Brevet FR2670699A1 — publié le 19920626

La présente invention concerne une électrode de soudage par résistance par points. Les tôles minces de 0,4 à 3mm d'épaisseur utilisées notamment dans l'industrie automobile ou l'électroménager sont généralement soudées entre elles par un procédé de soudage par résistance par points. A cet effet, deux ou plusieurs pièces sont pressées par un effort déterminé entre deux organes d'amenée de courant qui sont le plus souvent constitués par des électrodes en cuivre ou en alliage de cuivre. Au contact des électrodes à souder, le courant électrique circule d'une électrode à l'autre en passant par lesdites pièces à souder. Un échauffement se produit, par effet Joule, dans les pièces à souder insérées entre les deux électrodes, en particulier au niveau du contact entre les pièces à souder où la résistance ohmique est la plus faible. Ce chauffage des pièces à souder au niveau de leur surface de contact permet de fondre le métal et de créer un point de soudure après coupure du courant et solidification du noyau fondu. Les électrodes de soudage utilisées jusqu'à présent sont des électrodes à base de cuivre, généralement un alliage comportant 0,1% de zirconium, 1% de chrome et 98,9% de cuivre. Dans le cas où l'on soude par points des pièces revêtues d'une couche de revêtement de zinc ou à base zinc, le zinc présent à l'interface pièce-électrode se liquéfie sous l'effet de la température atteinte par la surface de contract de l'électrode et s'allie au cuivre de l'électrode de soudage. En effet, sous l'effet du courant électrique dont l'intensité est de 5 à 30 kA, on crée à l'interface pièce-piece au niveau des électrodes une fusion du métal qui atteint alors plus de 1400 C. Du fait de la convexion des calories de l'interface piece-piece, on atteint au niveau de l'interface pièce-électrode des températures de l'ordre de 6000C supérieure à la température de fusion du zinc. Par conséquent, le zinc fond et se liquéfie pour s'allier au cuivre de l'électrode formant ainsi du laiton au niveau de ladite électrode. Sous l'effet des efforts de soudage de l'électrode sur la pièce qui sont de l'ordre de 50 à 200 N/mm2, la face active de l'électrode, en contact avec la pièce, s'écrase sur ladite pièce car les caractéristiques mécaniques du laiton sont inférieures à celles de l'alliage. La surface de contact entre l'électrode et la pièce est alors augmentée. Ainsi, l'intensité du courant chute ce qui entraine un développement moindre du noyau fondu à l'interface pièce-pièce et par conséquent une diminution de la durée de vie de l'électrode. Pour augmenter arbitrairement la durée de vie des électrodes, il est connu d'augmenter l'intensité du courant en fonction du nombre de points réalisés ou de nettoyer l'électrode tous les 250 à 500 points. La présente invention a pour but d'éviter ces inconvénients en proposant une électrode de soudage par points dont la durée de vie est augmentée et multipliée par dix avant de la nettoyer. La présente invention a pour objet une électrode de soudage par résistance par points d'au moins deux pièces métalliques, caractérisée en ce qu'au moins l'extrémité de ladite électrode en contact avec au moins une desdites pièces est formée par un matériau composite à base de cuivre et de graphite. Selon d'autres caractéristiques de l'invention - le matériau composite est formé par une matrice en graphite noyée dans des fibres de carbone imprégnées de cuivre, - le matériau composite est formé par un barreau de graphite imprégné à chaud de cuivre, - le matériau composite est formé par un alliage de cuivre et de graphite, réalisé par frittage, - le matériau composite est formé par une pastille brasée dans une cavité ménagée à l'extrémité de ladite électrode, - la pastille est en saillie par rapport à l'extrémité de ladite électrode, - la proportion de cuivre dans le matériau composite est comprise entre 40 et 80% et la proportion de graphite est comprise entre 20 et 60%. Les caractéristiques et avantages de la présente invention appraitront dans la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, dans lesquels - la Fig. 1 est une vue schématique du soudage de deux pièces par résistance par points, - la Fig. 2 est une vue schématique d'un mode de réalisation d'une électrode selon l'invention. Sur la Fig. 1, on a représenté deux pièces métalliques à souder, respectivement 1 et 2, qui sont pressées l'une contre l'autre par un effort F entre deux électrodes, respectivement 3 et 4, dans lesquelles circule un courant I dont l'intensité est de l'ordre de 5 à 30 kA. Au contact des électrodes 3 et 4 avec les pièces à souder 1 et 2, le courant électrique circulant d'une électrode à l'autre en passant par lesdites pièces, produit, par effet Joule, un échauffement et il se forme à l'interface entre les deux pièces 1 et 2 dans la zone de passage du courant, un noyau fondu 5 qui, après coupure du courant et refroidissement, forme un point de soudure. L'éléctrode 3 ou 4 a une forme générale cylindrique dont l'extrémité en contact avec la pièce 1 ou 2 est un tronc de cône. L'électrode 3 ou 4 est formée par un matériau composite à base de cuivre et de graphite. Selon une première variante, le matériau composite est formé par une matrice en graphite noyée dans des fibres de carbone imprégnées de cuivre. Selon un seconde variante, le matériau est formé par un barreau de graphite imprégné à chaud de cuivre. Selon une troisième variante, le matériau composite est formé par un alliage de cuivre et de graphite, réalisé par frittage. La proportion de cuivre dans la matériau composite est d'environ 80% et la proportion de graphite est d'environ 20%. Selon un mode de réalisation représenté à la Fig. 2, l'électrode 3 ou 4 est formée par un corps 10 par exemple cylindrique réalisé en alliage à base de cuivre, par exemple 0,1% de zirconium, 1% de chrome et 98,9% de cuivre. L'extrémité 11 de l'électrode 3 ou 4 en contact avec la pièce 1 ou 2, lors de l'opération de soudage, comporte une cavité 12 par exemple cylindrique. Une pastille 13 de forme conjuguée avec celle de la cavité 12 est brasée å l'intérieur de ladite cavité. La pastille 13 est en saillie par rapport à l'extrémité il de l'électrode 3 ou 4. Dans le mode de réalisation représenté à la Fig. 2, la pastille 13 est formée d'un barreau de graphite imprégné à chaud d'une couche épaisse de cuivre. La pastille 13 peut également être en un matériau composite formé par une matrice en graphite noyée dans des fibres de carbone imprégnée de cuivre ou formé par un alliage de cuivre et de graphite, réalisé par frittage. D'une manière générale, la proportion de cuivre dans le matériau composite est comprise entre 40 et 80% et la proportion de graphite est comprise entre 20 et 60%. Le matériau composite à base de cuivre et de graphite est un matériau bon conducteur électrique et qui possède peu d'affinité avec le zinc, ce qui permet de réduire considérablement la formation de laiton à l'interface électrode-pièce. De plus, la forme donnée à l'électrode dans l'exemple de réalisation représenté à la Fig. 2 permet de supprimer tout contact cuivre ou alliage à base de cuivre formant le corps de l'électrode avec la pièce à souder. La durée de vie de l'électrode selon la présente invention est considérablement augmentée par rapport une électrode de type classique en cuivre ou en alliage à base de cuivre. REVENDICATIONS 1. Electrode de soudage (3, 4) par résistance par points d'au moins deux pièces métalliques (1, 2), caractérisée en ce qu'au moins l'extrémité de ladite électrode (3, 4) en contact avec au moins une desdites pièces (1, 2) est formée par un matériau composite à base de cuivre et de graphite. 2. Electrode de soudage selon la revendication 1, caractérisée en ce que le matériau composite est formé par une matrice en graphite noyée dans des fibres de carbone imprégnées de cuivre. 3. Electrode de soudage selon la revendication 1, caractérisée en ce que le matériau composite est formé par un barreau de graphite imprégné à chaud de cuivre. 4. Electrode de soudage selon la revendication 1, caractérisée en ce que le matériau composite est formé par un alliage de cuivre et de graphite, réalisé par frittage. 5. Electrode de soudage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le matériau composite est formé par une pastille (13) brasée dans une cavité (12) ménagée à l'extrémité de ladite électrode (3, 4). 6. Electrode de soudage selon la revendication 5, caractérisée en ce que la pastille (13) est en saillie par rapport à l'extrémité de ladite électrode (3, 4). 7. Electrode de soudage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la proportion de cuivre dans le matériau composite est comprise entre 40 et 80% et la proportion de graphite est comprise entre 20 et 60%.