Brevet FR2464118A1 — publié le 19810306

La présente invention se rapporte à un procédé et à un appareil destinés à souder un goujon ou un bouton sur une pièce de façon qu'il ne se dépose pas de suie ou crasse sur ce dernier, par projection de fluide autour de ltempla- cernent de la soudure au moyen d'un pare-étincelles. Il est connu d'injecter par un pare-étincelle un gaz sur un goujon destiné à être soudé sur une pièce. Ce procédé a été décrit dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique NO 2 727 123 ; NO 2 790 066 ; NO 3 096 429 ; NO 3 363 084 NO 3 736 401 et NO 3 790 740. Les appareils décrits dans ces brevets sont utilisés en général 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 bu-t d'aider à le souder sur une tôle d'acier galvanisée. Lorsque des goujons sont fixés à une pièce par soudage à l'arc tiré, une couche de crasse se dépose habituellement sur cette pièce tout autour de l'extrémité soudée du goujon. Ce phénomène se manifeste, par exemple, lorsque des boutons sont soudés à des carrosseries d'automobiles dans le but d'y fixer ensuite des agrafes et des baguettes d'enjolivement. Quand ces boutons ont été soudés, et avant que les agrafes et les baguettes y soient fixées, la carrosserie reçoit un enduit protecteur, tel qu'une couche d'appret, puis des revêtements décoratifs. Si le dépôt de crasse n'est pas enlevé de la pièce ou de la carrosserie, cet enduit protecteur n'adhère pas bien et se détache de la surface. La Demanderesse a découvert un procédé et mis au point un appareil destinés à souder des goujons sur une pièce sans qu'une couche de crasse se dépose sur cette dernière. 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 dans l1alignement de la partie de la pièce entourant l'emplacement où le goujon doit être soudé. Pendant l'opé- ration de soudure, on envoie par ces canaux un gaz approprié, de l'air par exemple, sur cette partie. Cet air tourbillonne autour de cet emplacement et ne frappe pas directement l'endroit de la pièce qui se trouve en face de l'extrémité du goujon et où l'arc pilote et l'arc principal sont tirés.Par ailleurs, si l'air est envoyé sur la pièce sous un angle trop aigu, il se crée une turbulence. Celle-ci tend à éteindre l'arc pilote et l'arc principal ne s'établit pas entre l'extrémité du goujon et la pièce. Le pare-étincelles peut aussi comporter à son extrémité des encoches ou des passages par lesquels les petites boules fondues de métal peuvent s'échapper. L'invention vise donc à souder des goujons à une nits, ce sans qu'une couche d'impuretés se dépose sur cette pièce autour de ces goujons. Elle concerne un procédé et un appareil destinés à permettre de souder des goujons sur une pièce et à empêcher la crasse de se déposer sur cette pièce pendant le soudage, et destinés plus particulièrement à souder des boutons de fixation de baguettes d'enjolivement sur des carrosseries d'automobiles, puis à recouvrir ces carrosseries d'un enduit protecteur sans avoir à retirer préalablement une couche de crasse autour de ces boutons. 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 d'ensemble en perspective d'un appareil de soudage de boutons selon l'invention la figure 2 est une élévation latérale à grande échelle, avec coupe partielle, de la tête de soudage et du pare-étincelles de l'appareil de la figure 1 la figure 3 est une vue en bout de la tête de soudage et du pare-étincelles de la figure 2 la figure 4 est une coupe verticale du pare-étincelles et du mandrin, suivant la ligne 4-4 de la figure 5 ; et la figure 5 est une coupe transversale par la ligne 5-5 de la figure 2. Un outil de soudage in selon l'invention, représenté sur la figure lJest estutilisé 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 le repousser contre la pièce à la fin de cette période. 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 jusqutà 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 NO 3 525 846 et 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'appareil 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, où elle est reliée à un mandrin 18 (figure 3 et 4). Dans la forme de réalisation représentée, un bouton de fixation 20 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 19 pendant l'opération de soudage. Les boutons peuvent être introduits à la main dans ltextré- mité 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. ils peuvent alors être repoussés dans ce mandrin par un plongeur et maintenus 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 NO 3 525 846 et NO 3 489 878, mais ils ne font pas partie de la présente invention. Deux bras 26 partent vers l'avant du corps 14 et portent une tête de soudage 28. Celle-ci comporte une ouverture 30 à collerette intérieure 32, entourant la tige 16 et avec laquelle communique un passage 34 d'alimentation en air, percé dans cette tête. Cette dernière comporte un raccord 36, relié à un tube 38 dans lequel un module de commande 40 (figure 1) injecte de l'air. Ce module peut être alimenté par l'air comprimé de l'atelier, qui a en général une pression d'environ 5,6 bars. il comporte une valve qui est commandée par le groupe 12 et qui envoie l'air à la tête de soudage pendant le cycle de soudure. Cette valve peut être à fermeture retardée, de façon à fournir continuellement de l'air, sauf si aucune soudure n'est exécutée pendant un intervalle de temps prédéterminé, deux secondes par exemple. Une pare-étincelles 42, monté dans l'ouverture 30, en fait saillie vers l'avant. il est disposé de façon que la queue 24 du bouton en sorte légèrement, comme le représente la figure 1, avant d'être appliquée contre la pièce. Ce pare-étincelles 42 a un corps cylindrique 44 comportant à l'arrière une collerette 46 qui est appliquée contre la collerette 32 de la tête 28. Une gorge annulaire 48 usinée dans ce corps 44 est adjacente à la collerette 46 et communique avec le passage 34 de la tête 28. Le corps 44 comporte une partie cylindrique 50 et un épaulement 52 adjacent à la gorge 48, et une bague d'étanchéité 54 est disposée sur cette partie cylindrique et contre cet épaulement. Cette bague comporte une gorge annulaire 56 contenant un joint torique 58 qui assure l'étanchéité entre le pare-étincelles 42 et ltouverture 30 de la tête. Une plaquette antérieure 59 appliquée contre la bague 54, maintient le pare-étincelles 42 dans la tête 28. Des gorges longitudinales 60 de passage de l'air, par- tant de la gorge 48, passent dans l'épaulement 52 et dans la partie cylindrique 50 et se terminent à un épaulement 62 de l'extrémité antérieure du pare-étincelles 42. Ces gorges 60 sont entourées par un manchon 64, monté à force, qui va de la partie cylindrique 50 du corps 44 à cet épaulement 62. Des encoches rectangulaires radiales 66, formées à l'extrémité antérieure de ce corps 44, communiquent avec la surface extérieure de celui-ci et avec une surface intérieure 68. Le pare-étincelles 42 est avantageusement en cuivre et cette surface 68 est polie, de façon à minimiser l'adhé-rence des boules de métal fondu. Une surface intérieure 70 de plus grand diamètre, située en arrière de ladite surface 68, y est reliée par un épaulement 72. Des canaux 74 de passage de l'air ou d'un gaz sont percés à l'extrémité antérieure du corps 44 du pare-étincelles 42. il y en a un par gorge longitudinale 60. L'orifice extérieur 76 de chacun de ces canaux 74 débouche dans une de ces gorges 60 et son orifice intérieur 78 débouche sur la surface intérieure 68 du# pare-étincelles. Ces canaux 74 sont orientés de manière à envoyer un jet d'air ou de gaz sur la pièce, autour de l'endroit où l'extrémité de la queue 24 du bouton doit être soudée. Ces jets d'air forment donc un tourbillon autour de la zone de soudure, ce qui empêche un dépôt de crasse pendant le soudage. Si cet air était envoyé directement à l'endroit où le bouton doit être soudé, il éteindrait l'arc pilote et empêcherait donc l'arc principal de sty superposer.Cet inconvénient peut aussi se produire si l'air est dirigé sur la pièce sous un angle trop aigu, de façon à devenir turbulent. Les canaux 74 sont à peu près tangents à la surface intérieure 68 du pare-étincelles et ils font un angle de 25 à 350, et avantageusement de 300, avec un rayon de ce pare-étincelles. Chacun de ces canaux 74 fait aussi un angle pouvant atteindre environ 200, et égal avantageusement 180, avec un plan perpendiculaire à l'axe du pare-étincelles 42, ou parallèle à la surface de la pièce. il a été constaté que ces canaux sont efficaces si les encoches sont remplacées par des canaux percés à l'extrémité du pareétincelles et faisant un angle de 00 avec la surface de la pièce. Ce mode de réalisation présente l'inconvénient que l'arc est soufflé si le pare-étincelles est légèrement in cliné.Avec de l'air d'alimentation à environ 5,6 bars, on utilise de un à dix canaux 74, et avantageusement huit, ayant des diamètres de 0,5 à 1,5 mm, de préférence de 1 mm, les orifices intérieurs 78 de ces canaux 74 se trouvant à une distance de 2,5 à 4,6 me, et égale de préférence à environ 3,2 me, de l'extrémité antérieure du corps 44 du pare-étincelles. En tous cas, ces canaux doivent avoir la position voulue pour envoyer l'air au-delà de l'extrémité du mandrin 18, sous des angles assez faibles par rapport à la pièce pour ne pas provoquer de turbulence. Bien entendu, l'inclinaison, la longueur et le diamètre des canaux 74 varieront en fonction, par exemple, des dimensions du bouton et, du pare-étincelles, ainsi que de la pression de l'air. Ce qui importe, c'est d'obtenir un effet tourbillonnant sans turbulence autour de ltemplacement de la soudure, de façon à empêcher la crasse de se déposer sans éteindre les arcs. I1 va de soi qu'il est possible d'apporter diverses modifications au procédé et à l'appareil de soudage décrits sans s'écarter du domaine de l'invention. REVENDICATIONS 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 comportant un élément destiné à maintenir le goujon ou bouton, des éléments destinés à créer 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 et un organe qui soutient une première extrémité de ce pareétincelles autour de l'élément de maintien, ledit pareétincelles comportant une surface intérieure située à une certaine distance de cet élément de maintien, une surface extérieure, et étant percé de canaux qui vont de cette surface extérieure à la surface intérieure et qui sont répartis sur la périphérie du pare-étincelles, ces canaux faisant un même angle avec des rayons de ce dernier et faisant un même angle avec un plan perpendiculaire à l'axe du pareétincelles, ceux des orifices de ces canaux qui débouchent à la surface intérieure étant plus rapprochés de l'extrémité de ce pare-étincelles opposée à la première extrémité que ceux qui débouchent à la face extérieure, cette extrémité opposée comportant des encoches radiales, et une source de fluide sous pression communiquant avec ces orifices extérieurs des canaux de façon à diriger par ces canaux un fluide sur la partie de la pièce située autour du goujon, pendant l'opération de soudage. 2. Appareil destiné à souder un bouton de fixation de baguette d'enjolivement sur la carrosserie d'un véhicule de façon que la partie de cette carrosserie située autour de ce bouton ne soit pratiquement pas souillée par des impuretés, caractérisé par le fait qu'il comprend un outil de soudage comportant un mandrin qui en fait saillie, une tête de soudage, un pare-étincelles dont une première extrémité est montée dans cette tête, un organe qui part de l'outil et qui soutient ladite tête de façon qu'une surface intérieure du pare-étincelles entoure le mandrin, des canaux percés dans la seconde extrémité du pare-étincelles allant de la surface extérieure de ce dernier à sa surface inté rieure, faisant un même angle avec des rayons du pare étincelles, faisant un même angle avec un plan perpendicu laire à l'axe de ce pare-étincelles et étant orientés de manière à diriger un fluide au-delà de l'extrémité du man drin et vers la partie de la carrosserie située autour du bouton, des encoches étant pratiquées dans la seconde extré mité du pare-étincelles et un circuit étant destiné à en voyer un fluide dans ces canaux pendant l'opération de soudage. 3. Appareil destiné à souder un goujon sur une pièce de façon que la partie de celle-ci qui entoure ce goujon ne soit pratiquement pas souillée par des impuretés, caractérisé par le fait qu'il comprend, d'une part un outil de soudage comportant un élément destiné à maintenir le goujon, des éléments destinés à créer un arc de soudure entre ce goujon et la pièce et des éléments permettant de rapprocher et d'éloigner ce goujon de cette pièce, d'autre part un pareétincelles et un organe soutenant celui-ci autour de l'élé- ment de maintien du goujon, ce pare-étincelles comportant une surface intérieure située à une certaine distance de cet élément de maintien et une surface extérieure, étant percé de canaux qui vont de cette surface extérieure à cette surface intérieure et répartis sur le pourtour du pareétincelles, chacun de ces canaux faisant un même angle avec un rayon de ce pare-étincelles et un même angle avec un plan perpendiculaire à l'axe de ce dernier, et une source de fluide sous pression communiquant avec les orifices extérieurs de ces canaux de façon à envoyer ce fluide dans ces derniers pendant l'opération de soudage. 4. Appareil selon l'une des revendications 1 et 3, caractérisé par le fait que les canaux sont sensiblement tangents à la surface intérieure du pare-étincelles. 5. Appareil selon la revendication 3, caractérisé par le fait que chacun des canaux fait un certain angle perpendiculaire à l'axe du pare-étincelles, son orifice qui débouche à la surface intérieure étant plus rapproché de L'extrémité de ce pare-étincelles que l'orifice qui débouche à la surface extérieure. 6. Appareil selon la revendication 5, caractérisé par le fait que les canaux font un angle qui n'est pas supérieur à 20 degrés avec un plan perpendiculaire à l'axe du pare-étincelles. 7. Appareil selon la revendication 2, caractérisé par le fait que les canaux font des angles compris entre O et 20 degrés avec un plan perpendiculaire à l'axe du pareétincelles. 8. Appareil selon la revendication 3, caractérisé par le fait qu'il comporte moins de dix canaux. 9. Appareil selon la revendication 3, caractérisé par le fait que les canaux font un angle de 25 à 35 degrés avec un rayon du pare-étincelles. 10. Appareil selon la revendication 3, caractérisé par le fait que le diamètre des canaux est compris entre 0,5 et 1,5 mm. 11. Appareil selon la revendication 3, caractérisé par le fait que le pare-étincelles comporte à son extrémité antérieure des encoches radiales équidistantes. 12. Appareil selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le circuit d'alimentation en fluide conporte un passage qui est formé par le pare-étincelles, qui est longitudinal à ce dernier et qui communique avec les canaux de passage du fluide, et un autre passage qui est formé dans la tête de soudage et qui communique avec ce passage longitudinal. 13. Appareil selon la revendication 12, caractérisé par le fait que le passage longitudinal est formé dans la surface extérieure du pare-étincelles et limité par un manchon qui entoure ce dernier. 14. Procédé de soudure d'un goujon ou d'un bouton sur la surface d'une pièce de façon que la partie de cette surface qui entoure ce goujon ou bouton ne soit pas recouverte d'impuretés, caractérisé par le fait que l'on maintient le goujon contre la pièce, on l'écarte de celle-ci, on établit un arc de soudure entre ce goujon et cette pièce, on rapproche ces derniers et l'on envoie des jets de fluide vers cette pièce autour de l'emplacement de la soudure pendant l'opé- ration de soudage. 15. Procédé selon la revendication 14, caractérisé par le fait que l'on fait tourbillonner les jets autour de l'emplacement de la soudure. 16. Procédé selon la revendication 14, caractérisé par le fait que l'on envoie le fluide sur la surface de la pièce sous un angle qui n'est pas supérieur à 20 degrés.