Brevet FR2365402A1 — publié le 19780421

La présente invention concerne d'une manière générale 1' assemblage d'éléments par soudage électrique par points, et vise plus particulièrement une électrode propre à permettre la liaison de deux éléments, dont la structure présente une faible résistivité au courant électrique, par exemple l'aluminium, les alliages d'aluminium, et autres éléments en matériaux analogues. Il est connu que, pour effectuer la liaison de deux éléments en aluminium ou en alliage d'aluminium par le procédé de soudage électrique par points, il est nécessaire de décaper les pièces Juste avant le soudage afin de dissoudre la pellicule d'alumine existante du fait que l'aluminium et les alliages d'aluminium s' oxydent en surface très rapidement. Par ailleurs, le soudage doit autre effectué en des temps très courts, avec une énergie élevée, afin de compenser les ef- fets de la grande conductibilité électrique et thermique. Mais il est aussi connu que le soudage de deux éléments en matériaux tel qu'indiqué dans ce qui précède peut être effectué sans que les éléments ne soient antérieurement décapés. Dans ce cas, la couche d'alumine, de par sa haute résistivité nécessite la mise en oeuvre de tensions élevées déterminant obligatoirement des courants de soudage élevés. Cette façon de faire n'est actuellement pas totalement maitrisée et il en résulte une expulsion de métal en fusion dès que la couche d'alumine se trouve éliminée. Des deux modes d'exécution succinctement énoncés dans ce qui précède, il ressort que dans le premier cas des manutentions supplémentaires sont imposées du fait de l'opération qui consiste 9 décaper les deux éléments à assembler pour le soudage par points, ce soudage étant effectué au moyen d'une électrode de soudage constituée par un matériau à faible résistivité au courant électrique. Cette opération exige un matériel approprié et se prête mal â la fabrication en grande série d'éléments ainsi assemblés. Dans le deuxième cas, c'est-a-dire où le soudage des élE- ments est effectué sans décapage préalable de la couche d'alumine A caractère stable et réfractaire, la structure des points de soudure ne donne pas toutes les garanties de résistance requises principalement du fait qu'une certaine quantité de métal en fusion est expulsée dès que la couche d'alumine a téraincue, tandis que le matériau a été soumis, dans la zone de soudage et autour de tette zone, à des contraintes nuisibles inhérentes & BR De plus, il convient de préciser que dans les deux cas 1' utilisation de tensions élevées est nécessaire pour tous les matériaux dont l'échauffement par résistance est difficile à obtenir -du fait de leur bonne conductibilité électrique. La présente invention vise à remédier â ces inconvénients et propose dans cette perspective une électrode qui, outre une réa libation simple est particulièrement robuste a l'usage. Une électrode selon l'invention destinée au soudage par points d'éléments en aluminium, ou alliages d'aluminium, du type dans lequel le soudage est effectué entre deux électrodes reliées à une source de courant électrique, se caractérise en ce qu' elle comporte un corps d'électrode qui est équipé d'une résistan- ce additionnelle, cette résistance additionnelle apte à coopérer ~avec la résistance propre des éléments à souder. Suivant une caractéristique de l'invention, la résistance additionnelle est formée par un barreau métallique coaxial A 1' axe longitudinal de l'électrode ayant des propriétés de haute résistivité, ce barreau peut être par exemple en tungstène, ou tout autre matériau à haute résistivité électrique inséré dans un cbambrage prévu à cet effet dans le corps d'électrode. Suivant encore une autre caractéristique de l'invention la résistance additionnelle est formée par un apport de métal & BR A l'extrémité active du corps d'électrode. Suivant encore une autre caractéristique de l'invention le corps de l'électrode ainsi formé est doté, en partie terminale inférieure, c'est- & dire la partie où la résistance additionnelle est en saillie, d'un revXtement annulaire en matériau isolant, qui a pour but d'empêcher le contact direct entre le corps de 1' électrode et le matériau & souder, la partie active, c'est- & dire saillante par rapport au corps de l'électrode n'étant, bien entendu, pas recouverte par ce revêtement. Suivant encore une autre caractéristique de l'invention, le volume actif de la résistance additionnelle, en fait la partie dépassante du corps d'électrode, est prévu de manière A créer une résistance additionnelle apte à assurer un échauffement localisé en rapport avec le volume et la température de fusion des deux matériaux A souder, le volume précité étant déterminé par l'épais seur des éléments à souder et le diamètre de l'électrode qui doit être en concordance avec cette épaisseur. Pour le soudage de deux tôles d'aluminium, ou autres matériaux analogues, la hauteur saillante de la résistance additionelle sera ajustée en fonction de la résistivité du matériau constituant la résistance additionnelle et de la température à atteindre dans le temps requis pour provoquer la fusion du noyau de métal constituant le point de soudure. Divers avantages sont procurés dans le soudage par points d'éléments en matériaux à faible résistivité électrique avec une électrode# selon l'invention. Un premier avantage réside dans le fait que l'on obtient un échauffement localisé qui est en rapport avec le volume saillant de la résistance additionnelle et la température de fusion des deux matériaux å souder. Un second avantage est que, grâce à laprésence de la résistance additionnelle il n'est pas nécessaire d'effectuer, avant le soudage, le décapage des éléments à souder puisque la phase de soudure proprement dite est maitrisée. On entend par maitrisé le fait que le temps d'échauffement des éléments à souder est plus long qu'auparavant ce qui permet une élimination progressive et localisée de la couche d'alumine au niveau de l'électrode, conduisant & l'obtention d'une soudure à coeur des éléments à assembler formée par un noyau de métal fondu, soudure qui s'étend sur l'épaisseur totale des deux éléments à assembler La durée du temps de soudage avec l'électrode selon l'invention est légèrement supérieure aux temps habituels, mais en revanche, outre les avantages mentionnés dans ce qui précède en particulier l'absence de décapage, la liaison réalisée présente des qualités de résistance mécanique supérieures. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivre donnez à titre d'exemple en référence à la planche de dessins annexée dans laquelle la figure 1 montre en coupe longitudinale une forme de réalisation d'une électrode conformément à l'invention la figure 2 est une vue analogue d'une variante de réalisation ; la figure 3 est une vue en coupe de deux éléments assemblés au niveau d'une soudure réalisée avec une électrode suivant l'in- vention. Dans la forme d'exécution choisie et représentée à la figure 1, l'électrode comprend un corps d'électrode 10 en cuivre dans lequel est ménagé à une extrémité, un trou borgne axiale destiné à recevoir la partie terminale d'un injecteur d'eau 12 pour le refroidissement, tandis qu'extérieurement il est prévu une surf a ce tronconique 13 pour assurer la liaison mécanique et électrique avec un porte électrode usuel schématisé et indiqué en 14, ce dernier comportant des passages d'arrivée 15 de départ 16 pour la circulation d'eau. Un second trou borgne 18 coaxial A l'axe longitudinal du corps est ménagé A l'autre extrémité du corps 10 ; il reçoit un barreau métallique 19 par exemple un tungstène, ou autres maté- riaux analogues, mais présentant dans tous les cas des caracté- ristiques de haute résistance électrique de manière à former une résistance additionnelle. Le barreau précité, présente une longueur telle qu'il com- porte une partie terminale libre l9A saillante par rapport A la face correspondante du corps d'électrode. Il est i remarquer que cette partie saillante qui constitue en fait le volume actif de la résistance additionnelle est prévue en fonction de la nature et des caractéristiques de conductibilité électrique des éléments å souder. Avantageusement, la partie terminale du corps d'électrode est munie d'un revêtement en matériau isolant tel que par exemple un produit en céramique' 21, dans le but d'éviter l'encrassement de l'électrode provoqué par l'amalgame du métal fondu avec le corps de l'électrode. En se reportant maintenant & la figure 2 la partie supérieure de l'électrode est analogue à la réalisation précédemment décrite, mais dans cette variante la résistance additionnelle n' est plus constituée par un insert, mais par un apport de métal 22 à haute résistivité formant une résistance additionnelle, cetb résistance étant bien entendu disposée sur 11 extrémité libre do l'électrode. L'apport de métal précité peut êtrg obtenu pour tous moyens appropriés tels que par exemple électrolyse, métallisation, ou frittage. Un rev#tement 23 en céramique ou autre matériau analogue équipe la partie terminale de l'électrode analogue en cela au revatement précédemment décrit à la figure 1. À la figure 3, les éléments 24, 25, sont reliés par points de soudage 28 lesquels, ainsi qu'on le voit clairement, sont formés par un noyau de métal fondu s'étendant sur l'épaisseur totale des deux éléments & assembler, et ceci sans qu'il ne ce soit produit aucune expulsion de matière en fusion, après élimination lo coalisée des pellicules d'alumine 26, 27. La soudure ainsi réalisée est particulièrement résistante du fait que les contraintes locales imposées aux éléments à souder sont négligeables et de ce fait n'exercent pratiquement au cune influence néfaste pouvant conduire à des modifications dans la structure des éléments à souder. Bien entendu la présente invention ne se limite pas aux mo- des de réalisation décrits et#représentés, mais englobe toutes variantes d'exécution et/oû une combinaison de leurs divers éléments. REVENDICAEIONS 1. Electrode pour le soudage Electrique par points de deux éléments, comportant un corps propre au passage du courant électrique caractérisée par le fait que le corps est équipé d'une résistance additionnelle apte & coopérer avec la résistance propre des éléments à souder. 2. électrode suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la résistance additionnelle est formée par un barreau maintenu dans un alésage ménagé dans le corps de 1 ' électrode . 3. électrode suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le volume du barreau qui est saillant par rapport au corps de l'électrode est fonction de 1' épaisseur totale des éléments & souder. 4. électrode suivant l'une quelconque des revendications pré- cédentes# caractérisée en ce que le barreau est coaxial à l'axe longitudinal du corps de l'électrode, il est métallique par exem- ple en tungstène, ou autre matériau à haute résistivité électrique. 5. électrode suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la résistance additionnelle est formée par un apport de métal sur ltextrémité de l'électrode destinée & coopérer avec la résistance propre des éléments à souder. 6. Electrode suivant la revendication 5, caractérisée en ce que 11 apport de métal est effectué par électrolyse, métallisation, ou frittage. 7. Electrode suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte du eaté de la rEsSF tance additionnelle un embout formant un revttement isolant, ce revêtement entourant ladite résistance additionnelle.