Brevet FR2236606A1 — publié le 19750207

La présente invention concerne le matériel de soudage et a notamment pour objet une machine à souder à molettes. L'invention peut être appliquée avec un maximum d'efficacité à la fabrication en masse de pièces (par exemple des organes actifs des machines agricoles) à surface renforcée, surtout lorsque leur largeur est supérieure à 10 mm. On connaît des machines à souder à molettes, comprenant des électrodes en vis-à-vis reliées électriquement à une source de courant, dont l'une, celle portant un guidage pour l'avance forcée de l'une des pièces à souder dans la zone où elles sont contac tées par les molettes, est portée par un axe monté sur un bras con lutteur, de façon qu'elle puisse se rapprocher de l'autre pour serrer élastiquement les pièces dans la zone de soudage. Dans ces machines connues, la molette tourne librement sur un axe monté dans le bras conducteur. Le rapprochement des molettes pour le serrage élastique-des pièces dans la zone de sou dage est rendu possible grâce à un mouvement oscillant du bras conducteur. Il est universellement connu que la qualité d'une soudure est tributaire dans une large mesure de l'uniformité de dis tribution de la force de serrage suivant la largeur des surfaces à souder pendant le soudage. Plus les surfaces à souder à la molette en une passe sont larges, plus il est difficile et compliqué d'assurer pratiquement une distribution uniforme de cette force suivant leur largeur. L'irrégularité de distribution de la force de serrage suivant la largeur des surfaces à souder, lors du passage du courant, provoque des irrégularités de distribution de la résistance dans la section des pièces à souder contactées par les molettes et, par conséquent, un dégagement irrégulier de l'énergie thermique. Dans les portions de la section présentant une grande ré sistance il se dégage plus d'énergie thermique que dans les por tions présentant une résistance faible. Une telle distribution de l'énergie thermique dans la section fait que les conditions de formation de la soudure ne sont pas les mêmes. Cela se manifeste surtout dans le soudage monopasse avec un cordon de largeur supérieure à 10 mm et un rapport entre les épaisseurs des pièces à souder supérieur à cinq. Dans les machines indiquées, le montage fixe de l'axe porte-molette dans le bras conducteur ne permet pas à la molette de se conformer, pendant le soudage, à la surface qu'elle contacte sur la pièce à souder, aussi la force de serrage élastique des molettes est-elle transmise irrégulièrement en largeur aux surfaces à souder des pièces. En outre, il est à noter que l'uniformité de distribution de l'effort de serrage suivant la largeur des surfaces à souder est tributaire de la largeur de la molette à la périphérie et de l'irrégularité de son usure. Tout cela peut avoir une influence extrêmement défavorable sur la stabilité de la qualité de la soudure, (ce qui se manifeste par les défauts suivants : insuffisance de pénétration à la largeur prescrite, fusions locales de la surface des pièces à souder, dispersion des valeurs de la dureté dans les sections de la soudure, etc) et, en conséquence, sur les performances des pièces en cours d'exploitation (abaissement de la résistance dynamique et statique, de la résistance à l'usure, de la faculté d'autoaffûtage, de la résistance à la corrosion, etc.). La pratique a fait apparaître que l'uniformité de distribution de la force de serrage suivant la largeur des pièces à souder pendant le soudage est également influencée par les variations de l'épaisseur totale des pièces à souder dans la zone contactée par les molettes (dues aux erreurs de pré-usinage et de préparation des pièces à souder). Dans les machines connues indiquées, le guidage pour l'avance forcée de l'une des pie ces à souder dans la zone de contact avec les molettes est réalisé sous la forme d'une gorge circulaire creusée à la périphérie de la molette. Il est tout à fait évident que, dans ce cas, la fiabilité du déplacement dirigé de la pièce est tributaire du rapport entre la largeur de l'une des pièces à souder et la largeur de l'au tre pièce, ainsi que de l'épaisseur de la pièce en contact direct avec la molette Ainsi, Si la largeur de l'une des pièces à souder est plus grande que celle de l'autre, la profondeur de la gorge est déterminée par l'épaisseur de la pièce venant contacter la molette. Si l'épaisseur est inférieure à 0,5 mm, il est pratiquement très difficile d'assurer avance dirigée de la pièce dans la zone de contact avec les molettes, car la gorge doit avoir une faible profondeur. En outre, les variations naturelles des paramètres (usure) de la gorge au cours de l'utilisation des machines nuisent aussi à la fiabilité de l'avance forcée de la pièce dans la zone de contact avec les molettes, ainsi qu'à la qualité des soudures. Il convient aussi de noter que la réalisation de la molette avec un tel guidage pour l'avance forcée de la pièce, implique l'emploi de cette molette seulement pour une dimension déterminée de la pièce à souder, ce qui augmente les frais d'exploi tation. Une telle réalisation constructive du guidage confère des propriétés mécaniques déterminées de la pièce à avancer de force ; plus précisément, le rayon de courbure de la molette prédétermine l'angle optimal de pliage sans rupture de la pièce à souder, la résistance à la traction du matériau de la pièce. Le but de l'invention est de supprimer les inconvénients indiqués. L'on s'est donc proposé de créer une machine à souder à molettes dans laquelle l'axe de la molette serait assemblé au bras conducteur de telle façon que, tout en permettant un rendement éle- vé de la machine dans des conditions de production en masse, celleci assurerait une haute qualité stable de la soudure sur toute la largeur des surfaces à souder. La solution consiste en une machine à souder à molettes, dans laquelle, d'après l'invention, le bras conducteur porte sur son extrêmité libre des glissières avec un coulisseau pouvant se déplacer en translation suivant une direction permettant le rap prochement des molettes et lié cinématiquement à l'axe porte-molette de telle façon que, pendant le soudage, cet axe soit toujours parallèle à la surface de la pièce à souder contactée par la molette. Grâce à une telle solution constructive, la force de serrage produite pendant le soudage par rapprochement des molettes est distribuée uniformément sur toute la largeur des surfaces à souder. La solution la plus favorable est obtenue lorsque la liaison cinématique entre le coulisseau et l'axe porte-molette est réalisée au moyen d'une paire de chapes superposées ayant un axe d'oscillation commun passant par des articulations reliant leurs extrémités correspondantes, ces chapes encerclant la molette de telle façon que l'axe porte-molette fixé dans la chape intérieure soit perpendiculaire à l'axe d'oscillation commun des chapes, la chape supérieure étant fixée au coulisseau par sa partie supérieure. Un tel assemblage mobile du coulisseau et de la molette permet à celle-ci de suivre, pendant le soudage, le profil de la surface contactée sur la pièce à souder, en assurant ainsi la distribution uniforme de la force de serrage suivant la largeur des surfaces à souder. Il est avantageux, surtout lorsque l'une des pièces a une largeur supérieure à 10 mm et une faible épaisseur (de l'ordre de 0,3 à 0 > 5 mm), que le guidage pour l'avance forcée de cette pièce par la molette, dans la zone de contact entre les pièces à souder et les molettes, soit réalisé sous la forme d'une auge à section en forme de caisson, fixée à la face de l'une des extrémités de la chape intérieure, avec possibilité d'oscillation autour d'un axe parallèle à l'axe de rotation de la molette. Grâce à une telle solution constructive, la machine à souder à molettes assure, surtout dans les conditions de fabrication en masse à rendement élevé, une haute stabilité de la qualité des soudures sur toute la largeur des surfaces à souder. En outre, la machine proposée a des possibilités technologiques plus larges que les machines connues de même type, à sa voir : elle permet l'exécution du soudage avec, pratiquement, n'importe quel rapport des largeurs et des épaisseurs des pièces à souder, indépendamment des propriétés mécaniques du métal les constituant. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation non limitatif illustré par les dessins annexés dans lesquels - la figure 1 représente une machine à souder à molettes conforme à l'invention (vue en élévation) - la figure ? montre la disposition relative de la molette et de la paire de chape l'encerclant, d'après l'invention (vue de côté avec arrachement partiel et à une plus grande échelle que sur la figure 1) - la figure 3, idem (vue de face) ; - la figure 4 représente une vue en coupe agrandie suivant IV-IV de la figure 2. La machine à souder à molettes proposée comporte deux molettes 1 et 2 (figures 1, 2 et 3) disposées en vis-à-vis et reliées entre elles électriquement. L'une des molettes (la molette 1) qui porte un guidage 3 pour l'avance forcée de l'une (pièce 4) des pièces à souder 4 et 5 (figures 1, 2 et 3) dans la zone A (figure 2) où elles sont contactées par les molettes 1 et 2, est portée par un axe 6 monté sur un bras conducteur 7 de façon à pouvoir se déplacer pour le rap prochement des molettes l'une de l'autre afin de créer la force de serrage elastique dans la zone de soudage (zone A). Conformément à l'invention, le bras conducteur 7 est fixé à un bâti 8 (figure 1) et porte sur son extrémité libre des glissières 9 (figures 1 et ?) avec un coulisseau tO pouvant se dépla- cer en translation suivant la direction indiquée par la flèche B, c'est-à-dire suivant une direction permettant le rapprochement des molettes 1 et 2. Le coulisseau 10 est lié cinématiquement à l'axe 6 portant la molette 1, de telle façon que cet axe soit toujours parallèle à la surface 6 de la fièce à souder 4 en contact alec la molette 1. Suivant un mode concret de réalisation de la machine proposée, la liaison du coulisseau 10 avec l'axe 6 portant la molette 1 est réalisée, d'après l'invention, à l'aide d'une paire de chapes superposées 11 et 12 (figures1, 2 et 3), ayant un axe d'oscillation commun D passant par les articulations 13 (figure 2) reliant leurs extrémités correspondantes, lesdites chapes encerclant la molette de telle façon que l'axe porte-molette 6 fixé dans la chape intérieure soit perpendiculaire à l'axe commun D (figure 3) d'oscilition des chapes. L'axe d'oscillation D commun aux chapes 11 et 12 est une ligne fictive passant à travers la zone A. La chape extérieure 12 est fixée par sa partie supérieure au coulisseau 10 (figure 2, 3). Pour son déplacement en translation, le coulisseau 10 comporte (dans l'exemple considéré) un actionneur pneumatique 14. Conformément à l'invention, le guidage 3 pour l'avance forcée de la pièce à souder 4 dans la zone A par la molette î est une auge à section en forme de caisson, fixée à la face d'une extrémité de la chape intérieure 11, avec possibilité d'oscillation autour d'un axe 15 (figures 2 et 4) parallèle à l'axe 6 portant la molette 1. La section en forme de caisson de l'auge 3 assure le guidage fiable de la pièce'à avancer 4, et sa fixation oscillante assure l'avance fiable de la pièce vers la zone A. La connexion électrique des molettes 1 et 2 à la source d'alimentation s'effectue d'une façon appropriée quelconque. La source d'alimentation du circuit électrique est un transformateur de soudage 16 (figure 1). La molette 3 peut être remplacée par une barre électroconductrice montée sur un porte-électrode, surtout dans le cas de soudage de produits de dimension prédrterminee par un cordon rectiligne. La molette 2 est entraînée en rotation par une commande comprenant un moteur électrique 17. Cette commande ne sera pas examinée en détail dans la présente description, de même que les autres sous-ensembles de la machine assurant son fonctionnement, à savoir : le chargeur débitant la pièce 4 sous forme d'une bande, la table recevant la pièce 5, le circuit de refroidissement, etc., afin de mieux faire ressortir l'essentiel de l'invention. La machine faisant l'objet de l'invention fonctionne de la façon suivante. Les pièces 4 et 5 préparées pour le soudage sont placées entre les molettes 1 et 2. La pièce 5 est posée sur la table 18, qui est fixée au bati 8. La seconde pièce 4, sous forme d'une bande enfermée dans un chargeur, est avancée de force dans la zone A à l'aide de l'auge 3. Une fois que la bande est engane dans la zone A, l'actionneur pneumatique 14 déplace le coulisseau tO dans le sens de rapprochement des molettes, jusqu'à ce que la molette 1, fixée au coulis seau à l'aide des chapes il et 12 superposées, vienne contacter la surface C de la pièce à souder 4 et applique étroitement la pièce 4 contre la seconde pièce à souder 5 et la molette 2. Cette mise en contact' étant achevée, la commande pneuma tique 14 assure le serrage élastique des pièces 4 et 5 avec une force prédéterminée. la surface périphérique de la molette 1 coopbre alors avec la surface 6 contactée sur la pièce à souder 4. Grâce à la liaison mobile de la molette 1 au coulisseau 10 à l'aide des chapes reliées par des articulations, la molette 1 a la possibilité de s'orienter automatiquement par rapport à la surface C. Lors de cette orientation automatique, l'axe 6 de la molette 1 tourne-autour de l'axe d'oscillation D, de façon à prendre une position parallèle à la surface extérieure de la pièce 4 dans la zone de contact A, ce qui assure la distribution uniforme de I; force de serrage élastique suivant la largeur de la molette 1. Ensuite le moteur électrique t7 de rotation de la molet te-? est mis en marche et, simultanément, le transformateur de sou dage 16 fait passer entre les molettes 1 et ? des impulsions de courant de soudage de valeur et de fréquence prédéterminées. Le courant de soudage circulant à travers les surfaces de contact "molette-pie' ces-molette", qui présentent une résistance répartie d'une façon relativement uniforme suivant la section transversale des pièces, dégage, à ces surfaces de contact, une énergie thermique qui chauffe uniformément les pièces à souder. Les pièces étant serrées par une force prédéterminée, uniformément répartie suivant la largeur des surfaces à souder, on obtient des conditions identiques dans toutes les'portions de la section des pièces à souder, ce qui assure une bonne qualité de la soudure Pendant le soudage, la molette 1 suit la surface C qu' elle contacte sur la pièce 4, et, en cas de variations de l'épaisseur totale des pièces à souder 4 et 5 dans la section transversale de la soudure, elle continue d'assurer, sur toute sa largeur, une distribution uniforme de la force de serrage élastique des pièces. Cela assure l'obtention d'une soudure de qualité stable, aussi bien suivant la largeur de la soudure que suivant sa longueur. Pendant le soudage, la pièce 4 guidée par l'auge 3, est avancée de force dans la zone A de soudage, de telle facon qu'elle soit toujours contactée parla molette 1 à une distance prédéterminée de ses rives. Quand le diamètre de la molette 1 diminue par suite de son usure périphérique, grâce à la possibilité d'oscillation de l'auge sur l'axe t5 l'angle d'inclinaison de la pièce 4 avancée vers la zone A de soudage change aUtomatiquement. L'emploi de matériaux à grande résistance à l'usure pour la fabrication de l'auge 3 assure une avance dirigée fiable de la pièce 4 dans la zone A de soudage, et ce pendant un temps prolongé. Dans un tel agencement, les propriétés mécaniques du matériau de la pièce 4, sa largeur et son épaisseur n'ont pas d'influence notable sur la fiabilité de son avance dans la zone de soudage, car la pièce 4 est avancée sans pliage et sans efforts de traction importants. Les particularités décrites de la machine à souder a molettes conforme à l'invention permettent son application industrielle dans la fabrication en masse, car la solution apportée pour la distribution uniforme de la force de serrage élastique suivant la largeur des surfaces à souder permet de conduire le soudage à une grande vitesse. Ainsi, la machine conforme à l'invention peut exécuter, en une seule passe, une soudure de qualité de largeur supérieure à 10 mm, et ce, dans des conditions de soudage sévères (intensité élevée du courant de soudage et courte durée de passage). La machine faisant l'objet de l'invention est particulièrement efficace dans le procédé de placage consistant à souder par résistance des bandes résistantes à l'usure (massives ou face en poudre) sur des pièces dont certaines portions sont destinées à fonctionner dans des conditions d'usure intensive. En outre, la machine peut trouver des applications dans la réalisation de soudures résistantes et étanches avec une molette large, car l'uniformité de distribution de la force de serrage élastique suivant la largeur-de la molette pendant le soudage assure la stabilité de la qualité de ces soudures suivant la largeur de leur section et suivant leur longueur. il est bien évident que la haute stabilité de la qualité des soudures exécutées par la machine proposée à une influence positive marquée sur la stabilité des performances des pièces soudées au cours de leur exploitation. Dans le cas de placage à la molette exécuté sur le tranchant des disques coupants des machines à récolter les betteraves, par application, en une seule passe, d'une bande résistante, à l'usure, de t7-mm de largeur et de 0,5 mm d'épaisseur (l'épaisseur du disque coupant étant de 4 mm), on obtient une soudure de qualité avec une vitesse opératoire de 2,0 m/mn. Les essais d'utilisation des disques coupants renforcés ont montré la haute stabilité de la qualité des soudures obtenues, laquelle,dans ce cas concret, est corroborée par l'auto-affûtage des tranchants pendant l'utilisation ; aucun décollement de la bande n'a été observé. Des résultats analogues ont aussi été obtenus dans le renforcement par bande résistant à l'usure des organes actifs de herses à disques, travaillant dans des conditions d'usure par forte abrasion. Bien entendu, l'invention n1 est nullement limitée au made de réa tion décrit et reLré représenté qui nta été donné qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent. REVENDICATIONS 1. Machine à souder à molettes, du type comportant deux molettes disposaes en vis-à-vis et raccordées à une source de courant, l'une desdites molettes portant un guidage pour l'avance forcée de l'une des pièces à souder dans la zone de contact de cellesci avec les molettes, et tournant autour d'un axe monté sur un bras conducteur dcélectricité, de façon que ladite molette puisse être rapprochée de l'autre pour serrer élastiquement lesdites pièces dans la zone de soudage, caractérisée en ce que le bras conducteur précité porte sur son extrémité libre des glissières sur lesquelles un coulisseau peut se déplacer en translation suivant une direction permettant le rapprochement des molettes, ledit coulisseau étant lié cinématiquement audit axe de rotation de la molette de telle façon que, pendant le soudage, ledit axe soit toujours essentiellement parallèle à celle des surfaces de la pièce à souder qui est contactée par ladite molette. 2. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que la liaison cinématique entre le coulisseau et ledit axe de rotation de la molette est réalisée au moyen d'une paire de chapes articulées disposées l'une dans l'autre et comportant un axe d'oscillation commun passant par les articulations reliant leurs extrémités respectives correspondantes, ces chapes encerclant ladite molette de telle façon que l'axe de rotation de celle-ci, fixé dans la chape intérieure, soit perpendiculaire à l'axe d'oscillation commun des chapes, la chape supérieure étant fixée au coulisseau par sa partie supérieure. 3. Machine selon l'une des revendications 1 et 2, caraetérisées en ce que ledit guidage pour l'avance forcée de l'une des pièces à souder par la molette vers la zone de contact de celles-ci avec les molettes, est réalisé sour la forme d'une auge à section transversale en caisson, fixez à l'une des faces en bout de la chape intérieiire et pouvant osciller autour d'un axe parallèle audit axe de rotation de la molette.