Brevet FR2692914A1 — publié le 19931231

L'invention concerne les bras de soudage tels que les bras en cuivre ou alliage de cuivre utilisés pour les opérations de soudage par résistance. Dans le domaine automobile, de nombreuses pièces sont réalisées par assemblage de tôles, notamment la caisse et les éléments de structure des véhicules Une des méthodes les plus couramment employées pour cela est le soudage par résistance. La figure 1 ci-jointe est une vue en perspective illustrant l'assemblage d-une première tôle 1 en forme de L avec une deuxième tôle plane 2 Pour cela, on utilise deux bras en cuivre 3 et 4 se terminant par des électrodes 5 et 6 respecti- vement Les tôles 1 et 2 sont pincées entre les deux électrodes avec un effort prédéterminé et le passage du courant provoque une fusion locale du métal: ainsi sont créés les points de soudure 7. Les bras 3 et 4 sont montés sur des supports 8 et 9 qui peuvent être articulés l-un sur l'autre pour former une pince, et l'ensemble peut lui-même être monté sur un robot. Les bras présentent généralement un perçage central pour l'eau de refroidissement ( 11, figure 3) et le courant circule dans la masse de cuivre, ce qui entraîne un certain nombre d-inconvé- nients En effet, les bras risquent d'entrer en contact avec les tôles à souder ou d-autres pièces métalliques présentes dans V-atelier, ce qui peut provoquer des courts-circuits ou des shuntages De plus, il y a des risques d-usure par frotte- ment et de choc lors de la présentation de la pièce devant la pièce à assembler. Les shuntages ou les altérations subies par les bras provoquent des variations du courant de soudage, qui n'a plus sa valeur nominale, et la qualité de la soudure est insuffisante. L-invention a pour but de remédier à ces inconvénients en proposant un procédé de réalisation d'un bras de soudage qui donne une qualité constante de soudure malgré les chocs ou frottements que peut subir le bras. Selon la principale caractéristique du procédé objet de l'in- vention, celui-ci comprend les étapes suivantes consistant à: (a) déposer, sur un bras en cuivre ou alliage de cuivre, une couche d-un matériau isolant électriquement; et (b) déposer, sur la couche isolante, une couche d-un maté- riau de protection contre les frottements et les chocs. Le matériau isolant est choisi de préférence parmi les cérami- ques et les résines époxy et son épaisseur est comprise entre 0,2 et 1 mm, de préférence de l'ordre de 0,5 mm. Quant au matériau constitutif de la couche de protection contre les frottements et les chocs, il est choisi parmi le nickel dur, le nickel composite et les alliages de nickel et de chrome. On rappellera ici que le nickel composite est du nickel conte- nant des particules dures telles que le carbure de silicium, le nitrure de bore, le borure de titane Ti B 2, etc Selon un mode particulier de mise en oeuvre du procédé objet de l'invention, l'étape (b) comprend les deux étapes suivantes consistant à: ( 1) déposer, sur la couche isolante, une couche d'un matériau de protection contre les chocs; et ( 2) déposer, sur cette première couche, une couche d'un matériau de protection contre les frottements. Dans ce cas, le matériau déposé à 1-étape ( 1) est de préférence du nickel et son épaisseur est comprise entre 0,2 et 0,8 mm, de préférence de 1-ordre de 0,5 mm. Quant au matériau déposé à 1-étape ( 2), c-est de préférence du chrome, et son épaisseur est comprise entre 50 et 100 micromè- tres, de préférence de l'ordre de 80 micromètres. Le ou les dépôt(s) de l'étape (b) sont effectués de préférence par électrolyse Comme il n-est pas possible d'effectuer un dépôt électrolytique sur un isolant, on prévoit une étape supplémentaire (c) consistant à déposer, sur la couche iso- lante, une couche conductrice intermédiaire. Le matériau constitutif de cette couche conductrice intermé- diaire est choisi parmi le cuivre, le bronze, 1-argent et l'or et son épaisseur est comprise entre 20 et 100 micromètres, de préférence entre 50 et 80 micromètres. Pour déposer la couche conductrice intermédiaire sur l'isolant, on dépose une première couche par peinture ou bain chimique. Mais, comme ces méthodes ne permettent de déposer qu-une couche très mince, on dépose, par électrolyse, une deuxième couche du même matériau afin d'en renforcer la conductivité. L'invention apparaîtra mieux à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés, dans lesquels: la Figure 1 est une vue schématique en perspective illustrant une opération de soudage par résistance; la Figure 2 est une vue schématique en élévation et partiellement en coupe d-un bras réalisé selon l-inven- tion; la Figure 3 est une vue schématique en coupe suivant la ligne IIIIII de la figure 2; et la Figure 4 est une vue à échelle très agrandie de la partie A de la figure 3. Le procédé qui va être décrit ici est un mode préféré de réalisation d'un bras de soudage selon 1 invention. Sur un bras classique en cuivre ou alliage de cuivre, ce bras portant la référence générale 10 sur les figures 2 à 4, on dépose les différentes couches de protection mentionnées ci-dessus, l'ensemble de ces couches étant désigné en 12 sur les figures 3 et 4 Sur ces figures, l'échelle des différentes couches n'a pas été respectée: elles sont représentées beaucoup plus épaisses qu-en réalité pour la clarté du dessin. On dépose d'abord la couche isolante 13, par exemple une couche de résine époxy Le dépôt peut se faire par immersion à chaud en bain fluidisé après grenaillage du bras, le nombre d-immer- sions et leur durée étant fonction de l'épaisseur voulue. Dans le mode préféré de réalisation, la couche de protection contre les frottements et les chocs comprend une première couche, par exemple en nickel, de protection contre les chocs et une couche externe, par exemple en chrome, de protection contre les frottements Comme ces couches sont déposées de préférence par électrolyse, il est nécessaire de revêtir l'isolant d'une couche conductrice intermédiaire. Avant cette opération, on fixe le bras sur le montage d'élec- trolyse à l'aide d'une tige filetée 14 (figure 2) vissée dans le bras avec un contre-écrou 15, ces deux éléments permettant le passage du courant Des bandes adhésives conductrices 16 assurent le passage du courant de la partie supérieure du bras jusqu'à la zone à revêtir En effet, comme on le verra plus loin, seule la partie inférieure 10 a du bras est à revêtir et on sera amené, pour certaines étapes, à protéger la partie supérieure 10 b avec un isolant. Dans la présente description, on utilise les expressions "partie supérieure" et "partie inférieure" du bras uniquement par commodité en référence à la position verticale du bras dans les opérations d-électrolyse. Après nettoyage et dégraissage de la couche isolante 13, on dépose sur celle-ci la couche conductrice intermédiaire, par exemple du cuivre, par peinture ou bain chimique. Mais 1-épaisseur obtenue étant insuffisante pour un dépôt correct de nickel ultérieurement, on renforce la première couche de cuivre 17 (figure 4) par une deuxième couche égale- ment en cuivre 18 qui peut être déposée électrolytiquement. Pour cela, on décape d-abord la surface du film 17 de peinture de cuivre par une brève immersion dans une solution d-acide chlorhydrique afin de la rendre conductrice On dépose des rubans adhésifs isolants (non représentés) sur la partie 10 k du tube et on met en place un bouchon de protection isolant 19 à sa partie inférieure pour éviter tout dépôt sur le filetage o doit être vissée l'électrode de soudage. Il est à remarquer que, si seule la partie 10 a du tube est à revêtir, la peinture de cuivre a été déposée sur la totalité de celui-ci (en protégeant la tige 14 et le contre-écrou 15) afin d'assurer un bon passage du courant. Le dépôt de la couche de cuivre 18 est alors effectué par électrolyse, par exemple dans un bain acide. On procède ensuite au dépôt de la couche de nickel 20, toujours par électrolyse, par exemple à partir d'un bain au sulfate de nickel ou au sulfamate de nickel. Il est bien entendu que l'homme du métier choisira les diffé- rents bains délectrolyse et les divers paramètres de ces opérations en fonction du matériau à déposer et de l'épaisseur souhaitée. Il ne reste plus alors qu'à déposer la couche de chrome 21, le bain d'électrolyse étant par exemple à base d-acide chromique. Eventuellement, on peut prévoir un fil de cuivre 22 (figure 2) pour assurer un contact supplémentaire, ce fil étant en contact d-une part avec la tige 14, et d-autre part avec 1-extrémité supérieure de la partie 1 Oa du bras A cet endroit, le fil de cuivre peut constituer une spire 22 a maintenue en contact avec le nickel et protégée par un adhésif isolant (non représenté). Après chromage, on enlève toutes les protections par ruban, le bouchon 19, ainsi que les contacts et amenées de courant. Enfin, on scie le dépôt de nickel et la couche isolante suivant le plan indiqué en P sur la figure 2 afin de ne laisser les dépôts que sur la partie 10 a du bras Il est à remarquer que cette opération est rendue possible par le fait que la couche de chrome ne va pas aussi loin que la couche de nickel à cause de l'adhésif utilisé pour maintenir le fil 22. On a donc réalisé suivant 1-invention un bras de soudage efficacement protégé contre les agressions qu'il peut subir En effet, 1- isolant 13 évite tout risque de shuntage ou de court-circuit et les couches 20 et 21 protègent le bras contre les chocs et les frottements respectivement On a donc consi- dérablement augmenté sa durée de vie et les différents dépôts sont simples et faciles à effectuer. Enfin, il est bien entendu que linvention ne se limite pas au seul mode de mise en oeuvre décrit et représenté, mais qu elle en couvre au contraire toutes les variantes C-est ainsi que 1/homme du métier choisira le nombre de couches protectrices, ainsi que, pour chacune d- elles, son matériau constitutif, son épaisseur et son mode de dépôt en fonction de chaque cas particulier, ainsi que le bain le mieux adapté si le dépôt est fait par électrolyse Et si la présente description a été faite en référence à un bras de soudage, 1 Yinvention peut s-appliquer à tout objet analogue nécessitant une protection contre les frottements, les chocs et les risques de shuntage. REVENDICATIONS 1 Procédé de réalisation d'un bras de soudage, caractérisé en ce qu il comprend les étapes suivantes consistant à: (a) déposer, sur un bras en cuivre ou alliage de cui- vre ( 10), une couche ( 13) d'un matériau isolant électriquement; et (b) déposer, sur la couche isolante, une couche d- un matériau de protection contre les frottements et les chocs ( 20,21). 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau isolant ( 13) est choisi parmi les céramiques et les résines époxy- 3 Procédé selon 1-une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que 1-épaisseur de la couche isolante ( 13) est comprise entre 0,2 et 1 mm, de préférence de l-ordre de 0,5 mmn 4 Procédé selon 1-une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le matériau constitutif de la couche de protection contre les frottements et les chocs est choisi parmi le nickel dur, le nickel composite et les alliages de nickel et de chrome. Procédé selon 1-une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'étape (b) comprend les deux étapes suivantes consistant à: ( 1) déposer, sur la couche isolante ( 13), une cou- che ( 20) d-un matériau de protection contre les chocs; et ( 2) déposer, sur cette première couche ( 20), une cou- che ( 21) d'un matériau de protection contre les frottements. 6 Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que le matériau ( 20) déposé à létape ( 1) est du nickel. 7 Procédé selon lune quelconque des revendications 5 et 6, caractérisé en ce que l'épaisseur du matériau ( 20) déposé à l'étape ( 1) est comprise entre 0,2 et 0,8 mm, de préférence de lordre de 0,5 mm. 8 Procédé selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que le matériau ( 21) déposé à l-étape ( 2) est du chrome. 9 Procédé selon l'une quelconque des revendications 5 à 8, caractérisé en ce que l'épaisseur du matériau ( 22) déposé à l'étape ( 2) est comprise entre 50 et 100 micromètres, de préférence de l'ordre de 80 micromètres. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que, l'étape (b) étant effectuée par élec- trolyse, il comprend une étape supplémentaire (c) consistant à déposer, sur la couche isolante ( 13), une couche conductrice intermédiaire ( 17,18). 11 Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que le matériau constitutif de la couche conductrice intermédiaire est choisi parmi le cuivre, le bronze, l'argent et l-or. 12 Procédé selon l'une quelconque des revendications 10 et 11, caractérisé en ce que l'épaisseur de la couche conductrice intermédiaire est comprise entre 20 et 100 micromètres, de préférence entre 50 et 80 micromètres. 13 Procédé selon 1-une quelconque des revendications 10 à 11, caractérisé en ce que 1-étape (c) comprend les deux étapes suivantes consistant à: ( 3) déposer, sur la couche isolante ( 13), une première couche ( 17) du matériau constitutif de la couche intermédiaire par une méthode telle que peinture ou bain chimique; et ( 4) déposer par électrolyse, sur la couche ( 17) ainsi obtenue, une deuxième couche ( 18) du même matériau.