Brevet FR3158659A1 — publié le 20250801

L’invention concerne un procédé d’assemblage par soudure de deux barreaux (12) en matériau métallique sensiblement longitudinaux de premières épaisseurs (e1) transversales déterminées, comportant les étapes de : - (ET1) placer longitudinalement côte à côte lesdits barreaux (12) avec des extrémités libres (14) desdits barreaux (12) dans un même plan (P) transversal pour former une ébauche de pièce (16) ayant une épaisseur transversale (E1) comportant les premières épaisseurs transversales (e1) cumulées desdits barreaux (12), - (ET2) positionner un outil de soudage (18) à l’extrémité libre (14) desdits barreaux (12), et souder lesdites extrémités libres (14) desdits barreaux (12) selon une soudure (20) de largeur (E2) déterminée, caractérisé en ce qu’il comporte une étape supplémentaire (ETS) au cours de laquelle on élargit transversalement l’ébauche de pièce (16) dans des tronçons d’extrémité (24) desdits barreaux (12) pour que son épaisseur transversale (E3) soit supérieure à la largeur (E2) de ladite soudure (20). Figure pour l'abrégé : Figure 2. PROCEDE D’ASSEMBLAGE PAR SOUDURE DE DEUX BARREAUX EN MATERIAU METALLIQUE Domaine technique de l'invention L’invention concerne un procédé d’assemblage par soudure de deux barreaux en matériau métallique. Arrière-plan technique Dans un organe électrique ou un composant de puissance, ou plus généralement dans un organe dans lequel sont amenées à transiter des puissances électriques élevées, il est courant d’avoir à réaliser la soudure de barreaux métalliques conducteurs de dimensions relativement élevées, ces barreaux étant pour certaines applications réalisés en cuivre. Pour certaines applications, comme par exemple le soudage d’un rotor de machine électrique avec son système d’excitation, il peut être nécessaire de devoir réaliser la soudure en bout de deux barreaux métalliques sensiblement longitudinaux et accolés parallèlement l’un à l’autre. De tels barreaux sont généralement d’une épaisseur qui est de l’ordre de quelques millimètres, typiquement de 2 à 4 mm, ce qui permet de réaliser le soudage en bout par de nombreux procédés de soudage connus de l’état de la technique. Dans certaines applications spécifiques, toutefois, on peut être amené à utiliser des barreaux d’une épaisseur plus réduite, typiquement de l’ordre de 1 mm, ce qui limite le choix des procédés de soudage disponibles et en complique l’exécution. Dans le cadre d’une fabrication de grande série, on préfère ainsi généralement utiliser un procédé de soudage laser, qui permet de réaliser l’assemblage en bout des barreaux par un robot de soudage avec de grandes cadences et avec une grande qualité. Toutefois, lors de l’assemblage de barreaux d’une épaisseur réduite à l’ordre du millimètre, tels que ceux utilisés pour la connexion d’un rotor de machine électrique avec son système d’excitation, on a constaté que la fusion du métal à l’extrémité des barreaux sous l’effet du faisceau laser produit une goutte de métal en fusion qui est de dimension largement supérieure à l’épaisseur cumulée des barreaux, ce qui a pour conséquence de provoquer une coulure de métal le long des barreaux et une soudure qui est d’une part inesthétique et qui peut d’autre part poser des problèmes de fiabilité à terme. Or, il n’est pas possible dans ce type d’application d’augmenter l’épaisseur des barreaux pour que la goutte de métal en fusion reste contenue à l’extrémité des barreaux, pas plus qu’il n’est possible d’utiliser un procédé de soudage générant une goutte de métal en fusion de dimension plus réduite. Il existe donc un réel besoin pour un procédé d’assemblage par soudure de deux barreaux d’épaisseur réduite qui permette d’éviter toute coulure de métal en fusion le long desdits barreaux. L’invention satisfait à ce besoin en proposant un procédé d’assemblage permettant de contenir la goutte de métal en fusion à l’extrémité des deux barreaux. Dans ce but, l’invention propose un procédé d’assemblage par soudure de deux barreaux en matériau métallique sensiblement longitudinaux de premières épaisseurs transversales déterminées, ledit procédé comportant les étapes de : - ET1 placer longitudinalement côte à côte lesdits barreaux avec des extrémités libres desdits barreaux dans un même plan transversal pour former une ébauche de pièce ayant une épaisseur transversale comportant les premières épaisseurs transversales cumulées desdits barreaux, - ET2 positionner un outil de soudage apte à effectuer une soudure de largeur déterminée à l’extrémité libre desdits barreaux, et souder lesdites extrémités libres desdits barreaux, caractérisé en ce qu’il comporte, une étape supplémentaire ETS au cours de laquelle on élargit transversalement l’ébauche de pièce dans des tronçons d’extrémités desdits barreaux pour que son épaisseur transversale soit supérieure à la largeur de ladite soudure. L’élargissement de l’ébauche dans des tronçons d’extrémité desdits barreaux permet avantageusement de proposer une surface à l’extrémité des barreaux qui est apte à contenir la goutte de métal en fusion générée par l’outil de soudage à l’extrémité de ces barreaux et d’éviter qu’elle ne coule le long de ces barreaux. Selon d’autres caractéristiques de l’invention : - l’étape supplémentaire ETS est une étape préalable à l’étape ET2 au cours de laquelle on ajoute, transversalement de chaque côté de l’ébauche sur chacun desdits tronçons d’extrémités une pastille dudit matériau métallique, chaque pastille affleurant dans ledit plan transversal et une deuxième épaisseur déterminée de chaque pastille étant choisie pour que la somme des deux premières épaisseurs et des deux deuxièmes épaisseurs soit d’épaisseur transversale au moins égale à la largeur de la soudure, - au cours de l’étape supplémentaire ETS, on soude chaque pastille sur un des barreaux de l’ébauche, - au cours de l’étape supplémentaire ETS, les pastilles sont soudées sur les barreaux par résistance, - l’étape supplémentaire ETS est une étape préalable à l’étape ET1, - au cours de l’étape supplémentaire ETS, on effectue un soyage des tronçons d’extrémité desdits barreaux, de manière qu’une épaisseur totale de chaque barreau soit au moins égale à la moitié de la largeur de la soudure, - au cours de l’étape ET1 on place longitudinalement côte à côte lesdits barreaux avec leurs tronçons d’extrémités soyés transversalement opposés l’un à l’autre, pour former une cuvette entre les deux barreaux, un fond de ladite cuvette déterminant les extrémités libres desdits barreaux, - au cours de l’étape ET2 on soude lesdites extrémités libres desdits barreaux dans ladite cuvette, - au cours de l’étape supplémentaire ETS, on replie les tronçons d’extrémité desdits barreaux sur eux-mêmes de manière qu’une épaisseur totale de chaque barreau au niveau de son tronçon d’extrémité repliée soit au moins égale à la moitié de la largeur de la soudure, chaque tronçon replié déterminant une branche principale et une branche repliée jointes par un coude formant l’extrémité libre dudit barreau, - au cours de l’étape ET1 on place longitudinalement côte à côte lesdits barreaux avec les branches repliées de leurs tronçons d’extrémité tournées l’une vers l’autre, - au cours de l’étape ET1 on place longitudinalement côte à côte lesdits barreaux avec les branches repliées de leurs tronçons d’extrémité transversalement opposées l’une à l’autre, - au cours de l’étape ET2 on soude lesdites extrémités desdits barreaux dans le plan transversal qui passe par les coudes, - l’outil de soudage est un outil de soudage laser. L’invention concerne enfin une pièce réalisée par l’assemblage de deux barreaux selon le procédé d’assemblage précédemment décrit, comportant l’ébauche de pièce élargie transversalement dans les tronçons d’extrémité des barreaux. Brève description des figures D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront au cours de la lecture de la description détaillée qui va suivre pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels : FIG. 1 la FIG. 1 est un assemblage de deux barreaux selon un procédé de l’état de l’art ; FIG. 2 la FIG. 2 est un assemblage de deux barreaux selon un premier mode de réalisation d’un procédé objet de l’invention ; FIG. 3 la FIG. 3 est un assemblage de deux barreaux selon un deuxième mode de réalisation d’un procédé objet de l’invention ; FIG. 4 la FIG. 4 est un assemblage de deux barreaux selon un troisième mode de réalisation d’un procédé objet de l’invention ; FIG. 5 la FIG. 5 est un assemblage de deux barreaux selon un quatrième mode de réalisation d’un procédé objet de l’invention ; FIG. 6 la FIG. 6 est un diagramme bloc illustrant les étapes d’un procédé d’assemblage selon l’état de l’art ; FIG. 7 la FIG. 7 est un diagramme–bloc illustrant les étapes d’un procédé d’assemblage selon le premier mode de réalisation de l’invention ; FIG. 8 la FIG. 8 est un diagramme–bloc illustrant les étapes d’un procédé d’assemblage selon les premier à quatrième mode de réalisation de l’invention. Description détaillée de l'invention On a représenté de manière schématique à la FIG. 1 un assemblage 10, cet assemblage étant réalisé par un procédé de soudure laser. Les deux barreaux 12 sont sensiblement longitudinaux et présentent chacun une première épaisseur transversale e1 déterminée. Il s'agit par exemple d'un assemblage pour la connexion électrique d’un rotor de machine électrique avec son système d’excitation électrique. Ainsi, le premier barreau 12 appartient au rotor, tandis que le deuxième barreau 12 appartient au système d'excitation électrique. A cet effet, les barreaux 12 doivent pouvoir conduire l'électricité. Ils sont par exemple réalisés en cuivre. Selon le procédé de l’état de l’art, au cours d’une étape ET1 qui a été représentée dans le diagramme–bloc de la FIG. 6 , on place longitudinalement côte à côte les barreaux 12 avec des extrémités libres 14 desdits barreaux dans un même plan P transversal. On forme ainsi une ébauche de pièce 16 ayant une épaisseur transversale E1 cumulant les premières épaisseurs e1 transversales des barreaux 12. Puis, au cours d’une étape ET2, on positionne un outil de soudage 18 apte à effectuer une soudure à l’extrémité libre 14 des barreaux 12, et on soude les extrémités libres 14 des barreaux 12 de largeur déterminée e1. Une goutte de métal en fusion 19 se forme aux extrémités libres 14 des barreaux 12. La goutte de métal en fusion 19 en se solidifiant se transforme en une soudure 20, qui sera représentée en traits pointillés dans la suite de la présente description. Dans le cadre d’une production de grande série, et dans le but d’obtenir des soudures de grande qualité pouvant être exécutées avec de grandes cadences par un robot de soudage, on utilise généralement un outil 18 de soudage qui est un outil de soudage laser. Actuellement, comme l’illustre la FIG. 1 ,un tel outil de soudage laser provoque une fusion du métal des barreaux 12 telle que la goutte 19 de métal en fusion qui se forme aux extrémités 14 des barreaux 12 est d’une largeur E2 qui est supérieure à la largeur de l’ébauche 16. Par exemple, chaque barreau 12 présente une épaisseur e1 de 1 mm, l'ébauche 16 présentant ainsi une largeur E1 de 2 mm. Cette configuration est pénalisante car elle risque de provoquer des coulures 21 de métal en fusion (représentées en pointillés sur la FIG. 1 ) le long des barreaux 12, ces coulures 21 étant d’une part inesthétiques et pouvant d’autre part empêcher la mise en place des barreaux 12 dans un logement prévu à cet effet. En outre, le déficit de métal fondu aux extrémités des barreaux 12 peut entraîner une faiblesse de la soudure 20 après la solidification de la goutte 19 de métal en fusion, ce qui va à l’encontre de la fiabilité recherchée. Pour remédier à cet inconvénient, l’invention propose un procédé comportant, comme l’illustrent les figures 2 à 5, une étape supplémentaire ETS au cours de laquelle on élargit transversalement l’ébauche 16 de la pièce dans des tronçons d’extrémité 24 des barreaux 16 pour que son épaisseur transversale E3 soit supérieure à la largeur E2 de ladite soudure 20. Selon un premier mode de réalisation du procédé faisant l’objet de l’invention, qui a été représenté aux figures 2, 7 et 8, l’étape supplémentaire ETS est une étape préalable à l’étape ET2, cette étape pouvant intervenir entre l’étape ET1 et l’étape ET2 comme représenté à la FIG. 7 , ou préalablement à l’étape ET1 comme représenté à la FIG. 8 . Au cours de cette étape ETS, on ajoute transversalement de chaque côté de l’ébauche 16 sur chacun de ces tronçons d’extrémité 24 une pastille 22 du même matériau métallique que les barreaux 12. Comme on peut le voir sur la FIG. 2 , chaque pastille 22 affleure dans le plan P transversal et une deuxième épaisseur déterminée e2 de chaque pastille 22 est choisie pour que la somme E3 des deux premières épaisseurs e1 et des deux deuxièmes épaisseurs e2 soit au moins égale à la largeur E2 de la soudure 20. Ainsi, la soudure 20, de même largeur que la goutte de métal en fusion 19, ne déborde pas des barreaux 12. Sans que cela soit limitatif de l’invention, au cours de cette étape supplémentaire ETS, on soude chaque pastille 22 sur chacun des tronçons d’extrémité 24 des barreaux 12 de l’ébauche 16. Cette configuration n’est pas limitative de l’invention, et les pastilles 22 pourraient être maintenues par serrage sur les barreaux 12, les pastilles 22 étant alors assemblées de manière finale au cours de l’étape ET2 lors de l’opération de soudage laser. De préférence, les pastilles 22 sont toutefois préalablement soudées sur les barreaux 12 par résistance, ceci afin de pas provoquer de déformation des barreaux 12. Dans des deuxième, troisième, et quatrième modes de réalisation du procédé faisant l’objet de l’invention, qui ont été représentés à la FIG. 8 , l’étape supplémentaire ETS est une étape préalable à l’étape ET1. Selon le deuxième mode de réalisation du procédé illustré à la FIG. 3 , au cours de l’étape supplémentaire ETS, on effectue un soyage des tronçons d’extrémité 24 des barreaux 12. Pour mémoire, on rappelle que le soyage est une opération de double-pliage d'une tôle plane, à l'issue de laquelle on obtient deux plans parallèles décalés d'une distance du même ordre de grandeur que l'épaisseur de la tôle. Ainsi une épaisseur totale e3 de chaque barreau 12, avec les tronçons d’extrémité 24 compris est d’épaisseur au moins égale à la moitié de la largeur E2 de la soudure 20 une fois que la goutte de métal en fusion 19 se soit solidifiée, de sorte que l’épaisseur totale E3 des deux barreaux 12 avec leurs tronçons d’extrémité 24 soyés est supérieure à la largeur de la soudure 20. Puis, ceci fait, au cours de l’étape ET1 qui suit, on place longitudinalement côte à côte les barreaux 12 avec leurs tronçons d’extrémités 24 soyés transversalement opposés l’un à l’autre, pour former une cuvette 26 entre les deux barreaux 12. Un fond de cette cuvette 26 détermine ainsi les extrémités libres 14 des barreaux 12. Enfin, au cours de l’étape suivante ET2 on soude les extrémités libres 14 des barreaux 12 dans la cuvette 26 de manière que la goutte 19 de métal en fusion se forme aux extrémités 14 des barreaux 12. En se solidifiant, la goutte 19 forme la soudure 20 de largeur E2. Cette configuration est particulièrement avantageuse car la goutte de métal en fusion 19 est contenue par les tronçons d’extrémité 24 soyés des barreaux 12, ce qui garantit que la goutte 19 de métal en fusion est d’une largeur inférieure à l’épaisseur E3 de l’ébauche 16. Selon les troisième et quatrième modes de réalisation du procédé, comme représenté aux figures 4 et 5, au cours de l’étape supplémentaire ETS, on replie les tronçons d’extrémité 24 desdits barreaux sur eux-mêmes de manière qu’une épaisseur totale e4 de chaque barreau 12 au niveau de son tronçon d’extrémité replié 24 soit au moins égale à la moitié de la largeur E2 de la soudure 20. Chaque tronçon 24 replié du barreau 12 détermine une branche principale 12a et une branche repliée 12b jointes par un coude formant l’extrémité libre 14 du barreau 12. Puis, dans le troisième mode de réalisation de l’invention, comme représenté à la FIG. 4 , au cours de l’étape ET1, on place longitudinalement côte à côte les barreaux 12 avec les branches repliées 12b de leurs tronçons d’extrémité 24 transversalement opposées l’une à l’autre. On obtient ainsi une ébauche 16 d’épaisseur E4 supérieure à la largeur de la goutte de métal en fusion 19, et donc à la largeur E2 de la soudure 20 correspondante une fois que la goutte de métal en fusion 19 s’est solidifiée. Dans le quatrième mode de réalisation de l’invention, comme représenté à la FIG. 5 , au cours de l’étape ET1 on place longitudinalement côte à côte les barreaux 12 avec les branches 12b repliées de leurs tronçons d’extrémité 24b tournées au contraire l’une vers l’autre. Dans un cas comme dans l’autre, c’est donc les coudes formant l’extrémité libre 14 du barreau 12 qui déterminent le plan P dans lequel sera effectuée la soudure 20. Puis, que ce soit dans le troisième ou le quatrième mode de réalisation de l’invention, au cours de l’étape ET2 on soude les extrémités 14 des barreaux 12 dans le plan transversal P qui passe par les coudes. La goutte de métal en fusion 19 occupe une largeur E2 correspondant à la largeur E2 de la soudure 20 une fois que la goutte de métal en fusion 19 s’est solidifiée. D’autres modes de réalisation du procédé qui n’ont pas été décrits de manière plus explicite dans la présente description peuvent être envisagés pour la bonne mise en œuvre du procédé faisant l’objet de l’invention, tant qu’il comporte une étape ETS consistant à élargir l’ébauche 16. Par exemple, en lieu et place des pastilles 22 décrites en référence au premier mode de réalisation du procédé il pourrait être envisagé de coiffer les extrémités 14 des barreaux 12 d’un chapeau du même matériau, de largeur adéquate, qui permettrait d’élargir l’ébauche 16. L’invention permet d’améliorer considérablement l’opération de soudage laser de deux barreaux en matériaux métallique d’épaisseur réduite, et de fiabiliser la soudure 20 ainsi obtenue lors de la solidification de la goutte de métal en fusion 19. Elle permet d’obtenir une pièce de grande solidité à partir d’une ébauche de pièce 16 préalablement élargie transversalement dans les tronçons d’extrémité 24 des barreaux 12. Procédé d’assemblage par soudure de deux barreaux (12) en matériau métallique sensiblement longitudinaux de premières épaisseurs (e1) transversales déterminées, ledit procédé comportant les étapes de : - (ET1) placer longitudinalement côte à côte lesdits barreaux (12) avec des extrémités libres (14) desdits barreaux (12) dans un même plan (P) transversal pour former une ébauche de pièce (16) ayant une épaisseur transversale (E1) comportant les premières épaisseurs transversales (e1) cumulées desdits barreaux (12), - (ET2) positionner un outil de soudage (18) apte à effectuer une soudure (20) de largeur (E2) déterminée à l’extrémité libre (14) desdits barreaux (12), et souder lesdites extrémités libres (14) desdits barreaux (12), caractérisé en ce qu’il comporte une étape supplémentaire (ETS) au cours de laquelle on élargit transversalement l’ébauche de pièce (16) dans des tronçons d’extrémité (24) desdits barreaux (12) pour que son épaisseur transversale (E3) soit supérieure à la largeur (E2) de ladite soudure (20). Procédé d’assemblage selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l’étape supplémentaire (ETS) est une étape préalable à l’étape (ET2) au cours de laquelle on ajoute, transversalement de chaque côté de l’ébauche (16) sur chacun desdits tronçons d’extrémités (24) une pastille (22) dudit matériau métallique, chaque pastille (22) affleurant dans ledit plan transversal (P) et une deuxième épaisseur déterminée (e2) de chaque pastille étant choisie pour que la somme (E3) des deux premières épaisseurs (e1) et des deux deuxièmes épaisseurs (e2) soit au moins égale à la largeur (E2) de la soudure (20). Procédé d’assemblage selon la revendication précédente, caractérisé en ce que, au cours de l’étape supplémentaire (ETS), on soude chaque pastille (22) sur un des barreaux (16) de l’ébauche (12). Procédé d’assemblage selon la revendication précédente, caractérisé en ce que, au cours de l’étape supplémentaire (ETS), les pastilles (22) sont soudées sur les barreaux (12) par résistance. Procédé d’assemblage selon la revendication 1, caractérisé en ce que l’étape supplémentaire (ETS) est une étape préalable à l’étape (ET1). Procédé d’assemblage selon la revendication précédente, caractérisé, en ce qu’au cours de l’étape supplémentaire (ETS), on effectue un soyage des tronçons d’extrémité (24) desdits barreaux (12), de manière qu’une épaisseur totale (e3) de chaque barreau (12) soit au moins égale à la moitié de la largeur (E2) de la soudure (20). Procédé d’assemblage selon la revendication précédente, caractérisé, en ce que, au cours de l’étape (ET1) on place longitudinalement côte à côte lesdits barreaux (12) avec leurs tronçons d’extrémités (24) soyés transversalement opposés l’un à l’autre, pour former une cuvette (26) entre les deux barreaux (12), un fond de ladite cuvette (26) déterminant les extrémités libres (14) desdits barreaux (12). Procédé d’assemblage selon la revendication précédente, caractérisé en ce que, au cours de l’étape (ET2) on soude lesdites extrémités libres (14) desdits barreaux (12) dans ladite cuvette (26). Procédé d’assemblage selon la revendication précédente, caractérisé, en ce qu’au cours de l’étape supplémentaire (ETS), on replie les tronçons d’extrémité (24) desdits barreaux sur eux-mêmes de manière qu’une épaisseur totale (e4) de chaque barreau (12) au niveau de son tronçon d’extrémité (24) replié soit au moins égale à la moitié de la largeur (E2) de la soudure (20), chaque tronçon replié (24) déterminant une branche principale (12a) et une branche repliée (12b) jointes par un coude formant l’extrémité libre (14) dudit barreau (12). Procédé d’assemblage selon la revendication précédente, caractérisé en ce que, au cours de l’étape (ET1) on place longitudinalement côte à côte lesdits barreaux (12) avec les branches repliées (12b) de leurs tronçons d’extrémité (24) tournées l’une vers l’autre. Procédé d’assemblage selon la revendication précédente, caractérisé en ce que, au cours de l’étape (ET1) on place longitudinalement côte à côte lesdits barreaux (12) avec les branches repliées (12b) de leurs tronçons d’extrémité transversalement opposées l’une à l’autre. Procédé d’assemblage selon l’une des revendications 10 ou 11, caractérisé en ce que, au cours de l’étape (ET2) on soude lesdites extrémités (14) desdits barreaux dans le plan transversal (P) qui passe par les coudes. Procédé d’assemblage selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’outil de soudage est un outil de soudage laser. Pièce réalisée par l’assemblage de deux barreaux selon le procédé d’assemblage de l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu’elle comporte l’ébauche de pièce (16) élargie transversalement dans les tronçons d’extrémité (24) des barreaux (12).