Brevet FR2627894A1 — publié le 19890901

CONTACT ELECTRIQUE A PASTILLE DE CONTACT FRITTEE ET SON PROCEDE DE FABRICATION. L'invention est relative à un procédé de fabrication d'une pièce de contact électrique comportant un support en cuivre ou alliage de cuivre et une pastille de contact en un matériau fritté solidarisée au support. Le choix des matériaux et de la surface d'un contact électrique, notamment d'un contact d'appareil de coupure dépend de nombreux facteurs, en particulier de la résistivité du matériau de contact, de la résistance mécanique et de la résistance à l'action de l'arc. Une pièce de contact du genre mentionné, constituée par un support et une pastille de contact permet de tenir compte de ces impératifs. La pastille, par exemple en alliage d'argent ou de cuivre, est généralement fabriquée séparément, par exemple par frittage, et fixée ou rapportée sur le support en cuivre, lors d'une opération séparée. Avant la fixation de la pastille, celle-ci doit être décarburée. La présente invention a pour but de simplifier ce procédé de fabrication tout en améliorant la qualité des pièces de contact fabriquées. Le procédé de fabrication selon l'invention est caractérisé en ce que ledit support est préformé pour faire apparaître dans la zone du support recevant la pastille, une cavité et sur la face opposée un bossage, qu'un volume de poudre a fritter est introduit dans ladite cavité en débordant éventuellement pour créer un surplus de poudre, que ladite poudre est ensuite précomprimée et qu'un frittage par compression et chauffage est réalisé en plaçant le support avec la poudre précomprimée entre une première et une deuxième électrodes d'une presse à souder par résistance sous pression, pour appliquer une pression sur la poudre avec passage d'un courant électrique de chauffage. L'opération de frittage est concomitante à celle de fixation sur le support et elle est réalisée par le même outil en obtenant ainsi un gain notable de temps et une amélioration de la fixation de la pastille. La cavité créée dans le support, constitue un récipient de la poudre à fritter dans lequel celle-ci est précomprimée par une presse standard. Selon le volume de poudre introduit dans la cavité et la conformation du poinçon, la poudre précomprimée peut affleurer le support, ou être en faible saillie, ou en retrait. Par la suite, le support avec la poudre précomprimée est mis en place sur une machine à souder réalisant le frittage et la fixation du composé sur le support. La configuration de l'électrode de la machine à souder appliquée sur la poudre, détermine la forme de la pastille de contact en saillie du support au cours de l'opération de frittage. La saillie de la pastille frittée peut résulter d'une déformation du support, notamment du refoulement du bossage conjugué de la cavité.Cette déformation du support est réalisée au cours de l'opération de frittage, en utilisant une électrode appropriée pouvant simplement refouler le bossage, ou même créer un repoussement vers l'intérieur du côté opposé à la pastille. L'opération de frittage est réalisée sous pression, appliquée par les électrodes de la machine souder, cette pression étant avantageusement comprise entre 5 et 20 Kg /mm2. Après application de la pression, on fait passer un courant électrique par les électrodes et l'ensemble support, poudre à fritter pour réaliser un échauffement provoquant l'opération de frittage. La température de frittage peut être comprise entre 700 et 9000 maintenue pendant une durée d'une ou de plusieurs secondes, suffisantes à l'opération de frittage. Le matériau peut être un métal pur mais est généralement un alliage à base d'argent, notamment un alliage argent graphite, argent oxyde métallique, argent tungstène ou argent nickel. Pour certaines applications particulières, cet alliage peut être à base de cuivre, notamment un alliage cuivre tungstène ou cuivre tellure. Le support est généralement du cuivre ou un alliage de cuivre, mais 1' invention est applicable a d'autres matériaux. Le procédé peut être facilement automatisé et certaines opérations peuvent être réalisées simultanément, notamment l'estampage du support et la formation de la cavité; l'introduction de la poudre à fritter dans la cavité et sa précompression et finalement le frittage avec déformation du support pour conformer la pastille en protubérance du support. L'invention est également relative à un contact électrique réalisé par le procédé susmentionné, un tel contact électrique étant notamment utilisable dans l'appareillage électrique, notamment des disjoncteurs basse tension. 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 perspective du support de contact selon l'invention - la figure 2 illustre la phase de poinçonnage du support selon la figure pour former la cavité de réception de la poudre à fritter; - les figures 3 et 4 illustrent les phases d'introduction de la poudre à fritter dans la cavité - la figure 5 montre la précompression de la poudre à fritter - la figure 6 montre en perspective la machine à fritter et à déformer le support ;; - la figure 7 est une vue à échelle agrandie montrant le support et la pastille en cours dé frittage - la figure 8 est une vue en perspective de la pièce de contact à l'état terminé. Sur les figures, une pièce de contact 10, par exemple un contact d'un appareil de coupure de courant basse tension, est découpée dans une bande de cuivre ou en tout autre matériau conducteur de l'électricité, suivant un contour prédéterminé, par exemple parallélépipèdique-rectangle. Dans l'exemple illustré par les figures, l'épaisseur de la plaque de cuivre est voisine de-2mm, et la largeur voisine de 12mm, mais il est clair que l'invention est applicable à des contacts de dimensions différentes adaptées aux caractéristiques des appareils comprenant ce contact. La pièce de contact 10 est introduite entre un poinçon 12 et une matrice 14 d'une presse, susceptible de déformer la pièce 10 pour créer sur la grande face latérale supérieure 16 de la pièce, une cavité 16 et sur la face opposée 20, un bossage 22.A cet effet, le poinçon 12 présente un téton 24 de forme conjuguée à celle de la cavité 18, ce téton 24 refoulant le matériau pour faire apparaltre sur la face opposée le bossage 22. Le téton est avantageusement de forme cylindrique, tandis que la matrice 14 est évidée en son centre 26 pour autoriser la formation du bossage 22. Il est clair que cette opération de préformation peut être réalisée sur la même machine que celle assurant le découpage ou l'estampage de la pièce de contact 10. L'opération suivante consiste à introduire la poudre à fritter dans la cavité 18 en disposant de la manière représentée aux figures 3 et 4, la pièce 10 sous un distributeur 28. Ce distributeur 28 est constitué d'une trémie 30 de stockage de la poudre 32 et d'un tiroir 34 placé sous la trémie 30. Le tiroir 34 présente un orifice 36 venant dans l'une des positions du tiroir 34 sous la trémie 30 pour remplir cet orifice 36 de poudre 32, et dans une deuxième position au-dessus de la cavité 18 pour le transfert de cette poudre du tiroir 34 vers la cavité 18. Les figures 3 et 4 illustrent d'une manière très schématique cette opération de remplissage, la pièce 10 étant disposée sous le tiroir distributeur 34, mais il est clair que d'autres moyens sont utilisables.Dans l'exemple illustré, la cavité 18 est entièrement remplie de poudre à fritter et celle-ci déborde pour former une saillie ou protubérance. La poudre peut également affleurer la face supérieure 16 de la pièce 10 ou même être en léger retrait lorsque la cavité 18 n'est pas entièrement remplie. Cette pièce 10 avec la cavité 18 remplie de poudre à fritter est ensuite placée sur une presse ayant un poinçon 38 dont l'extrémité 39 en forme de coupelle comprime la poudre dans la cavité 18. La pièce10 est bien entendu disposée sur un support 40 pendant cette opération de précompression.La pression appliquée sur la poudre à fritter est généralement inférieure à 30 Kg /mm2 et elle provoque une réduction en volume de la poudre pouvant atteindre 20 %.La poudre peut être agglomérée en pastille au cours d'une opération séparée et la pastille est simplement introduite dans la cavité avant d'être frittée et fixée. Une faible compression avec ou sans liant suffit pour constituer un bloc formant la pastille. La dernière opération illustrée par les figures 6 et 7 consiste au frittage et à la fixation de la pastille frittée sur la pièce 10 à l'aide d'une machine à souder dont seules les deux électrodes supérieure 42 et inférieure 44 sont représentées. La machine à souder est d'un type standard susceptible d'appliquer une pression sur les pièces traitées tout en appliquant un courant électrique assurant l'échauffement de la pièce. L'électrode supérieure 42 présente une empreinte 45 de forme conjuguée à celle de la pastille 46 obtenue après frittage de la poudre, tandis que l'électrode inférieure 48 présente un téton 50 en faible saillie, susceptible d'assurer le refoulement du bossage 22. On voit sur la figure 6, qui représente la pièce 10 après frittage, que le téton 50 provoque non seulement le refoulement du bossage 22, mais un enfoncement 52 favorisant la compression de la poudre et la venue en saillie de la pastille 46 de la pièce 10. Les électrodes 42,44 sont avantageusement en tungstène et la pression est comprise entre 5 et 20 Kg /mm2 selon les caractéristiques de la pièce de contact 10.L'intensité du courant doit provoquer un échauffement compris entre 700 et 9000, cette intensité étant par exemple voisine de 18 kilo ampères dans le cas d'une pièce de contact ayant une épaisseur voisine de 2mm, telle que décrite ci-dessus. La durée de passage du courant, qui correspond à l'opération de frittage, est de l'ordre de la seconde, et en tous les cas extrèmement rapide. Lorsque le volume de poudre a fritter introduit dans la cavité 18 est suffisant pour créer une protubérance, il n'est pas indispensable de refouler le bossage 22, et l'électrode inférieure 44 est dans ce cas dépourvue de téton 50. Cette opération de refoulement est néanmoins indispensable lorsque la cavité n'est que partiellement ou entièrement remplie de poudre à fritter. Le frittage direct de la poudre dans la cavité 18 assure une bonne fixation mécanique et électrique de la pastille 46 sur la pièce ou support 10. A titre d'exemple, on peut préciser que la pastille 46 est en saillie d'une hauteur voisine de un millimètre tout en pénètrant dans le support 10 sur une hauteur quasi-équivalente. La largeur du support 10 est de plusieurs millimètres, par exemple de 7 millimètres, d'autres valeurs étant bien entendu admises.Le procédé préférentiel selon l'invention fait usage du refoulement du bossage 22 pour assurer une compression et une venue en saillie suffisante de la pastille 46, mais l'invention n'est pas limitée à ce procédé particulier. Le procédé selon l'invention évite la décarburation des pastilles. Les presses et machines à souder sont des machines standards bien connues des spécialistes, et les différentes opérations ne nécessitent aucune précaution particulière. Le frittage direct simplifie l'ensemble des opérations tout en réalisant une pièce de contact 10 à pastille frittée 46, présentant de meilleures caractéristiques de liaison mécanique et électrique. La pièce de contact 10 peut être un contact fixe ou un contact mobile d'un appareil de coupure basse tension, notamment d'un disjoncteur, mais le procédé est applicable à tout autre type de contact électrique, notamment d'un contacteur ou interrupteur. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'une pièce de contact électrique comportant un support (10) en cuivre ou alliage de cuivre et une pastille de contact (46) en un matériau fritté solidarisé au support, caractérisé en ce que ledit support (10) est préformé pour faire apparaitre dans la zone et sur la face du support recevant la pastille (46) une cavité (18) et sur la face opposée un bossage (22), qu'un volume de poudre à fritter est introduit dans ladite cavité en débordant éventuellement pour créer un surplus de poudre, que ladite poudre est ensuite précomprimée et qu'un frittage par compression et chauffage est réalisé en plaçant le support (10) avec la poudre précomprimée entre une première (42) et une deuxième (44) électrodes d'une presse à souder par résistance sous pression, pour appliquer une pression sur la poudre avec passage d'un courant électrique de chauffage. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pastille (46) est conformée au cours de l'opération de frittage par une empreinte (45) conjuguée, ménagée sur la face de la première électrode (42) appliquée sur la poudre précomprimée. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit bossage (22) est refoulé au cours de l'opération de frittage par la deuxième électrode (48) appliquée sur le support. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que la face de ladite deuxième électrode (48) appliquée sur le support (10) présente un téton (50) en saillie pour repousser le bossage (28) à l'intérieur du support avec formation d'un faible creux (52). 5. Procédé selon la revendication 1,2,3 ou 4, caractérisé en ce que le matériau à fritter est un alliage à base d'argent. 6. Procédé selon la revendication 1,2,3 ou 4, caractérisé en ce que le materiau à fritter est un alliage à base de cuivre. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la poudre à fritter est préconformée en bloc en forme de pastille, mise en place dans la cavité. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la pression appliquée sur la poudre lors du frittage est comprise entre 5 et 20 Kg/mm2 et la température entre 700 et 9000. 9. Pièce de contact électrique réalisée par le procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes pour un appareil de coupure de courant basse tension.