Brevet FR2248113A1 — publié le 19750516

L'invention est relative à un dispositif propre à joindre ou combiner au moins deux feuilles de métal superposées, au moyen d'une soudure par explosion. Jusqu'ici, on a joint ensemble des feuilles de métal superposées, telles qu'une feuille de métal ordinaire et une feuille de métal allié, en utilisant un explosif qui est appliqué sur celle des feuilles qui est située au-dessus de l'autre ou des autres et, à la mise à feu de l'explosif, les feuilles sont jointes ensemble sur la totalité de leurs surfaces adjacentes. Il est aussi concevable d'appliquer l'explosif de manière que la jonction se fasse le long d'une ligne ou par points. De telles opérations de soudure se font généralement en plein air, en raison des gaz qui se forment ainsi que des éclats qui sont projetés.De plus, lorsqu'on joint ensemble des feuilles de métal, celles-ci doivent astre maintenues par des poids ou serrées ensemble par des pinces à vis, de façon que les deux feuilles soient placées avec précision à une distance déterminée l'une de l'autre puisqu'il est impossible de faire des feuilles de métal suffisamment -plates au laminage et qu'il y a donc toujours des parties bombées ou analogues qui sont indésirables. La jonction de deux feuilles de métal est une opération qui est manuelle à un degré extremement élevé et elle exige beaucoup de temps. De plus, il est difficile d'obtenir, entre les surfaces opposées des feuilles de métal, une distance qui soit partout uniforme. S'il existe des différences, la jonction des feuilles de métal peut ne pas être satisfaisante en certains endroits. En vue de résoudre le problème des projections d'éclats, il a été suggéré d'utiliser des tapis de caoutchouc. L'invention a pour but de créer un dispositif grâce auquel deux éléments superposés de métal en feuille puissent être joints ensemble avec une grande précision, et ceci à l'intérieur de locaux. Ceci est permis par l'utilisation de deux mâchoires de serrage transversales qui maintiennent les feuilles de métal avec grande précision à l'endroit où elles doivent autre jointes ensemble; l'une des mâchoires possède une rainure, qui s'ouvre vers la surface à serrer et qui contient un élément portant un certain nombre de charges explosives disposées à distance l'une de l'autre pour effectuer une soudure explosive par points, et un silencieux avec un conduit d'échappement pour les gaz d'explosion. On évite la projection d'éclats du fait que l'explosif est logé à l'intérieur d'une màchoi- re de serrage. Le silencieux qui est relié au dispositif élimine le bruit de l'explosion et le conduit d'échappement évacue les gaz. Ainsi donc la jonction peut se faire dans des locaux d'atelier normaux, sans inconvénient pour la santé du personnel. L'explosif qui détermine la soudure explosive par points peut être formé d'un disque explosif conique qui est logé dans un matériau inerte et qui est relié a un détonateur pour sa mise b feu. Un certain nombre d'organes composés chacun d'un élément explosif conique, de matériau inerte et d'un détonateur, sont disposés l'un derrière l'autre,5 une distance mutuelle déterminée,dans un élément allongé qui est adapté à la rainure de la mâchoire de serrage. Les organes explosifs sont de préférence logés dans des trous de cet élément allongé. Cet élément peut lui-méme être fait de n'importe quel matériau pourvu qu'il soit inerte vis-à-vis de l1explo- sif utilisé.Les détonateurs associés aux organes contenant de l'explosif peuvent etre reliés ensemble à un point d'amorçage commun d'où les détonateurs peuvent être mis à feu soit simultanément soit avec des retards différents. On peut utiliser à cet effet des cordeaux, fils électriques et conducteurs d'onde de choc ordinaires. De tels conducteurs ont une forme tubulaire et sont recouverts intérieurement d'un explosif.onpeet prefabriqper cet élément allongé avec les organes contenant de l'explosif et le cordeau; de cette façon, chaque fois que deux feuilles de métal superposées doivent être serrées transversalement, on doit charger l'une des mâchoires de serrage avec un élément allongé contenant de l'explosif,qui peut étre amorcé et assurer ainsi la soudure explosive par points. Le dispositif conforme à l'invention comprend aussi un mécanisme de mise à feu pour allumer les cordeaux de façon à assurer la soudure explosive par points. Le dispositif conforme à l'invention comprend aussi un dispositif de sécurité tel que le déclenchement du mécanisme de mise à feu puisse etre assuré par une commande à distance. L'invention va etre maintenant décrite plus en détail à l'aide des dessins ci-annexés. La fig. 1 montre un élément parallélépipédique qui contient un certain nombre d'organes explosifs disposés l'un derrière l'autre et reliés à un cordeau commun. La fig. 2 montre, à plus grande échelle, un détail de la fig. 1. La fig. 3 montre en coupe un organe explosif. La fig. 4 montre deux m choires qui servent à serrer deux feuilles de métal superposées et entre lesquelles est sur le point d'entre inséré un élément parallélépipédique conforme à la fig. 1. La fig. 5 montre l'élément parallélépipédique de la fig. 4 inséré entre les mâchoires et les feuilles de métal serrées par celles-ci. La fig. 6 montre comment les mâchoires de serrage de la fig. 4 sont disposées dans un poste muni d'un mécanisme de mise à feu des éléments explosifs portés par l'élément parallélépipédique ainsi que d'un silencieux et d'un tuyau d'échappement. La fig. 7 montre, par un détail de la fig. 6, comment le cordeau est muni d'un détonateur et d'un siège pour celui-ci. La fig. 8 montre le mécanisme de mise à feu selon la fig.6, à l'état armé. La fig. 9 montre le poste à mâchoires de serrage durant une première opération de jonction des deux feuilles de métal. La fig. 10 montre le poste préparé par une opération de jonction subséquente. Les fig. ll à 14 montrent le mécanisme de mise à feu en quatre positions successives. Les fig. 15 à 17 montrent la commande à distance du mécanisme de mise à feu, en trois positions successives. Les fig. 1 et 2 montrent un élément parallélépipédique 1 qui doit astre fait d'un matériau inerte par rapport à l'explosif. Cet élément peut ainsi être en bois, matière plastique, bakélite ou matériau analogue. L'élément 1 est muni d'un certain nombre de trous qui sont disposés l'un derrière l'autre et dont chacun con tient un organe explosif 2 montré plus en détail à la fig. 3. L'or gane explosif est formé d'un manchon~3, par exemple en matière plas tique, et d'un fond 4 en matériau inerte, par exemple en matière plastique. Le fond 4 a une forme concave qui est rigoureusement conique. D'autres formes sont aussi concevables pour ce fond. Une couche d'explosif 5 est appliquée sur le fond 4. Cette couche d'explosif peut astre constituée par un mélange de penthrite et de sel. La couche d'explosif 5 est surmontée d'un bouchon 6 traversé par un trou 7 où est-logé-un détonateur 8. Le détonateur peut entre fait de manière à astre amorcé par un cordeau ou mèche classique ou il peut contenir une amorce par l'intermédiaire de laquelle le dé tonateur est mis à feu électriquement, ou il peut astre agencé de manière à recevoir un conducteur d'onde de choc ayant le caractère d'un tube souple dont l'intérieur est revêtu d'explosif. On a désigné le cordeau par 9 aux fig. 1 et 2. Dans la suite, on supposera que le cordeau est formé d'un conducteur d'onde de choc. L'élément parallélépipédique 1, les organes explosifs 2 et le cordeau 9 forment un ensemble cohérent qui est avantageusement préfabriqué. Par son extrémité gauche, le conducteur d'onde de choc est destiné à étre relié à une cartouche de type approprié, par exemple du type utilisé dans les pistolets à clous. L'ensemble préfabriqué est destiné à coopérer en vue d'assurer des soudures par explosion aux points situés sous chacun des organes explosifs quand ceux-ci sont placés au-dessus des deux feuilles de métal superposées (par exemple une feuille de métal faiblement allié et une feuille de métal fortement allié). Chacun des ensembles préfabriqués est destiné à ventre utilisé dans des mâchoires ErqyceS à serrer ensemble les deux feuilles de métal qu'il s'agit de souder l'une à l'autre. La fig. 4 montre deux feuilles de métal 10 et 11 dont la pile repose sur une machoire ou enclume 12 qui est transversale par rapport à la longueur de ces feuilles. Cette machoire 12 et la pile des feuilles de métal 10 et 11 sont surmontées par une mâchoire 13, mobile verticalement, qui peut titre soulevée et abaissée à l'aide de vérins hydrauliques ou pneumatiques tels que 15, 16 (fig. 4 et 5) et 17 (fig. 6, 9 et 10) en vue de serrer les deux feuilles de métal 10, 11 avec une force pouvant aller jusqu'a deux tonnes environ.La mâchoire supérieure 13 possède une rainure longitudinale 14 qui est adaptée à 11 élément parallélépipédique 1 de sorte que cet élément peut y être inséré au contact de la face supérieure de la pile des feuilles de métal 10 et 11. En outre, la rainure longitudinale 14 est agencée de fa çon à laisser de la place au conducteur d'onde de choc 9 de l'élément paraUélepédique 1. Le fig. 4 montre l'élément parallélépipédique 1 sur le point autre inséré dans la rainure 14 et la fig. 5 montre l'élément pa rallélépipédique inséré dans cette rainure et les feuilles de métal 10, 11 serrées l'une contre l'autre. Des entretoises ont été placées entre les deux feuilles de métal 10 et 11, de sorte qu'elles sont écartées de 0,l-2mm. Les entretoises ont de préférence la forme de bandes ou fils placés selon la longueur des feuilles de métal 10, 11, c'est- & dire à angle droit par rapport aux machoires 12 et 13. Les entretoises doivent être placées de façon à être situées entre les organes explosifs après insertion de l'élément parallélépipédique 1. Les fig. 6 et 7 montrent comment les mâchoires 12 et 13 sont disposées dans un poste de soudure 18 qui comprend une poutre transversale 19 et deux plaques latérales 20 et 21. En avant et en arrière du poste 18, il est prévu des supports (non montrés) pour soutenir les feuilles de métal 10, 11. La plaque latérale 20 possède une ouverture 22 qui permet à 11 élément parallélépipédique 1 d'être inséré dans la rainure 14 de la mâchoire supérieure 13. Une chemise protectrice 23, qui peut aussi servir de silencieux, est disposée entre l'extrémité de la rainure 14 par laquelle elle débouche vers la gauche et l'ouverture 22 de la plaque latérale 20. La chemise 23 possède une paroi intérieure perforée.Entre cette paroi intérieure et sa paroi extérieure, la chemise 23 contient un matériau amortisseur tel que de la laine d acier, de la laine minérale ou matériau analogue. De mime, il est placé, entre l'extrémité de droite de la m choire supérieure 13 et la plaque latérale 21, une chemise protectrice 24 qui peut entre faite de la meme manière que la chemise protectrice 23. L'extrémité droite de la chemise 24 est reliée à un conduit d'échappement 25. L'ouverture 22 peut entre fermée à l'aide d'un disque 26 qui contient un siège 27 pour une cartouche 28, laquelle peut entre reliée d'une façon ou d'une autre au conducteur d'onde de choc 9.Un mécanisme de mise à feu 29 est placé å ctté de l'ouverture 22. Ce mécanisme-29 possède un support 31 formé d'une plaque qui est plus ou moins pliée en U et qui est montée, à l'aide de deux charnières 32 et 33,sur la plaque latérale 20 de façon à pouvoir pivoter par rapport à celle-ci. Le support 31 est destiné à porter deux ensembles 34 et 35. La constitution de ces deux ensembles 34 et 35 sera décrite ci-aprèsen référence aux fig. Il à 14. Le mécanisme de mise à feu 29 peut se déplacer entre la position d'ouverture montrée aux fig. 6 et 10 et la position de fermeture montrée aux fig. 8 et 9. Ce mécanisme agit sur la cartouche 28 de sorte que les organes explosifs 2 puissent entre mis à feu. La fig. 9 illustre le premier serrage qui se fait au poste 18 sur l'une des extrémités de la pile de feuilles de métal 10, 11. La fig. 10 illustre la première soudure par explosion qui est faite sur la pile de feuilles de métal 10, 11 et on y a indiqué en 30 les points de soudure ainsi réalisés. Cette figure montre aussi par des flèches la préparation d'une seconde rangée de points de soudure. Les fig. 11 à 14 montrent comment est agencé le mécanisme de mise à feu 29 formé des ensembles 34 et 35. Le mécanisme de mise à feu 29 comprend un vérin cylindrique 36, du type hydraulique ou pneumatique, et un cylindre 37. Le vérin 36 possède deux raccords 38 et 39 et un piston mobile 4t dont la tige est désignée par 41. Le cylindre 37 possède un bouchon d'extrémité 42 traversé par un passage 43. Ce passage est élargi brusquement, en son milieu, pour former une chambre 44. Le passage 43 est traversé par un percuteur 45 qui est muni d'une collerette 46 à l'intérieur de la chambre 44. Cette chambre 44 contient un ressort 47 qui agit sur la collerette 46 de façon à solliciter le percuteur 45 vers la droite des figures 11 à 14. A droite du percuteur 45 est placée une enclume 48 qui est munie d'une cavité 49 à sa droite.A son extrémité droite, cette cavité a un diamètre réduit, comme le montrent les figures La cavité 49 est destinée à coopérer avec une boucle 50 en acier à ressort qui est fixée à la tige de piston 41nit la largeur, au repos, est supérieure au diamètre de l'extrémité droite de la cavité 49. Un ressort hélicoïdal 51 sollicite l'enclume 48 vers le percuteur 45. Les fig. 15 à 17 montrent le schéma du dispositif qui actionne le mécanisme de percussion, à distance du poste de soudure. Ces figures montrent le vérin 36 avec son piston 40 ainsi que les raccords 38 et 39. La plaque latérale 20 de la fig. 6 porte une soupape 52 qui autorise le passage d'un fluide quand-le mécanisme de mise à feu 29 occupe la position de la fig. 8. La soupape 52, qui est montrée aux fig. 15 à 17, est reliée par une canalisation 53 au raccord 39. Par l'intermédiaire d'une canalisation 54 aboutissant au raccord 38, le vérin 36 est relié à un endroit éloigné. De mime, la soupape 52 est reliée à cet endroit éloigné par la canalisation 55. En cet endroit se trouve un appareil 56 comprenant deux soupapes 57 et 59 qui coopèrent respectivement avec des boutons de commande 58 et 60. Les soupapes 57 et 59 sont reliées par une canalisation 61 à une source de fluide sous pression tel que de l'air comprimé, par l'intermédiaire d'un robinet 62. Les soupapes 57 et 59 sont aussi reliées à une canalisation d'échappement 63. La soupape 57 est reliée à une soupape 65 par l'intermédiaire d'une soupape d'étranglement 64. De même, la soupape 59 est reliée à une soupape 67 (analogue à la soupape 65) par 1' intermédiaii;e d'une soupape d'étranglement 66. Le dispositif qui vient d'autre décrit fonctionne de la manière suivante. Quand les deux machoires 12 et 13 sont écartées l'une de l'autre, on introduit l'une des extrémités d'une pile de feuilles de métal 10, 11, entre lesquelles ont été placées des entretoises, à la position montrée fig 9. Si la machoire 13 est abaissée contre les deux feuilles de métal en exerçant une pression telle qu'elles soient rigouresement mises à plat l'une par rapport à l'autre, on obtient un intervalle d'air uniforme. Une fois le serrage opéré, on insère dans la rainure transversale 14 l'élément parallélépipédique/avec ses organes explosifs, on place une cartouche 28 sur le siège 27 du disque 26 (fig. 7) et on adapte ensuite à ce disque le conducteur creux d'onde de choc 9. On relève ensuite le mécanisme de mise à feu 29 jusqu'à la position de la fig 8.Une-fois ce mécanisme 29 relevé, on actionne la soupape -52 de façon qu'elle autorise le passage d'un fluide sous pression. Le piston 40 du mécanisme de mise à feu 29 (voir fig. 11) doit entre déplacé vers la gauche (selon les fig. 11 à 14) ou vers la droite (selon la fig.15) de sorte que la boucle d'acier à ressort 50 pénètre dans la cavité 49 et ceci est provoqué par une pression sur le bouton 58. La soupape 57 reçoit alors, de la canalisation 61, du fluide sous pression qui, après passage dans la soupape d'étranglement 64, agit sur la soupape 65 de façon que celle-ci autorise le fluide sous pression à la traverser en provenance de la canalisation 55. En mSme temps, le fluide sous pression quittant la soupape 57 arrive par la soupape 67 au vérin 36 par la canalisation 54 et le raccord 38. Le piston 40 est alors déplacé vers la gauche des fig. 11 à 14 et la boucle 50 pénètre ainsi dans la cavité 49. Le mécanisme de mise à feu est alors armé. Pour la mise à feu, il faut non seulement presser le bouton 58 mais également le bouton 60, comme le montre la fig. 17. Une fois le bouton 60 pressé, de l'air comprimé arrive par la soupape d'étranglement 66 à la soupape 67, qui est ainsi placée de façon à relier le raccord 38 et la canalisation 54 à la canalisation d'échappement 63. L'air comprimé, venant de la soupape 59, traverse la soupape 65 et arrive, par la canalisation 55, la soupape 52 et le raccord 39, au vérin 36 dont le piston 40 est ainsi déplace vers la gauche de la fig. 17, c'est-à-dire vers la droite des fig. 11 à 14.Lors de ce mouvement du piston 40, la boucle 50 entratne l'enclume 48 jusqu'à la position de la fig. 12 pour laquelle la force élastique de ressort hélicotdal 51 dépasse celle de la boucle 50 qui s'échappe ainsi de la cavité 49. Comme le montre la fig. 13, l'enclume est alors chassée contre le percuteur 45, avec une grande force due au reseort hélicdrdal 51, Sous l'action du percuteur 45, la cartouche 28 et, par conséquent, les organes explosifs 2 sont mis à feu, ce qui provoque la soudure par explosion. Les éclats et analogues qui peuvent se produire lors de la soudure par explosion sont recueillis dans la rainure transversale 14. Le bruit de l'explosion est amorti par les chemises protectrices 23 et 24 et les gaz qui pourraient incommoder sont évacués par le conduit d'échappement 25.Quand la soudure a été achevée, le mécanisme de mise à feu 29 est ouvert ou rabattu et les mâchoires 12 et 13 sont écartées l'une de l'autre. Puis les deux feuilles de métal 10, 11 sont avancées d'un pas comme le montre la fig. 10 où sont également visibles les points de soudure par explosion 30. Les mâchoires 12, 13 sont à nouveau serrées et on insère un nouvel élément parallélépipédique 1 avec des organes explosifs 2. Le mécanisme de mise à feu 29 est fermé ou relevé et une autre opération de soudure explosive par points peut avoir lieu. La fig. 16 sert seulement à montrer qu'aucune mise à feu ne peut se produire si le mécanisme 29 n'occupe pas sa position de fermeture car la soupape 67 ne peut fournir de fluide sous pression au vérin 36. Il va de soi que le mécanisme de mise à feu 29 peut être amené automatiquement à ses positions d'ouverture et de fermeture et que 1 'élément parallélépipedique 1 peut aussi entre inséré automatiquement dans la rainure 14. Le conducteur d'onde de choc 9 peut aussi Entre relié automatiquement à la cartouche 28. En outre, les deux feuilles de métal 10, 11 peuvent être avancées automatiquement, et ceci pas à pas. Grâce à l'invention, on dispose d'un dispositif qui permet de procédé à la soudure explosive par points dans des locaux d'atelier ordinaires car le risque de projection d'éclats est éliminé, le niveau de bruit est abaissé et les gaz provenant des cartouches sont évacués. Au lieu d'effectuer des points de soudure, le dispositif peut effectuer des lignes de soudure si l'on remplace les organes explosifs isolés 2 par une seule charge explosive allongée. REVENDICATIONS au moins 1 - Dispositif pour moindre ou combiner ensemble/deux éléments superposés de métal enfeuille qui sont agencés de façon à pouvoir être déplacés dans une certaine direction, caractérisé par le fait qutil comprend : un premier élément transversal (12) agissant comme support sur l'un des côtés des éléments de métal (10,11) et un second élément transversal (13) agissant sur l'autre côté des éléments de métal et déplaçable par rapport au premier élément transversal (12) de façon que les deux éléments transversaux (12, 13) puissent serrer entre eux ou libérer les éléments superposés de métal en feuille, l'un des éléments tansversaux (13) possédant une rainure ou cavité transversale (14) qui est ouverte vers la surface voisine des éléments superposés de métal en feuille ; un élément allongé (1) adapté à ladite rainure (14) et contenant soit un certain nombre de charges explosives (2) placées l'une derrière l'autre de façon à assurer la soudure explosive par points, soit une charge explosive allongée pour assurer la soudure explosive en ligne ; et un élément pour amorcer lesdites charges explosives, en général simultanément, ou ladite charge allongée. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les éléments transversaux (12,13) sont agencés pour effectuer le serrage sous pression. 3 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'élément allongé avec les charges explosives et les moyens d'amorçage sont préfabriqués -sous forme dlun seul ensemble. 4 - Dispositif-selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les moyens d'amorçage de la ou des charges explosives sont constitués par un percuteur (45) et par une masse de percussion (48) pour l'actionnement du percuteur, la masse de percussion (48) étant constamment soumise à l'action d'un ressort (51) qui tend à la chasser vers le percuteur (45), ainsi que par un organe capable d'écarter la masse de percussion (48) du percuteur (40s41) qui est mobile dans la meme direction axiale que le percuteur (45). 5 - Dispositif selon lsune quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que la rainure (14) ménagée dans llun (13) des éléments transversaux est reliée à un silencieux (24) et éventuellement à un conduit d'échappement (25). 6 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait qu'il comprend une commande à distance pour les moyens d'amorçage, cette commande étant d'un type à double action tel que la mise àfeu ne puisse se produire tant que le mécanisme de mise à feu (29) n'est pas en position active.