Brevet FR2407046A1 — publié le 19790525

La présente invention concerne un procédé de soudage de contacts électriques sur un porte-contacts, dans lequel les contacts soudés comportent sur une matière soudable une enveloppe faite d'une matière non soudable. Elle concerne aussi un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé. Comme contacts destinés à être fixés sur un portecontacts, on utilise des métaux précieux qui, comme l'or et i, argent, par exemple, sont de bons conducteurs du courant élec- trique et peuvent être soudés convenablement et avec un bon rendement (nombre de contacts par unité de temps) sur les matériaux dont sont faits habituellement les porte-contacts. Or la bonne soudabilité de l'argent a pour contrepartie une perte par fusion considérable du contact, car la transmission par un contact de l'énergie électrique s'effectue dans des conditions qui rappellent celles du soudage. On a donc été amené à utiliser comme matière première des contacts l'oxyde d'argent et de cadmium.Cet oxyde présente l'avantage de ne présenter qu'une perte par fusion insignifiante lorsqu'il est utilisé comme contact, mais il a l'inconvénient de n'être pas soudable. C'est pourquoi les contacts en oxyde d'argent et de cadmium sont de préférence fixés par brasage. La résistance mécanique d'une liaison par brasage est inférieure à celle d'une liaison par soudage et le brasage ne permet pas d'atteindre les cadences exigées par une rationalisation de la production. On a déjà imaginé des contacts dans lesquels l'oxyde d'argent et de cadmium est associé à de l'argent à la manière des deux métaux d'une bilame, le côté argent constituant la face soudable de joint avec le porte-contacts et le côté oxyde formant la face de contact proprement dite. L'invention a pour objet de fournir un procédé èo'~#y- pe précité et un dispositif permettant, de façon simple, un contact présentant une face de contact non soudable et soudé sur un porte-contacts. A cet effet, dans le procédé selon l'invention, la ma- tière non soudable est enlevée dans la zone d'une face de joint et le contact ainsi formé est soudé au porte-contacts à l'endroit de cette zone. La matière non soudable peut être un oxyde de la matiè- re du contact, notamment un oxyde d'argent et de cadmium. L'invention repose sur la découverte qu'on peut aussi utiliser la résistance à la perte par fusion d'une matière de contact non soudable lorsque le contact, fait d'une matière soudable, est muni, dans sa zone de contact ou zone de travail, d' un revêtement en matière non soudable. Ce revêtement partiel peut être obtenu en recouvrant tout d'abord toute la surface de la matière de contact soudable, puis en dénudant une zone appropriée. On combine ainsi de façon simple deux exigences jusqu'ici incompatibles, la soudabilité du contact et sa résistance à la perte par fusion. Pour une fabrication rationnelle, il est avantageux que la matière première oxydée des contacts se présente à l'usinage sous la forme de fils ou de rubans, défile à travers un dispositif de fraisage ou de rabotage, puis, avant soudage sur le porte-contacts, soit tronçonnée en une pluralité de contacts. Il est en outre avantageux que l'usinage selon l'invention de la matière première fasse immédiatement suite a un étape d'oxydation, dans laquelle la matière en fil ou en ruban défile de fa çon continue. A l'issue de cette étape, la matière première comporte une âme en alliage d'argent et de cadmium, par exemple, comme matière du contact, et un revêtement d'oxyde d'argent et de cadmium. La durée du défilement est évidemment fonction de la longueur et de la vitesse. Dans un dispositif d'oxydation de petites dimensions, on peut augmenter la longueur de défilement en faisant suivre au fil ou au ruban un parcours sinueux. L'épaisseur nécessaire de la couche d'oxyde dépend de la sollicitation que doit subir le contact dans l'application envisagée. La matière de contact oxydée sur toute sa surface peut être enroulée tout d'abord sur des bobines et placée en attente; elle peut être aussi amenée immédiatement au dispositif de fraisage ou de rabotage, à travers lequel elle défile et est dénudée de sa couche d'oxyde sur une bande de sa surface, où la matière soudable est mise à nu. Le tronçonnage en contacts individuel n'a lieu qu'ensuite. Lorsque la matière des contacts, en fil ou en ruban et revêtue d'une couche d'oxyde à l'exception d'une bande mise à nu, est tronçonnée en contacts individuels, les faces résultant du tronçonnage risquent de n'être pas oxydées sur toute leur surface, l'oxydation n'étant réalisée que sur une certaine profondeur, par exemple 0,3 mm. Il en résulte que lors de la déformation sans enlèvement de matière qui donnera au contact sa forme définitive, on ne peut avoir la certitude que la sur- face du contact sera entièrement en oxyde non soudable. Il peut très bien se produire, au contraire, qu'a la suite de cette déformation les parties non oxydées viennent en surface et constituent la face de travail du contact. Pour éliminer ce risque, il est prévu, suivant une autre caractéristique avantageuse du procédé selon l'invention, de former dans la matière oxydée et partiellement dénudée des encoches ou autres étranglements de la section à l'aide d'un poinçon approprié, à intervalles correspondant à la longueur désirée des contacts, de façon à amener la couche d'oxyde jusque dans le fond des encoches. Après cette opération, les contacts individuels ne sont plus reliés les uns aux autres que par des zones relativement minces. Lors du tronçonnage ultérieur, la face résultant de la séparation est si petite et si près de la face de joint, que le risque de présence d'une partie non oxydée dans la face de travail du contact est pratiquement exclu. Il est possible d'effectuer l'opération de tronçonnage au moyen du dispositif de soudage lui-même. Dans ce dernier, le porte-contacts est appliqué contre une électrode fixe, tandis qu'une électrode mobile détache chaque contact et le presse contre le porte-contacts pour réaliser le soudage. Par suite de la présence des encoches, la section à tronçonner est beaucoup plus petite et l'effort de cisaillement nécessaire relativement faible, de sorte que l'électrode mobile est beaucoup moins sollicitée. On peut donc choisir la matière des contacts en fonction des impératifs du soudage, en négligeant ceux du tronçonnage, comme la résistance au cisaillement. L'exécution d'encoches n'est pas limitée dans son application aux seules rubans de matière mixte, soudable et non soudable. Elle est avantageuse aussi pour les fils en argent revêtus d'or, tronçonnés pour fournir des contacts destinés à être soudés sur un porte-contacts approprié. Ici aussi, on doit être assuré que toute la surface de travail du contact est revêtue d'or. Si une zone déterminée du fil d'argent n'est pas revêtue d'or, le champ inductif créé lors d'une commutation provoque une migration de particules d'argent, qui viennent se déposer sur le revêtement en or. Il en résulte une forte diminution de la surface de travail en or du contact. De plus, ces particules peuvent nuire à la bonne conductibilité du contact, car elles peuvent venir s'appliquer contre le contact associé et diminuer la surface de travail. De toute façon, l'invention sera bien comprise à 1' aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé, représentant,- à titre d'exemples non limitatifs, plusieurs formes de mise en oeuvre de ce procédé: Fig. 1 est une vue en élévation fortement schématisée d'un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention; Fig. 2 est une vue en coupe du dispositif de fraisage suivant Il - Il de fig. 1; Fig. 3 est une vue en coupe fortement schématisée représentant des moyens de rabotage qui peuvent être utilisés à la place du dispositif de fraisage; Fig. 4 représente une forme d'exécution d'un dispositif pour exécuter des encoches dans une matière pour contacts en fil ou en ruban avant le tronçonnage; Fig. 5 est une vue en perspective de la pointe d'un outil pour le dispositif de fig. 4;; Fig. 6 est une vue en coupe fortement schématisée représentant le défilement de la matière munie d'encoches dans un dispositif de soudage, qui détache lui-même les contacts avant de les fixer au porte-contacts. Dans le dispositif représenté à la fig. 1, la matière pour contacts 10 est dévidée d'une bobine alimentaire 12 par 1' effort de traction exercé par des rouleaux d'entraînement 14. Ces rouleaux 14, ainsi que les rouleaux d'entratnement suivants 16 et 18, peuvent appartenir à n'importe quel système de transport continu. La matière 10, qui est en général une matière bonne conductrice et facilement soudable, de préférence un alliage argent-cadmium, défile tout d'abord à travers un dispositif d'oxydation 20. Dans une forme d'exécution , la matière pour contacts est exposée de tous côtés dans le dispositif 20 à l'action de l'oxygène ou d'un gaz contenant de l'oxygène, par exemple de l'air. Suivant le degré d'oxydation obtenu, la matière 10 se recouvre d'une couche plus ou moins épaisse d'oxyde, par exemple d'oxyde double non soudable de l'argent et du cadmium. L'épaisseur de la couche d'oxyde peut être réglée en agissant sur trois paramètres: le débit d'oxygène, la température et la durée du passage dans le dispositif 20.Si ce dernier est de petites dimensions, on peut faire suivre à la matière en bande ou en fil un parcours sinueux pour obtenir un temps de passage suffisamment long. Lorsqu'il sort du dispositif 20, le fil ou ruban de matière pour contacts est complètement revêtu d'une couche d' oxyde non soudable. On le fait alors défiler, avec ou sans bobinage intermédiaire, à travers un dispositif de fraisage 22, qui, comme le montre très sommairement la fig. 1, comporte une plaque d'appui fixe 22a et une fraise-disque 22b, qui tourne dans le sens inverse du sens de défilement de la matière 10. On peut voir à la fig. 2 que la matière pour contacts est guidée dans une rainure 24 de la plaque 22a, dont la section est adaptée à celle de la matière. Lorsque celle-ci a une section circulaire, la section de la rainure est sensiblement semi-circulaire.A l'aide de la fraise-disque 22b, la matière oxydée 10 est dépouillée d'une partie de sa couche extérieure M d'oxyde qui correspond sensiblement à un segment, mettant ainsi à nu une zone de matière non oxydée, constituant la face de joint A, par laquelle la future ébauche de contact sera soudée au porte-contacts. Comme le montre clairement la fig. 2, la fraise-disque 22b a un profil de coupe légèrement concave, de façon à obtenir une face de joint A particulièrement apte au soudage électrique sur un porte-contacts non représenté. A la place du dispositif de fraisage 22, on peut, suivant les dimensions de la matière et la force de traction qu'il est alors possible d'exercer pour enlever la partie désirée de la surface, utiliser le dispositif de rabotage représenté à la fig. 3. Dans ce dispositif; la matière pour contacts 10 revêtue d'une couche d'oxyde défile entre des guidages fixes 26, 28 et une unelame de rabot 32 enlevant alors une partie en forme de segment de la couche d'oxyde M. Ce qui a été dit plus haut au sujet de la fraise-disque 22b s'applique aussi au profil de 1' arête coupante de l'outil de rabotage. Pour obtenir une face de joint A optimale suivant la forme de section de la matière 10, la lame 32 peut aussi, le cas échéant, enlever une partie de la matiere non oxydée. La matière sortant du dispositif de fraisage ou de rabotage est revêtue de sa couche d'oxyde à l'exception de la face de joint A, qui a la forme d'une bande non oxydée longitudinale à la surface du fil ou ruban. Avant que la matière ain si préparée soit débitée en tronçons destinés à former les ébauches de contacts dans le dispositif de tronçonnage 34F on peut la faire défiler dans un dispositif 36, sommairement indiqué en traits discontinus à la fig. 1, où on la munit d'encoches. Le dispositif d'encochage 36 est représenté plus en détail à la fig. 4.Ce dispositif 36, ainsi que le dispositif de tronçonnage 34, peuvent faire partie d'un dispositif de soudage automatique auquel est amenée la matière pour contacts qui a défilé à travers les dispositifs d'oxydation et de fraisage, respectivement 20 et 22, le cas échéant, avec bobinage intermédiaire, et qui soude les contacts sur un porte-contacts après encochage et tronçonnage. Il va de soi qu'après avoir quitté le dispositif de fraisage 22, la matière en fil ou ruban peut aussi être enroulée en bobines et stockée pour être encochée et tronçonnée ultérieurement ou en un autre endroit. Dans le dispositif d'encochage 36, le fil ou ruban est soumis à l'action d'un outil qui refoule la matière en partant du côté opposé à la zone dénudée A, amenant ainsi la couche d'oxyde, par exemple d'oxyde d'argent et de cadmium, jusqu'au fond de ltencoche. Cet encochage, qui correspond à un écrasement de la section du fil ou ruban, est réalisé à l'aide d'un poin çon 38, qui se déplace en direction d'une plaque rigide 40, contre laquelle s'appuie la matière 10. En ce qui concerne la for- me du poinçon 38, on se reportera à la fig. 5.L'encochage peut etre simple, comme le montre la flèche 3 #à la fig. 4, ou double, comme le montre la flèche t. Dans les deux cas, il ne reste plus entre deux ébauches de contact voisines qu'une zone mince permettant cependant d'amener la couche d'oxyde jusqu'au fond de l'encoche et une liaison suffisamment solide entre les ébauches. Lorsque les ébauches sont séparées ensuite dans la zone des encoches, les surfaces mises au jour à l'endroit de la séparation sont très petites. Un autre avantage de l'exécution des encoches avant le tronçonnage consiste en une forte diminution de l'effort de cisaillement nécessaire à cette opération. La fig. 6 montre en coupe très schématisée un dispositif de soudage automatique comportant un poste d'encochage 36' et une première électrode 4Z7 qui sert à la fois au soudage des contacts 44 sur un porte-contacts 46 et au tronçonnage du fil ou ruban encoché. Après encochage à l'aide de l'outil 38, le fil ou ruban se présente sous la forme d'un "chapelet" de contacts, qui défile entre deux guidages 48 et 50, vers un poste de tronçonnage et de soudage 34'. Au poste de soudage, le porte-contacts, amené de façon approprié, est appliqué contre une seconde électrode 52. Lorsque la premiè- re électrode 42 se déplace vers le haut (à la fig. 6) en direction de la seconde électrode 52, elle coopère tout d'abord avec le bord du guidage 48 pour détacher un contact 44, puis, en con tinuant son mouvement, elle amène ce contact contre le portecontacts 46 sur lequel elle le soude. Ce soudage est possible, car le contact 44 présente au porte-contacts 46 sa face de joint A, débarrassée de la couche d'oxyde non soudable. Par suite de l'encochage et de la faible étendue des surfaces mises à nu par le tronçonnage, la surface libre après le soudage est faite presque entièrement de matière non soudable. En raison du faible effort de cisaillement nécessaire au tronçonnage, l'électrode 42 peut avoir des arêtes arrondies et est donc soumise à une moins grande usure. - REVENDICATIONS 1. - Procédé de soudage de contacts électriques sur un porte-contacts, dans lequel les contacts soudés comportent sur une matière soudable une enveloppe faite d'une matière non soudable, caractérisé en ce que la matière non soudable est enlevée dans la zone d'une face de joint avec le porte-contacts et en ce que le contact ainsi formé est soudé au porte-contacts à l'endroit de cette zone. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la matière non soudable est un oxyde de la matière du contact. 3.- Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la matière soudable du contact est un alliage d'argent et de cadmium et en ce que la matière non soudable est un oxyde double d'argent et de cadmium. 4.- Procédé selon la revendication 2 ou la revendication 3, caractérisé en ce qu'on utilise comme matière première pour les contacts une matière oxydée, en fil ou ruban, qui, pour la mise à nu de la face de joint soudable, défile de façon continue à travers un dispositif de fraisage ou de rabotage, puis est tronçonnée pour former les contacts individuels. 5.- Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que le tronçonnage est effectué à l'aide d'une des électrodes qui participent à l'opération de soudage. 6.- Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'on forme dans la matière en fil ou ruban oxydée et partiellement dénudée des encoches ou autres étranglements de section similaire avant le tronçonnage, à intervalles correspondant à la longueur désirée des contacts, en amenant la couche d'oxyde jusque dans le fond des encoches et de façon que les ébauches de contacts ne soient plus reliés entre eux pour le transport que par des zones minces. 7. - Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé se- lon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé par un dispositif de fraisage ou de rabotage pour enlever la couche extérieure d'oxyde sur une partie de la face périphérique de la matière première des contacts. 8.- Dispositif selon la revendication 7, caractérisé par un dispositif d'encochage apte à écraser la section d'une matière pour contacts munie d'une enveloppe d'oxyde à l'excep- tion d'une bande destinée à former les faces de joint avec le porte-contacts, à intervalles correspondant à la longueur des contacts, en partant du côté diamétralement opposé à la bande précitée, sans enlever la couche d'oxyde dans les encoches ainsi formées. 9.- Dispositif selon la revendication 8, caractérisé par un poste de tronçonnage et de soudage, dans lequel une lectrode sépare chaque contact à l'endroit d'une encoche, puis le soude sur le porte-contacts.