Brevet FR3076232A1 — publié le 20190705

SONOTRODE L'invention concerne une sonotrode destinee au soudage par ultrasons d'un premier element a un deuxierne element, comportant un corps de base et au moins une surface de contact sur laquelle des broches de contact sont disposees en saillie. Une sonotrode de ce type est connue par exemple grace au brevet allemand DE 10 2013 223 166 Al, laquelle presente deux broches de contact concues en saillie par rapport a la surface de contact, les saillies etant disposees a agate distance d'un axe central longitudinal de la 10 zone de contact. Le brevet allemand DE 10 2014 210 376 Al decrit une sonotrode destinee au soudage par ultrasons comportant une surface de contact principale et au moins une autre surface de contact. 15 De maniere generale, des elements tels que les matieres synthetiques thermoplastiques peuvent etre soudees par ultrasons. Un generateur genere une frequence ultrasonique, par exemple de 25 MHz, laquelle actionne un systerne vibratoire. Le systerne vibratoire peut, par exemple, etre constitue d'un convertisseur, d'un transformateur d'amplitude et d'une 20 sonotrode. La sonotrode etant ainsi en contact avec le materiau a souder des elements correspondants au moyen d'une surface de contact ou d'elements de contact correspondants, tels que des saillies ou des broches de contact ou des broches. Sous l'effet de la vibration ultrasonique, le materiau est chauffe au niveau de la zone a souder et it est ainsi soude par liaison de matieres et complementarite de formes. 25 En particulier dans le cas de materiaux relativement rigides d'elements a souder, it peut arriver que les points de contact soudes par ultrasons entre les elements apparaissent visuellement la surface des elements raccordes. Specifiquement dans le cas de panneaux en matiere plastique relies par ultrasons a l'exterieur de vehicules, utilises par exemple dans la zone des 30 pare-chocs, cette visibilite optique des points de jonction est tout a fait indesirable. Lors de ('utilisation de sonotrodes presentant une geometrie actuelle, des deteriorations visuelles indesirables du materiau peuvent survenir dans la zone des elements soudes. 35 La demanderesse a constate que les deficiences optiques correspondantes sont percues 2 comme derangeantes, en particulier pour l'ceil humain, si des structures regulieres de la geometrie de l'electrode apparaissent en consequence a la surface des elements soudes. La presente invention a donc pour objet de proposer une sonotrode, laquelle empeche un 5 retard pendant le soudage par ultrasons d'elements de maniere structurellement simple et evite une visibilite optique de points de soudure par ultrasons sur la surface d'elements soudes. Cet objet de l'invention est atteint a l'aide d'une sonotrode destinee au soudage par ultrasons d'un premier element a un deuxierne element, comportant un corps de base et au moins une surface de contact sur laquelle des broches de contact sont disposees en saillie, caracterisee en ce qu'au moins trois broches de contact ou plus sont prevues et les broches de contact sont disposees, en vue de dessus sur la surface de contact, selon une repartition asymetrique sur la surface de contact. Cet objet de l'invention est egalement atteint a l'aide d'une installation de soudure par ultrasons comportant au moins un generateur et au moins un systeme vibratoire avec au moins une sonotrode telle que definie supra dans ce merne paragraphe. Enfin, cet objet de l'invention est atteint a l'aide d'un procede de soudure par ultrasons dans lequel une liaison de matiere entre au moins un premier element et au moins un deuxierne element est etablie a l'aide d'une sonotrode telle que definie supra dans ce merne paragraphe. D'autres modes de realisation preferes de ['invention sont definis dans les revendications dependantes. La sonotrode selon l'invention sell au soudage par ultrasons d'un premier element a un deuxierne element, et a un corps de base et au moins une surface de contact sur laquelle des broches de contact sont disposees en saillie, au moins trois broches de contact ou plus etant disposees, en vue de dessus sur la surface de contact, selon une repartition asymetrique sur la surface de contact. Autrement dit, les broches de contact sont disposees chacune separement et les unes par rapport autres de maniere a ce n'y ait pas d'axe de synnetrie, ni de point de symetrie dans la disposition entre les broches de contact dans le plan de Ia surface de contact. Du fait de Ia disposition asymetrique, c'est-e-dire irreguliere en consequence, des broches de contact selon l'invention, it est possible que les deficiences optiques correspondantes au niveau des points de soudure soient moins visibles pour veil humain, ou meme pas du tout. Or, Ia quake de la soudure ne s'en trouve pas alter& pour autant. 3 De maniere particulierement preferee, les broches de contact individuelles sont disposees selon une repartition aleatoire sur Ia surface de contact dans la sonotrode selon l'invention de maniere a ce qu'il n'y ait aucune structure recurrente, tres facilement reconnaissable a I'ceil nu. 5 II est particulierement preferable que les distances et/ou la position des broches de contact individuelles les unes par rapport aux autres pour chaque broche de contact par rapport aux autres broches de contact adjacentes, different les unes des autres. II en resulte une repartition de fait asymetrique, c'est-à-dire irreguliere, sur Ia surface de contact pour les 10 broches de contact selon l'invention disposees de cette maniere. Pour garantir une soudure efficace, les broches de contact sont reparties a une densite surfacique moyenne allant de 10 a 20 broches de contact pour 10 cm2 de surface de contact. 15 Cela signifie qu'il n'y aura aucune grande zone de Ia sonotrode depourvue de broche de contact sur Ia surface de contact. L'efficacite de la soudure est ainsi assuree de maniere particulierement fiable. La surface de contact peut etre comprise entre 5 et 20 cm2. 20 La surface de contact est de preference concue sous forme de surface plane. Les broches de contact sont concues de preference de maniere a presenter respectivement un sommet aplati. 25 La sonotrode selon l'invention est utilisee de preference pour le soudage d'elements en matiere synthetique. II est particulierement preferable que la sonotrode selon l'invention soit utilisee pour le soudage d'elements de vehicule. Et justement lors de ('utilisation d'elements de vehicule, tels que des panneaux de carrosserie visibles de l'exterieur d'un vehicule, it est 30 particulierement souhaitable que Ia soudure soit fiable selon l'invention tout en &Rant que le point de soudure soit eventuellement visible. L'invention concerne egalement une installation de soudage par ultrasons comportant au moins un generateur et au moins un systeme vibratoire avec au moins une sonotrode selon 35 ('expose ci-dessus. L'invention concerne en outre un procede de soudage par ultrasons, dans lequel une liaison de matiere entre au moins un premier element et au moins un deuxieme element est etablie ('aide d'une sonotrode selon l'invention, comme explique ci-dessus. 5 L'invention est explicitee plus en details ci-dessous a titre d'illustration exclusivement et ne se limite pas aux modes de realisation representes. Les dessins representent respectivement : la fig. 1, une vue schernatique en perspective d'une sonotrode selon l'invention ; et 10 la fig. 2, une vue schernatique de Ia sonotrode de la figure 1 vue de dessus. Dans les dessins, les elements identiques portent les memes numeros de reference. La figure 1 represente une vue schematique en perspective d'une sonotrode selon l'invention. 15 La sonotrode 1 sert au soudage par ultrasons d'un premier element a un deuxierne element, lesdits elements pouvant etre de preference des panneaux de carrosserie d'un vehicule. La sonotrode 1 comporte un corps de base 2 qui peut etre couple, lorsqu'il est utilise dans une installation de soudage par ultrasons, a un transformateur d'amplitude ou a un generateur. Le 20 corps de base 2 se termine par une surface de contact plane 3, sur lequel trois ou plusieurs broches de contact 4 sont prevues de maniere a ce que ces broches de contact 4 soient disposees, en vue de dessus sur la surface de contact, selon une repartition asymetrique selon l'invention sur Ia surface de contact 3. A cette fin, les broches de contact 4 sont disposees selon une repartition aleatoire sur Ia surface de contact 3, selon la representation 25 de la figure 1. Les distances et/ou Ia position des broches de contact 4 individuelles les unes par rapport aux autres sont differentes pour chaque broche de contact 4 par rapport aux autres broches de contact adjacentes 4. II en resulte selon l'invention une configuration irreguliere des broches de contact, de sorte que l'on n'obtient selon l'invention aucun point de soudure visuellement correspondant, perceptible a l'ceil nu. 30 La surface de contact 3 fait environ 2,5 cm sur 5 cm selon Ia representation de la figure 1 et a une forme plane. Les broches de contact 4 selon l'invention sont reparties sur Ia surface de contact 3 selon une densite surfacique moyenne d'environ 15 broches de contact pour 10 cm2 de surface de contact. Pour anneliorer l'efficacite de Ia soudure, les broches de contacts 4 sont 35 dotees chacune d'un sommet aplati 5. 5 La figure 2 represente schematiquement Ia sonotrode selon la figure 1 en vue de dessus sur Ia surface de contact 3. Cela est particulierement utile pour reconnaitre la disposition asymetrique des broches de contact 4 dotees des sommets aplatis 5 sur la surface de contact 5 plane 3. Le mode de realisation ci-dessus a ete decrit pour illustrer des modes de realisation possibles ; l'homme du métier comprendra que diverses alternatives aux modes decrits dans les presentes sont possibles lors de la realisation des revendications sans sortir du cadre de 10 ('invention. II est prevu et envisage que Ia technologie decrite dans les presentes soit developpee ulterieurement d'autant plus que les dispositifs sont decrits a titre illustratif et non de maniere !imitative, de sorte que, de maniere generale, la portee de Ia protection n'est limitee que par ('objet REVENDICATIONS1. Sonotrode (1) destinee au soudage par ultrasons d'un premier element a un deuxierne element, comportant un corps de base (2) et au moins une surface de contact (3) sur laquelle des broches de contact (4) sont disposees en saillie, caracterisee en ce qu'au moins trois broches de contact (4) ou plus sont prevues et les broches de contact (4) sont disposees, en vue de dessus sur la surface de contact (3), selon une repartition asymetrique sur Ia surface de contact (3). 2. Sonotrode (1) selon la revendication 1, caracterisee en ce que les broches de contact (4) sont disposees selon une repartition aleatoire sur Ia surface de contact (3). 3. Sonotrode (1) selon Ia revendication 1 ou Ia revendication 2, caracterisee en ce que les distances et/ou Ia position des broches de contact (4) individuelles les unes par rapport aux autres sont differentes pour chaque broche de contact (4) par rapport a d'autres broches de contact (4). 4. Sonotrode (1) selon au moins une des revendications 1 a 3, caracterisee en ce que les broches de contact (4) sont reparties a une densite surfacique moyenne allant de 10 a 20 broches de contact pour 10 cm2 de surface de contact (3). 5. Sonotrode (1) selon au moins une des revendications 1 a 4, caracterisee en ce que Ia surface de contact (3) fait entre 5 et 20 cm2. 6. Sonotrode (1) selon au moins une des revendications 1 a 5, caracterisee en ce que la surface de contact (3) est concue sous forme de surface plane. 7. Sonotrode (1) selon au moins une des revendications 1 a 6, caracterisee en ce que les broches de contact (4) comportent chacune un sommet aplati (5). 8. Sonotrode (1) selon au moins une des revendications 1 a 7, caracterisee en ce que Ia sonotrode (1) est utilisee pour Ia soudure d'elements en matiere plastique. 9. Sonotrode (1) selon au moins une des revendications 1 a 8, caracterisee en ce que Ia sonotrode (1) est utilisee pour la soudure d'elements de vehicule. 10. Installation de soudage par ultrasons comportant au moins un generateur et au moins un systerne vibratoire avec au moins une sonotrode (1) selon au moins une des revendications 1 a 9. 11. Procede de soudage par ultrasons, dans lequel une liaison de matiere entre au moins un premier element et au moins un deuxierne element est etablie a ('aide d'une sonotrode selon au moins une des revendications 1 a 9.35