Brevet FR2346095A1 — publié le 19771028

SOUDEUSE AUTOMATIQUE AUX ULTRASONS POUR L'ALUMINIUM SANS APPORT DE FLUX Dispositif permettant l'assemblage de deux pièces alu par soudure, sans avoir à introduire un-moyen chimique ou mécanique pour éloigner l'oxyde d'alumine, empechant la soudure. Il comprend un verrin 1, surmonté par un transducteur piézoélec- trique 2, lequel est engagé dans une chambre de refroidissement, et d'amortissement d'oscillations. Cette chambre est compossée de deux flasques 3 et 9 séparés par un cylindre entretoise creux 8 supportant également les aillettes de refroidissement 91. Dans la plastic supérieure de la chambre (3,9,8) est engagé le transformateur de vitesse 11, relié solidairement au bac de chauffage 20 contenant le métal en fusion 17, et è l'outil de rayonnement ultra sonique 19 ayant chambrage conique 191, cette forme étant importante pour une obtention d'un rayonnement symétrique. Une action du piston déplace la pièces 2 de bas en haut, la pièce monte également de bas en haut, elle est retenue par le flasque de butée 16. L'angle 18 de la pièce alu à souder est imergée dans le métal en fusion 17. Le venin bloque en position haute les pièces 11 et 2, les faces S1 S2 sont en contact par pression, le fin de coure F étant fermé, l'énergie haute fréquence appliquée au transducteur 2, générant les ondes ultrasonores qui sont véhiculées au travers de 11 pour ateindre l'outil de rayonnement 19 et fraper sur tout son contour l'angle de la pièce 18. La soudure est faite. SOUDEUSE AUT0MATIQUE AUX ULTRAS SONS Dans des systèmes connus de ce genre, l'on utilise souvent deux transducteurs, introduit dans le bac de soudure latéralement ou obliquement par le haut, système encombrant et onéreux, car il implique la mise en oeuvre de deux généteurs H.F. (problèmes des Q pointus au voisinage de la résonance5. Dans le cas de l'utilisation d'un transducteur agisant par le bas sur les sytèmes connus, il se pose un problème de chauffe. En effet l'outil étant directement couplé au transducteur ce dernier nécésite un système de refroidissement important et onéreux, puisque il y à conduction de chaleur .1... directe à partir du bac jusqu'au transducteur qui sera vité dégradé. (Point de curie du pièzo à 2500c N ) effets irévésîbles à 150 c N. o Le dispositif suivant l'invention, permet d'éviter ces inconvénients. En effet, l'on n'utilise quLun seul transducteur, terminé par un outil 19 ayant une forme 191 autorisant ceci, et permettant un rayonnement circulaire. En outre, la face S1 et S2 n'étant en contact que le temps de soudure, l'échange termique pendant les cinq secondes de soudure est faible. La intervient une deuxième fois la présence de l'huile dans la chambre de compression. En effet, nous savons que pour véhiculer une onde ultrasonom d'une pièce dans une autre, il faut assurer un contact mécanique parfait. L'huile, présentant la particularité d'assurer un contact presque parfait entre S 2 et S1, les ondes ultrasonores sont donc véhiculeées de S2 vers S1 sans perte, ce qui est très important. Les ondes ultrasonores étant passé dans S1 donc dans 11, elles sont guidées jusqu'à l'outil 19, qui grace à sa forme particulière 191, permet une soudure parfaite sur toute la surface à souder de la pièce 18. (voir détail pièce 19). Le temps d'émission ultra-sonore étant déterminer par une temporisation, au bout d'un temps T préreglé, l'énergie H.F. est coupée, le déplacement du venin est inversé, la pièce 11 suit le mouvement de chute de 2, ceci jusqu'au moment ou une contre réaction de pression venant du réservoir d'huile, s'installe dans la chambre de compression 3,8,9 et amorti la chute de l'ensemble la solidaire 11,20. Le bac 20 contenant le métal en fusion 17 se pose donc avec douceur sur la plaque chauffante 12. L'huile, chassée pendant la montée, aura procédée à un échange thermique dans le grand réservoir, sa température aura baissée, donc quand elle reviendra dans la chambre de compression elle pourra à nouveau absorber des colories très facilement. Il se fait également un échange thermique entre l'huile 10. Le dispositif, objet de l'invention comporte un verrin, l'action de poussée de ce venin, de bas en haut, fait pénétrer la pièce 2 (transducteur) dans le chambre de refroidissement et de compression 3,8,9 remplie d'huile 10. Du fait que le tuyau 6 relié au réservoir d'huile, comporte un régulateur de débit, ceci permet de faire monter en douceur, l'ensemble transformateur de vitesse Il, bac 20 contenant le métal en fusion 17, cette opération de montée due jusqu'à ce que le bac 20 en position haute soit en butée et retenu par le flasque de buté 16. La monté lente de cet ensemble permet l'imesion lente de la piècqà souder, elle-meme positionnée en point fixe.Cela permet à la pièce à souder d'atteindre la température du métal d'apport en fusion avant l'apparition des ondes ultrasonores. pendant ce temps la pièce 2, sous lteffet de poussée du verrin continue son ascension de bas en haut, la pénétration dans la chambre de compression 3,8,9, la vitesse de pénétration étant déterminée par le régulateur de débit, cette pénétration s'arrête quand les faces S1 et S2 seront en contact par pression et que le bac 20 sera en butée sur 16. La pièce 2 en position haute agi au travers d'une camme sur un fin de course F qui lui alimentera en énergie hautre fréquence le transducteur sandwich 2 qui se mettra à osciller et générer des ondes ultrasonores, qui elles sont véhiculées à partir de la surface S2 dans S1. Le cylindre 8, suportant les ailettes de refroidissement 91. ceci permet d'avoir une température ne dépassant guère 500C au niveau de la pièce 2, condition importante pour un bon fonctionnement du transducteur 11. Le dispositif, objet de l'invention peut être utilisé dans tous les cas ou l'on désire exécuter une soudure de deux pièces aluminium principalement, ou autres, sans apport de flux, évitant le nettoyage approfondi pour éloigner les résidus après soudure. - Dispositif, permettant la soudure de pièces alu, aux ultrasons, à l'aide d'un outil de forme spécialement étudiée (19, l91(réflexion et réfraction des ondes ultrasonores) et d'une chambre de compression remplissantplusieurs rôles en un seul élément. - Caractérisé par le fait que ceci permet par la combinaison de l'outil spécial et de la chambre de compression un appareil au fonctionnement simple, sur robuste et éfficasse et de part ce fait peut onéreux. - Dispositif selon la revendication 1 Caractéeisé par le fait que l'outil est une simple pièce métallique cylindrique, comportant sur une face un ctme rentrant (voir détail 1 et sur l'autre face un filetage sortant permettant de fixer l'outil. **ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **. **ATTENTION** debut du champ CLMS peut contenir fin de DESC **. opération de montée due jusqu'à ce que le bac 20 en position haute soit en butée et retenu par le flasque de buté 16. La monté lente de cet ensemble permet l'imesion lente de la piècqà souder, elle-meme positionnée en point fixe. Cela permet à la pièce à souder d'atteindre la température du métal d'apport en fusion avant l'apparition des ondes ultrasonores. pendant ce temps la pièce 2, sous lteffet de poussée du verrin continue son ascension de bas en haut, la pénétration dans la chambre de compression 3,8,9, la vitesse de pénétration étant déterminée par le régulateur de débit, cette pénétration s'arrête quand les faces S1 et S2 seront en contact par pression et que le bac 20 sera en butée sur 16. La pièce 2 en position haute agi au travers d'une camme sur un fin de course F qui lui alimentera en énergie hautre fréquence le transducteur sandwich 2 qui se mettra à osciller et générer des ondes ultrasonores, qui elles sont véhiculées à partir de la surface S2 dans S1. Le cylindre 8, suportant les ailettes de refroidissement 91. ceci permet d'avoir une température ne dépassant guère 500C au niveau de la pièce 2, condition importante pour un bon fonctionnement du transducteur 11. Le dispositif, objet de l'invention peut être utilisé dans tous les cas ou l'on désire exécuter une soudure de deux pièces aluminium principalement, ou autres, sans apport de flux, évitant le nettoyage approfondi pour éloigner les résidus après soudure. - Dispositif, permettant la soudure de pièces alu, aux ultrasons, à l'aide d'un outil de forme spécialement étudiée (19, l91(réflexion et réfraction des ondes ultrasonores) et d'une chambre de compression remplissantplusieurs rôles en un seul élément. - Caractérisé par le fait que ceci permet par la combinaison de l'outil spécial et de la chambre de compression un appareil au fonctionnement simple, sur robuste et éfficasse et de part ce fait peut onéreux. - Dispositif selon la revendication 1 Caractéeisé par le fait que l'outil est une simple pièce métallique cylindrique, comportant sur une face un ctme rentrant (voir détail 1 et sur l'autre face un filetage sortant permettant de fixer l'outil. - Dispositif selon la revendication 1 Caractérisé par le fait que la chambre de compression, de conception simple permet de remplir les fonctions annulées suivantes - Assurer l'action mécaniqué de montée et de descente du trans formateur de vitesse 11, surmonté du bac 20 et derniné par l'outil 19. - Fournir le fluide de conduction et de liaison des surfaces S1 et S2 au moment de l'émission ultrasonore. - Assurer l'amortissement de la chute de 11 à 20 en fin de cycle. - Provoquer la chute des pièces 11 et 20 pour assurer une extrac tion rapide du bain de la pièce à souder. - Assurer la fonction de refroidisseur, permettant d'avoir une température de bon fonctionnement de l'ensemble.