Brevet FR2464780A1 — publié le 19810320

La présente invention se rapporte à un procédé et à un appareil destinés à souder des goujons ou des boutons sur une pièce de façon qu'il ne se dépose pas de suie ou crasse sur cette dernière, par projection sous faible pres- sion d'air et d'un fluide protecteur autour de l'emplacement de la soudure au moyen d'un pare-étincelles. Il est connu d'injecter par un pare-étincelles un gaz sur un goujon destiné à 9tre soudé sur une pièce. Ce procédé a été décrit dans les brevets des Etats-Unis d'Amé- rique nO 2 727 123; n 2 790 066; n 3 096 429; nO 3 363 084; nO 3 736 401 et n 3 790 740. Les appareils décrits dans ces brevets sont utilisés pour créer une atmosphère inerte autour d'un goujon d'aluminium pendant qu'il est soudé, ou pour envoyer de l'air autour d'un goujon dans le but d'aider à le souder sur une t8le d'acier gal- vanisée. Les brevets des Etats-Unis d'Amérique n0 3 495 066 et n 3 676 640 décrivent aussi des appareils de soudage utilisant un gaz autour de l'emplacement de la soudure. Lorsque des goujons sont fixés à une pièce par sondage à l'arc tirés une couche de crasse se dépose habi- tuellement sur cette pièce tout autour de l'extrémité soudée du goujono Ce phénomène se manifeste surtout lors- que des boutons sont soudés à des carrosseries d'automobiles dans le but d'y fixer ensuite des agrafes et des baguettes dtenjolivement ou des pinces de fixation de pare-brise par exemple. Quand ces boutons ont été soudés et avant que les agrafes et les baguettes y soient fixées, la carrosse- rie est rev9tue d'un enduit protecteur tel qu'une couche d'apprêt, puis de revetements décoratifs. Si le dép8t de crasse n'est pas enlevé préalablement de la carrosserie, cet enduit protecteur neadhere pas bien et se détache de la surface. Il faut donc effectuer une opération supplé- mentaire pour enlever la crasse après le soudage et avant l'application du premier enduit. L'invention concerne un procédé et un appareil destinés à souder des goujons sur des pièces sans qu'une couche de crasse se dépose sur ces dernières. Conformément à l'invention, on utilise un pare-étincelles qui entoure le goujon et le mandrin dans lequel ce goujon est maintenu, ce pare-étincelles comportant des canaux qui sont orientés vers la partie de la pièce qui entoure l'endroit o le goujon doit être soudé. Pendant l'opération de soudure, on envoie par ces canaux, un fluide sur cette partie. Ce fluide se compose d'air faiblement comprimé et d'un liquide protecteur qui est déposé délicatement et à faible vitesse sur la surface de l'emplacement de la soudure, en y formant une pellicule mince. Ce fluide ne frappe par directement l'endroit de la pièce qui se trouve en face de l'extrémité du goujon, sinon l'arc pilote et l'arc principal de soudage établis entre cette extrémité du goujon et la pièce pourraient être soufflés ou éteints, si bien qu'il n'y aurait pas soudure. L'extrémité du pare-étincelles compor- te aussi des encoches par lesquelles les gaz et les petites boules fondues de métal peuvent s'échapper. Ces encoches aident aussi à orienter le fluide. L'invention vise donc à souder des goujons sur des pièces sans qu'une couche d'impuretés se dépose sur ces pièces autour de ces goujons. Elle concerne un procédé et un appareil peu coûteux, destinés à permettre de souder des goujons sur des pièces et à empocher la crasse de se déposer sur ces pièces pendant le soudage, et destinés plus particulière- ment à souder des boutons de fixation de baguettes d'enjo- livement sur des carroseries, puis à recouvrir ces carrosse- ries d'un enduit protecteur sans avoir à retirer préala- blement une couche de crasse autour de ces boutons, en envoyant une petite quantité d'air et d'un liquide protec- teur sur l'emplacement qui entoure ces boutons pendant l'opération de soudage. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemple nullement limitatif et sur lesquels: la figure 1 est une vue schématique d'ensemble, avec arrachement partiel, d'un appareil de soudage de goujons sur des pièces selon l'invention; la figure 2 est une vue en élévation à plus grande échelle, avec arrachement partiel de la t9te de soudage et du pare-étincelles de l'appareil de la figure 1; la figure 3 est une coupe verticale suivant la ligne 3-3 de la figure 2; la figure 4 est une coupe longitudinale du pare- étincelles et d'un mandrin; et la figure 5 est une coupe transversale suivant la ligne 5-5 de la figure 3. Un outil de soudage 10, selon l'invention, représenté sur la figure 1, est utilisé pour fixer un goujon ou un bouton sur une pièce par soudage à l'arc tiré. Ce genre d'outil est connu; il comporte des éléments destinés à écarter le goujon de la pièce, des éléments destinés à maintenir ce goujon écarté pendant une durée prédéterminée et des éléments destinés à lerepousser contre la pièce à la fin de cette période prédéterminée. Lorsque le goujon est écarté de la pièce, un arc pilote se forme entre son extrémité et cette pièce, puis l'arc principal se superpose à cet arc pilote et est maintenu jusqu'à ce que le goujon ait été appliqué contre la pièce. Cet outil peut être par exemple du genre décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n0 3 525 846. Il est avantageusement alimenté par une source d'énergie capacitive, ainsi que l'a décrit par exemple le brevet des Etats-Unis d'Amérique no 3 136 880. Un groupe générateur de commande 12 fournit l'énergie nécessaire pour les arcs pilote et principal et pour un électro-aimant qui est monté dans le corps 14 de l'outil et qui fait reculer le goujon contre l'action d'un ressort, quand il est excité. Une tige 16 passe dans la bobine de cet électro-aimant et fait saillie à l'avant du corps 14, o elle est reliée à un mandrin 18 (figures 2 et 4). Dans la forme de réalisation représentée, un bouton de fixation 20 (figure 4) comporte une tête 22 qui est retenue par ce mandrin 18 et une queue 24 qui est tournée vers l'avant; il s'appuie contre une butée réglable 26 pendant l'opération de soudage. Les boutons peuvent être introduits à la main dans l'extrémité antérieure du mandrin. Ils peuvent aussi être transportés pneumatiquement dans un tuyau, depuis un magasin jusqu'à une chambre ménagée dans la tige 16, en arrière du mandrin 18. Ils peuvent alors être repoussés dans ce mandrin par un plongeur et main- tenus par ce dernier pendant le soudage. Ce plongeur peut être relié au piston d'un vérin pneumatique, qui est monté dans la tige et auquel de l'air comprimé venant d'une source située à une certaine distance est envoyé. Des dispositifs de chargement de ce genre ont été décrits dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique n 3 525 846 précité et no 3 489 878, mais ils ne font pas partie de la présente invention. Deux bras 28 partent vers l'avant du corps 14 de l'outil et portent une tête de soudage 30. Cette tête comporte une ouverture circulaire 32 (figure 3) à collerette intérieure 34, entourant la tige 16. Un canal 36 d'alimentation en liquide protecteur, percé dans la tête, communique radialement avec l'ouverture 32 et un canal 38 d'alimentation en dr, ménagé aussi dans cette tête 30, communique tangentiellement avec cette ouverture 32. Le canal 36 d'alimnentation en liquide communique avec un clapet 40, monté dans une chambre cylindrique 42 avec laquelle le canal 38 d'arrivée d'air communique (figure 2). Le clapet comporte un siège 44, une bille 46 et un ressort 48, qui empêche le liquide de refluer dans un tuyau d'alimen- tation 50, monté dans un évidement 52 de l'extrémité inférieure du clapet 40. Une pompe, représentée schématiquement en 56, envoie dans le tuyau 50 le liquide protecteur venant d'une source 54 (figure 1). Cette pompe 56 comporte un piston 58 et un cylindre 60 équipé d'un clapet anti-retour d'ad- mission 62 et d'un clapet anti-retour d'échappement 64. A chaque course du piston, une petite quantité du liquide est envoyée dans le tuyau 50, cepiston exécutant environ 100 courses par minute sous la commande d'un groupe moteur 66. La pompe débite environ un tiers de goutte de liquide à chaque va-et-vient du piston. Pour fournir un gaz tel que l'air, la chambre 42 (figures 2 et 3) de la téte 30 communique avec un passage 68 plus large, qui se termine sur le bord d'une encoche 70 de cette tUte 30, entre les bras de support 28. L'extrémité 74 d'un raccord 72 de tuyau souple, qui pénètre dans ce passage 68, comporte une gorge annulaire 76 dans laquelle est engagée l'extrémité d'une vis diarr9t 78. Ce raccord porte un joint torique 80 et comporte un embout inférieur 82 passant dans l'encoche 70. Un tuyau souple 84, monté sur cet embout 82, va au groupe générateur de commande 12; il entoure le tuyau 50 jusqu'au voisinage de ce groupe 12. Le gaz, qui est avantageusement de l'air, venant d'une source 86, est envoyé dans ce tuyau 84 par l'intermédiaire d'un robinet à pointeau réglable 88 et d'un robinet d'arrêt 90. Le robinet 88 règle le débit de façon à délivrer juste assez d'air pour que celui-ci transforme le liquide en brouillard et projette du pare-étincelles une quantité de gouttelettes suffisante pour recouvrir la pièce d'une mince pellicule tout autour de l'emplacement de la soudure. Le gaz a aussi une surpression faible, de l'ordre de 0,21 à 0,56 bar et de préférence égale à 0,35 bar.. La quantité de liquide délivrée est de vingt-cinq à cent vingt cinq millilitres par heure. La quantité la plus faible est suffisante pour empêcher la formation de suie, mais une quantité plus élevée égale à soixante-dix millilitres est plus efficace pour empêcher des éclaboussures de métal fondu de s'accumuler dans le pare-étincelles. Le gaz et le liquide sont déli- vrés continuellement, à moins que l'outil 10 ne soit pas remis en service dans les deux secondes et demie, le groupe moteur 66 étant alors arrêté et le robinet 90 étant fermé par une minuterie appropriée 92. La durée de deux secondes et demie avant l'arrêt permet de refouler dans le pareétincelles une quantité additionnelle de liquide, de façon que ce pareétincelles soit alimenté immédiatement et délivre la quantité de liquide voulue dès la première soudure qui suit la période d'inactivité de l'appareil. Un pare-étincelles 94 (figures 3 et 4) est monté dans l'ouverture 32 à son extrémité postérieure et il en fait saillie vers l'avant. Il est disposé de façon que la queue 24 du bouton 20 en sorte légèrement, comme le représen- te la figure.1, avant d'être appliquée contre la pièce. Ce pareétincelles 94 a un corps cylindrique 96 comportant à l'arrière une collerette 98 qui est appliquée contre la collerette 34 de la tête de soudage 30. Une gorge annulaire usinée dans cette collerette 98 contient un joint torique 102. Une protubérance filetée 104 fait saillie de la face postérieure de la tête 30 et de la collerette 34 et il y est vissé un grand écrou 106, qui maintient le pare-étin- celles 94 dans la tête en appliquant sa collerette 98 contre la collerette 34. Un épaulement 108 formé de segments est réalisé sur le corps 96 du pare-étincelles, en avant de la colle- rette 98. Un manchon 110, monté à force sur ce corps 96, comporte une gorge annulaire 112 logeant cet épaulement 108. Autour de cette gorge 112, le manchon 110 comporte une collerette annulaire 114, dont une gorge 116 contient un joint torique 118. Cette collerette 114 se trouve à une certaine distance de la collerette 98 du corps et forme avec l'ouverture 32 une chambre annulaire 120 dont l'étan- chéité est assurée par les joints 102 et 118. Des passages longitudinaux 122 du corps 96 commu- niquent avec cette chambre 120; ils se prolongent en avant au-delà de l'épaulement 108, vers l'extrémité antérieure de ce corps 6, mais leurs extrémités 124 sont un peu en retrait de cette extrémité. Ces passages sont formés par des gorges du corps 96 et par la surface intérieure du manchon 110. Des encoches radiales rectangulaires 126 sont découpées dans le bord antérieur d'une partie plus épaisse 246478-0 128 de l'extrémité du corps 96. Le pare-étincelles est avantageusement en cuivre ou en laiton et la surface inté- rieure de cette partie 128 est soigneusement polie de façon à minimiser l'adhérence des éclaboussures de métal fondu ou particules de soudure. Des canaux 130 sont percés dans l'extrémité 128 du corps 96 du pareétincelles. Il y en aun par passage longitudinal 122. L'orifice intérieur de chacun de ces canaux communique avec une extrémité de l'un de ces passages 122 et son orifice extérieur débouche dans l'une des enco- ches radiales 126. L'air et le liquide se mélangent dans la chambre annulaire 120, puis parviennent aux canaux 130 par les passages longitudinaux 122. Puisque ces canaux dé- bouchent dans les encoches et non à la surface antérieure du pare-étincelles, ils ne sont pas obturés par les-écla- boussures de métal fondu. Lesdits canaux 130 sont orientés de façon à diriger le faible volume d'air et de liquide protecteur en tourbillons sur la pièce, autour de l'endroit o l'extrémité de la queue 24 du bouton doit être soudée. Grace au. faible volume projeté, ces canaux 130 déposent le liquide à une très faible vitesse sur la surface, en formant une pellicule mince, de façon à empêcher la formation de suie sur cette surface et à minimiser le risque d'extinction de l'arc pilote ou de l'arc principal, empêchant d'effectuer la soudure. Il semble que l'air soit le facteur principal pour éviter la formation de crasse, mais le liquide permet d'utiliser un volume plus faible de cet air et empêche les éclaboussures de métal fondu de s'accumuler dans le pare-étincelles. Comme le représente la figure 3, chacun des canaux fait un angle d'environ 30 à 800,et de préférence égal environ à 600, avec le plan de l'extrémité du pare-étincelles et donc avec le plan de la surface de la pièce. Chacun de ces canaux 130 fait aussi un angle d'environ 80 à 1000, et de préférence égal à 900, avec un rayon de ce pare-étincelles passant par l'orifice qui débouche dans l'encoche, comme le représente la figure 2. Pour -des boutons de fixa- tion, chacun des canaux a un diamètre d'environ 1,0 à 1,5 mm et de préférence égal à 1,32 mm, et l'on en utilise de un à dix. Les orifices extérieurs des canaux 130, qui débouchent dans les encoches 126, se trouvent à environ 0,5 et 2,0 mm, et avantageusement à environ 1, 14 à 1,50 mm de l'extrémité du pare-étincelles et de la surface de la pièce. Les orientations, longueurs et diamètres de ces canaux 130 varieront en fonction, par exemple, des dimen- sions des goujons et du pare-étincelles, et de la pression de l'air et du volume de liquide. Ce qui importe, c'est d'obtenir un effet tourbillonnaire sans turbulence autour de l'emplacement de la soudure, de façon à empocher la crasse de se déposer sans pour cela éteindre les arcs. Il va de soi qu'il est possible d'apporter de nombreuses modifications au procédé de soudure-décrit et à l'appareil décrit et représenté sans s'écarter du domaine de l'invention. REVEIDICATIONTS 1. Appareil destiné à souder un goujon ou un bouton sur une pièce de façon que la partie de cette pièce qui entoure ce goujon ou bouton ne soit pratiquement pas souillée d'impuretés, caractérisé par le fait qu'il comprend, d'une part, un outil de soudage (10, 14) comportant un élément (le) destiné à maintenir le goujon ou bouton (20), des éléments destinés à établir un arc de soudage entre ce goujon et la pièce et des éléments destinés à rapprocher ledit goujon de la pièce et à l'en éloigner, d'autre part, un pare-étincelles (94), une tête de soudage (30) qui soutient une première extrémité de ce pare-étincelles autour de l'élément de maintien (18), ledit pare-étincelles compor- tant une surface intérieure située à une certaine distance de cet élément de maintien et une surface extérieure et étant percé de passages (130) qui vont de cette surface extérieure à l'autre extrémité du pare- étincelles et qui sont répartis sur la périphérie de ce dernier, chacun de ces canaux faisant un certain angle avec un rayon de ce pare- étincelles, une source (86) de gaz comprimé communiquant avec les orifices de ces canaux de façon à envoyer du gaz dans ces derniers pendant l'opération de soudage et une source (54) d'un liquide protecteur sous pression communiquant aussi avec'lesdits orifices de manière à y envoyer du liquide pendant l'opération desoudage. 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé par le fait que Vautre extrémité du pare-étincelles comporte des encoches (126) équidistantes, les orifices de sortie des canaux (130) débouchant dans ces encoches. 3. Appareil selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les canaux (130) font des angles de 800 à 1000 avec des rayons du pare-étincelles. 4. Appareil selon la revendication 1, caractérisé par le fait que chacun des canaux (130) fait un angle de 60 à 800 avec le plan de l'autre extrémité du pare-étincelles. 5. Appareil selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comporte une pompe (56), qui est disposée entre la source de liquide (54) et les canaux (130) de façon à envoyer à ceux-ci des volumes prédéterminés de liquide à des intervalles de temps réguliers. 6. Appareil selon la revendication 5, caractérisé par le fait qu'il comprend une minuterie (92), qui est destinée à arrêter la pompe (56) si une opération de soudage n'est pas effectuée dans un intervalle de temps prédéter- miné après l'opération précédente. 7. Appareil selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comporte un dispositif (88) de détermina- tion du volume, qui est -disposé entre la source de gaz (86) et les canaux (130) de façon à régler le volume de gaz envoyé à ces derniers. 8. Appareil selon la revendication 7, caractérisé par le fait qu'il comporte un robinet d'arrêt (90), qui est disposé entre la source de gaz (86) et les canaux (130), une minuterie (92) étant destinée à fermer ce robinet si une opération de soudage n'est pas effectuée dans un intervalle de temps prédéterminé après l'opération précédente. 9. Appareil selon la revendication 1, caractérisé par le-fait qu'il comprend une pompe (56) qui est disposée entre la source de liquide (54) et les canaux (130) de façon à envoyer le liquide à ces derniers, un dispositif (88) de réglage du volume qui est monté entre la source de gaz (86) et ces canaux de manière à déterminer le volume de gaz qui est envoyé dans ces derniers, un robinet d'arrgt (90) qui est disposé entre cette source de gaz et lesdits canaux et qui est destiné à commander le passage de ce gaz, et une minuterie (92) qui est destinée à arrêter la pompe (56) et à fermer ce robinet (90) si une opération de soudage n'est pas effectuée dans un intervalle de temps prédéterminé après l'opération précédente. 10. Procédé de soudage d'un goujon ou d'un bouton sur une surface d'une pièce de façon que la partie de cette surface qui entoure le goujôn ou bouton ne soit pratiquement pas recouverte d'impuretés,caractérisé par le fait que l'on maintient le goujon (20) contre la pièce, on l'écarte de il celle-ci,on établit un arc de soudage entre ce goujon et cette pièce, on rapproche le goujon de la pièce et l'on envoie à faible vitesse des jets d'un gaz et d'un liquide protecteur en les faisant tourbillonner autour de l'empla- cement de la soudure pendant l'opération de soudage. 11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé par le fait que l'on dépose le liquide protecteur sur la surface sous la forme d'une pellicule mince. 12. Procédé selon la revendication 10, caractérisé par le fait que l'on envoie lesjets à faible vitesse sous un angle de 600 à 800 par rapport à la surface de la pièce.