Brevet FR2462256A1 — publié le 19810213

L'utilisation de la soudure par courant à haute fréquence (HF) s'est généralisée depuis quelques années notamment pour la confection, à partir de feuilles de chlorure de polyv#inyle ou de tissus enduits de chlorure de polyvinyle, de bâches ou nappes de grandes dimensions ayant généralement la particularité de devoir être étanches. Bien que cette technique permette de réaliser à faible coût des assemblages entre les présentant des caractéristiques satisfaisantes, sa mise en oeuvre soulève des difficultés que l'invention vise précisément à surmonter. Le chauffage par courant à HF dépend en grande partie de l'épaisseur de matière se trouvant, au moment de la soudure, entre l'électrode fixe et l'électrode mobile qui a été appliquée sur les pièces à souder. Sous l'effet de l'énergie électrique à HF, la matière s'échauffe et l'elfe trode mobile pénètre dans la matière. Pour éviter le risque qu'une pénétration excessive blesse les feuilles en provoquant des amorces de rupture, ou même détruise la matière à l'endroit de la soudure et détériore les électro- des, il est connu de limiter l'enfoncement de l'électrode mobile grâce à une butée réglable prévue sur le support de cette électrode. Le réglage de cette butée doit être très précis. Il s'effectue le plus souvent par vis micrométrique (0,5 à 1 mm par tour).Ce système permet de travailler avec une certaine efficacité sur des feuilles d'épaisseur comprise entre 0,5 et 1,5 mm, mais il présente certains inconvénients - il peut se dérégler sous l'effet des vibrations ou des différences de température qui se produisent tout au long du travail; - il implique que l'épaisseur de la feuille soit constante, que les zones à souder soient rigoureusement planes, et qu'il y ait un parallélisme aussi parfait que possible entre l'électrode mobile et la table de soudure de telle façon que la penetration de l'électrode soit la même sur toute sa longueur; ceci limite pratiquement la longueur des électrodes sur les machines de soudage usuelles à col de cygne; - l'électrode en pénétrant dans la matière chasse celle-ci sur son pourtour, créant un bourrelet de matière qui est généralement une amorce de rupture; la forme de ce bourrelet peut être aménagée par une étude approfondie du profil de l'électrode, ce qui suppose des usinages complexes et coûteux et rend l'électrode très fragile; - lors de la fusion de la matière thermoplastique, les feuilles ne sont plus maintenues mécanlquement'par le serrage des électrodes et tout déplacement intempestif des feuilles provoquera des défauts dans la soudure. Il faut en outre noter que la soudure du chlorure de polyvinyle par courant HF est actuellement très difficile pour les feuilles épaisses et pour les films minces. Pour remédier à ces inconvénients l'invention propose une électrode pour le soudage par courant à haute fréquence de pièces en matière thermoplastique, ou enduites de matière thermoplastique, comportant un corps chauffant, en un métal ou alliage tel que le laiton, agencé de manière à pouvoir subir une course de travail, limitée par une butée, qui amène une face terminale du corps au contact des pièces à souder, caractérisée en ce que la butée est constituée par au moins un élément en une matière insensible à la haute fréquence, isolante électriquement et capable de résister à la température de soudage, qui est fixé sur le corps de l'électrode en une position adjacente à la face terminale et est destiné à venir en appui sur l'une des pièces à souder. Les avantages de cette disposition sont notamment les suivants - l'enfoncement de l'électrode dans la matière est rigoureusement déterminé par le contact avec les pièces à souder des éléments de butée, quelle que soit l'épais- seur de ces pièces; - les éléments de butée maintiennent positivement les pièces pendant la soudure; - la limitation de l'enfoncement supprime l'effet de bourrelet, car le surplus de matière qui correspond à la superposition des pièces et est comprimé pendant la fusion est maintenu au droit de la face de travail du corps de l'électrode du fait que le contact serré des éléments de butée avec les parties non fondues des pièces constitue une retenue empêchant tout fluage de la matière; on obtient ainsi un forgeage de la soudure analogue à un véri- table moulage; - les reprises de soudure sont facilitées; - la précision du parallélisme de la face de travail du corps de l'électrode par rapport à la table peut être améliorée grâce à la présence des éléments de butée; - les éléments de butée constituent un écran qui protège l'épiderme de l'opérateur contre le risque de brûlure. En outre les essais qui ont été exécutés par la déposante ont permis de constater un gain de puissance de la machine à souder utilisant l'électrode suivant l'invention, ce qui rend possible, avec une même machine, la réalisation de soudures d'une plus grande longueur moyennant, le cas échéant, une application d'énergie pendant un temps plus long. Comme matière des éléments de butée on peut utiliser notamment le Téflon (polytétrafluoroéthylène) ou le Delrin (acétale), qui peuvent être usinées par les techniques usuelles d'enlèvement de matière, le cas échéant conjointement avec la face terminale du corps de l'elec- trode, pour obtenir une surface de travail parfaitement plane. Les éléments de butée sont avantageusement consti tués par des baguettes fixées sur le corps de l'électrode par des moyens mécaniques appropriés, tels que sertissage, moulage, vissage, collage. Eventuellement une différence de cote peut être obtenue, par usinage, entre la face de travail du corps de l'électrode et la face correspondante des baguettes de butée afin de provoquer une pénétration du corps de l'elec- trode dans la matière. C'est notamment le cas pour les électrodes dites coupantes ou à empreinte. L'invention sera explicitée au cours de la description qui va suivre, en référence au dessin annexé, dans lequel - la fig. 1 est une vue en coupe illustrant l'opera- tion de soudage de feuilles en chlorure de polyvinyle, selon la technique connue; - la fig. 2 est une vue en perspective d'une électrode droite suivant l'invention; - la fig. 3 est une vue schématique d'un montage pour la mise en oeuvre de l'électrode suivant la figure 2; - les fig. 4 et 5 représentent des variantes d'électrode; - la fig. 6 est une vue en perspective d'une électrode annulaire; - les fig. 7 à 9 sont des vues en coupe représentant des assemblages soudés, exécutés au moyen de l'électrode suivant l'invention. La figure 1 représente l'opération de soudage par courant à HF de deux feuilles de chlorure de polyvinyle 1, 2 au moyen d'une électrode classique 3 constituée par une pièce prismatique en laiton. L'écrasement par llélec- trode 3 des feuilles 1, 2 portées à une température proche de la température de fusion par le chauffage dû au courant à HF provoque un fluage latéral de la matière qui donne naissance, entre les deux feuilles, à un bourrelet 4, adjacent à la soudure 5, qui constitue généralement une amorce de rupture et crée une surépaisseur indésirable. De plus, pour éviter que ne se forme une amorce de cisaillement dans la matière soudée, l'arête de l'électrode 3 est usinée sous la forme d'un arrondi 6. Dans l'électrode suivant l'invention, désignée par la référence 7 à la figure 2, le corps de l'électrode 8, en forme générale de prisme rectangulaire à arêtes vives 9, est muni d'une butée 11, par exemple en Téflon ou en Delrin, qui est constituée de deux baguettes longitudinales prismatiques, de section rectangulaire, 12, 13, fixées sur les faces latérales 14, 16 du corps 8 au moyen de bouions 17 et d'écrous 18, ainsi que d'une baguette transversale 20, également prismatique, appliquée sur la face correspondante 25 du corps et fixée, par exemple par collage, sur les extrémités adjacentes des baguettes longitudinales 12, 13. La face terminale de travail 19 du corps 8 et les faces inférieures correspondantes 21, 22 des baguettes de butée 12, 13, 20 ont été soumises simultanément à une opération de rectification qui définit une surface de travail parfaitement plane, comme le montre la vue schématique de la figure 3 qui représente une électrode 7 supportée de manière à pouvoir subir un mouvement vertical alternatif par un bâti en col de cygne 23. Ce bâti comporte un guidage 24 pour un porte-électrode coulissant 26 dont l'embase inférieure 27 est boulonnée en 28 sur les ailes supérieures 29 du corps d'électrode 8. Les deux feuilles 1, 2, supposées de même épaisseur, étant posées sur la table fixe 30 formant contre-électrode, pour être soudées l'une à l'autre dans la zone de recouvrement a, la course de descente de l'électrode 7, pendant que l'énergie électrique à HF est mise en jeu, est limitée par le contact des baguettes de butée 12, 13 avec les par ties correspondantes des feuilles 2, 1 et la matière située sous la face de travail 19 du corps 8 est simultanément mise en fusion et comprimée sans pouvoir s'échapper latéralement du fait que le contact des baguettes de butée avec les feuilles crée des joints étanches. On obtient ainsi une sorte de forgeage et la soudure 31 finalement produite est bien plate et presque invisible (fig. 8). Dans l'exemple de la figure 4 l'électrode peut être dite imprimante, car la face terminale 119 du corps 8 porte un relief 32 destiné à créer une empreinte dans la soudure. Pour l'obtention d'une amorce de rupture dans la soudure, la figure 5 représente le cas où l'électrode est coupante, la face terminale 219 du corps 8 comportant à cet effet une lèvre 33 à arête. vive. Alors qu'aux figures précédentes l'électrode est rectiligne, l'électrode 107 de la figure 6 a la forme d'un anneau circulaire en vue de la production d'une soudure de forme correspondante. Le corps d'électrode en laiton 108 est alors cylindrique et deux bagues de butée 112, 113, par exemple en Téflon, sont rapportées sur les faces respectives du corps 108, pour assumer la même fonction que dans les exemples déjà décrits. La figure 7 représente une soudure 36, dite en cisaillement, exécutée pour réunir localement deux feuilles 1,2 superposées sur une grande longueur. Il n'y a -pas de bourrelet à la jonction entre les deux feuilles, contrairement à ce qui est le cas à la figure 1, où est représentée une soudure classique. Dans l'exemple de la figure 9 deux feuilles en chlorure de polyvinyle 37, 38, ou tissus enduits de cette matière, de faible épaisseur (par exemple inférieure à 0,5 mm), sont soudées sur les faces respectives d'une feuille 1 de forte épaisseur (par exemple de 2 à 3 mm). Il convient alors de prévoir entre les faces inférieures planes des baguettes de butée 12, 13 une différence de niveau correspondant à la différence d'épaisseur des feuilles à souder. Dans le cas où il s'agit de tissu enduit l'effet de forgeage décrit précédemment améliore l'adhérence de l'enduction sur le tissu. - REVENDICATIONS 1 - Electrode pour le soudage par courant à haute fr & quence de pièces en matière thermoplastique, ou enduites de matière thermoplastique, comportant un corps chauffant, en un métal ou alliage tel que le laiton, agencé de manière à pouvoir subir une course de travail, limitée par une butée, qui amène une face terminale du corps au contact des pièces à souder, caractérisée en ce que la butée est constituée par au moins un élément en une matière insensible à la haute fréquence, isolante électriquement et capable de résister à la température de soudage, qui est fixé sur le corps de l'électrode en une position adjacente à la face terminale et est destiné à venir en appui sur l'une des pièces à souder, ou sur les deux pièces superposées pour le soudage. 2 - Electrode suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la butée comporte deux éléments destinés à venir en appui de part et d'autre du corps d'électrode sur les pièces à souder respectives, ou sur les deux pièces superposées pour le soudage. 3 - Electrode suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que les arêtes délimitant la face terminale du corps peuvent être des arêtes vives ou arrondies. 4 - Electrode suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la face terminale du corps et la face d'appui, ou chaque face d'appui, de la butée définissent un même plan obtenu par une opération simultanée de rectification. 5 - Electrode suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la face terminale du corps comporte un relief ou une lèvre à arête vive pour former dans la soudure une empreinte ou une amorce de rupture. 6 - Electrode suivant la revendication 2, caractéri- sée en ce que la face d'appui de l'un des éléments de bu tee est décalée par rapport à la face d'appui de l'autre élément de butée pour permettre une adaptation à des pièces à souder d'épaisseur différente. 7 - Electrode suivant l'une des revendications 1 à 6, dont le corps a une forme générale de prisme à section rectangulaire, caractérisée en ce que la butée comporte au moins une baguette , également en forme de prisme à section rectangulaire , fixée sur une face latérale du corps. 8 - Electrode suivant l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que l'élément de butée, ou chaque élé- ment de butée, est en polytétrafluoroéthylène ou en acétale. 9 - Electrode suivant l'une des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que l'élément de butée, ou chaque élé- ment de butée est fixe par boulonnage sur le corps d'électrode.