrage lorsqu'on remplace# dans cet exemple la cale d'espacement en cuivre par une cale en acier0 L'invention se prête également et notamment à l'assemblage de deux conducteurs en aluminium, et d'un conducteur en cuivre avec un conduecteur en aluminium. REVENDICATIONS 10 Procédé pour l'assemblage des extrémités de conducteurs électriques par sou#dure thermitique, dans lequel une masse en fusion est formée par une poudre de soudure et le matériau des conducteurs, caractérisé par le fait que les extrémités des conducteurs, portées à la température de fusion, sont amenées en contact l'une avec l'autre et serrées, et par cet autre fait que la pression de serrage est maintenue Jusqu'à la solidification de la masse en fusion. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'une cale d'espacement est placée entre les extrémités des conducteurs pour entrer en fusion ou pour #tre éliminée lorsque les parties des conducteurs les plus rapprochées de cette cale d'espacement entrent elles-mEmes en fusion et sont ainsi amenées en contact l'une avec l'autre. 30 Procédé'selon la selon razrevendication t ou 2, ca- ractérisé par le fait qu'on utilise uns cale d'espacement formée par une matière identique à celle des conducteurs. 40 Procédé selon la revendication 1 cu 2, caractérisé par le fait qu'on utilise une cale d'espacement formée par une matière présentant un point de fusion plus élevé que celui de la matière des conducteurs0