Brevet FR2498506A1 — publié le 19820730

La présente invention concerne généralement et a essentiellement pour objet un procédé de soudage électrique bout-à-bout par compression, notamment par étincelage ou par résistance pure, en particulier de pièces d'oeuvre à grande étendue ou extension de section trans- versale de soudage, par exemple de tôles ou de tubes, ainsi qu'un dispositif pour l'exécution de ce procédé et les produits industriels soudés ainsi obtenus. L'invention se rapporte également aux diverses applications et utilisa- tions résultant de la mise en oeuvre d'un tel procédé ou dispositif ainsi qu'aux systèmes, appareils, machines, équipements et installations pourvus de tels dispositifs. Il s'agit en fait surtout du soudage de pièces d'oeuvre dont la forme de section transversale diffère grandement de celle d'un cercle ou d'un carré avec un périmètre ou une périphérie minimal par rapport à la surface ou aire, c'est-à-dire qui présentent de grandes dimensions extérieures, à surface ou aire de section transversale égale. Dans un soudage électrique bout-à-bout par compression, notamment par étincelage ou par résistance pure, les extrémitésde tôle, à souder ensemble, doivent être chauffées par la traversée du courant électrique jusqu'à la température de soudage et ensuite soudées ensemble par pressage mutuel l'une contre l'autre. La condi- tion préalable, pour un soudage bout-à-bout par compression, est l'échauffement uniforme des deux extrémités de pièce sur toute la section transversale de soudage. C'est ici que réside le problème proprement dit. En outre, l'échauffement doit s'effectuer si vite que sur les surfaces frontales ne se forme aucun oxyde ou aucune calamine qui resterait ensuite dans le cordon de soudure ou le joint soudé lors de la compression mutuelle ou du refoulement. Seulement très peu d'oxyde ou de calamine est expulsé par compression hors de la soudure ou du joint soudé lors du refoulement. Pour obtenir un échauffement uniforme, une résistance de contact uniforme sur toute la section transversale de soudage et une répartition uniforme de courant électrique sont nécessaires. Un contact uniforme n'est pas réalisé en raison des inégalités, aspérités ou rugosités toujours existantes des surfaces de section transversale mutuellement en butée l'une contre l'autre. Une possibilité d'obtention d'un contact uniforme des surfacesde section transversale mutuellement en butée l'une contre l'autre consiste à chauffer les inégalités, aspérités ou rugosités des surfaces à souder ensemble par traversée de courant électrique jusqu'à l'état p.teux et ensuite à les étaler en largeur par écrasement ou pression, de façon à ce qu'un contact uniforme des deux surfaces de section transversale à souder ensemble soit réalisé. Puis s'effectueraient ensuite le chauffage et la compression mutuelle ou le refoulement des pièces d'oeuvre l'une contre l'autre, c'est-à-dire l'opération de soudage proprement dite. Ce procédé ne conduit cependant également pas à un résultat satisfaisant, comme cela a été constaté dans le cadre de la présente invention. En effet, les aspérités tout d'abord saillantes, qui sont ensuite étalées en largeur, à l'état pâteux, par compression ou écrasement, ont alors déjà une température si haute que, lors du chauffage subséquent sur toute la section transversale de soudage, ces emplacements attei- gnent la température de soudage sensiblement plus tôt que les emplacements restants. Un échauffement uniforme n'est donc pas obtenu. L'invention est basée sur la tâche de proposer un procédé, à l'aide duquel les inconvénients mentionnés sont évités et un soudage impeccable bout-à-bout par compression est obtenu par des moyens simples. La solution de ce problème consiste à faire précéder le programme de soudage proprement dit, se composant du chauffage et du refoulement, par un programme de contact distinct ou séparé pour l'obtention d'un contact uniforme sur toute la surface de section trans- versale de soudage. Grâce à la séparation dans le temps du programme de contact préparant le soudage, du programme de soudage subséquent ou consécutif, on évite d'une part des forces de pression excessiveslors de l'étalement en largeur par compression ou écrasement des aspérités et, d'autre part, des températures inégales lors du processus de soudage proprement dit. Selon un développement supplémentaire de l'invention, le programme de contact consiste en une grande force de contact et en une grande intensité de courant électrique, grâce à quoi des aspérités, dans le plan de contact, sont échauffées et étalées en largeur par compression ou écrasement. Le programme de contact est ensuite terminé par une courte période de refroidissement et d'égalisation ou d'uniformisation de chaleur sans courant électrique. De cette manière, on obtient un contact uniforme sur toute la surface de section transver- sale de soudage et une température initiale uniforme ainsi qu'une résistance de contact uniforme pour le programme de soudage subséquent. Enfin conformément à l'invention, pour l'exécution du procédé selon l'invention, les pièces d'oeuvre à souder ensemble doivent être montées serrées ou encastrées pendant un temps très court ou de façon très courte entre deux électrodes bien refroidies. L'invention permet de maintenir le programme de contact pendant un temps si court que le risque d'une formation d'oxyde ou de calamine est évité. A cet effet, les deux extrémités, par exemple d'un cercle ou anneau de blocage de bandage pneumatique sur jante, sont montées serrées ou encastrées dans deux dispositifs de serrage, mutuellement opposés ou disposés en regard, d'une machine- de soudage bout-à-bout, comportant respectivement une électrode refroidie par eau et une mâchoire de serrage. L'un des dispositifs de serrage est monté sur un chariot qui est entrainé de telle façon que les bords de tOle sont pressés l'un contre l'autre selon un programme de force préalablement choisi. A l'une des électrodes est amené le courant électrique susceptible d'être préalablement choisi et qui retourne par l'intermédiaire des bords de tôle et de l'autre électrode à la source de courant électrique. Pour être largement indépendant d'influences extérieures et pour obtenir une température de soudage uniformément reproductible, un autre développement du procédé conforme à l'invention consiste en ce que la fin du chauffage, à l'intérieur du programme de soudage proprement dit, est donnée par le parcours d'un espace, trajet ou chemin réglable, auquel cas le chemin ou trajet est, pour une force de contact donnée, une mesure de la température de soudage. Ceci peut également être obtenu par un autre développement du procédé conforme à l'invention, qui est caractérisé en ce que la fin de l'échauffement, à l'inté- rieur du programme de soudage proprement dit, est donnée par l'obtention d'une quantité quadratique de courant électrique (I2t) donnée à l'avance. Le procédé de soudage selon l'invention comprend donc: 1. Période de contact: Au cours de cette période,un contact uniforme est produit sur toute la largeur de la tôle par chauffage et étalement en largeur par compression ou écrasement des aspérités. 2. Période de refroidissement: Pendant cette période s'effectue un refroidissement dissipant ou évacuant la chaleur non uniforme ou irrégu- lière provenant de la période de contact. 3. Période d'échauffement et de refoulement Pendant cette période, les bords de tôle sont amenés uniformément à la température de refoulement et refoulés sur toute la largeur. C'est seulement la période de refroidissement qui amena le succès, R E V E N D I C A T I 0 N S 1.- Procédé de soudage électrique bout-à-bout par compression, en particulier de pièces d'oeuvre à grande étendue de section transversale de soudage, par exemple de tôles ou de tubes, caractérisé en ce que le programme de soudage proprement dit (échauffement et refoulement) est précédé par un programme de contact pour l'obtention d'un contact uniforme sur toute la surface de section transversale de soudage. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, pendant le programme de contact, des aspérités dans le plan de contact sont chauffées et étalées en largeur par compression ou écrasement au moyen d'une grande force de contact et d'une grande intensité de courant électrique et en ce que le programme de contact est achevé par une courte période de refroidissement et d'uniformisatimn ou d'égalisation de chaleur sans courant électrique. 3.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la fin de l'échauffement, à l'intérieur du programme de soudage proprement dit, est donnée par le parcours d'un trajet ou chemin réglable, auquel cas le trajet ou chemin est, pour une force de contact donnée, une mesure de la température de soudage. 4.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la fin du chauffage, à l'intérieur du programme de soudage proprement dit, est donnée par l'obtention d'une quantité quadratique de courant électrique (12t) donnée à l'avance. 5.- Dispositif pour l'exécution du procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les pièces d'oeuvre à souder ensemble sont encastrées ou serrées pendant un temps très court ou de façon très courte entre des électrodes bien refroidies, 6.- Produit industriel soudé, caractérisé en ce qu'il est obtenu par le procédé selon au moins l'une des revendications 1 à 4.