INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Pour mettre en oeuvre 11 invention, la toute 101 doit être soulevée automatiquement à 11 écart de ensemble soudé de la borne et du pontet à la fin d'un cycle de soudage et après que s'est écoulé fln temps suffisant pour que le plomb fondu se refroidisse et se solidifie. Lorsque le piston 205 est rétracté, il s'écoule une période convenable déterminant le cycle de refroidissement.
En même temps, deux dispositifs pneumatiques de serrage 240, 241 (figure 10) montés sur la plaque 136 du sous-chariot 128 sont actionnés pour se serrer sur les extrémités supérieures de deux montants 242, 244 qui sont assujettis par leurs extrémités inférieures à la table 220, en bloquant celle-ci par rapport à la plaque 136 et en l'empechant d'effectuer un mouvement ascendant supplémentaire.
lorsque le délai d'attente s'achève, celui ludique la fin du cycle de refroidissement, le dispositif 234 (figure 12) est à nouveau actionné pour remettre le coulisseau 232 dans la position dans laquelle il bloque les tiges 228, 229,et les extrémités inférieures des dispositifs 141, 142 sont mises sous pression pour soulever la plaque de base 130 par rapport à la table 220 qui est bloquée par les dispositifs de serrage 240, 241 sur les montants 242, 244.Par suite, la plaque de base 130 et l'ensemble 146 du piston se soulèvent brusquement d'une courte distance jusqu'à ce que les tiges 228, 229 entrent en contact avec le coulisseau 232 et l'application continue de la pression aux extrémités inférieures des dispositifs 141, 142 a alors pour effet de soulever la plaque 130, celle-ci et la table 220 étant maintenues à distance l'une de l'autre par les tiges 228, 229 qui sont en contact avec le coulisseau 232. Les dispositifs de serrage actionnés pneumatiquement 240, 241 sont alors relâchés, le dispositif 140 est remis sous pression pour établir le "flottement" équilibré et les dispositifs pneumatiques de serrage (non représentés) qui verrouillent le chariot et le sous-chariot 120, 128 sur les rails sont desserrés en permettant à l'opérateur de repositionner la tête 201 pour souder l'ensemble suivant 144 d'une borne et d'un pontet de connexion.
Selon l'une des caractéristiques importantes de l'invention, la région dans laquelle le soudage se produit est continuellement balayée par un gaz inerte, par exemple de 1' azote, afin ('e minimiser l'effet des oxydants présents et de les entraîner et les évacuer de la région de la soudure.Dans ce but, et comme on le voit en particulier sur la figure 13, l'appareil représentatif comporte un orifice d'admission du gaz, désigné d'une façon générale par 328, qui est relié à une source d'azote (non repré sensée). le conduit d'alimentation en gaz de la forme de realisa- tion de l'invention est relié à un raccord 329 qui est vissé dans l'extrémité supérieure du cylindre 209 et qui communique avec un alésage vertical 330 ménagé dans ledit cylindre 209. Ste - trémité##inférieure de l'alésage dtalimentation 330 est reliée directement à un anneau de diffusion 331 qui se trouve à i'extrémi- té inférieure du manchon en céramique 210 et qui est interposé entre ce dernier et l'isolant 212.L'anneau de diffusion 331 est de préférence en une matière phénolique ou tette autre matière isolante convenable et présente une série ("orifices périphériques 332 permettant d'introduire plusieurs jets de gaz inerte dans le réservoir et en direction de son axe.
Pour évacuer efficacement le gaz introduit dans le réservoir avec toutes les impuretés qu'il entraîne, un extracteur convenable à dépression (non représenté) est relié à un collecteur ("aspiration 334 qui entoure des alésages radiaux alignés 335, 336 ménagés dans les extrémités inférieures du cylindre 209 et du manchon en céramique 210 respectivement. la disposition est telle que l'azote est introduit continuellement dans le~réservoir par l'anneau de diffusion 331 de manière à neutraliser et à entraîner les oxydants et autres impuretés présents dans la région de la soudure, puis à les évacuer de cette région par ltestracteur par l'intermédiaire des orifices 335, 336 et du collecteur 334.
Afin de réduire encore les effets de l'oxydation, selon une caractéristique importante de l'invention, un agent réducteur ou flux approprié 338 (figures 8a et 8b) est appliqué aux pièces à souder. On a constaté que ces agents ont un effet marqué sur l'aspect de la soudure et on présume que ceci est du au fait que le flux agit comme un agent tensio-actif, en augmentant la tension superficielle du plomb fondu. Actuellement, le choix des matières à utiliser comme agent réducteur dans des opérations de soudage de batteries est très réduit car de nombreuses matières sont connues pour être incompatibles avec l'acide électrolytique présent ou à ajouter dans la batterie. Toutefois, on a constaté que l'on obtient d'excellents résultats lorsqu'on utilise du brai (un composé courant d'étanchéité bitumeux à base d'asphalte) comme flux.En effet, l'expérience a montré que l'application du brai comme agent réducteur dans une installation de soudage par déplacement de matière utilisée pour former des soudures plomb-plomb dans l'industrie de fabrication des batteries s'est traduite par l'élimination sensiblement complète des impuretés présentes, en donnant à la soudure terminée une surface de plomb lisse sensiblement ininterrompue.
Selon une autre caractéristique importante de l'inven- tion, il a été mis au point un agent réducteur à base de sel qui a été utilisé dans l'installation de soudage par déplacement de matière décrite dans le présent#mémoire et qui a donné d'excellents résultats même dans l'industrie de fabrication ("accumulateurs ou batteries dans laquelle les sels ont été généralement considérés jusqu'à présent comme étant incompatibles avec les accumulateurs au plomb. Ainsi, un procédé de soudage par déplacement de matière d'accumulateurs au plomb utilise un chlorure classique comme flux alors que même de tels sels ont été considérés jusqu'à présent comme incompatibles avec les composants d'accumuLateurs.L'action de l'électrode 164 au fur et à mesure qu'elle pénètre dans les pièces, et le chauffage et/ou la fusion du plomb sont si rapides et uniformes que le sel utilisé comme flux 338 n'a pas le temps de pénétrer à l'intérieur de l'accumulateur par les interfaces des composan#ts en plomb.
Selon cette caractéristique de l'invention, il a été mis au point un composé à base de bromure qui s'est avéré encore plus efficace pour se combiner avec les oxydants et les neutraliser que les autres matières utilisées jusqu'à présent, y compris les chlorures classiques. Ainsi, on a constaté qu'un mélange de 10 ffi de monobromhydrate d'hydrazine et de 90 ffi de pétrolatum donne de meilleurs résultats en comparaison des chlorures, malgré le fait que la teneur en sel du composé résultant soit sensiblement plus faible dans de tels flux à base de bromhydrate, à savoir environ 10 % de bromhydrate contrairement à une teneur en chlorure de l'ordre de 16 % du flux.
Il a été très difficile d'introduire le monobromhydrate d'hydrazine dans le pétrolatun. Ainsi, la préparation d'une suspension du sel avec une solution comprenant 50 ffi de sel, 25 % d'eau et 25 % d'alcool n'a pas donné de bons résultats étant donné que la suspension résultante n'a pas pu être mélangée avec le pétrolatun. Toutefois, on a constaté que l'on peut obtenir de bons résultats et produire un flux efficace en broyant le bromhydrate d'hydrazine , puis en malaxant mécaniquement le sel broyé et le pétrolatum dans des proportions de 10 ffi et de 90 ffi respectivement pour former un mélange relativement uniforme.On présume en outre que l'application ("un tel agent réducteur pour réaliser des soudures plomb-plomb dans l'industrie de fabrication d'accumulateurs au plomb rend inutile, dans de nombreuses applications, l'utilisation d'un balayage par un gaz du type- ('écrit plus haut,bien qu'une extraction soit encore souhaitable pour éliminer les fumées nocives dégagées par le flux au cours des cycles de soudage.
On a constaté qu'une électrode d t un appareil de soudage par déplacement de matière produit des soudures qui sont saines tant du point de vue électrique que du point de vue mécanique malgré d'importantes variations de la forme particulière de la face de l'p'lectrode. Par exemple, des soudures saines tant du point de vue mécanique que du point de vue électrique ont été produites en utilisant des électrodes ayant une surface terminale généralement plane qui entre en contact avec les pièces à souder pendant une opération de moulage ou de soudage. Toutefois, on a constaté qu'il se forme des "collerettes froides't lorsque l'appareil utilisé pendant le cycle de soudage comporte une électrode à extrémité plate, probablement à cause de la tendance qu'a le plomb fondu à adhérer à l'électrode pendant son retrait ainsi qu'à cause des caractéristiques inhérentes de retrait du plomb. Ces collerettes sont très gênantes car ltaspect de la soudure terminée n'est pas comparable aux soudures plates relativement lisses obtenues jusqu'à présent par les techniques classiques au chalumeau tenu à la main.
En conséquence, l'électrode 164 est façonnée de manière que pratiquement toute opération de soudage plomb-plomb donne des soudures planes relativement lisses- (comme la soudure 161 représentée sur les figures 2 et 14). Comme on le voit en particulier sur les figures 8a à 8d, et sur la figure 13, l'électrode 164 comporte de préférence une collerette 340 se prolongeant vers le bas qui est coaxiale à l'électrode. De préférence, la collerette est dimensionnée de manière que son diamètre médian soit sensiblement égal à celui de la bride 155 de la douille 149 à souder (figure 7) de manière que la collerette 340 entre en contact avec la bride 155 et pénètre sensiblement dans toute sa périphérie.
On a constaté en outre que la présence de la collerette 340 à la pointe de 11 électrode 164 réduit la quantité totale de plomb qui doit être fondu pour obtenir une soudure satisfaisante et,en outre, le changement de la forme de l'électrode est destiné : améliorer les caractéristiques de retrait du plomb fondu, si bien que toutes les soudures réalisées satisfont même aux normes les plus rigoureuses du point de vue esthétique et sont sensiblement dépourvues de colliers froids, de piqûres, de crevasses, etc.
Pour relier au piston 205 la source de courant (non représentée) alimentant l'électrode 164, comme on le voit en se référant aux figures 10 et 12, il est prévu deux conduits tubulaires 341, 342 dont les extrémités inférieures respectives sont fixées à la console 226 et à la plaque de base 130 de le tête 101. Les extrémités supérieures des conduits 341, 342 (qui sont de préférence en acier inoxydable ou autre matière se supportant d'elle même) traversent des ouvertures 344 ménagées dans la plaque 136 du sous-chariot 128, les parties des tubes se prolongeant vers le haut passant entre une série de rouleaux de guidage 345 avec lesquels elles sont en contact.La disposition est telle que les tubes t 341, 342Fse dnplacer vers le haut et vers le bas entre les rouleaux de guidage 345 lorsque l'ensemble 146,et par conséquent la console 226 et la plaque de base 130 sont soulevées et abaissées dans le sens de l'axe Z.
Selon cette caractéristique de l'invention, les câbles d'alimentation (non représentés) qui comprennent normalement un tube en caoutchouc souple contenant des#conducteurs en cuivre sont introduits de haut en bas dans les tubes 341, 342. le cible passant dans le tube 341 est relié électriquement à la console 226 et,par conséquent, est relié électriquement au piston 205 auquel la console 226 est soudée. Egalement, le cible descendant le long du tube 342 est relié électriquement à une bride 346 (représentée sur la figure 13) qui est solidaire du cylindre 209.
Pour assurer un refroidissement convenable dans une installation de soudage par déplacement de matière du type décrit dans le présent mémoire, y compris le refroidissement des câbles d'alimentation en courant passant le long des tubes 341, 342, on utilise un circuit à circulation continue dtun fluide de refroi pissement. Dans ce but, et comme on le volt en particulier sur les figures 12 et 13, un conduit 350 d'admission d'un fluide de refroidissement est logé dans le tube 341 et est relié par son extrémité inférieure à un alésage horizontal 351 ménagé dans la console 226. 'extrémité interne de alésage 351 est reliée à l'extrémité supérieure d'une branche d'un canal de refroidissement 352 en U orienté verticalement, qui est ménagé dans le piston 205, l'extrémité supérieure de l'autre branche du canal 352 étant reliée à un second alésage transversal 354 ménagé dans la console 226.
le fluide de refroidissement est alors introduit par un raccord 355 dans un flexible 356 dont l'extrémité opposée est reliée à un raccord analogue 358 d'un collecteur 359 fixé à la face inférieure de la plaque de base 130. Un tube 360 passe du collecteur 359 autour de la bride 346 du cylindre 209 afin de refroidir l'extrémité supérieure du cylindre. L'extrémité opposée du conduit 360 revient au collecteur 359 et,de# là,communique avec un conduit 361 d'évacuation du fluide de refroidissement montant dans le tube 342.Ainsi, le fluide de refroidissement introduit dans le conduit 350 (figure 13) est destiné tout d'abord à refroidir le c$ble d'alimentation dans le tube 341. le fluide de refroidissement passe ensuite dans le piston 205 pour en refroidir l'extrémité supérieure, puis dans le conduit 360 entourant l'extrémité supérieure du cylindre 209 pour la refroidir. Finalement, le fluide de refroidissement qui est continuellement en circulation est ramené de bas en haut par le conduit 361 logé dans le tube 342 pour refroidir le câble d'alimentation que ce dernier contient.
Dans certains cas, il peut être souhaitable de faire circuler un fluide de refroidissement dans d'autres parties de l'installation et,à cet effet, comme on le voit en particulier sur la figure 12, un second raccord 362 est fixé à 11 extrémité inférieure du collecteur 359.
Jusqu'ici, on a décrit l'appareil de soudage par déplacement de matière de la présente invention en se référant à la formation d'une soudure par fusion entre trois composants d'un accumulateur, à savoir une borne 148, une douille 149 et un pontet de connexion 151 en une seule opération. Il est toutefois souhaitable de réaliser dans certains cas une soudure en deux étapes distinctes.
Par exemple, lorsqu'il s'agit d'assemblsr des accumulateurs individuels 51 (figure 14) pour former une batterie, on soude habituellement des pontets de connexion 151 aux bornes 148 et aux douilles 149 pour accoupler les bornes positives d'un accumulateur aux bornes négatives d'un accumulateur adjacent, en produisant ainsi des soudures du type représenté en 161. Toutefois, dans un procédé particulier d'assemblage d'une batterie, toutes les bornes ne sont pas soudées à des pontets de connexion, étant donné que les connexions fin#ales peuvent varier légèrement selon les spécifica- tions particulières de l'utilisateur final. Par conséquent, il est parfois souhaitable d'eofectuer une soudure, comme indiqué en 400 sur la figure 14, dans laquelle les composants à réunir ne comprennent qu'une douille 149 et une borne#148,comme on le voit plus clairement en 401 sur la figure 14. Pour réaliser ce type de soudure, c'est-à-dire une soudure ne comportant pas de-pontet 151, il faut moins de plomb et,par conséquent, la partie saillante de la borne 148 peut être coupée au moyen de pinces appropriées ou d'outils analogues.
Selon cette caractéristique de l'invention, il faut pou voir transformer facilement une tete de soudage 101 (figures il à 13) du type décrit jusqu'8 présent de manière à pouvoir l'utiliser pour réaliser une soudure comme celle représentée en 400 sur la figure 14. A cet effet, on utilise un adaptateur désigné d'une façon générale par 402 (figure 15) qui est monté sur l'extrémité inférieure de l'ensemble 146.L'adaptateur 402 comporte un corps 404 généralement annulaire ou cylindrique, de préférence en cuivre au béryllium, dont l'extrémité inférieure 405 a la forme d'un tronc de cone et présente une ouverture verticale coaxiale 406 délimitant un espace dans lequel pénètre la partie de la borne 148 faisant saillie vers le haut et la bride 155 de la douille 149. Pour assurer la continuité de la matière isolante, l'extrémité inférieure de 11 adaptateur 402 est façonnée pour loger un isolant généralement cylindrique 408 qui est en matière isolante phénolique ou analogue. la surface supérieure de l'isolant 408 présente une lèvre annulaire 409 se prolongeant vers le haut qui est dimensionnée de manière à serrer étroitement ltextrémité supérieure de I1 isolant 212.
Pour pouvoir monter 11 adaptateur d'une manière amovible sur ltextrémité inférieure de l'ensemble 146, l'élément annulaire 404 présente un diamètre interne qui est légèrement supérieur au diamètre externe du cylindre 209, ce qui permet de faire glisser l'adaptateur 402 sur l'extrémité inférieure de l'ensemble 146 jusqu'# ce que ce dernier s'appuie contre un épaulement radial 410 du fond de l'adaptateur. la paroi annulaire de l'élément 404 présente des fentes radiales 411 orientées dans le sens de l'axe et une gorge annulaire 412 est usinée dans la surface externe de l'élément 404.La disposition est telle qu'un collier de serrage classique 414 destiné à être serré par une vis 415 peut être disposé dans la gorge 412 et, lorsque l'adaptateur 402 est correcte ment placé sur l'extrémité inférieure de l'ensemble 146, le serrage de la vis 415 permet de déformer le corps 404 en cuivre au béryllium pour le serrer contre l'ensemble 146 en les bloquant ainsi l'un sur l'autre. Pour que l'adaptateur 402 soit convenablement refroidi et pour favoriser le refroidissement du plomb fondu après une opération de soudage, un conduit de refroidissement circulaire 416 est logé dans une gorge annulaire 418 ménagée dans 11 extrémité inférieure de l'adaptateur 402, ledit conduit 416 pouvant être relié au raccord 362 représenté à la base du collecteur 359 (figure 12).
Lorsqu'on utilise un adaptateur du type représenté sur la figure 15, l'extrémité inférieure de l'ensemble 146 est en réalité soulevée au-dessus du sommet de la douille -d'une distance considérable en comparaison par exemple de la figure 8b, sur laquelle aucun adaptateur n'est utilisé. A cet effet, il convient de pouvoir ajuster l'ensemble du piston et de l'électrode pour assurer une pénétration complète et convenable de l'électrode dans la borne et dans la bride 155 de la douille.Naturellement, on pourrait l'effectuer par un réglage manuel de la vis 224 précédemment décrite et représentée sur la figure Il Toutefois, on peut obtenir le même résultat en enlevant simplement l'électrode 164 (figure 13) de l'extrémité inférieure de l'adaptateur 208 et en la remplaçant par une électrode modifiée 419 (figure 15) ayant une tige plus longue pour compenser la différence de longueur de l'ensemble 146 due à l'addition de l'adaptat-ur 402. En outre, étant donné que la soudure 400 représentée à titre d'exemple sur la figure 14 est finalement reliée à un certain type d'élément de connexion ou à une autre borne, il est nécessaire que la soudure terminée 400 présente une surface lisse et propre.
Par conséquent, l'électrode modifide 419 présente une surface terminale plane, comme indiqué en 420 et tout "collier froid" qui pourrait être formé dans la soudure 400 est refondu lorsque l'ensemble d'une borne et d'une douille réunies est ultérieurement soudé au cours d'une seconde opération à un pontet de connexion ou élément analogue, en utilisant simplement pour seconde opération de soudage un appareil comportant une électrode façonnée comme celle désignée par 164 sur la figure 13.
Ainsi, il est évident que les modifications représentées à titre d'exemple sur la figure 15 permettent à l'opérateur de transformer rapidement et facilement l'appareil de la figure 13 pour effectuer une soudure 400,qui est saine tant du point de vue mécanique que du point de vue électrique,entre une borne 148 et une douille 149 seulement.
La figure 17 représente une disposition à titre d'exemple qui permet de souder ultérieurement un pontet de connexion 151 à une soudure 400 entre une borne et une bague du type représenté sur la figure 14. Il suffit alors que ltopérateur enlève 11 adaptateur 402 (figure 15) de l'extrémité inférieure de ltensem- ble 146 et-remplace l'électrode 419 (figure 15) par 11 électrode de forme classique 164 représentée sur la figure 13. Pour assurer la# présence de la quantité nécessaire de plomb pour remplir la cavité délimitée par l'ouverture du pontet, on place un bloc de plomb 421 sur la soudure 400 avant d'exécuter les cycles de positionnement et de serrage de 11 ensemble 146 précédemment décrits.
Naturellement, dans certains cas, la partie supérieure de la borne 148 (figures 14 et 15) peut ne pas être coupée avant d'effectuer la soudure 400 et, dans ce cas, la soudure 400 est d'une hauteur sensiblement supérieure à celle représentée sur la figure 17 et un bloc de plomb 421 est inutile.Dès que le bloc de plomb 421 est placé, en supposant qu'un tel bloc soit nécessaire, ltopérateur amorce alors les cycles classiques de positionnement le serrage, de soudagé, de refroidissement et de rétraction decrits plus haut et, lorsque l'électrode 164 est abaissée, elle est destinée à faire~ fondre le bloc de plomb 421, le bord périphérique interne 154 de la collerette 159 du pontet de connexion 151, la surface supérieure de la soudure 400 effectuée au cours de la première étape et l'extrémité supérieure de la bride 155 de la douille 149 de la même manière qu'on 11a décrit précédemment. le plomb ainsi fondu est refoulé de bas en haut dans le cylindre délimitant le réservoir autour de l'électrode 164. Lorsque celte dernière est rétractée, le plomb fondu retourne dans la cavité formée dans les pièces, se refroidit et se solidifie, en formant ainsi une soudure analo#gue à celle désignée par 161 sur la figure 14.
Il est parfois nécessaire que l'opérateur exécute plusieurs soudures entre une borne et une douille du type représenté en 400 sur~ la figure 14 en une succession rapide, par exemple sur une grande batterie industrielle ou sur une série de telles batteries. lorsque la rapidité est importante, il est souhaitable que l'opérateur puisse exécuter une telle opération sans avoir à effectuer des changements importants sur l'appareil et/ou sans avoir à utiliser un -circuit de refroidissement des adaptateurs.
Selon une autre caractéristique importante de l'inven- tion et comme on le voit en particulier sur les figures 16a à 1 6d, un mécanisme simplifié permet de manipuler plusieurs adaptateurs analogues à celui désigné par 402 sur la figure 15. Pour mieux comprendre la manipulation qui sera décrite ci-après, on va supposer que Itopérateur se trouve devant quatre ensembles adjacents d'une borne et d'une douille, désignés d'une façon générale par 425 (figure 16a), 426 (figure 16b), 427 (figure 16c) et 428 (figure 16d) avec chacun desquels il désire effectuer une soudure du type désigné par 400 sur la figure 14.Ces ensembles de borne et de douille 425, 426, 427 et 428 peuvent se trouver naturellement sur une seule batterie ou sur des batteries successives placées sur l'un des c#onvoyeurs 104, 105 représentés sur les figures 3 et 4. Pour mettre en oeuvre le nouveau processus de manipulation, il suffit que l'opérateur place deux adaptateurs identiques 429A (figure 16b) et 429B (figure 16c) autour de deux ensembles différents d'une borne et d'une douille parmi les quatre à souder.
De préférence, les adaptateurs 429A, 429B sont identiques à celui désigné par 420 et décrit en se référant à la figure 15, bien que, comme on le verra plus loin, -il est évident qutils ne nécessitent ni un mécanisme de serrage,ni un circuit de refroidissement séparé.
Comme on le voit, le premier ensemble 425 (figure 16a) a déjà été soudé de la manière décrite précédemment pour réaliser une soudure 400. D'une manière analogue, le second ensemble 426 (figure 16b) a aussi subi un. cycle complet de soudage, la connexion soudée 400 ainsi réalisée étant encore dana l'extrémité inférieure de l'adaptateur 429A.