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PROCEDE ET APPAREILLAGE POUR LE SOUDAGE PAR COMPRESSION A FROID.
La présente invention concerne le soudage par compression, tel que le soudage par compression à froid, et a pour but de procurer un procédé simple et peu coûteux pour fabriquer des boites étanches à l'eau de section rectangulaire en tôle soudable par compressiono
Suivant la présente invention, un procédé de fabrication d'un trièdre fermé, par exemple le coin fermé d'une boite, en tôle soudable par compression, est caractérisé en ce qu'on découpe ou estampe dans la tôle plane le trièdre développé constituant le fond et deux côtés de la boite, chaque côté ayant assez de matière en excès pour que, lorsque les côtés sont repliés et mis en place par rapport au fond, ils se recouvrent légèrement,
on replie les bords des côtés de façon qu'ils fassent un angle avec le res- te du côté et qu'ils se recouvrent en substance parallèlement entre eux, les surfaces jointives étant en contact ou très proches l'une de l'autre, on pratique dans la paroi de fond du trièdre une incision dirigée vers l'in- térieur sur une courte distance pour permettre de replier les bords des cô- tés comme il a été indiquée on relève les côtés et on les met en place par rapport au fond, et on soude par recouvrement les parties superposées cou- rant sur toute la hauteur des côtés le long des bords jusqu'à la paroi du fond.
L'appareillage de soudage peut consister en une enclume dont le sommet de la section a le même angle que l'angle formé par les côtés du trièdre, et en un outil associé avec une dent de soudage à surface plate suivant toute la longueur des parties superposées des côtés jusqu'au bord du trièdre à hauteur du fonde
On pratique de préférence un évidement dans l'enclume pour donner de l'espace au métal déplacé pendant le soudage et pour donner une bonne forme à l'intérieur des bords du trièdre soudée
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On peut, au moyen d'un appareillage de ce genre, souder les qua- tre coins d'une boîte de section rectangulaire, l'un après l'autre, la boite étant découpée ou matricée dans une tôle plane.
La présente invention comprend un procédé de soudage par com- pression des bords d'une paire de lamelles ou pièces équivalentes en une matière pouvant être soudée par compression, de manière que les deux pièces forment un angle entre elles, caractérisé en ce qu'on forme un rebord à l'ex- trémité de chaque pièce, ces rebords formant un angle tel avec le corps de la pièce que, lorsqu'ils sont superposés, les pièces forment entre elles l'angle voulu, on superpose les rebords et on les soude longitudinalement au moyen d'outils de soudage par compression qui limitent, pendant l'opé- ration, le fluage latéral du métal à la soudure même et maintiennent ainsi les pièces bien en place sous l'angle voulu.
Pour que l'invention soit clairement comprise, un procédé de fabrication d'une boite de section rectangulaire profonde de 3 pouces (76 mm) en feuille d'aluminium de pureté commerciale 20 s.w.g. d'une épaisseur de 0,036 pouce (0,9 mm) sera décrit à titre d'exemple avec référence aux des- sins annexés.
La figure 1 représente un coin de la boite découpé dans le feuil- lard d'aluminium.
La figure 2 montre le trièdre formé avec ses rebords avant sou- dure.
La figure 3 est une vue de profil de l'appareillage ou des ou- tils de soudage.
La figure 4 est une vue en bout des outils, l'outil supérieur étant représenté en coupe.
La figure 5 montre, à grande échelle, le profil des surfaces de soudage des outils.
La figure 6 est une vue décomposée du bout de l'outil supérieur.
La figure 7 donne trois vues d'une pièce d'extrémité de l'outil supérieur, et
La figure 8 donne deux vues d'une extrémité de la pièce centrale de l'outil supérieur.
Comme le montrent les figures 1 et 2, une boite est découpée dans de la feuille d'aluminium par un procédé de matrigage connu quelconque et le flan plane représenté en partie à la figure 1 consiste en un fond B et quatre côtés A (dont deux seulement sont représentés), les côtés A pre- nant naissance à chacun des quatre bords du fond Bo Les bords du fond B de la boite ou la jonction des côtés A et du fond B sont représentés à la fi- gure 1 par les lignes 1 en trait de chaînette. Gommera-figure le montre, le bord de chaque côté A a un prolongement 2 et, ce-sont ces prolongements 2 qui se recouvrent quand les côtés A de=la boite sont relevés et mis en pla- ce.
Afin de pouvoir donner à la boite sa forme définitive par plia- ge, on pratique dans chaque coin du fond une incision ou fente 3 sur une courte distance et la première opération de fabrication de la boite est de plier les bords des côtés A à 45 ' par rapport au reste du côté. Ce pliage est permis grâce à l'incision ou fente 3 et il se fait suivant les lignes 4.
La figure 2 montre clairement la largeur du bord des côtés plié à 45 et on remarquera que le bord intérieur est légèrement plus long. A l'opération suivante on relève les côtés A en les pliant suivant les lignes 1, en pre- mie lieu une paire de côtés se faisant face étant pliés à 90 par rapport au fond B; on fait ensuite de même avec l'autre paire, et il s'ensuite que les bords d'une paire de côtés sont emprisonnés par les bords de l'autre paire de côtés. Le rayon intérieur de ces pliages est choisi de façon à s'a- dapter à l'outil représenté à la figure 4.
Dans les coins de la boite for- més par les replis, les bords des côtés se chevauchent d'environ 1/8 pouce
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(3,2 mm) et il faut, avant pliage, nettoyer les faces jointives des bords qui se recouvrent, par raclage mécanique à la brosse par exemple;, dans le but d'enlever tout oxyde ou d'autres impuretés qui empêcheraient le soudage à froid de se produire. ,
Quand on a donné sa forme à la bote, chaque coin est soudé au moyen des outils représentés sur les figures 3 à 8.
Comme le montrent celles- ci, l'outillage comprend une enclume 4 de section triangulaire, l'angle au sommet étant de 90 comme le montre la figure 4 de manière que l'enclume s'a- dapte bien dans le coin de la boite métallique repliée, un outil supérieur 5 et des pièces de calage 6 représentées à la figure 4 et servant à maintenir les côtés de la boite bien en place pendant la soudure. L'outil supérieur est en trois parties, une pièce centrale 7 et deux pièces d'extrémité 8 et 9.
C'est la pièce centrale 7 qui réalise effectivement la soudure et elle est, de ce fait, pourvue d'une dent de soudage 10 à surface plane, comme le mon- tre la figure 5, venant en contact avec les bords superposésdes côtés A de la boîte. La dent 10 s'étend sur toute la longueur de la pièce centrale 7, mais sa hauteur augmente à l'extrémité gauche côté pièce d'extrémité 8, com- me le montre plus clairement la figure 8, dans le but de comprimer le triè- dre de la boite dans le fond. Ainsi, comme le montre la figure 3, le fond B de la boite est appliqué contre l'extrémité gauche de l'enclume 4, tandis que le dessus ouvert de la boite se trouve à hauteur de l'extrémité droite de l'enclume.
La pièce d'extrémité 8 est pourvue d'un prolongement 11 (voir figure 7) arrondi de façon à épouser le coin du fond de la boite et muni d'une encoche 12 dans laquelle s'adapte la dent 10. L'autre pièce d'extrémi- té n'a aucun prolongement. Les deux pièces d'extrémité sont fixées à la piè- ce centrale 7 par des vis 13. L'outil 5 doit être monté sur une presse con- venable, l'enclume 4 reposant de manière appropriée sur le plateau inférieur de la presse.
Le sommet de l'enclume 4 est aplati de manière à s'adapter au bord du côté de la boite qu'il supporte et une rigole 14 est pratiquée dans le sommet sur toute sa longueur exactement en-dessous de la dent 10 de l'ou- til supérieur. La rigole 14' permet le fluage du métal pendant la soudure et donne une bonne forme à la soudure obtenue. Le sommet aplati de l'enclume 4 est arrondi à son extrémité gauche sur la figure 3 afin de donner la forme adéquate au coin de fond de la boite à l'intérieur, en comprimant les côtés et le fond repliés et, comme la figure 3 le montre clairement, la rigole descend légèrement à l'extrémité gauche pour tenir compte de l'augmentation de hauteur de la dent 10 de l'outil 5. De plus, les bords inclinés de l'outil sont légèrement arrondis (voir figure 4).
Quand la boite a reçu sa forme comme à la figure 2, chaque trièdre est placé à son tour sur l'enclume 4 a- vec le fond B appliqué contre l'extrémité gauche de l'enclume sur la figure 3 et on abaisse l'outil supérieur 5, comme le montre la figure 5, sur les bords superposés des côtés A de la boite. On applique de la pression de ma- nière à pousser la dent 10 dans la rigole 14 afin de faire fluer le métal et réaliser.un joint par soudage à froid des bords superposés des côtés.
Afin d'améliorer l'aspect extérieur du trièdre soudé, la pièce centrale 7 compor- te des évidements 15 de part et d'autre de la dent 10 sur toute sa longueur et le métal poussé dans la rigole 14 l'est aussi dans les évidements 15..La soudure a une forme générale en "W" et l'allongement de la soudure pourvoit au fluage latéral de métal se produisant pendant le soudage.
La boite fabriquée par le procédé et avec les outils décrits ci-dessus a des arêtes d'aspect plaisant et toute la boite est étanche à l'eau quoique la jonction des côtés A et du fond B puisse ne pas constituer un joint étanche, un joint de suffisamment bonne qualité est assuré par la forme des outils à cette extrémité.
L'invention peut évidemment être appliquée à la fabrication de boites dont les côtés ne forment pas un angle de 90 avec le fond ; ilsuf- fit en effet de choisir la forme de la boite développée et celle des outils pour réaliser une soudure.
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METHOD AND APPARATUS FOR COLD COMPRESSION WELDING.
The present invention relates to compression welding, such as cold compression welding, and its object is to provide a simple and inexpensive method for manufacturing watertight boxes of rectangular cross section from compression weldable sheet metal.
According to the present invention, a method of manufacturing a closed trihedron, for example the closed corner of a box, made of sheet metal which can be welded by compression, is characterized in that the developed trihedron constituting the sheet is cut or stamped in the flat sheet. bottom and two sides of the box, each side having enough excess material so that, when the sides are folded up and put in place relative to the bottom, they overlap slightly,
the edges of the sides are folded back so that they form an angle with the rest of the side and that they overlap substantially parallel to each other, the contiguous surfaces being in contact or very close to each other, an incision is made in the back wall of the trihedron over a short distance to allow the edges of the sides to be folded up as indicated. the sides are raised and they are placed in relation to the the bottom, and the overlapping parts running over the entire height of the sides along the edges to the bottom wall are welded by overlap.
The welding equipment can consist of an anvil whose top of the section has the same angle as the angle formed by the sides of the trihedron, and of a tool associated with a welding tooth with a flat surface along the entire length of the parts. superimposed from the sides to the edge of the trihedron at the height of the base
Preferably a recess is made in the anvil to give space to the metal displaced during welding and to give a good shape inside the edges of the welded trihedron.
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It is possible, by means of an apparatus of this kind, to weld the four corners of a box of rectangular section, one after the other, the box being cut or stamped in a flat sheet.
The present invention comprises a method of compression welding the edges of a pair of lamellae or equivalent pieces of a material which can be compression welded, so that the two pieces form an angle between them, characterized in that: forms a rim at the end of each part, these rims forming an angle such with the body of the part that, when they are superimposed, the parts form between them the desired angle, the rims are superimposed and they are welds longitudinally using compression welding tools which, during operation, limit the lateral flow of the metal at the weld itself and thus keep the parts securely in place at the desired angle.
In order for the invention to be clearly understood, a process for making a 3 inch (76 mm) deep rectangular section box of 20 s.w.g. commercial purity aluminum foil. 0.036 inch (0.9 mm) thick will be described by way of example with reference to the accompanying drawings.
Figure 1 shows a corner of the box cut from the aluminum foil.
Figure 2 shows the trihedron formed with its welded front edges.
FIG. 3 is a side view of the welding equipment or tools.
Figure 4 is an end view of the tools, the upper tool being shown in section.
FIG. 5 shows, on a large scale, the profile of the welding surfaces of the tools.
Figure 6 is a broken down view of the tip of the upper tool.
Figure 7 gives three views of an end piece of the upper tool, and
Figure 8 gives two views of one end of the central part of the upper tool.
As shown in Figures 1 and 2, a box is cut from aluminum foil by any known die-stamping process and the flat blank shown in part in Figure 1 consists of a bottom B and four sides A (including two only are represented), the sides A starting at each of the four edges of the bottom Bo The edges of the bottom B of the box or the junction of the sides A and the bottom B are represented in figure 1 by the lines 1 in chain line. Eraser-figure shows it, the edge of each side A has an extension 2 and, it is these extensions 2 which overlap when the sides A of = the box are raised and put in place.
In order to be able to give the box its final shape by folding, an incision or slit 3 is made in each corner of the bottom over a short distance and the first operation of manufacturing the box is to fold the edges of the sides A to 45 'compared to the rest of the side. This folding is allowed thanks to the incision or slit 3 and it is done along lines 4.
Figure 2 clearly shows the width of the edge of the sides folded at 45 and you will notice that the inside edge is slightly longer. In the next operation, the sides A are raised by folding them along lines 1, first a pair of sides facing each other being folded at 90 relative to the bottom B; the same is then done with the other pair, and it follows that the edges of one pair of sides are trapped by the edges of the other pair of sides. The inside radius of these bends is chosen so as to match the tool shown in FIG. 4.
In the corners of the box formed by the folds, the edges of the sides overlap by approximately 1/8 inch
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(3.2 mm) and it is necessary, before bending, to clean the contiguous faces of the edges which overlap, by mechanical scraping with a brush for example;, in order to remove any oxide or other impurities which would prevent welding cold to happen. ,
When the box has been shaped, each corner is welded using the tools shown in Figures 3 to 8.
As shown by these, the tooling comprises an anvil 4 of triangular section, the angle at the apex being 90 as shown in figure 4 so that the anvil fits well in the corner of the box. folded metal, an upper tool 5 and wedges 6 shown in Figure 4 and serving to keep the sides of the box in place during welding. The upper tool is in three parts, a central part 7 and two end parts 8 and 9.
It is the central part 7 which effectively performs the weld and is therefore provided with a welding tooth 10 with a flat surface, as shown in FIG. 5, coming into contact with the superimposed edges of the sides A. of the box. The tooth 10 extends over the entire length of the central part 7, but its height increases at the left end on the end part 8 side, as shown more clearly in Figure 8, in order to compress the sort. - dre of the box in the back. Thus, as shown in Figure 3, the bottom B of the box is applied against the left end of the anvil 4, while the open top of the box is at the height of the right end of the anvil.
The end piece 8 is provided with an extension 11 (see Figure 7) rounded so as to fit the corner of the bottom of the box and provided with a notch 12 in which the tooth 10 fits. The other piece end has no extension. The two end pieces are fixed to the central part 7 by screws 13. The tool 5 should be mounted on a suitable press, the anvil 4 resting suitably on the lower plate of the press.
The top of the anvil 4 is flattened so as to fit the edge of the side of the box that it supports and a channel 14 is made in the top over its entire length exactly below tooth 10 of the upper tool. The channel 14 'allows the flow of the metal during the welding and gives a good shape to the weld obtained. The flattened top of the anvil 4 is rounded at its left end in figure 3 in order to give the proper shape to the bottom corner of the box inside, compressing the folded sides and bottom and, like figure 3 As clearly shown, the channel descends slightly at the left end to account for the increase in height of tooth 10 of tool 5. In addition, the inclined edges of the tool are slightly rounded (see figure 4) .
When the box has received its shape as in figure 2, each trihedron is placed in turn on the anvil 4 with the bottom B applied against the left end of the anvil in figure 3 and the upper tool 5, as shown in Figure 5, on the overlapping edges of sides A of the box. Pressure is applied to force tooth 10 into channel 14 to flow the metal and make a cold weld seam of the overlapping edges of the sides.
In order to improve the external appearance of the welded trihedron, the central part 7 has recesses 15 on either side of the tooth 10 over its entire length and the metal pushed into the channel 14 is also pushed into the holes. recesses 15. The weld is generally "W" shaped and the elongation of the weld provides for the lateral flow of metal occurring during welding.
The box made by the process and with the tools described above has pleasing looking ridges and the whole box is watertight although the junction of sides A and bottom B may not provide a watertight seal. A sufficiently good seal is ensured by the shape of the tools at this end.
The invention can obviously be applied to the manufacture of boxes whose sides do not form an angle of 90 with the bottom; All that is needed is to choose the shape of the developed box and that of the tools to make a weld.