Brevet FR2598643A1 — publié le 19871120

"Perfectionnement à un procédé de soudage par résistance de tôles, notamment d'acier" L'invention se rapporte à un procédé de soudage par résistance de tôles et elle s'applique notamment au soudage de tôles d'acier étamées utilisées dans la fabrication d'emballages métalliques pour la conservation d'aliments ou autres produits. La fabrication usuelle d'un emballage métallique consiste à découper par exemple un flan dans une feuille de tôle, à conformer ce flan en forme de virole avec mise en recouvrement des deux bords, à assembler ces bords par un procédé de soudage par résistance et à rapporter respectivement aux deux extrémités ouvertes de la virole un fond et un couvercle par sertissage par exemple. Le procédé de soudage par résistance comporte le passage d'un courant électrique dans la résistance de contact ou d'interface définie par la zone de recouvrement des bords des deux pièces à souder. Le passage du courant est obtenu au moyen de deux électrodes mises respectivement en contact avec les pièces de part et d'autre des bords à souder et appliquées contre celles-ci en maintenant une certaine pression de contact. Toutefois, la conservation des aliments ne peut s'effectuer que dans des emballages réalisés à partir de tôles d'acier traitées, en particulier étamées. Des normes internationales fixent les quantités d'étain déposées à la surface des tôles à 2,8 g/m2 pour des emballages courants. Cependant, ces quantités peuvent atteindre 11,2 g/m2 et plus pour la conservation d'aliments ou de produits très agressifs. L'expérience montre que l'augmentation de la quantité d'étain entraîne une perte progressive de soudabilité. En effet, l'étain qui est un métal à bas point de fusion provoque un abaissement et une régularité de la résistance de contact ou résistance d'interface entre les deux bords à souder. Dans le cas d'un taux d'étamage élevé et en présence de résistances de contact élevées avec les électrodes de soudage, on constate que l'énergie de soudage se développe surtout aux environs des contacts avec les électrodes sans qu'il y ait une véritable soudure au niveau de la résistance d'interface. On dit que la soudabilité devient nulle, car il n'existe pas alors de latitude de Réglage du courant de soudage. La soudure n'est possible qu'en augmentant le courant jusqu'à affecter la masse de métal dans toute son épaisseur, ce qui entraîne parfois des ruptures ultérieures de la soudure dans les zones devant être mises en forme, soit pour renforcer la rigidité de la virole (par moulurage par exemple), soit pour réaliser un bord tombé à chaque extrémité pour assurer la liaison de la virole avec le fond et le couvercle de l'emballage. Cette augmentation du courant de soudage est également nécessaire en présence de tôles à forte épaisseur compte tenu de l'augmentation du volume de métal à souder. Dans ce cas, on constate après soudage que l'épaisseur résiduelle de la soudure, qui en général varie de 1,4 à 1,6 fois l'épaisseur initiale de la tôle, est difficile à protéger par un vernis qui aura tendance à couler, et elle peut donner naissance à un canal de fuite lors de l'opération de sertissage du fond et du couvercle sur la virole rendant l'emballage impropre à la conservation d'un produit. Enfin, sur les machines généralement utilisées pour fabriquer les viroles, la soudure est réalisée en continu et on constate des variations sensibles de la zone de recouvrement provoquées par le glissement d'un bord sur l'autre, l'étain lors de sa fusion entraînant une perte d'adhérence des deux bords à souder. L'invention vise à pallier les difficultés rencontrées lors du soudage par résistance de tôles d'acier, notamment dans le cas de tôles à fort taux d'étamage. A cet effet, l'invention propose un procédé de soudage par résistance de deux tôles d'acier ou des deux bords d'une tôle enroulée, du type consistant à mettre en recouvrement les deux bords à souder pour définir une zone de contact et à souder cette zone de contact par passa d'un courant électrique, caractérisé en ce qu'il consiste, avant recouvrement des deux bords, à réaliser au moins une rainure dans l'un au moins des bords au niveau de la zone de contact. La présence d'au moins une rainure au niveau de l'interface délimitée par les deux bandes marginales à souder a pour effet d'augmenter la résistance d'interface par rapport aux résistances de contact entre les électrodes et les faces externes desdites bandes. Cette augmentation de résistance permet une réduction du courant de soudage et une meilleure latitude de réglage de ce courant. Cela a également pour avantage d'éviter que le métal au contact des électrodes de soudage soit thermiquement affecté et de réduire les risques de cassure de la soudure. Selon une autre caractéristique de l'invention, la présence de plusieurs rainures dans les faces affrontées des bandes marginales à souder qui s'interpénètrent les unes dans les autres permet non seulement d'augmenter la résistance d'interface, mais également de rendre cette résistance notablement plus forte que les résistances de contact avec les électrodes. Cette caractéristique présente en outre deux avantages supplémentaires en plus de la diminution du courant de soudage. Le premier avantage est de maintenir les bords entre eux pendant l'opération de soudage évitant tout glissement d'un bord sur l'autre pour obtenir une soudure d'égale qualité d'un bout à l'autre des deux bords soudés. Un deuxième avantage est de pouvoir obtenir une épaisseur résiduelle après soudage très proche de l'épaisseur initiale, ce qui facilite le dépôt d'un vernis de protection et prévient la formation de tout canal de fuite. Selon une autre caractéristique de l'invention, la profondeur des rainures est réglable et peut atteindre 0,5 fois l'épaisseur de la tôle. L'invention est exposée ci-après plus en détail à l'aide des dessins représentant deux modes de réalisation donnés à titre d'exemple. La figure 1 est une vue en perspective avec arrachement partiel d'une feuille d'acier étamée pour illustrer le principe du procédé conforme à l'invention; La figure 2 est une vue en coupe partielle au niveau de la zone de recouvrement de la feuille d'acier de la figure 1.mise en forme de virole avant soudage; La figure 3 est une vue en coupe transversale partielle d'une feuille d'acier étamée pour illustrer une variante du procédé conforme à l'invention; La figure 4 est une vue en coupe partielle au niveau de la zone de recouvrement d'une virole issue de la feuille d'acier de la figure 3, avant soudage; La figure 5 est une vue en coupe semblable à la figure 4 après soudage. D'une façon générale, la fabrication d'un emballage métallique en forme de boîte consiste à découper un flan dans une feuille de tôle étamée, à conformer ce flan en forme de virole avec mise en recouvrement des deux bords à souder, à souder ces deux bords par un procédé de soudage par résistance et à rapporter respectivement aux deux extrémités ouvertes de la virole un fond et un couvercle par sertissage par exemple. La description qui va suivre se rapporte à ce type de fabrication auquel on applique le procédé conforme à l'invention. Le flan 1 représenté à la figure 1 est par exemple découpé dans une feuille de tôle d'acier étamée. Ce flan 1 passe devant un poste de travail fixe 2 qui a pour fonction de réaliser en continu au moins une strie en forme de rainure 3 sur l'une des faces d'une bande marginale 1 du flan 1 au fur et à mesure de son avance dans la direction indiquée par la flèche FI. Cette rainure 3 est par exemple formée par refoulement, par passage du flan 1 entre deux molettes en métal dur dont l'une est située à sa périphérie. Le flan 1 est ensuite mis en forme de virole par une machine à enrouler connue en soi, avec les deux bandes marginales 1#, lb qui se chevauchent l'une l'autre de façon à ce que la rainure 3 fasse partie de la zone de recouvrement comme représenté à la figure 2. L'opération de soudage s'effectue ensuite par un procédé de soudage par résistance qui consiste à amener deux électrodes 5#, 5k en contact avec le flan 1 de part et d'autre de 1a zone de recouvrement définie par les deux bords la, 1h à souder. Les deux électrodes 5a, 5b sont reliées à une source de courant et elles peuvent être constituées de deux molettes en contact pressé de part et d'autre du flan 1. La soudure est obtenue grâce à un mouvement relatif entre les molettes et le flan. Le passage d'un courant entre ces deux électrodes 5a, 5b provoque une fusion du métal par effet Joule avec une soudure d'autant plus bonne que la résistance d'interface entre les bords à souder est supérieure aux résistances de contact entre les électrodes et le flan 1. Cette augmentation de résistance est obtenue par la présence d'au moins une rainure dans l'un des bords, mais de préférence par la présence de plusieurs rainures prévues dans chacun des bords selon une variante représentée aux figures 3 et 4. La figure 3 représente une feuille 10 de tôle d'acier étamée dans laquelle on a réalisé plusieurs séries de rainures 3 parallèles et alternées de part et d'autre de la feuille 10 selon un procédé tel que décrit précédemment en utilisant plusieurs molettes, chaque molette réalisant une série de rainures. On effectue ensuite des découpes par cisaillage dans la feuille 10 pour obtenir plusieurs flans 1, chaque flan étant délimité par deux séries de rainures alternées. Plus précisément, chaque ligne de découpe L passe sensiblement par le milieu de l'une des rainures d'une série de rainures. Avantageusement, chaque série de rainures comprend un nombre impair (2n + 1) de rainures avec la ligne de découpe L qui passe par la rainure centrale comme représenté à la figure 3. Ces différentes découpes partagent chaque série de rainures 3 en deux parties: les parties 3a1, 3a2 pour chaque série de rainures 3 du bord 1A et les parties 3b2, 3b1 pour chaque série de rainures 3 du bord 1b. Plusieurs flans 1 sont ainsi découpés et chaque flan 1 possède deux séries de rainures 3fla, 3b1 ou 3az, 3k2 situées respectivement sur ses deux bords 1g, 1b à souder. Cette disposition des rainures permet, a la mise en forme de virole de chaque flan 1, une interpénétration des rainures 3a1, 3k1 ou 3a2, 3k2 comme représenté à la figure 4. La figure 5 montre, qu'après l'opération de soudage, on obtient une épaisseur résiduelle sensiblement égale à l'épaisseur de la feuille. Il est à noter également que la profondeur des rainures est réglable et qu'elle peut atteindre 0,5 fois l'épaisseur de la feuille 1 réduisant ainsi de 25 environ le volume de métal à souder. Bien entendu, le procédé conforme à l'invention s'applique aussi bien pour des tôles à taux d'étamage faible qu'à des tôles non étamées ou revêtues d'un autre métal. REVENDICATIONS 1- Procédé de soudage par résistance de deux tôles d'acier ou des deux bords d'une tôle enroulée, du type consistant à mettre en recouvrement les deux bords à souder pour définir une zone de contact et â souder cette zone de contact par passage d'un courant électrique, caractérisé en ce qu'il consiste, avant recouvrement des deux bords, à réaliser au moins une rainure (3) dans l'un au moins des bords au niveau de la zone de contact. 2- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à réaliser d'une part sur une face d'une première tôle une série de rainures parallèles vers l'un de ses bords à souder, et d'autre part sur une face opposée d'une deuxième tôle ou sur la face opposée de la première tôle une série de rainures parallèles vers l'autre bord à souder, et à mettre en recouvrement l'un sur l'autre les deux bords à souder avec interpénétration des rainures entre elles. 3- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à réaliser plusieurs séries de rainures parallèles et alternées (3a, 3k)de part et d'autre d'une feuille de tôle, à découper (L) par cisaillage au niveau de chaque série de rainures une succession de flans, la ligne de découpe passant sensiblement au milieu de chaque série de rainures, et à mettre en forme de virole chaque flan avec interpénétration des rainures avant l'opération de soudage. 4- Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que chaque série de rainures comporte (2n + 1) rainures. 5- Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérise en ce qu'il consiste à régler la profondeur de chaque rainure, jusqu'à sensiblement 0,5 fois l'épaisseur de la tôle. 6- Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérise en ce qu'il consiste à réaliser les rainures par refoulement. 7- Emballage métallique pour la conevatio d'aliments par exemple, constitué d'un flan découpé dans une tôle d'acier étamée et mis en forme de virole avec recouvrement des deux bords à souder pour définir une zone de contact, d'un fond et d'un couvercle respectivement rapportés aux deux extrémités ouvertes de la virole, caractérisé en ce que avant l'opération de soudage de la virole, l'un au moins des deux bords possède au moins une rainure (3) au niveau de la zone de contact. 8- Emballage selon la revendication 7, caractérisé en ce que la soudure des bords de la virole est réalisée par un procédé de soudage par résistance.