Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.
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L'invention se rapporte à un procede de fixation de
couches minces de cuivre et/ou d'etain sur des barres omnibus
en aluminium en vue de permettre la mise en place de prises de
courant amovibles dont la resistance de contact soit faible.
Un tel procedé est particulièrement adapte à la reali-
sation de canalisation de transport d'énergie ou les barres omni-
bus sont rassemblées dans des gaines de protection.
On connait déja des procedes visant a rapporter une
mince couche de cuivre sur une barre omnibus en aluminium par
10 utilisation d'une lame d'aluminium portant une couche de cuivre
sur l'une de ses faces, ladite lame etant ensuite fixee, par son
autre face, sur la barre omnibus.
Dans ce procédé connu, le$ moyens de fi~ation sont re-
présentés par des boulons ou des rivets destinés a assurer un
serrage efficace de la lame contre la barre, une couche de grais-
seconductrice étant disposée au préalable entre les surfaces
en contact.
Les inconvénients de ce procédé sont nombreux. Tout
d'abord, il faut percer au préalable la lame et la barre a
20 un entraxe identique, ce qui constitue une opération coûteuse~
ensuite, il faut choisir des boulons ou des rivets dont la
forme et la matiere soient compatibles avec les organes voisins
de la prise de courant ; enfin, la qualité de la résistance de
contact entre la lame et la barre est largement tributaire de
la regularité du serrage, de l'épaisseur de la couche de grais-
se, de son vieillissement et surtout de son comportement en
presence de hautes températures pouvant résulter de court~ircuits
répétés sur la ligne.
Ce procédé garde toutefois une partie de son intérêt
30 dans la mesure ou les techniques actuelles de dépôt direct de
cuivre sur de l'aluminium présentent par ailleurs d'autres
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~ , :
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inconvénients qui résultent soit de la complexité du cuivrage
électrolytique, soit de la quasi-impossibilité de souder du
cuivre sur de l'al umi ni um .
L'invention se propose par suite de fournir un procédé
de fixation d'une mince couche de cuivre sur des barres omnibus
en aluminium, de section importante, en faisant usage d'une
bande d'aluminium dejà cuivrée sur l'une de ses faces, mais.en
utilisant un système de fixation moins onéreux et plus efficace
que ceux qui sont utilisés à ce jour.
Il faut remarquer à ce sujet que lorsque l'on soumet
localement une bande d'aluminium cuivrée a un choc thermique
susceptible de produire la fusion de l'aluminium sans pour au-
tant provoquer celle du cuivre, on constate une réduction de
l'adhérence de la couche de cuivre sur l'aluminium. Cette
constatation est importante dans la mesure ou elle peut laisser
craindre que l'altération de l'adhérence se traduise par une
moins bonne résistance de contact entre la couche de cuivre et
l'aluminium de la lame. C'est grâce a la reconnaissance du fait
que ce phenomène reste localisé que la Demanderesse a été amenée
à proposer d'autres moyens de fixation de la lame sur la barre.
Un résultat annexe que se propose d'atteindre l'inven-
tion est de faire que les proportions de cuivre et d'aluminium
constjtuant l,a bande, ainsi que l'épaisseur de cette dernière,
soient établies pour assurer une bonne tenue thermique, mécani-
que et électrique de ladite bande lorsqu'elle est reliée à une
barre.
Dans une réalisation améliorée de l'invention, on pro-
fitera du fait que les propriétés de friction et de résistance
de contact de l'étain sont excellentes et que le cuivre se prê-
te parfaitement à l'étamage pour faire que la zone de raccorde-
ment soit étamée au moins localement.
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Enfin, l'invent;on se donne également pour but de réa-
liser la fixation d'une bande composite cuivre-aluminium, meme
lorsque la sur~ace de cuivre est totalement étamée.
Selon l'invention, le résultat recherché est obtenu
grace au fait que la lame est fixée sur la barre a l'aide d'un
soudage électrique par point, dans lequel les points de soudure
sont pratiqués dans une région de la surface du cuivre qui ne
sera pas placée en contact avec un organe électrique de raccor-
dement, mais dans son voisinage.
D'autres caractéristiques intéressantes du procédé
selon l'invention apparaîtront mieux dans la description ci-
dessous qui est accompagnée des figures suivantes :
Les figures 1 et 2 qui représentent, vu en coupe, 1'
assemblage d'une lame et d'une barre omnibus ;
la figure 3 qui représente comment s'effectue la cir-
culation des courants au voisinage d'un point de soudure ;
la figure 4 qui illustre le procédé de soudage d'une
bande cuivrée et étamée ;
et les figures 5 et 6 qui illustrent le procédé d'éta-
mage sélectif d'une bande cuivre-aluminium à l'aide d'un masque
vue en coupe.
La barre omnibus en aluminium massif est représentée
par 1 à la figure 1, tandis que la bande 2 est constituée par
une couche de cuivre 3 déposée sur un support 4 en aluminium.
L'épaisseur h + e de cette bande est faible devant l'épais-
seur 1 de la barre 1. Généralement, la couche de cuivre aura
été rapportée par électrolyse ou par laminage sur le support.
Les électrodes de soudure par point set 6 sont représentées avant
la période d'accostage et de soudage. La figure 2 illustre
en coupe par un point de soudure l'état dans lequel se trouve
l'assemblage après soudage. La région A de la couche de cuivre
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-- ., . ~,.,. ,~
. .
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dans laquelle a ete effectuee l'opération de soudage presente
par rapport aux regions voisines B et C des deformations et
des modifications de structure qui rendent son utilisation alea-
toire en tant que surface de contact destinee à recevoir un or-
gane de branchement tel que 17, voir figure 3. Seules les re-
gions B et C voisines de A seront par suite utilisees pour
accueillir de tels organes de branchement.
Les possibilites qui se présentent au constructeur
pour la mise en oeuvre du procedé de fixation qui vient d'être
décrit sont, en pratique, dictées par les deux preoccupations
suivantes. D'une part, il ne faut pas que l'epaisseur e de la
couche de cuivre soit trop faible si l'on veut que les proprie-
tés mécaniques de la bande 2 soient suffisantes pour amener une
bonne résistance mécanique lorsque l'organe de raccordement est
mis en place, ou lors de court-circuits. En effet, lorsque la
bande bi-métallique est obtenue par voie de laminage, il n'est
pas possible de choisir une proportion de cuivre par rapport à
l'aluminium qui soit quelconque, de sorte que souhaiter la
presence d'une certaine épaisseur de couche de cuivre revient
à s'imposer une epaisseur déterminée d'aluminium ; les propor-
tions varient en pratique entre 10 et 15 %.
D'autre part, choisir une épaisseur h du support 4
trop faible ou trop elevée revient à provoquer au voisinage du
point de soudure une densite de courant trop forte ou insuffi-
sante.
Cet aspect du phenomène est rendu plus clair à l'examen
de la figure 3 qui represente la coupe d'une barre 1 reliee par
soudage à une bande bi-metallique 2 au niveau d'un point de
soudure 7. L'opération de soudage qui s'est effectuée dans la
ione 7. L'opération de soudage qui s'est effectuée dans la
zone représentée par des pointillés presente par exempb un cer-
tain diamètre d puisque les électrodes sont généralement cylin-
,
103'~788driques. Dans la région 8 du point de soudure représenté par
des x les contraintes thermiques font apparaître une modifica-
tion de l'adherence de sorte que les lignes de courant telles
que l seront considérées comme représentant la plus grande frac-
tion du courant circulant entre l'organe de connexion (17) et
la barre (1), les lignes de courant en trait tireté n'étant
pratiquement pas prises en compte pour le calcul de la section
de passage. Si l'on appelle h l'épaisseur du support en alumi-
nium 4, le procédé de fixation sera plus avantageux si cette
hauteur est comprise entre ~n tiers et un sixième du diamètre
d du point et de préférence entre le quart et le cinquième.
Si l'on veut enfin que le procédé de fixation soit
compatible avec la rigidité propre des barres omnibus, eu
égard aux courants susceptibles d' être véhiculés par la couche
de cuivre lorsque de nombreux organes de branchement sont
raccordés sur la ligne, on trouve un résultat expérimental qui
donne un bon rendement thermique et mécanique lorsque l'épais~
seur h du support en aluminium est inférieure ou égale à envi-
ron un sixième de l'épaisseur l de la barre omnibus 1.
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La répartition des points de soudure le long de la
barre sera choisie en fonction de la distribution possible
des organes de raccordement et de façon ~ assurer que la bande
bi-metallique n'ait pas tendance à se séparer de la barre entre
deux points de soudure.
On constatera que la circulation du courant entre la
couche de cuivre et la barre omnibus n'est considérée s'effec-
tuer que par l'intermédiaire des points de soudure. Il est par
suite inutile soit d'opérer un traitement superficiel onéreux
entre les surfaces d'aluminium en contact, soit encore de dis-
poser entre elles un fluide bon conducteur.
Dans le raisonnement tenu ci-dessus, on a supposé que
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la section du point de soudure etait circulaire. Il est clair
que le procede et les proportions qui en permettent la mise
en oeuvre sont seulement dépendants de la surface du point de
soudure, de sorte que si celui-ci etait par exemple de section
carree, il faudrait tenir compte du diamètre qui donnerait une
section equivalente. L'appl;cation du procedé décrit ci-dessus
et les mesures qui en permettent la bonne mise en oeuvre sont
intéressantes a examiner dans le cas où un depôt d'etain a ete
effectue sur la couche de cuivre avant soudage. Un tel depôt
presente un grand intérêt en raison des bonnes proprietes de
conduction et de frottement de l'étain, qu'il est impossible
d'appliquer directement sur l'aluminium, sans avoir recours à
des procédés très onéreux pour eliminer la porosite du dépôt.
Il est entendu que dans le cas où la couche de cuivre
a déja été étamée, le procédé de base et les mesures qui l'ac-
compagnent restent les mêmes.
Si l'on soumet une bande composite comprenant donc un
support en aluminium 4, une couche de cuivre 3 et un dépôt
d'étain 9 à un procedé de fixation par soudure par point, on
constate une faible diffusion de l'étain dans la matiere des
électrodes. Comme les opérations sont répetees un grand nombre
de fois avec les mêmes électrodes, on assiste à une transforma-
tion progressive de la matière de celles-ci en bronze, qui dé-
teriore les bonnes propriétés de contact, de sorte que l'on voit
apparaitre des phénomenes de soudure et d'arc entre l'électrode
et la bande etamée.
Afin d'éliminer cet effet nefaste le procédé decrit
ci-dessus a ete completé par l'interposition d'une bande de
cuivre 10 de faible épaisseur, par exemple d'un dixieme de mil-
limètre, entre l'électrode et le depôt d'etain, ainsi que celaest visible à la figure 4.
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Cette bande de cuivre est animée d'un mouvement pas-à-
pas F qui lui permet de présenter à chaque point de soudure une
nouvelle portion metallique exempte de tout contact anterieur.
Comme le depôt d'etain n'est souhaite que dans les
zones ou s'effectue le raccordement, on peut aussi prévoir un
etamage selectif dans une region determinee de la couche de
cuivre.
Dans la figure 5, on a protegé par un masque 11 en ma-
tière plastique une bande cuivre-aluminium 3,4, qui circule dans
son couloir 12 lorsque celle-ci est soumise à un depôt d'etain
9, par exemple par voie électrolytique. Les régions protegees
du dépôt, telles que 13, pourront éventuellement être utilisees
pour l'application des electrodes de soudure. Par ailleurs, le
masque previent tout dépôt inutile sur les autres portions de
la bande.
~ Le mode d'étamage illustré à la figure 6 ne diffère
du précedent que par la forme du masque 14 qui presente une por-
tion 15 empêchant tout dépôt d'étain dans une région médiane
16 de la bande cuivrée.
