Brevet FR2614143A1 — publié le 19881021

PROCEDE DE FIXATION RIGIDE D'UNE PIECE METALLIQUE SUR UN SUPPORT THERMOPLASTIQUE ET CONTACT ELECTRIQUE EN METAL ET EN THERMOPLASTIQUE. L'invention est relative à un procédé de fixation rigide d'une pièce métallique aplatie sur un support thermoplastique, notamment d'un contact électrique basse tension sur un bras de contact en matière plastique, dans lequel le support thermoplastique présente une encoche d'insertion à plat et sans jeu de l'extrémité de la pièce métallique. Pour allier les avantages des pièces métalliques, notamment de solidité et de conduction électrique avec ceux des pièces thermoplastiques, notamment d'isolation électrique et de facilité de moulage, on a été amené à créer des assemblages rigides pour constituer une pièce monobloc en métal et en thermoplastique. Les procédés connus de fixation font appel soit au collage ou surmoulage, soit à la soudure aux ultra sons. La manipulation des colles et des adhésifs est délicate et elle nécessite des installations compliquées et coûteuses. Le surmoulage nécessite des moules spéciaux permettant l'introduction de la pièce métallique à l'intérieur du moule, ce qui complique l'opération de moulage de la pièce thermoplastique. La soudure aux ultra sons engendre des vibrations préjudiciables aux pièces voisines et aux états des surfaces. La présente invention a pour objet un procédé de fixation rigide utilisant des outils standards et assurant un positionnement parfait des deux pièces. Le procédé de fixation selon l'invention est caractérisé en ce qu'on chauffe la pièce métallique après son insertion dans l'encoche pour l'incruster dans le support thermoplastique en provoquant une surfusion locale du matériau thermoplastique et une fixation rigide. La surfusion du matériau thermoplastique est obtenue en chauffant par effet Joule, la pièce métallique à l'aide d'une machine à souder par résistance. Cette surfusion est maîtrisée par le règlage de l'amplitude du courant et du temps de passage à travers la pièce métallique et éventuellement par la pression de serrage des deux pièces. Il est également possible d'utiliser une soudeuse à décharge capacitive. La très bonne liaison mécanique entre les deux pièces est obtenue grâce à la fusion localisée du matériau thermoplastique sur toute la périphérie de la pièce métallique insérée dans l'encoche. La légère pénétration de la pièce métallique dans le support thermoplastique provoque une remontée du thermoplastique en fusion qui colmate tous les interstices entre la pièce métallique et l'encoche pour obtenir un assemblage comparable à un surmoulage. Les deux pièces peuvent être parfaitement positionées l'une par rapport à l'autre sur la machine à souder, par exemple à l'aide de cales ou de vérins de serrage, préalablement à l'opération de fixation ou de soudage. Selon un développemnt important de l'invention, l'opération d'incrustation est combinée au soudage d'un conducteur sur la pièce métallique, ce soudage étant réalisé par la machine à souder pendant le chauffage de la pièce métallique réalisant l'incrustation. Dans l'application préférentielle du procédé selon l'invention à la fabrication de contacts électriques, notamment des contacts mobiles d'appareils de coupure de courant basse tension, le conducteur électrique peut être une tresse souple de connexion. Le soudage de cette tresse est réalisé en appliquant l'extrémité à souder sur la face libre de la pièce métallique en l'insérant entre cette pièce et l'électrode de soudage. Pour améliorer la qualité du contact électrique entre les électrodes de la machine à souder et la pièce métallique, il est avantageux d'utiliser des pastilles de contact ayant une faible résistivité et une forte tenue à l'érosion telles que des pastilles en molybdène ou en carbure de tungstène. Le procédé de fixation selon l'invention peut être facilement automatisé et la fixation est définitive dès la fin de l'opération de soudage. L'invention est également relative à un contact électrique fabriqué selon le procédé inventif, ce contact étant par exemple, le contact mobile d'un disjoncteur électrique basse tension. Le support thermoplastique présente l'avantage d'une isolation électrique du contact électrique et une facilité de choix des formes due au moulage de cette pièce thermoplastique. D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un mode de mise en oeuvre de l'invention donné à titre d'exemple non limitatif et représenté aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue schématique en plan d'un contact électrique selon l'invention; - la figure 2 est une vue en élévation de la machine à souder pendant la phase de soudage du contact selon la figure 1; - la figure 3 est une vue de côté du contact selon la figure 1; - la figure 4 est une vue analogue à celle de la figure 3 montrant les pièces avant leur assemblage, le support thermoplastique étant représenté en coupe. Sur les figures, un contact électrique 10, notamment le contact mobile d'un disjoncteur électrique, est constitué par un support 12 en un matériau thermoplastique moulé et une pièce métallique 14. La pièce métallique 14 de forme aplatie et allongée est assemblée par l'une 16 de ses extrémités au support thermoplastique 12 tandis que l'extrémité opposée 18 porte une pastille de contact 20 susceptible de coopérer avec un contact fixe en position de fermeture de l'appareil de coupure. Le contact électrique 10 est monté à pivotement sur un axe 22 traversant perpendiculairement le support thermoplastique 12 de forme aplatie et allongée. A la pièce métallique 14 est soudée une tresse 24 de connexion électrique. La pièce métallique 14 s'étend dans le prolongement du support thermoplastique 12 et son extrémité 16 est insérée dans une encoche 26 ménagée dans le support 12. Un tel contact électrique est bien connu en soi, et il est inutile de le décrire plus en détail. La fixation de la pièce métallique 14 sur le support thermoplastique 12 est réalisée selon l'invention par chauffage de la pièce métallique 14 de manière à provoquer une surfusion du matériau thermoplastique et une incrustation de la pièce métallique 14 dans l'encoche 26. Cette opération est réalisée sur une machine à souder, schématiquement représentée sur la figure 2, le support thermoplastique 12 avec la pièce métallique 14 insérée dans l'encoche 26 étant placé sur une électrode inférieure 28 de la machine à souder. Le support 12 est posé à plat sur la face de l'électrode 28, l'encoche 26 avec la pièce métallique 14 étant orientée vers le haut en direction de l'électrode supérieure 30 de la machine à souder. L'électrode inférieure 28 porte une pastille de contact 32 faisant saillie de la face de l'électrode 28 pour porter l'extrémité 18 de la pièce métallique 14. La hauteur de la pastille 32 compense le décalage entre le support 12 et la pièce métallique 14. La pièce métallique 14 est maintenue au contact mécanique et électrique de la pastille 32 par un système de serrage, schématiquement représenté par un bras 34 d'un vérin qui appuie sur la face supérieure de la pièce métallique 14 en regard de la pastille 32. L'électrode supérieure 30 porte une pastille de contact 36 amenée au contact de l'extrémité 16 de la pièce métallique 14. L'épaisseur de la pièce métallique 14 est légèrement supérieure à la profondeur de l'encoche 26 pour réaliser une faible saillie de la pièce 14, sur laquelle vient s'appliquer la pastille 36 pour l'opération de soudage. L'opération de soudage est réalisée par rapprochement des électrodes 28,30, et par passage du courant de l'électrode 30 à travers la pastille 36, la pièce métallique 14 et la pastille 32. L'échauffement par effet Joule de la pièce métallique 14 provoque une fusion locale du matériau thermoplastique au contact de la pièce métallique 14, et une incrustation de l'extrémité 1 6 de la pièce métallique 14 dans l'encoche 26. Cette incrustation peut s'accompagner d'une légère pénétration dans l'encoche 26 amenant la pièce métallique en affleurement du support thermoplastique 12 ou éventuellement en faible retrait, si l'on prend soin d'utiliser une pastille 36 de dimension inférieure à celle de l'encoche 26, pour maintenir le contact électrique avec la pièce métallique 14. La durée de chauffage et la pression appliquée par les électrodes 28,30 sont déterminées en fonction de la nature des matériaux à assembler. L'opération de soudage ne modifie pas le positionnement relatif du support 12 et de la pièce métallique 14, ce positionnement étant réalisé par tout moyen approprié notamment par des cales ou des empreintes ménagées sur les électrodes 28,30. Le faible jeu prévu entre la pièce métallique 14 et l'encoche 26 compense les imprécisions de fabrication, une compensation additionnelle pouvant résulter de la plasticité du support 12. La forme de l'encoche 26 est bien entendu conjuguée à celle de l'extrémité 16 de la pièce métallique 14 pour réaliser une fixation sur l'ensemble des faces de l'extrémité 16 logée dans l'encoche 26. La fixation de la tresse 24 sur la pièce métallique 14 peut être réalisée lors d'une opération suivante de soudage sur la même machine ou sur une autre machine, mais selon l'invention, cette opération de soudage est réalisée simultanément en insérant l'extrémité 38 de la tresse 24 entre la pastille 36 de l'électrode supérieure 30 et l'extrémité 16 de la pièce métallique 14. La pastille 36 de l'électrode supérieure 30 vient s'appliquer sur l'extrémité 38 de la tresse 24 et lors du passage du courant soude cette extrémité 38 sur la pièce métallique 14 de la manière usuelle. L'extrémité 38 peut bien entendu avoir été étamée au préalable. L'emploi d'une même machine et la réalisation simultanée du soudage de la tresse 24 et de la fixation de la pièce métallique 14 sur le support thermoplastique 12, permettent une économie appréciable de coût et de temps de fabrication. Le contact électrique 10 est prêt à être monté dans l'appareil électrique et ne nécessite aucun traitement ultérieur notamment de nettoyage ou de rectification. L'invention est bien entendu nullement limitée à la fabrication d'un contact électrique et elle est utilisable à toute fixation d'une pièce métallique sur une pièce en un matériau thermopiastique. REVENDICATIONS 1. Procédé de fixation rigide d'une pièce métallique aplatie (14) sur un support thermoplastique (12), notamment d'un contact électrique basse tension sur un bras de contact en matière plastique, dans lequel le support thermoplastique (12) présente une encoche (26) d'insertion à plat et sans jeu de l'extrémité de la pièce métallique (14), caractérisé en ce qu'on chauffe la pièce métallique (14) après son insertion dans l'encoche (26) pour l'incruster dans le support thermoplastique (12) en provoquant une surfusion locale du matériau thermoplastique et une fixation rigide. 2. Procédé de fixation selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une pression de maintien de la pièce métallique (14) dans l'encoche (26) est exercée sur la pièce métallique pendant l'opération de chauffage pour provoquer une remontée du matériau thermoplastique en fusion et une incrustation. 3. Procédé de fixation selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la pièce métallique (14) affleure ou est en faible retrait des bords de l'encoche (26) après fixation sur le support thermoplastique (12) de forme allongée, prolongeant la pièce métallique incrustée. 4. Procédé de fixation selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que le chauffage de la pièce métallique (14) est réalisé par effet Joule sur une machine à souder par résistance, l'une (30) des électrodes (28,30) de la machine étant maintenue au contact de la face libre de la pièce métallique (14) au niveau de l'encoche (26). 5. Procédé de fixation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'opération de chauffage de la pièce métallique (14) contribue au soudage d'un conducteur électrique (24) à ladite pièce métallique. 6. Procédé de fixation selon la revendication 5, caractérisé en ce que entre les deux électrodes (28,30) d'une machine à souder par résistance sont disposés le support thermopiastique (12) portant la pièce métallique (14) et le conducteur électrique (24) plaqué sur la face libre de la pièce métallique au niveau de l'encoche (26) et qu'après rapprochement des électrodes (28,30) pour enserrer le conducteur électrique (24), la pièce métallique (14) et le support thermoplastique (12), le chauffage est réalisé par effet Joule par passage du courant d'une électrode vers l'autre à travers la pièce métallique. 7. Procédé de fixation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'opération de chauffage est réalisée sur une machine à souder à décharge capacitive. 8. Procédé de fixation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que des moyens (32) de positionnement relatif maintiennent la pièce métallique (14) et le support thermoplastique (12) en une position prédéterminée pendant l'opération de chauffage. 9. Procédé de fixation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les électrodes (28,30) de la machine à souder par résistance, assurant le chauffage de la pièce métallique, sont en un matériau à faible résistivité et à forte tenue à l'érosion tel que des pastilles (32,36) en molybdène ou en carbone de tungstène. 10. Contact d'un appareil électrique fabriqué par le procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'une des extrémités de la pièce métallique (14) porte la surface de contact, l'autre extrémité (16) étant logée dans l'encoche (26) du bras thermoplastique (12) auquel ladite autre extrémité est fixée par incrustation.