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"Perfectionnements relatifs aux procédés et aux appareils pour pour souder électriquement les ébauches de tubes"
La présente invention se rapporte à la soudure des tubes. L'invention appartient plus particulièrement au type de soudure dans lequel l'article amené à la forme tubulaire, avec les bords voisins l'un de l'autre, avance de manière continue dans une gorge de soudure comprenant des pièces par lesquelles les bords de l'article sont pressés l'un contre l'autre pendant que l'on fait passer le courant dans le joint formé par les bords voisins pour obtenir la soudure de l'article sous forme d'un tube. En faisant une révision rapide de
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l'historique de cette branche, on voit que la soudure dont il s'agit a été pendant de nombreuses années exécutée par du courant alternatif.
Lorsqu'ultérieurement on a désiré accroître la production, et augmenter la vitesse de déplacemont des objets de forme tubulaire dans la gorge de soudure, le courant alternatif produisait un effet de "point" dans lequel se trouvaient des parties de tube soudées de manière plus parfaite, correspondant aux valeurs maxima du courant variant périodiquement, alternant avec des parties moins bien soudées, correspondant aux valeurs minima du courant. De cette manière, avec un courant alternatif de fréquence normale à 60 p/s et une vitesse de déplacement du tube à travers les galets de soudure de 18 m. par minute, on avait quatre "points" par centimètre dans le tube soudé, chaque point correspondant à une valeur maximum du courant de soudure revenant périodiquement.
Bien que l'on pourrait éviter le caractère non uniforme de la soudure par points, en employant du courant continu, les hommes de métier ont longtemps considéré la soudure continue du tube par courant continu comme impossible à obtenir car ils ne jugeaient pas possible de produire le courant continu à basse tension avec la forte intensité requise.
Les courants nécessaires à ce type de soudure sont de l'ordre de plusieurs milliers d'ampères, souvent de 16.000 à 25.GGG ampères et même davantage; les tensions sont au contraire d'un ordre relativement peu élevé, souvent de deux à six volts.
Comme l'indique le brevet belge N 372.958 du 25 A o û t@@ 1930, la soudure continue des tubes peut être effectivement réalisée à de grandes vitesses tout en obtenant une soudure uniforme,, dépourvue de points, en amenant aux galets de soudure le courant engendré par une génératrice à courant continu
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à excitation séparée. D'après les connaissances actuelles, il semble cependant qu'on n'avait pas trouvé à ce jour le moyen d'opérer la soudure des tubes avec une génératrice à courant continu à auto-excitation.
L'invention a pour objet de réaliser la soudure des tubes avec du courant continu et par l'intermédiaire d'une génératrice à auto-excitation. Conformément à la présente invention, on prévoit une méthode perfectionnée pour souder électriquement une ébauche de tube, et cette méthode consiste à produire un mouvement relatif entre l'ébauche et une paire d'électrodes de soudure, à engendrer un courant continu, à faire en sorte qu'une partie du dit courant induise une force électromotrice dans l'induit du générateur, à alimenter les électrodes de soudure avec le courant provenant de cet induit, et à régler la tension induite dans cet induit pour maintenir le courant dont il s'agit à une valeur sensiblement constante, pour que les bords opposés du joint du tube forment un.e soudure continue, sans interruption.
Conformément à une autre caracyéristique de l'invention, on prévoit un appareil perfectionné pour souder électriquement une ébauche de tube dans 'lequel ce tube est déplacé par rapport à une paire d'électrodes de soudage, adaptées en vue de venir en prise avec le tube, des deux côtés du joint à souder et une génératrice à courant continu à auto-excitation connectée aux dites élec- trodes,-alimente ces dernières en courant continu de valeur sensiblement constante, de telle sorte que les parois des deux côtés du joint sont amenés à former une soudure continue et sans interruption.
L'invention prévoit une génératrice à courant continu à auto-excitation, adaptée en vue de maintenir la stabilité de fonctionnement, tout en fournissant
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le courant basse tension, forte intensité, requis malgré les variations des conditions de soudage. Plus explicitement, une caractéristique importante de l'invention comprend une génératrice à auto-excitation possédant un champ shunt dont la valeur est élevée de manière anormale, et qui se distingue particulièrement des machines à auto-excitation antérieures par le fait que l'enroulement shunt est capable de fournir de manière continue au moins cinq fois le nombre d'ampèrestours nécessaire pour donner la tension minimum de fonctionnement stable.
Pour que la présente invention soit mieux comprise et plus facilement exécutée, elle va être maintenant décrite en regard des dessins annexés représentant une réalisation de l'invention et dans lesquels :
La figure 1 est une vue schématique représentant une génératrice du type conforme à la présente invention, connectée aux galets de soudure d'une machine à souder les tubes.
La figure 2 montre un diagramme représentant une courbe caractéristique de saturation pour tôle d'acier dans laquelle on voit la relation entre les ampères-tours et le flux magnétique produit avec cette matière.
D'après les dessins, on voit en 2 un tronçon de tube se déplaçant à travers une gorge de soudure de tout type approprié. Cette gorge peut, par exemple, se composer de galets horizontaux 3, 3, possédant des périphéries courbes pour recevoir le tube; ces galets servent à supporter Ici pièce, à serrer celle-ci afin d'amener en contact étroit les bords de la fente formant le joint 2' à souder et permet- tant de faire passer le courant électrique à travers les bords
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du joint pour souder ce dernier. Le tube peut ê.tre entrainé à travers la gorge de soudure de la manière habituelle.
D'ha- bitude le tube est formé à partir d'une feuille et amenée à la forme tubulaire avec ses bords voisins l'un de l'autre, au moyen de galets de forme, entraînes par moteur, qui fa- çonnent tous deux le tube, comme indiqué plus haut et le font avancer dans la gorge de soudure. On peut naturellement employer tous moyens de commande appropriés.
On a prévu une amenée de courant sensiblement con- stant aux galets de soudbre 3, 3, pour faire en sorte que les parois du tube sur les côtés opposés du joint forment une sou- dure continue, sans interruption. On voit en 4 une génératrice à courant continu du type shunt; l'induit est figuré en 5, et en 6 l'enroulement de champ shunt. L'enroulement 6 est tel qu'à la tension minimum qui doit être fournie, l'induction correspond à la partie de la courbe de saturation qui assure un fonctionnement stable et cet enroulement est en outre tel qu'il fournit au moins cinq fois plus d'ampères-tours que le nombre requis pour donner la tension minimum de fonctionnement stable.
Par exemple, on se référera à la courbe caractéristi- que de saturation de la tôle d'acier,représentée sur la figure 2; sur cette figure on a porté en abscisses le nombre d'ampè- res-tours par centimètre de longueur du circuit magnétique, ce nombre d'ampères-tours étant multiplié par le coefficient 2,54; oh a porté en ordonnées l'induction en gauss dans le même circuit, cette induction étant multipliée par le coeffi- cient 6,45; la machine peut être construite de telle sorte que la tension minimum à fournir soit obtenue pour une ordon- née voisine de 100.000, soit environ 15.GGG gauss.
Il est à @
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noter que cette valeur de l'induction se trouve dans le coude de la courbe de saturation, c'est pourquoi le fonctionnement à la dite tension minimum est stable. Ainsi qu'on le voit d'après la courbe, la valeur des abscisses correspondante est d'environ 80, soit environ 55,4 at. par centimètre de longueur de l'acier dans le circuit magnétique du champ sont suffisants pour produire le flux mentionné plus haut.
Par conséquent, si l'enroulement de champ est suffisant pour permettre d'en- ployer environ 800 ampères-tours par centimètre de longueur, la valeur d'induction résultante correspondant à cette valeur d'ampères-tours serait d'environ 25.GGG gauss et la tension qui est proportionnelle à l'induction dépassera la tension minimum précitée d'environ 6G %. En résumé, si par exemple la machine était construite pour fournir trois volts comme minimum à environ 15-500 gauss et possède un enroulement sus- ceptible de fournir par exemple 25 fois plus d'ampères-tours que le nombre qui serait nécessaire pour produire cette ten- sion minimum, on pourrait obtenir une tension minimes de 4,8.
Entre ces limites,le. tension peut facilement être modifiée an moyen d'un rhéostat du type courant, tel qu'indiqué en 7 en obtenant un fonctionnement stable. L'expression "fonctionne- ment stable" est destinée à indiquer que la tension ne variera pas lorsque la charge sur l'induit change rapidement de zéro à la pleine charge de la génératrice.
Il est naturellement bien entendu que la courbe de saturation de la figure 2, aussi bien que les valeurs d'in- duction,tensions, et ampères-tours, spécifiées ci-dessus sont simplement données à titre d'exemple. La véritable induction dans une machine donnée dépendra naturellement des facteurs de construction. Le nombre de fois que la valeur des ampères-
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tours à la tension maximum dépasse les ampères-tours à la tension minimum est fonction de la nature de la matière à souder et d'autres caractéristiques, telles que l'épaisseur de la paroi de cette matière.
Cependant, pour que la génératrice puisse assurer le réglage requis, son enroulement de champ doit pouvoir fournir au moins cinq fois plus d'ampères-tours que le nombre requis pour donner la tension minimum de fonc- tionnement stable. La génératrice formant l'objet de la pré- sente invention se distingue des génératrices antérieures par son enroulement de champ extrêmement puissant et en particulier par un enroulement de champ d'une valeur telle qu'il puisse fournir de manière continue au moins cinq fois plus d'ampères- tours que le nombre requis pour assurer un fonctionnement sta- ble. Le champ puissant indiqué ci-dessus est tout à fait anor- mal pour du travail courant, mais permet d'avoir une généra- trice particulièrement adaptée pour la soudure de différents types de tubes.
La vitesse de déplacement du tube à travers la gor- ge de soudure peut être modifiée suivant les besoins en ré- glant la vitesse du moteur qui entraine ce tube et de cette manière les limites des conditions de fonctionnement que l'on peut obtenir avec le réglage de tension mentionné ci-dessus peuvent être encore étendues.
En outre, on peut augmenter la gamme de réglage de la tension en variant la vitesse de rotation de l'induit 5 de la génératrice. Dans ce but, on voit cet induit entrainé par un moteur électrique 8, dont la vitesse peut être modifiée de 1'une quelconque des différentes manières bien connues des hommes de métier. En prévoyant des moyens pour varier la vites-
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se de l'induit, il n'est pas nécessaire que l'enroulement de champ 6 mentionné plus haut soit aussi puissant qu'il a été indiqué, étant donné que, si sa puissance est diminuée, on peut compenser la diminution dans la gamme des tensions à fonctionnement stable correspondant à cette réduction et étendre cette gamme par variation de vitesse de l'induit en question.
Les termes et les expressions employées ci-dessus sont destinés à décrire et non pas à limiter l'invention et il n'est pas dans l'intention de l'inventeur en employant ces termes et ces expressions d'exclure aucun équivalent des caractéristiques décrites ou de parties de celles-ci mais de reconnaitre que différentes modifications sont possibles tout en demeurant dans le cadre de l'invention.
REVENDICATIONS
1.- Une méthode pour la soudure électrique d'ébauches de tubes comprenant le mouvement relatif entre l'ébauche et une paire d'électrodes de soudage, caractérisée par la production de courant continu pour qu'une partie de ce dernier engendre un champ magnétique afin d'induire une force électromotrice dans l'induit de la génératrice, l'amenée du courant de l'induit aux électrodes de soudage, et le réglage de la tension induite dans cet induit afin de maintenir ce courant à une valeur sensiblement constante pour que les parois des côtés opposés du joint du tube forment une soudure continue, sans interruption.