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"Perfectionnements apportés aux procédés et aux appa- relis de soudure'
La présente invention se rapporte en général à la soudure et plus particulièrement aux applications de la soudure à des objets auxquels on a donné préalablement une forme sensiblement tubulaire.
Bien qu'un grand nombre des caractéristiques de la ,présente invention soit applicable à l'industrie de la
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soudure en général, que le chauffage soit produit par l'électricité par exemple au moyen d'un arc court, par résistance, ou au moyen d'un arc ordinai- re, ou qu'il soit produit au moyen du gaz, par exem- ple au moyen de chalumeaux à acétyl$ne dont on se sert en pr6aonoe do l'organe ou d'une atmosphère spéciale comburante, ou que le chauffage soit effec- tué d'une façon analogue quelconque, on a décrit dans ce qui suit et représenté sur le dessin annexé la présente invention d'une façon plus particulière dans ses rapports avec la soudure électrique du type dit à arc court.
Il ressortira toutefois de l'exposa que l'invention n'est pas seulement applicable aux moyens particuliers qui permettent d'obtenir la température de chauffage nécessaire pour la soudure.
L'homme du métier considère qu'il est né- cessaire, pour la soudure des matières qui se pré- sentent sous forme de tubes, de soumettre la matiè- re chauffée préalablement à une pression suffisante pour amener les bords chauds en contact l'un avec l'autre dans des conditions favorables à la soudure.
Que cette pression au moment de la soudure soit ob- tenue soit par le passage de la matière à travers un jeu de molettes ou de plusieurs jeux de molettes successifs, soit par son passage à travers une ou plusieurs filières ou par l'utilisation de l'appareil dit "drawing bell", la pression appliquée à la ma- tière tend à introduire de force dans toutes les par- ties de sa surface toutes les particules projetées.
On sait que le chauffage qui doit néces- sairement atteindre une température suffisamment élevée pour amener au moins les bords de la matière
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à l'état fondu ou sensiblement fondu produit une vapeur qui entraîne une quantité considérable de matière fondue., En raison du volume énorme de ces vapeurs comparé à l'espace occupé initialement par le métal proprement dit, cette vapeur se trouve sous une pression telle qu'elle tend à distribuer la matière fondue, généralement sous forme de petits granules,tout autour d'une partie importante de la périphérie de la matière.
Lorsque ces particules ou granules viennent en contact avec la corps princi- pal de la matière qui se trouve à une température sensiblement égale à celle de l'air ambiant ou à une température légèrement supérieure,ils se solidifier immédiatement sur ladite matière. Lorsqu'on appliqua ensuite la pression pour effectuer la soudure, ainsi qu'on l'a dit plus haut, ces particules sont intro- duites de force dans la surface de la matière et produisent une série d'imperfections et la matière prend un aspect grêlé..
Bien que la production de ces imperfections sur la partie principale de la matière ne soit pas un obstacle à l'usage que l'on désire faire de ladite matières celle-ci, lorsqu'el- le présente ces imperfections, est considérée comme étant de qualité inférieure et on la paie par conséquent à un prix plus bas. L'inclusion de ces parties dans le joint ests d'autre part, nette- ment désavantageuse parce que lesdites particules peuvent gêner l'opération de soudure au point de produire un joint partiellement imparfait dans l'ob- jet fini.
Un des objets de la présente invention est un procédé de soudure caractérisé par l'utilisation de moyens qui agissent pour confiner les vapeurs
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et les particules fondues et qui permet de leur imprimer un déplacement dans un certain sans. La zone confinée produite conformément à la présente invention s'étend de préférence le long de la pigne prévue de soudure, ce qui permet d'empêcher le dépôt de particules fondues sur la partie principale de la périphérie de l'objet que l'on soude.
Cette zone confinée au voisinage de la li- gne de soudure permet d'agir efficacement sur toute particule qui pourrait tendre par la suite à s'incorporer dans ladite ligne de soudure ; cette zone confinée permet aussi d'agir sur les bords chauffés de façon à réduire au minimum la forma- tion d'un bourrelet appréciable sur l'objet fini.
La présente invention ne permet pas seulement de donner aux vapeurs et aux particules fondues un mouvement dans un certain sens, mais elle permet encore,dans des limites appréciables, de concentrer le chauffage aux-parties constituant le bord proprement dit. Ceci ne permet pas seule- ment de conserver la chaleur en la localisant aux parties qui doivent être soudées, mais donne aussi un produit supérieur pour daux raisons principales. En premier lieu, grâce au fait qu'on localise le chauffage à una zone comparativement étroite, la tendance de la matière à se cintrer lors du refroidissement est réduite au minimum en raison du fait que la zone chauffée a une ttès faible importance en comparaison de la surface complète de l'article, grâce à quoi la tendance au cintrage est efficacement écartée.
En deuxième lieu, par suite de cette localisation, une zone @
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extrêmement petite est soumise partiellement à la température de soudure et le reste de cette zone est caractérisé par une texture à grain sensible- ment plus fin. L'application subséquente de la pression pour effectuer la soudure est suffisante pour mettre en contact sensiblement immédiat les zones à grain plus fin, grâce à quoi le grain le long de la soudure est souvent même supérieur au grain du reste de la matière.,
Ce qui vient d'être indiqué et d'autres buts de l'invention apparaîtront d'une façon plus claire si l'on se reporte au dessin annexé et à la description suivante.
Sur ledit dessin
La fig. 1 est une élévation longitudinale plutôt schématique d'une forme d'exécution d'un appareil conforme à la présente invention;
La fig. 2 est une coupe transversale par II-II de la fig. 1 vue dans le sens des flè- ches;
La fig. 3 est une coupe transversale sui- vant III-III de la fige 1 vue dans le sens des flèches:
La fig. 4, enfin, est une vue en pers- pective d'un des organes combinés pour produire le confinement, le refroidissement et le guidage de la matière à souder.
Pour plus de clarté, on a décrit dans ce qui suit l'application de l'invention à un appa- reil à souder du type général représenté dans le brevet belge n 3610195 du 4 juin 1929.
Cet appareil comprend généralement un carter 2 qui sera désigné dans ce qui suit sous le nom de carter
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de soudure et un carter 3 désigné dans ce qui suit par l'expression carter de façonnage ou de cali- brage, Ces carters sont pourvus respectivement de molettes 4 et 5 désignées dans de qui suit par les adressions molettes de soudure et molettes de façonnage. Les molettes de l'un ou de l'autre de ces carters ou des deux carters peuvent être commandées toutes ou en partie d'une façon voulue quelconque (non représentée) et elles peuvent en outre être montées de façon qu'on puisse les régler pour faire varier le diamètre du passage entre molettes.
Entre les carters se trouve une carcasse 6 de préférence feuilletée et pourvue d'un prolon- gement 7 qui porte una plaque d'écartement 8.
Sur cette plaque 8 est fixé un organe 9 en forme de ,%or.pille qui constitue à son extrémité de gauche, vue sur la fig. 1, des moyens pour la réception et pour le guidage de la matière tubulai- re M et quiprésente à. son extrémité de droite sur la mono figure un ensemble 10 constitué par un enroulement et un noyau intérieurs. Le noyau représenté est constitué par une pièce en forme de plaque qui se termine par des pièces polaires 11 et 12 coopérant respectivement avec des pièces polaires extérieures 14 et 15 qui agissent par un courant magnétique sur la carcasse 6.
Autour du noyau et entre les pièces po- la.ires. 11 et 12 se trouve un enroulement 16 auquel on peut amener un courant à pulsations périodiques provenant d'une source appropriée, ledit enroule- ment constituant le primaire d'un transformateur dont le secondaire peut être constitué par la
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matière M. En raison de la construction qui vient d'être décrite, il est clair que le courant amené dans l'enroulement 16 et dans le secondaire qui l'entoure provoque la formation d'un courant par induction dans le secondaire dans le sens de la circonférence de ce dernier., En raison du fait que le secondaire est constitué par une simple spire ouverte par ses bords seulement,, il est clair que la résistance est la plus grande dans l'espace que délimitent les bords voisins, cet espace constituant la. ligne de soudure projetée.
En raison de la résistance plus grande àfécoulement du courant à l'endroit de la ligne de soudure, le chauffage maximum se produit dans cette zone. En réglant convenablement l'arrivée du courant dans l'enrou- lement 16, la quantité de chaleur Est suffisante pour élever les bords à la température ou sensi- blement à la température nécessaire pour la soudure pendant que la matière passe à travers l'appareil.
Conformément à la présente invention, on peut règler les molettes de façonnage de manière qu'elles amènent les bords de la matière en contact l'un avec l'@autre pendant le passage de ladite matière entre les molettes ou bien on peut régler lesdites molettes de façon que lesdits bords restent légèrement écartés. La matière, en raison de sa tendance à se comporter comme un ressort, provoque l'écartement des bords lorsque ladite ma- tière quitte le carter de façonnage, l'écart étant réglé au moyen de galets 17 que porte un carter 18 qui sert à régler l'arc court.
Lorsque le réglage des organes est tel qu'il se produise un contact initial des bords
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pendant que la matière passe à travers le carter de façonnage, le circuit se ferme d'abord en ce point et il s'établit un courant à travers le joint pendant le déplacement de la matière, tandis que la sépara- tion des bords qui a lieu ensuite dans les limites que permettent clas galets de réglage de l'arc court a pour résultat la formation dudit arc court. La longueur de celui-ci, longueur qui dépend de l' écart des bords et de la longueur de la zone d'arc court peut être réglée par le déplacement des galets de réglage de l'arc court, ladite zone se propageant le long de la matière à mesure que celle-ci s'appro- che en passant à travers l'appareil.
Lorsque le réglage desorganes est tel que les bords de la matière ne sont pas mis en contact pendant leur passage à travers le carter de façonna- ge, l'arc s'amorce en un point déterminé, soit par le réglage des galets 17, soit par un réglage des galets de soudure proprement dits, le réglage étant tel que les borda soient amenés en contact l'un avec l'autre , dans ce cas en un point qai se trouve entre les carters 2 et 3. A partir de ce point de contact initial qui crée l'arc court, ce dernier se propage vers l'arrière dans le sens opposé à celui du déplacement de la matière et il se maintient en un point de l'espace à mesure que la matière avance.
Par conséquent, avec les deux genres d'opérations, on provoque la formation d'une zone d'arc court dans laquelle les bords de la matière sont amenés à la température de soudure ou sensiblement à la température de soudure.
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Le déplacement de la matière se produi- sant, les bords chauffés sont amenés en contact l'un avec l'autre à la température à laquelle ils ont été élevés dans la zone d'arc court; il s'éta- blit ainsi une zone de résistance dans laquelle le chauffage se poursuit:, mais cette fois par résis- tance., Les bords chauffés sont amenés ensuite en contact pour être soudés par application de la pres- sion nécessaire pour la soudure, pression qu'exer- cent les molettes de soudure 4 que porte le carter de soudure
Dans le sens axial de la matière et dans un sens sensiblement radial par rapport à celle-ci se trouve une paire de guides 19 qui servent, ainsi qu'on le verra plus loin, à délimiter une certaine zone.
Sauf que l'un des guides est un guide gauche et l'autre un guide droit, ces deux guides ont de préférence une construction générale analogue et sont montés de façon à amener leurs bords concaves 20 en contact avec les bords de la matière M des deux côtés de la ligne de soudure projetée de façon à guider et à supporter ladite matière. Dans cette position, lesdits guides délimitent une zone dans laquelle les vapeurs produites par le chauffage dû à l'arc court et la matière fondue projetée par les vapeurs sont confinées de façon que le dépôt ulté- rieur de particules de matière fondue sur la partie principale de la périphérie de la matière soit em- pêché.
Conformément à la présente invention cependant, on ne désire pas seulement constituer une zone définie telle que celle qui a été indiquée,
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mais aussi fournir des moyens qui permettent d'é- loigner ladite vapeur et lesdites particules fon- dues dans un certain sens à partir de la matière et le la zone Z. Ceci peut être réalisé canne on l'a représente sur le dessin annexé par l'utilisa- tion de tuyères à air 21 qui dirigent des jets d'air 22 vers le haut, c'est-à-dire vers la matière dans un sens généralement opposé au sens dans lequel progresse la matière et de préférence sousun angle tel que ledits jets coupent la ligne de la soudure projetée aux deux cotés opposés de ladite ligne de soudure.
Par l'utilisation de l'air sous une pression suffisante, on peut, non seulement éloi- gner complètement les vapeurs et les particules fondues de la matière aussi vite que ces vapeurs et ces particules sont produites, mais aussi on peut obtenir un effet de nettoyage sur les parties qui constituent les bords extérieurs de la matière, de façon à éloigner une quantité de ladite matière dans des proportions qui dépendent de la pression de l'air et de manière à réduire d'une façon cor- respondante la tendance qui se manifeste à la pro- duction d'un bourrelet faisant saillie le long de la ligne de soudure.
Il est clair que l'air exerce aussi un effet de refroidissement sur les particules fondues et qu'il les solidifie à un degré tel qu'il empê- che que lesdites particules adhèrent soit à la surface de la matière au moment où elles viennent en contact avec ladite matière soit à la surface des molettes de soudure 4.
En raison du fait que les guides 19 sont soumis directement à l'action de la chaleur intense qui règne dans la zone d'arc court, il convient de
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prévoir des dispositifs appropriés pour le refroi- dissement desdits guides. Le dispositif représenté sur le de sain annexé est constitué par un conduit
23 pratiqué à l'intérieur et régnant sur toute la longueur de chacun des guides au côté voisin de la zone 2, les extrémités des conduits étant dirigées vers le hauts, comme on l'a indiqué en 24. Ces con- duits peuvent présenter en des points appropriés sur toute leur longueur des ouvertures séparées 25 sus- ceptibles de produire une série de jets d'eau 26 diri- gés vers le haut et vers l'extérieur à partir des guides respectifs et à travers la zone X.
Les extré- mités relevées 24 tendent à leur tour à produire des jets 27 qui agissent pour refroidir les extré- mités des'guides respectifs,, grâce à quoi lesdits guides peuvent être conservés pendant le temps vou- lu.
Les jets d'eau, outre leur fonction de refroidir de la façon voulue les guides mêmes, coo- pèrent encore avec les jets d'air pour solidifier les particules de métal déchargées vers l'antérieur par l'opération qui consiste dans le chauffage par arc court.
Il est clair que les jets d'eau, au lieu d'être disposés de la façon représentée sur le dessin, peuvent être dirigés sur les guides de façon que l'eau déchargée par lesdits jets agisse effica- cement pour refroidir les guides d'où s'écoule l'eau. Ceci peut être réalisé par exemple par le déplacement des conduits d'eau vers le haut par rapport aux parties inférieures des guides et par @@ conséquent par leur rapprochement de la matière, @
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une certaine partie de l'eau étant déchargée vers le bas sur les surfaces des guides.
Pour fournir l'eau de refroidissement aux conduits 23, chacun de ceux-ci peut présenter un raccord 28 relié à son tour à une source d'eau 29 au moyen de raccords isolés 30 qui sont prévus pour éviter qu'on mette en court-circuit le joint de la matière.
De préférence, on prévoit également des tuyères 31 dirigées dans un sens opposa et vers le bas de façon à projeter des jets d'eau 32 qui agissent sur la surface d'une des molettes de soudure pour empêcher l'adhérence des particules de métal fondu à la surface des molettes. L'eau déchargée contre les surfaces des molettes de soudure agit également pour laver ces surfaces et pour les maintenir pro- pres, de façon que l'aspect du produit fini ne souf- fre pas, comme cela se produirait si des matières étrangères pouvaient s'accumuler sur la surface des molettes et être introduites par laminage dans la surface de la matière que l'on soude.
La demande- resse a constata également que l'effet de refroidis- sement de l'eau ainsi déchargée produit une contrac- tion des particules de métal chaud telle qu'elles éclatent et se détachent des molettes même dans le cas où lesdites particules ont été projetées sur la surface desdites molettes.
En raison du dispositif de refroidissement qui vient d'être décrit, les guides 19 tendent également à restreindre la zone de chauffage des bords et à limiter cette zone à une région très voi- sine des bords. Ces conditions dans lesquelles s'effectue le chauffage sont très désirables parce que non seulement elles conservent l'énergie fournie
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pour amener les bords proprement dits à une tempéra- ture favorable à la soudure et cela grâce au fait que ces conditions tendent à confiner la chaleur, mais encore parce que, en raison du fait qu'elles limitent l'effet de chauffage à une zone relativement étroite, la surface totale de métal chauffé constitue une fraction tellement faible de la section totale de la matière qu'elle ne peut pas agir pour donner au
Joint une tendance à prendre la forme d'une hélice.
Les guides présentent également l'avantage de tendre à maltenir les parties constituant les bords de la matière directement opposées l'une à 1!au- tre dans la zone d'arc court grâce à quol lesdits bords sont maintenus à l'alignement de telle façon qu'une tendance ultérieure desdits bords à se che- vaucher ou à se recouvrir est réduite au minimum.
Les avantages de la présente invention ne résultent pas seulement du fait de Inexistence, dans le voisinage des bords de la matière de forme sensi- blement tubulaire, d'organes destinés à supporter mécaniquement et à guider ladite matière, mais éga- lement de l'existence de moyens qui agissent pour e restreindre la zone chauffée et pour confiner dans un certain espace les vapeurs et les particules de métal fondue
L'invention présente encore l'avantage résultant de l'appareil et de la pratique d'un pro- cédé de soudure qui agissent non seulement pour so- lidifier les particules de métal mais aussi, et de préférence, pour les enlever dans un certain sans,
1 enlèvement coïncidant avec un rinçage ou un essuyage sur et travers les bords de la matière, dans le voi- sinage de la ligne de soudure projetée.
]D'autres avantages de l'invention résultent du fait que le procédé el l'appareil qui font l'objet de la présente invention sont applicables à la soudure de matières auxquelles on a donné une forme sensiblement tubulaire et qui sont efficaces pour empêcher le dépôt, à la surface desdites matiè- res, de particules fondues qui pourraient donner un aspectgrêlé au produit ou âtre cause d autres imperfections à la surface du produit au cours de
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1'application ultérieure de la pression nécessaire pour effectuer la soudure.
Bien que dans ce qui précède, on ait décrit et que sur le dessin annexé on ait repré- sent le mode d'exécution préféré de la présente invention, il est bien entendu que la construction et le procédé ici décrits peuvent tous deux être modifiés sans qu'on s'écarte de l'esprit de ladite invention.
REVENDICATIONS
1. Procédé de soudure comportant le chauffage des bords opposés de la matière à souder, ledit procédé étant caractérisé par le fait qu'il comprend la formation d'une zone de chauffage déli- mitée dans le voisinage des bords de la matière.
2. Procédé conforme la revendication 1, caractérisé par le fait que les vapeurs produites par le chauffage sont confinées et soumises à un refroidissement pendant qu'elles sont ainsi confi- nées.