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"Perfectionnements aux procédés pour réunir des pièces ensemble".
La présente invention est relative à la fabri- cation de pièces tubulaires, et particulièrement à un procédé de formation de joints soudés entre des tron- çons de tube.
L' invention a pour but d'augmenter l'utilité de tubes de construction dans la fabrication de divers articles, à l'aide d'un procédésimple etpeu coûteux de formation de joints efficaces entre les tronçons de tubes de ce genre, et de permettre de réduire le poids de 1'article fabriqué en renforçant de préfé- renoe ces joints de façon qu'une résistance appropriée puisse être obtenue avec des tubes plus légers.
L'in-
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vention a plus spécialement pour objet un procédé de for- mation, par soudure électrique par résistance, de joints entre une extrémité d'un 'cube et une autre partie, parti- culièrement le côté d'un autre tube, procédé qui est rapide, propre à être réalisé industriellement et qui réduit au minimum, pendant la soudure, le changement dans les carac-
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éristiques et l'aspect du métal à l'endroit de la soudure et près de celle-ci;
ce procédé permet en outre de conserver aux tubes leur solidité, de leur donner leur fini définitif avant que les joints soient faits, et de renforcer les tu- bes, de préférence en utilisant des pièces tubulaires que l'on y insère, de manière que ces pièces coopèrent à la formation des joints pour la faciliter, renforcent les joints obtenus et repartissent les efforts pour les éloigner de la soudure afin de donner de l'élasticité aux joints, L'invention a également pour but d'assurer la formation de joints efficaces ayant la résistance voulue en soudant principalement à l'aide du métal despièces de renforcement insérées, de façon que des joints puissent âtre formés en- tre des tubes faits d'une matière difficilement soudable en employant des pièces de renforcement insérées formées d'une matière appropriée.
Le présent procédé peut être utilise avec de nombreux genres de tubes formés de nombreuses matières différentes, y compris toute matière métallique qui est susceptible d' être soudée électriquement par résistance. Par exemple, les tubes employés peuvent avoir une section transversale circulaire, élliptique, ou carrée, et ils peuvent être formés d'acier ayant une teneur faible, moyenne ou élevée en carbone, d'acier spécial ou d'aoier inoxydable, d'alu-
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minium, ou d'alliages d'aluminium.
Ces tubes peuvent être bien des tubes sans soudure, ou des tubes soudés à l'autogène ou électriquement. vans sa forme de réalisation préférée, leprésent procédé de formation de joints entre une extrémité d'un tronçon de tube et une autre partie comprend trois opéra- tions principales.
Dans la première opération, qui peut parfois être omise, on rend le corps du tube plus épais aux endroits où les joints seront formés, avantageusement en y insérant des pièces tubulaires, ou par refoulement; dans la seconde opération, on oonforme convenablement une ex- trémité de tube, et dans le troisième opération on soude cette extrémité conformée du tube à une autre partie,
L'épaississement du corps du tube peut être effec- tué par tout procédé convenable, par exemple par refoule- ment, ou, de préférence, en y insérant des pièces de ren- forcement tubulaires.
On rend lecorps destubes plus épais afin d'obtenir une extrémité- de tube ayant une aire, en section transver- sale,suffisante pour effectuer l'opération de soudure ulté- rieure, et pour augmenter la résistance des tubes à l'en- droit des joints. On préfère effectuer cette opération en renforçant les tubes,aux endroits désirés,à l'aide d'une pièce que l'on y insère et qui présente une surface ru- gueuse dont les parties en saillie sont noyées dansla surface des tubes.
Cette façon d'opérer préférée est avan- tageuse pour la raison qu'elle permet d'obtenir une extré- mité de tube formée de feuillets concentriques, qui sont reliés ensemble par un bon lien physique et électrique
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mais n'assurent qu'une conductibilité électrique relative- ment faible, de faqon que les feuillets ne glissent pas, qu'ils assurent facilement le passage de l'électricité de l'un à l'autre, mais qu'ilsretardent le passage de la chaleur de l'un à l'autre,
Quelle que soit la façon dont le corps du tube est rendu plus épais, il est également désirable d'éviter de localiser les efforts aux extrémités des parties qui sont rendues plus épaisses;
ce résultat peut être obtenu, dans le procédé d'épaississement par refoulement, en diminuant graduellement l'épaississement à l'extrémité de la partie épaissie, ou, dans leprocédé qui utilise des pièces de renforoement tubulaires, endiminuant graduellement le ren- forcement aux extrémités des pièces insérées, par exemple en fendant ou en effilant les extrémités de ces pièces insérées. Lorsque les pièces insérées sont situées en des points intermédiaires dans le tube, le tube renformé peut alors être coupé à l'endroit des centres de certaines des pièces insérées ou de toutes ces pièces, de manière à obtenir des éléments de construction de longueur convena- ble, avec des renforcements à une extrémité ou aux deux, et en tous autres points désirés.
Les extrémités des tubes rendues plus épaisses, sont alors convenablement conformées de joints pour être utilisées dans l'opération de soudure ultérieure.
L'opération de conformation des extrémités des tubes peutêtre effectuée soit par refoulement, soit par usinage.
L'opération de conformation a pour but d'obtenir une extrémité conformée fournissant une quantité donnée de mé- tal convenablement conformé et situé à l'endroit voulu pour erre utilisé dans l'opération de soudure, ce métal présen-
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tant une surface qui s'adapte sur la surface à laquelle l'extrémité du tube doit être soudée.
Ces quantifies de métal sont conformées pour former entre l'extrémité du tube et la partie à laquelle elle doit être soudée, une zone de contact initial qui est de préférence étroite et, en tout cas, bien moindre que l'aire, en section trans- versale, de l'extrémité du tube, et qui s'étend radiale- ment vers l'intérieur à partir de la surface extérieure de l'extrémité du tube, pour éviter tout déplacement de cette surface extérieure et réduire au minimum le refoule- ment du métal de soudure au delà du bord de la surface de base pendant la soudure.
Le métal de soudure affecte la forme générale d'un biseau ou rebord annulaire continu présenté par la surface de base de l'extrémité du tube, de préférence pour former une zone de contact linéaire cirocnférentielleininterrompue, mais la continuité de ce rebord peut être interrompue, de façon que ce métal de soudure affecte la forme d'une série de segments angulaire- ment espacés !{un de l'autre, avec des parties de la sur- à découvert face de base antre les dits segments.
Les partiess non en contact de la surface d'extrémité sont conformées de façon à être espacées d'une courte dis- tanoe de la surface opposée lorsque les parties sont ini- tialement en contact. Cette distance est si faible que les parties peuvent se rapprocher l'une de l'autre et ob- turer sensiblement l'espace ou vide existant entre elles pendant l'opération de soudure.
Dans l'opération de soudure, une extrémité conformée du tube et le tube transversal ou autre élément auquel elle doit être soudée sont disposés de façon à être en
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contact l'un a'veo l'autre sur la petite zone de contact obtenue par la conformation, et ils sont foetement pressés l'un contre l'autre de telle manière que, lorsque le métal rassemblé, qui sépare initialement la surface de base de l'extrémité du tube et l'autre élément, est fondu, la pres- sion oblige les parties à suivre rapidement la fusion de ce métal rassemblé et rapproche les dites parties l'une de 1 autre, On fait alors passer un courant de soud.ure pratiquement instantané entre les parties.
La soudure se produit pratiquement instantanément, et, généralement, avec une très grande vitesse et décharge de petites par- ticules de métal fondu sous la forme d'étincelles.
De bonnes soudures peuvent être tonnées par ce pro- cédé sans changer sensiblement l'aspect ou la fonne des surfaces extérieures du joint, de sorte qu'on peut donner aux tubes leur fini définitif avant que les pièces soient réunies. En outre, ce procédé evite le refoulement par pression de la matière de soudure autour des bords de la soudure, et limite le refoulement qui peut se produire à une mince couche qui peut être facilement enlevée.
Dans les joints obtenus par ce procédé, la surfaoe extérieure de l'extrémité du tube s'étend uniformément jusqu'à la surface de la partie à laquelle cette extrémité est soudée, de sorte que les joints auront normalement un aspect fini aprèsavoir été soudés,
Pour la commodité, l'invention est décrite dans toute la spécification et est représentée dans le dessin comme étant appliquée à des tubes ayant une section transversale circulaire, mais elle est également applicable, d'une ma- nière générale, à des tubes ayant une autre forme en seo- tion transversale.
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L'invention est représentée dans le dessin annexé, dans 1 equel :
La fig. 1 est une vue de côté partielle d'un tronçon de tube, aveo des parties arrachées pour montrer deux pièces de renforcement insérées en position, les parties supérieure et inférieure respectivement de la figure mon- trant les conditions qui existent en différents points dans une forme de renforcement.
Les figs. 2 et 3 montrent d'une manière quelque peu schématique une série de matrices de refoulement, dans les positions ouverte et fermée, respectivement, pour refouler ou forger des extrémités de tube afin de leur donner la conformation désirée.
La fig. 4 montre un ensemble soudé, avec deux joints soudés obtenus avec des extrémités feuilletées de tube qui ont été conformées par refoulement, le joint supérieur étant arraché pour montrer ce joint en coupe.
La fig. 5 est une vue en bout d'une extrémité de tube conformée par refoulement et prête à être soudée à un au- tre tube, avec deux pattes de métal de soudure rassemblé.
La fig. 6 est une vue de côté de l'extrémité de tube représentée fig. 5, avec des parties arrachées pour mon- trer une paroi en coupe.
La fig. 7 est une vue analogue à la fig. 5, mais montrant une extrémité dé tube avec quatre pattes.
La fig. 8 est une vue de coté de l'extrémité de tube montrée fig. 7.
La fig. 9 est une vue de côté d'un joint en T entre des tubes feuilletés de même diamètre, des partie s étant arrachées et représentées en coupe.
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La fig. 10 est une coupe faite suivant la ligne 10- 10 de la fig. 9.
La fig. 11 est une élévation de l'extrémité refoulée de tube utilisée dans le joint de la fig. 10.
La fig, 12 est une vue de côté d'une forme de pièce de renforcement insérée,'montrant une surface extérieure molettée, et des dispositions modifiées des fentes aux extrémités de la dite pièce.
La fig. 13 est une coupe, à plus grande échelle, d'une tube renforcé, montrant l'extrémité d'une pièce in- sérée et comment les fentes permettent de réduire la di- mension de cette pièce dans la partie fendue de sa longueur pour diminuer progresivement à l'extrémité de la dite pièce le renforcement assuré par cette dernière.
La fig, 14 est une vue de côté d'une extrémité de tube qui a été conformée par usinage, et elle montre en coupe un tube plus grand auquel cette extrémité de tube doit être soudée, les deux tubes étant représentés dans les positions relatives qu'ils prennent avant d'être rap- prochés l'un de l'autre pour être soudés.
La fig. 15 montre les mêmes tubes que dans la fig, 14, mais dans les positions qu'ilsprennent justeavant que l'opération de soudure commence.
La fig. 16 est une vue analogue aux figs. 14 et 15 mais montre les deux tubes après que la soudure est ter- minée ,
Les figs. 17, 18 et 19 sont trois vues d'une paire de tubes de même dimension dons les positions qu'ils pren- nent avant soudure et après avoir été soudée la fig. 17 étant une coupe faite suivant la ligne 17-17 de la fig,18,
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la fig. 18 étant une coupe faite suivant la ligne 18-18 de la fig, 17, ces deux vues montrant les tubes dans les positions qu'ils prennent juste avant que l'opération de soudure commence, et la fig. 19 étant une coupe analogue à la fig. 17, maismontrant les tubes après soudure.
La fig, 20 représente schématiquement la forme géné- rale d'une fraise utilisée pour conformer les extrémités des tabès.
La fig. 21 montre une paire de tubes dans la position avant soudur pour un joint à angle aigu, des parties étant arrachées pour montrer en coupe les parois de l' extrémité du tube .
Les figs. 22, 23, 26 et 28 représentent diverses opé- rations dans un procédé de formation d'un outil coupant pour l'obtention d'un joint à angle droit.
Les figs. 4, 25, 27 et 29 des opérations analogues dans un procédé de formation d'un outil coupant pour l'obtention d'un joint à angle aigu.
La fig. 30 montre le mode d'emploi d'un outil cou- pant, et représente également une forme d'organes de ser- rage utilisés dans ce mode d'emploi.
Les figs. 31 et 32 représentent respectivement, dans les positions avant etaprès soudure, une série d'électro- des pour l'obtention d'une soudure dans laquelle lejoint est fait entre une extrémité renforcée de tube qui a été conformée par refoulement, et un tubeplus grand de dia- mètre suffisant pour permettre l'emploi d'une électrode à l'intérieur de ce tube plus grand, la fig. 32 étant une coupe faite suivant la ligne 32-32 de la fig. 31.
La fig. 33 est une coupe d'une séried'électrodes
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dans la position qu'elles occupent après soudure et qui peuvent être utilisées pour soud-er un joint entre des tubes de même diamètre, et dans laquelle l'extrémité des tubes est conformée par usinage .
Le présent procédé de construction tubulaire peut être utilisé avec des tubes non renforcés si ceux-ci ont des parois d'une épaisseur suffisante, mais il est avan- - tageusement utilisé avec des tubes dont les parois ont une épaisseur plus faible et dont le corps est convenable- ment épaissi soit par refoulement, soit par feuilletage, Par conséquent, l'obtention d'une extrémité de tube épais- sie constitue avantageusement la première opération prin- oipale du présent procédé, et on préfère 1'effectuer en insérant dans les tubes des pièces tubulaires, un mode de réalisation approprié étant représentéfig. 1.
Comme montré dans la partie supérieure de la fig. 1, à l'inté- rieur d'un tube 10 ayant une dimension légèrement plus grande que celledésirée dansl'élément fini, on peut in- sérer une ou plusieurs pièces de renforcement Tabulaires 11. Au moins une des surfaces en contact, entre la pièce de renforcement insérée 11 et le tube 10, et avantagease- menu la surface extérieure de cette pièce 11, est molettée ou rendue rugueuse d'une autre manière, de préférence de façon à obtenir des nervures ou saillies 12.
Les pièces insérées 11 peuvent présenter des fentes 13 à leurs ex- trémités . Plusieurs de ces pièces insérées 11 peuvent être placées dans un seul tronçon de tube 10, et elles sont disposées en des points où on désire obtenir une résistan- ce supplémentaire, par exemple aux extrémités, ou aux points où, on a l'intention de couper le tube 10 pour obtenir des
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éléments de construction de la longueur voulue et présen- tant des extrémités renforcées.
Ces diverses pièces in- sérées sont convenablement maintenues dans les positions désirées, et l'ensembledu tube 10 est martelé ou pressé pour le réduire à la dimension désirée (représentée dans la partie inférieure de la fig. 1) et pour former un lien physique satisfaisant et un bon contact électrique entre le tube et la pièce insérée en noyant les saillies 12, présentées par cette dernière, dans la surface intérieure du tube 10. Cette opération peut même réduire la dimen- sion de la pièce insérée elle-même. ;toutefois, les sail- lies ou pointes 12 peuvent ne pas être complètement enfon- oées, car la présence d'un petit espace d'air à la base de ces pointes ou saillies 12, comme montré fig. 13, est désirablepour réduire la transmission de chaleur de la pièce insérée au tube.
Les surfaces adjacentes du tube et de la pièce insérée devront être propres et exemptes de battitures ou autre substance mauvaise conductrice, afin de permettre que l'enfoncement des pointes ou saillies 12 établisse un bon contact électrique entre le tube et la pièce insérée.
Ce mode de renforcement assure une liaison ou lien satisfaisant entre le tube et la pièce insérée sur la plus grande partie de la longueur de cette dernière, mais, aux extrémités de oelle-oi, comme montré fig. 13, à l'endroit où. les fentes 13 permettent à la pièce insérée de céder ou fléchir légèrement, la liaison ou lien devient progres- sivement moins étroit, et la pénétration des pointes ou saillies 12 dans la surface du tube 10 est progressivement moindre jusqu'à ce qu'à l'extrémité de la pièce insérée
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les pointes ou saillies 12 pénétreront très peu ou pas du tout.
La liaison devenant progressivement moins étroite ainsi produite aux extrémités des pièces de renforce- ment, ainsi que la présence des fentes elles-mêmes répar- tiront les efforts à ces extrémités et empêcheront que oes derniers soient localisés à l'endroit du joint dans le tube 10 .
Lorsque la dimension du tube a été réduite, on le coupe en tronçons de la longueur désirée, comme indiqué par exemple par la ligne A-A Les lignes de coupe peuvent être courbes ou rectilignes, et elles peuvent être perpen- dieulaires à l'axe du tube 10, ou former un angle par rap- port à cet axe, suivant les caractéristiques du joint qui sera formé par les extrémités obtenues en coupant le tube 10.
Les extrémités de tube d'épaisseur convenable peuvent également être obtenues par une opération de refoulement ou de forgeage analogue au procédé décrit ci-dessous pour obtenir une conformation par refoulement, et; lorsque l' épaississement et la conformation dont effectués tous deux par refoulement, ils peuvent être réalisés en une seule opération. Des extrémités de tube rendues plus épaisses par feuilletage peuvent également être obtenues par des procédés autres que celui qui vient d'être décrit. Par exemple des pièces tubulaires insérées et rendues rugueuses peuvent être glissées dans un tube et épanouies ou pressées dans l'extrémité d'un tube, pour renforcer cette extrémité; bien oU/l'intérieur du tube peut être rendu rugueux, et des piè- ces lisses peuvent y être insérées.
La seconde opération principale du présent procédé
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consiste à conformer convenablement les extrémités des tubes pour obtenir la conformation désirée pour l'opéra- tion de soudure. Bien que de nombreuses figures du des- sin représentent cet'ce opération comme étant réalisée en utilisant des extrémités de tube rendues plus épaisses par l'emploi de pièces tubulaires insérées, il est enten- du que la description s'appliquera d'une manière générale à toutes extrémités de tube d'épaisseur convenable.
La conformation peut être effectuée soit par une opé- ration de refoulement, soit par une opération d'usinage.
L'opération de refoulement peut être effectuée en forgeant l'extrémité du tube pour lui donner la oonforma- tion désirée, de préférence dans des matrices constituant électrodes, Dans cette opération, on a employé une machine à souder par résistance de type courant, qui comporte un porte-électrode inférieur fixe, et un porte-électrode su- périeur qui peut être déplacé vers le porte-électrode fixe à l'aide d'un mécanisme comprenant un moyen quelconque, tel qu'un ressort, pour presser le porte-électrode supé- rieur vers l'électrode inférieure avec une pression élevée.
En utilisant cette maohine pour l'opération de refou- lement de l'extrémité d'un tube, ainsi qu'il est montré figs. 2 et 3, une extrémité d'un tube est placée entre des mors 15 et 16, qui forment conjointement l'électrode infé-
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rieure e sont portés par le porte-6lectrode inférieur et se rejoignent sur les cotés du tube avec un vide entre eux qui n'est pas supérieur à quelques centièmes de centimètre, Les deux mors 15 et 16 sont connectés électriquement ensemble et leurs surfaces supérieures sont entaillées autout du tube pour former une cavité de matrice 18. Au-dessus de
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ces mors formant matrice 15 et 16, est disposée une matrice- électrode mobile 17 portée par le porte-électrode supérieur et présentant une cavité de matrice 19.
Les mors 15 et 16 et la matrice-électrode supérieure 17 sont faits de cuivre, ou d'alliages de cuivre, tels que ceux utilisés pour les électrodes à souder, et ils peuvent âtre combinés avec des moyens pour les refroidir, par exemple en y formant des pas- sages pour de l'eau de refroidissement.
La position de l'extrémité du tube dans les mors for- mant matrice est telle qu'une quantité suffisante de métal est présente au-dessus des mors pour remplir les cavités de matrice 18 et 19 lorsque ce métal est refoulé et que les. matrices sont fermées. Pour effectuer l'opération de refou- lement, la matrice 17 est abaissée oontre l'extrémité du tube 10 avec une pression assez élevée, et on fait passer un courant de soudage entre les électrodes et à travers la matière du tube et de la pièce de renforcement combinés.
Ce courant amollit l'extrémité du tube à un point tel que la pression exercée sur la matrice 17 permet d'appliquer cette dernière contre la matrice formée par les mors 15 et 16, et de forger l'extrémité du tube pour lui donner la forme des cavités de matrice 18 et 19. Lorsqu'on emploie des'extrémi- tés feuilletées de tube, le courant de refoulement soude également au moins partiellement ensemble les extrémités du tube et de la pièce de renforcement insérée. Le courant est soigneusement réglé de façon que son application se produise dans une courte période de temps qui peut se ter- miner avant que la matrice 17 achève sa course descendante.
Ses caractéristiques, la durée et l'étendue de son applica- tion, ainsi que la pression exercée sur la matrice-électrode
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supérieure17 ont une relation entre elles, pour donner à l'extrémité du tube la configuration lisse et l'épaisseur de paroi désirées, et varient aveo les caractéristiques et la dimension du tube et de la pièce de renforcement insérée.
Le courant et la pression employés, et leur mode d'applica- tion seront nécessairement déterminés en effectuant des es- sais, mais ils peuvent, en général, être conformes aux con- ditions indiquées ci-après.
L'opération de refoulement permet d'obtenir un certain nombre de formes différentes d'extrémité, telles que celles comprenant des bourrelets 21 de formes diverses, destinés à être utilisés soit seuls, soit autour dejoints. Toutefois, essentiellement, cette conformation par refoulement permet d'obtenir une extrémité qui convient pour l'opération de soudure, et présente une surface d'extrémité 23 conformée pour s'adapter sur la partie ou élément auquel l'extrémité du tube doit être soudée aveo une quantité de métal de sou- dure sur cette surface d'extrémité 23 et faisant saillie au- dessus de celle-ci.
Ce métal de soudure peut affecter la forme de deux ou d'un plus grand nombre de pattes 22 qui laissent des segments sur la surface d'extrémité 23 exposée; aussi /. la couronne de pattes 22 peutêtre continue de façon que le métal de soudure affecte la forme d'un rebord analogue à celui formé par l'opération d'usinage décrite plus loin. Le dit métal de soudure doit être conformé pour venir en con- tact avec l'élément auquel l'extrémité du tube doit être soudée sur une zone de contact qui est relativement petite.
Il est préférable d'avoir seulement une zone de contact étroite, mais, lorsqu'une très forte soudure est désirée, on peut avoir recours à une zone de contact un peu plus gran-
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de, telle que celle assurée par les pattes 22 des figs. 5 et 6, L'aire en section transversale du métal de soudure, celle qu'il affecte la forme de pattes ou. d'un rebord, avantageu- sement augmente progressivement vers la surface d'extrémité 23, et la zone de contact assurée par ce métal de soudure devra, de préférence s'étendre vers l'intérieur à partir du bord circonférentiel extérieur de la surface d'extrémité 23.
Le bourrelet 21, tout en étant très décoratif, sert égale- ment à élargir la surface de base de l'extrémité du tube, pour permettre à la soudure de s'étendre sur une aire plus grande, et, lorsqu'un fort tube est employé, il peut être employé seul pour rendre plus-épaisse l'extrémité du tube et assurer une large aire de soudure, de façon que la sou- durepuisse être proportionnée à la résistance du tube.
Comme montré fig. 8, dans laquelle le métal refoulé affecte la forme de quatre pattes 22, à la fois la zone de contact aux extrémités du métal de soudure refoulé et la surfaoe de base 23 sont conformées pour épouser sensiblement la, surface (représentée par une ligne ponctuée) du tube ou autre élé- ment auquel l'extrémité du tube doit être soudée, et la pe- tite zone de contact entre les extrémités des pattes 22 et la dite surface (indiquée par une ligne ponctuée) s'étend vers l'intérieur à partir des bords extérieurs de la surfa- ce de base 23.
Par l'utilisation de pattes 22, le métal de soudure refoulé peut être disposé circonférentiellement par rapport au tube dans toute position désirée, pour que la soudure ul- térieurement formée soit placée dans une position désirée analogue . Ainsi, comme montré fig. 11, dans laquelle la surface de base 41 est formée pour épouser un tube trans-
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versal 40 de la même dimension que le tube 10, les deux pat- tes 22 peuvent être situées au fond de la surface d'extrémi- té oonoave 41, de faqon que la soudure soit effectuée prin- cipalement dans ce voisinage et soit évitée à l'endroit des minces bords supérieurs du tube 10.
On remarquera également dans la fig. 11 qu'on peut former un bourrelet 42 qui a l' épaisseur maximum seulement au fond de la surface d'extrémi- té concave 41 et qui diminue d'épaisseur jusqu'à disparaître complètement à l'extrémité du tube.
Le procédé de conformation par usinage des extrémités des tubes est d'une utilité particulière lorsqu'on désire conformer l'extrémité du tube pour qu'elle présente un re- bord circonférentiellement continu de métal de soudure et pour obtenir une zone de contact initial étroite entre les éléments, ainsi que cela est représenté pour des joints à angle droit entre des tubes de dimensions différentes sur les figs. 14 et 15, entre des tubes de la même dimension sur les figs. 17 et 18, et pour du joint à angle aigu entre des tubes de la même dimension sur la' fig. 21.
Dans une conformation désirable de ce genre des.extrémités des tubes, la surface de base est en principe complètement couverte, et l'a zone de contact est étroite, étant avantageusement située à l'endroit du bord oiroonférentiel intérieur de l' extrémité du tube.
Comme montré figs. 17 à 19, à la fois cette zone de contact 62 et le bord circonférentiel exté- rieur 63 de la face d'extrémité sont conformés pour épouser la surface sur laquelle l'extrémité du tube doit être soudée, et le rebord 62 est en saillie, par rapport au bord oircon- férentiel extérieur 63, généralement d'une distance égale à environ un quart de l'épaisseur de la paroi de l'extrémité
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du tube. Lorsqu'on emploie un tube No 19 avec une pièce de renforcemen insérée N 14, de façon que l'épaisseur to- tale soit d'environ 3 millimètres, on a trouvé judicieux de repousser la zone de contact 62 d'une distance de l'or- dre de Om/m 75 à lm/m.
Dans la surface d'extrémité préfé- rée, il existe un espace un vide constant, mesuré dans le sens vertical dans la position des tubes des figs. 14 à 19 inclusivement et 21, entre le bord circonférentiel extérieur de la face d'extrémité et la surface du tube transversal.
On réalise de préférence empiriquement une forme d' outil coupant, en formant tout d'abord un modèle d'outil ayant cette forme, et on apporta à cette forme une ou plu- sieurs variantes ou modifications.
Sous ce rapport, il est entendu que le problème est un problème d'ordre pratique, et, étant donné que dans l' opération de soudure décrite ci-dessous les éléments sont appliqués l'un contre l'autre sous une pression élevée, le contact linéaire initial désiré qui est complet sur toute la circonférence sera obtenu même si la zone de contact initial n'est pas conformée pour épouser exactement l'élé- ment auquel l'extrémité du tube doit être soudée, car les parties hautes auront tendance à être aplaties par la pres- sion élevée.
En outre, l'espace ou vide constant prévu à pour but de permettre que le bord oirconférentiel extérieur s'applique contre la surface du tube transversal, pour don- ner à la soudure un bel aspect et éviter la présence de lé- gères fissures entre les deux parties ou éléments à l'en- droit de la soudure. Etant donné que les parties hautes du bord cirocnférentiel extérieur peuvent être aplaties pendant qu'élles l'opération de soudure etforment un léger bourrelet à l'en-
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droit de la ligne de joint ou de rencontre des surfaces des tubes, de légères erreurs peuvent également être présentes à l'endroit du bord oiroonférentiel extérieur.
Une forme appropriée d'outil coupant est représentée fig. 20, dans laquelle u est le rayon du faux outil 80, x la distance axiale par rapport au tube transversal 24 à partir d'un point zéro à l'intersection des axes des deux tubes, R le rayon de la surface extérieure du tube trans- versal 64, r le rayon de la surface intérieure de l'eg- trémité de tube 61, A l'angle entre les tubes, et t est l'épaisseur de paroi du tube 61.
Les figs, 22 à 29 représentent un mode préféré de fabrication de faux outils 80 et 90 qui ont la forme des outils coupants à utiliser, Dans ces représentations, on a choisi, dansun exemple, le cas d'un joint à 90 , tel que celui montré figs, 17 à 19, et, dans un second exemple, le cas d'un joint à 70 , tel que celui montré fig.
21, ces deux joints étant .formés entre des tubes de même diamètre, et, pour la commodité de la description, on supposera que ces tubes ont un diamètre extérieur de 25 millimètres et que l' épaisseur de la paroi de l'extrémité des tubes est de 3 millimètres
Dansle cas du joint à 90 , on fait tout d'abord un modèle 81 qui présente une grande extrémité cylindrique dont le diamètre est égal au diamètre extérieur de l'extré- mité de tube 61, et une petite extrémité cylindrique ayant un diamètre égal au diamètre intérieur de l'extrémité de tube 61,
et on coupe les deux extrémités de ce modèle à l' aide d'une fraise cylindrique qui fait les entailles sui- vant un rayon égal au rayon de la surface extérieure du tu-
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be transversal 64. Ceci donne à la petite extrémité du modèle 81 un bord circonférentiel qui a la forme de l'inter- section entre la surface intérieure du tube 61 et la surfa- ce extérieure du tube 64, et à la grande extrémité un bord qui a la forme de l'intersection entre les surfaces extéri- eures des tubes 61 et 64, 'Ensuite, comme montré fig. 26, on coupe une barre de métal sur un tour jusque ce qu'on ait obtenu une surface 82 qui vient en contact avec le bord de la petite extrémité du modèle 81.
Le plus petit diamètre de cette surface est toujours plus grand que lediamètre 2R (fig. 20) du tube transversal 64, et sa dimension détermine en partie la somme de jeu ou vide produit. On a trouvé convenable dans ce oas d'avoir comme plus petit diamètre 29 millimètres.
Le procédé de conformation par usinage tend à produire les erreurs les plus grandes dans la surface d'extrémité dé- sirée sur les côtés élevés de l'extrémité conformée du tube.
Pour assurer une compensation sur ces cotés élevés, par exem- ple de la face d'extrémité 60 présentée par l'extrémité 61 du tube, on enlève lesbiseaux 83 de la grande extrémité du modèle 81 pour abaisser les cotés élevés et obtenir un bord d'extrémité plus émoussé et plus arrondi, comme montré en traits pleins figs. 22 et 23. La quantité de matière enle- vée est déterminée par la forme de la surface 82 qui a été taillée par l'emploi de la petite extrémité du modèle 81, car on enlève de la matière du modèle 81, à l'endroit des biseaux 83 et du faux outil 80, principalement aux coins 84 (fig. 26), jusqu'à, ce que le bord circonférentiel de la grande extrémité du modèle 81 et la surface du faux outil sensiblement s'adaptent l'un sur l'autre.
Sur lefaux outil,
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oeoi entraîne principalement l'enlèvement des coins 84 pour former des surfaces de flanquement 85, mais peut légèrement changer la surface 82 sur les cotés pour obtenir des courbes lisses entre la surface 82 et les dites surfaces 85. Dans le présent cas spécifique, on a trouvé que les biseaux doi- vent être enlevés suivant une profondeur radiale plus grande d'environ 0 m/m 78.
En faisant varier leplus petit diamètre de l'outil coupant 80, que l'on suppose être supérieur à 29 millimètres on peut obtenir un jeu ou espace plus ou moins grand entre les bord circonférentiel 63 et la surface extérieure du tube
64, ce jeu ou espace étant mesuré, dans le cas d'un joint à angledroit, dans un sens parallèle à l'axe de l'extrémité
61 du tube. On réserve avantageusement un jeu ou espace égal à environ un quart de l'épaisseur de la paroi de l'ex- trémité 61 du tube, qui, dans ce cas, est d'environ 0 m/m
75 ou 1 m/m.
En utilisant un outil coupant conformé comme le faux outil 80 qui vient d'être décrit, et pour réaliser sur l'ex- trémité 61 du tube la compensation faite en enlevant les biseaux 83, l'extrémité du tube que l'on conforme est de préférence maintenue dans une paire d'organes de serrage 88 (montrés fig. 30) qui, sur la majeure partie de leur longueur s'adaptent sur la surface extérieure cylindrique de l'extré- mité 61 du tube, mais présentent, à leurs extrémités anté- rieures, une surface intérieure 89 qui épouse sensiblement la forme produite en enlevant les biseaux 83.
Les organes de serrage sont entaillés sur les côtés du tube 61, afin de réserver un espace pour le dit outil coupant, de faqon cime, lorsque les dite organes de serrage sont appliqués sur une
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extrémité non conformée 87 d'un tube, ils viennent en prise avec la surface extérieure de cette extrémité 87, seulement en des zones diamétralement opposées.
Lorsque ces organes de serrage sont appliqués, les parties 89 cintrent l'extrémité du tube 87 suivant une for- me quelque peu elliptique qui s'étend axialement par rapport au tube sur une distance relativement courte, et, avantageu- sement, pas au delà du fond de l'entaille qui doit être fai- te. L'extrémité 87 du tube étant ainsi maintenue dans les or- ganes de serrage 88, elle est amenée contre l'outil coupant (montré schématiquement en 86), qui forme une surface d' extrémité, telle que la surface d'extrémité 60 des figs. 17 et 18.
Lorsqu'on le désire, au lieu d'utiliser les organes de serrage 88, on peut tailler une surface d'extrémité sur l'extrémité du tuba sans la déformer, et meuler ensuite les biseaux produits, par exemple à l'aide d'un dispositif à meuler à courroie.
La même façon générale d'opérer qui vient d'être dé- crite dans le cas d'un joint à 90 entre des tubes de la même dimension, peut également être utilisée lorsqu'un joint doit être fait suivant un autre angle quelconque. Pour un joint à 70 , tel que celui montré fig, 21, on a représenté cette faqon d'opérer sur les figs.24, 25, 27et 29. Dans ce cas, on forme un modèle 91 de la même manière que précédem- ment, mais on dispose l'axe de l'outil coupant, cylindrique suivant un angle de 70 par rapport à l'axe du modèle 91.
On utilise alors la petite extrémité du modèle 91 pour for- mer une surface 92 sur un faux outil 90, en maintenant le modèle avec son axe approximativement à 70 par rapport à
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l'axe de révolution du faux outil 90, comme montré en lignes ponctuées sur la fig. 27. Une surface 92 est ainsi formée, qui suit la surface définie.
Pour enlever les biseaux 95 de la grande extrémité du modèle 91, on adopte la même façon générale d'opérer que précédemment, et on utilise le bord de cette grande extrémi- té pour poursuivre la formation du faux outil. Dans ce cas, il est également judicieux d'avoir comme plus petit diamètre 29 millimètres.
Dans lecas d'un joint presque à angle droit entre un tube transversal de 37 millimètres et une extrémité de tube de 25 millimètres, un plus petit diamètre égal à 55 m/m 5 convient parfaitement,
Le faux outil décrit ci-dessus pour le joint à 70 est utilisé comme guide pour la fabrication d'un outil coupant qui taillera une surface analogue à celle du faux outil, et cet outil coupant peut µtre employé pour fraiser des extré- mités de tube en vue de la formation de joints analogues à celui de lafig21. Comme dans lecas précédent, on préfè- re utiliser des organes de serrage correspondant aux organes de serrage 88 pour maintenir les extrémités des tubes à l' état légèrement déformé pendant l'opération de fraisage, mais on peut tailler ces extrémités de tube sans utiliser les dits organes de serrage,
et meuler ensuite les biseaux produits.
La troisième et dernière opération principale du pré- sent procédé est la soudure, Cette opération est réalisée dans une m,aohine à souder par résistance appropriée, aveo laquelle doivent être ordinairement combinés des moyens pour quantité régler la de courant de soudure appliquée, et notamment
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pour régler exactement la durée d'application de ce courant de soudure;
pour réaliser une opération satisfaisante, il est nécessaire d'appliquer le courant pendant des périodes de temps relativement courtes, ce qui ne peut être obtenu que par des moyens de contrôle sûrs et positifs.. Diverses dispositions mécaniques et électriques pour obtenir ce ré- glage de la durée d'application du courantde soudureexis- tent dans l'industrie et n'ont pas besoin d'être décrites ici. Parmi cessystèmes on peut mentionner lesystème
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"ihyratron" de la General Alectrie Company, ou le système "Ignitron" de la Westinghouse Electric Co.
En outre, une des électrodes de la machine à souder, avantageusement l'électrode supérieure, doit être mobile et être combinée avec des moyens par lesquelselle peut être pressée vers l'autre électrode fixe avec une pression consi- dérable, appliquée d'une manière telle que, pendant l'opéra- tion de soudure, elle oblige une des parties qui est soudée à suivre immédiatement la fusion du métal, qui sépare initi- alement cette partie de son siège final contre l'autre par- tie ou élément que l'on soude, par un mouvement vers ce siè- ge, et de façon que l'application de la pression suive elle- même ce mouvement et soit maintenue en principe constamment entre les éléments que l'on soude,
afin de réduire au mini- mum les risques de production d'étincelles ou d'un arc élec- trique qui peut résulter du fait que l'on ne maintient pas un contact constant entre les éléments à souder ensemble, Cette pression peut être obtenue en utilisant des organes élastiques, tels que des ressorts, dans le mécanisme par le- quel la pression est appliquée, et en disposant de préféren- ce ces ressorts près de l'extrémité du mécanisme par
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lequel la pression est exercée sur les éléments à souder, afin deréduire au minimum le;.,nombre desorganes dont l' inertie tend à retarder l'action immédiate de la pression qui suit la fusion du métal.
Des électrodes de soudure qui peuvent être utilisées avec une extrémité de tube qui a été conformée par refoule- ment pour former des pattes 22, sont représentées figs, 31 et 32, et des électrodes qui peuvent être employées aveo des extrémités de tube usinées, telles que l'extrémité de tube 61 des figs. 17 et18, sont représentées fig. 33.
Dans ces deux cas, l'électrode inférieure est oonsti- tuée par deux mors (30 et 31'sur les fig. 31 et 32) oonve- nablement conformés pour enserrer l'extrémité du tube et établir un bon contact électrique avec celle-ci sur une zone qui s'étend tout autour de sa circonférence et jusqu'à pro- ximité du bord périphérique de la surface d'extrémité 23.
Dans la disposition des figs. 31 et 32, dans laquelle le joint doit être fait près de l'extrémité d'un tube qui est assez grande on emploie de préférence une électrode su- périeure 34 pourvue d'un patin 33 qui s'étend à l'intérieur du grand tube. Des électrodes de soudure de ce type général peuvent être utilisées pour souder des joints avec des ex- trémités de tube refoulées, comme représenté, ou avec des extrémités de tube usinées.
Dans l'opération de soudure, comme dans la disposition des figs. 31 et 32, l'extrémité du tube est placée dans les mors 30 et 31, le tube 29 le plus grand est glissé sur le patin 33 de l'électrode 34, et cotte dernière est abaissée pour presser ce tube 29 contre l'extrémité saillante des pattes 22 qui fournissent le métal de soudure. La zone de
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contact entre ces pattes 22 et le tube 29 est relativement petite, et l'aire, en section transversale, du métal des pattes transversalement au sens suivi par le courant augmen- te progressivement aveo la distance, le long de ce chemin suivi par le courant, en s'éloignant de cette zone de con- tact, de sorte que la plus grande restriction dans le chemin du courant de soudure se trouve sensiblement à l'endroit de cette zone de contact.
La pression avec laquelle les élé- ments à souder sont pressés l'un contre l'autre sera oon- centrée à l'endroit de la zone de contact et facilitera l' obtention d'un contact complet sur la zone de contact dési- rée en aplatissant les irrégularités sur cette zone. Les éléments à souder étant ainsi pressés l'un contre l'autre, on fait passer dans les électrodes, pendant une courte pé- l'iode de temps, un puissant oourant de soudure, pour souder pratiquement instantanément les deux éléments,
Dans l'obtention des résultats les plu.s désirables par le présent procédé de formation de joints, l'action de soudage a lieu si rapidement que l'on n'a pu déterminer directement ce qui se produit.
Toutefois, des expériences prolongées faites avec le présent procéda conduisent la Demanderesse a croire que l'action de soudage peut à'expli- quer comme suit :
On a jugé qu'il est désirable d'employer une quantité importante de courant, pour la rais on que ce courant doit être suffisant pour faire fondre instantanément le métal à l'endroit de la zone de contact, notamment le métal rassem- blésur la surface de base del'extrémité conformée. En même temps que la fusion se produit, les deux éléments sont immédiatement rapprochés l'un de l'autre par la pression qui
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fusion suit la fusion, de façon qu'il y ait un contact oontinu entre eux, ce qui réduit au minimum les risques de produc- tion d'un .arc électrique.
A mesure que les éléments se rapprochent l'un de l'autre, une aire, en section transver- sale, progressivement plus grande du métal de soudure ras- semblé séparant la surface de base de l'extrémité de tube de la surface du tube transversal est amenée sur la zone de contact entre ces éléments, Ceci augmente la résistance méoanique au mouvement provoqué par la pression qui suit la fusion, diminue la résistance électrique à l'endroit de la zone de contact, et diminue ainsi l'effet de chauffage, de sorte que lorsque la fusion a commencé, il existe deux for- ces qui coopèrent pour ralentir le mouvement rapprochant les deux éléments l'un de l'autre, c'est-à-dire une augmentation de la résistance mécanique, et une diminution de l'effet de chauffage.
En outre, le courant ne passe que pendant une fraction de seconde, et il est avantageusement interrompu avant que la surface de base de l'extrémité du tubé affleure la surface sur laquelle la soudure est effectuée, car la chaleur est tout d'abord produite si rapidement que le chauffage n'a pas besoin d'être poursuivi pendant .toute la durée du mouvement des éléments à souder.
La dite augmentation progressive de l'aire, en section transversale, du métal rassemblé sur l'extrémité du tube sert également à empêcher la perforation de la paroi de l' élément sur lequel la soudure est effectuée, afin d'éviter de pousser simplement l'extrémité du tube à travers cette paroi au lieu de former une soudure aveo celle-ci, ainsi que cela s'est produit dans des tentatives antérieures fai- tes pour former des joints soudés entre une extrémité de tu-
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be et le côté d'un autre tube. Par suite, des joints sa- tisfaisants peuvent être formés sans supporter la parai du tube transversal, bien que des pièces puissent être insérées dans ce dernier pour donner de la résistance au joint.
Comme on le verra d'après l'explication donnée au, quantité sujet de ce qui se produit pendant la soudure, la de courant de soudure employée et la durée de son application ont une relation avec la dimension et la conformation de l'extrémité du tube, la pression qui suit la fusion, et elles peuvent son mode d'application, et elles peuvent varier avec letype de machine à souder utilisé.
Lorsque l'extrémité du tube un diamètre extérieur de 2.5',millimètres, la pression
900 à 1800 qui suit la fusion du métal peut être de 900 à 1800 kgs ,
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xx-rgtrxtcr,rC et le courant peut être de l'ordre de cent à plusieurs centaines de kilovolts-ampères appli- sous qués sous une sension inférieure à environ huit volts pendant une période d'un demi-cycle d'un courant à soixante cycles à une demi-seconde. Généralement, l'intensité du courant employé variera inversement avec la durée de son applica- tion.
Les conditions désirables pour Goule opération par- ticulière de soudage d'un joint peuvent être déterminées par expériences en tenant compte des principes et de l'ex- plication de l'aotion qui se produit, comme spécifié ioi, et elles seront indiquées par les exemples décrits ci- après .
Ainsi qu'il a été mentionné, un joint, tel que celui représenté figs. 14,15 et 16, entre une extrémité de tube 50 qui a été conformée par usinage, et un tube transver- sal plus grand 54, peut être soudé à l'aide d'électrodes
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analogues à oelles montrées figs. 31 et 32. Dans ce cas, l'extrémité de tube 50 est maintenue dans les mors 30 et 31 de l'électrode inférieure, qui s'adapteront avantageuse- ment oontre les cotés du tube jusqu'à environ 1 m/m 5 du bord extérieur 52, pour amener le courant à l'extrémité du tube, près de la partie à souder. En outre, cette dis- tanoe du bord 52 aux bords supérieurs des mors sera avanta- geusement la même tout autour du tube, afin d'éviter qu'une quantité plus grande de courant soit appliquée en une par- tie de la circonférence qu'en une autre.
L'électrode su- périeure 34 est alors abaissée pour presser le tube 54 contre l'extrémitéde tube 50 dans la position relative montrée fig. 15 Les deux éléments viendront en contact suivant une ligne qui coïncide aveo le bord intérieur 51 de l'extrémité de tube 50, et il existera un espace ou vide d'environ 0 m/m 75 ou @ m/m entre le bord extérieur 52 de cette extrémité de tube 50 et letube transversal 54. La soudure est alors effectuée de la manière déjà décrite, pour fomer un joint ayant l'aspect montré fig. 16, dans laquelle leséléments sont soudés ensemble autour de la circonférence entière de l'extrémité de tube 50.
Dans un joint satisfaisant obtenu par leprésent procédé, la surface extérieure de l'extrémité du tube s' étendra en principe jusqu'à la surface du tube transver- sal, et la soudure s'étendra sensiblement suivant leplan de la surface de base de cette extrémité de tube,
Les figs. 17, 18, 19 et 33 représentent la formatiDn d'un joint entre des tubes de même diamètre, avec l'extré- mité de tube 61 conformée par usinage, le tube transver- sal 64 étant renforcé conformément au procédé préféré.
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Les figs. 17 et 18 montrent les positions relatives des deux tubes avant soudure, et elles représentent également comment la surface du tube transversal 64 vient, en prise avec la face d'extrémité conformée 60 de l'extrémité de tube 61 à l'endroit de son bord circonférentiel intérieur 62,pour assurer un contact linéaire entre ces éléments;
les dites figures 17 et 18 montrent encore, à une échelle légèrement exagérée, comment le bord extérieur 63 de cette extrémité de tube 61 eau espacé de la dite surface du tube transversal 64, La fig. 33 montre une série d'électrodes qui conviennent pour souder des joints, tels que ceux re- présentés figs.17 à 19, entre des tubes de même diamètre, Comme dans la variante de la fig.
32, l'electrode infé- rieure 45 est avantageusement constituée par deux mors connectés électriquement, ensemble, conformés pour enserrer l'extrémité de tube 61 et assurer un bon contact électri- que avec cette extrémité sur une zone qui s'étend vers le haut jusqu'à proximité du bord de la face d'extrémité et est espacée de ce bord d'une distance sensiblement égale bout autour de l'extrémité de tube 61, L'électrode sapé- rieure 48 est formée pour s'adapter étroitement sur le tube transversal 64 sur une zone qui s'étend jusqu'à pro- ximité de l'endroit où la soudure doit être effectuée.
Dans ce cas également, la soudure est effectuée en
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u'ûilis.no un courant pra-ciquemenu instantané de fort am- pèrage, généralement de la manière précédemment décrite.
Pour souder avec des extrémités de tube usinées, uelles par exemple que celle montrée figs. 17, 18 et 19, l'expérience a démontré à la Demanderesse que la forme en coin à ground angle du métal rassemblé sur la surface de
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base de l'extrémité de tube 61, comme montré en coupe sur la partie droite des figs. 17 et 18, avec contact /linéaire entre les deux éléments sur lesquel on exerce une pression, a pour effet de placer la plus grande résis- tance dans lechemin suivi par lecourant à l'endroit de ce contact linéaire, de sorte que le passage initial du courant produis instantanément une grande quantité de cha- leur à l'endroit de ce contact linéaire.
Cette grande chaleur fait fondre le métal à l'endroit de la ligne de contact, notammen le métal du bord 62 plutôt que celui du tube transversal, etla pression qui suit la fusion a pour effet de forger lemétal des deux éléments. Etant donné que, lorsque ceci se produit, l'aire, en section transversale, du métal, à l'endroit de la soudure, augmen- te rapidement, en raison de la masse de métal beaucoup plus grande existant près de la base du métal en fonne de coin, et étant donné que la durée d'application du cou- rant est extrêmement ooarce, la plus grande masse de métal vers et à la base de la partie endorme de coin est chauf- fée à un degré relativement moindre,
et le mouvement des deux éléments l'un vers l'autre est arrêté avant que le bord extérieur 63 à la base du métal en forme de coin soit déformé d'une manière appréciable. En outre, l'emplacement du bord 62 de la partie en forme de coin près de l'inté- rieur de l'extrémité du tube, de façon que le chauffage se produise principalement en cet emplacement, tend à éviter tout refoulement vers l'extérieur de la matière de soudure pendant leforgeage, de sorte qu'il est inutile d'enlever cette matière au-cour du bord extérieur 63 de l'extrémité du tube après que la soudure est terminée . Cette même con-
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dition tend à éviter le surchauffage des surfaces exté- rieures contigues au joint, et tend ainsi à éviter d'abimer ces surfaces et d'avoir à effectuer des opérations de fi- nissage après soudure.
La protection de la surface extérieure de 1'extrémité de tube sembleÊtre sensiblement facilitée dans les extré- mités de tube renforcées que l'on emploie de préférence, notamment lorsquecette extrémité de tubeest conformée par usinage, du fait que la zone de contact où, la plus grande partie de la chaleur de soudure est produite, est formée par le métal de la pièce insérée, car la transmis- sion de la chaleur de cette pièce insérée au tube extérieur est en partie gênée par les petits espaces d'air existant aux bases des parties molettées ou autres Saillies présen- tées par la surface de la pièce insérée.
On a donné ci-dessous quelques exemples d'applica- tion du présent procédé dans la formation de joints : Exemple 1 : Joints entre des tubes renforcés ayant un dia- mètre de 5 m/m.
Dans un tube en acier doux ? 19, ayant un diamètre extérieur de 27,m/m ., on Introduit des pièces de renfor- cement ayant une longueur de 114 m/m et faites d'un tube N 16 ayantun diamètre extérieur de 24 m/m et présen- tant une surface extérieure molettée formant des saillies à facettes de 1 m/m 5. Ces pièces insérées -tant mainte- nues en place, le tube a été réduit par matriçage à un diamètre extérieur de 25 m/m. Ceci a eu pour effet d'en- foncer les saillies présentées par la surface extérieure molettée des pièces de renforcement dans la surface inté- téieure du tube extérieur, et d'assujettir solidement en
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position les di-ces pièces de renforcement.
Le tube a été ensuite coupé transversalement à travers la partie cen- trale de certainesdes pièces de renforcement insérées.
Les extrémités de tube produites par ce découpage ont été ensuite usinées à l'aide d'une fraise conformée comme le faux outil 80 représenté fig. 28, afin de produire sur ces extrémités de tube des faces d'extrémité analogues à celle montrée figs. 17 et 18. Plusieurs joints furent faits à l'aide de ces extrémités de tube conformées.
Dans cette opération(qui, pour la clarté, sera décrite en réfé- rence aux figs. 17, 18,19 et 33), une extrémité de tube 61 a été placée dans les mors de l'électrode inférieure 45, et un tube transversal 64 a été disposé transversale- ment à l'extrémité de tube conformée 61, avec la pièce de renforcement du tube 64 recouvrant cette extrémité de tube conformée, et l'électrode supérieure 48 a été abaissée contre ce tube transversal 64,
Le tube transversal 64 était perpendiculaire à l' extrémité de tube 61, il était en prise avec la face d' extrémité60 à l'endroit deson bord intérieur 62, et sa surface était située, axialement par rapport à l'extrémité de tube 61, à une distance d'environ 0 m/m 75 ou 1 m/m du bord périphérique extérieur 63 de cette face d'extrémité 60.
Dans la machine à souder utilisée, l'électrode su- périeure 48 était disposée pour être abaissée avec une force
900
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d'environ MiS kgs. ,KXXKKK6ta&&xa:XB:xxE: et cette force était appliquée d'une manière constante par la réaction d'un étaient élastique sous tension, tel qu'un groupe de ressorts. Cette pression élevée était destinée à aplatir toutes les saillies présentes par le bord 62 ou par le
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tube Transversal 64 et à assurer un contact complet au- tour de ce bord 62.
Dans la formation des divers joints, les caractéris- tiques du courant et la durée d'application de ce courant ont été modifiées, mais les autres conditions ont été main- tenues approximativement les mêmes. Les données en ce qui concerne certaines de ces opérations, aussi précises qu'elles ont pu être déterminées. sont indiquées dans le tableau ci-dessous :
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<tb> Primaire <SEP> Secondaire
<tb> Temps <SEP> en <SEP> Courant <SEP> lension <SEP> Courant <SEP> ïension <SEP> K.V.A.
<tb> cycles <SEP> d' <SEP> I <SEP> E <SEP> I <SEP> E <SEP> (kilovoltsun <SEP> courant <SEP> p <SEP> p <SEP> s <SEP> s <SEP> ampères)
<tb> à <SEP> 60 <SEP> cycles
<tb>
<tb> 8 <SEP> 1/2 <SEP> 595 <SEP> 196 <SEP> 40500 <SEP> 2.88 <SEP> 116
<tb>
<tb> 8 <SEP> 1/2 <SEP> 825 <SEP> 189 <SEP> 46000 <SEP> 3.26 <SEP> 156
<tb>
<tb> 7 <SEP> 1020 <SEP> 180 <SEP> 53000 <SEP> 3.46 <SEP> 184
<tb>
<tb> 7 <SEP> 910 <SEP> 186 <SEP> 50000 <SEP> 3.4 <SEP> 169
<tb>
<tb> 6 <SEP> 1150 <SEP> 176 <SEP> 56000 <SEP> 3.59 <SEP> 202
<tb>
<tb> 5 <SEP> 895 <SEP> 297 <SEP> 60000 <SEP> 4.36 <SEP> 266
<tb>
<tb> 4 <SEP> 895 <SEP> 297 <SEP> 60000 <SEP> 4.36 <SEP> 266
<tb>
<tb> 3 <SEP> 990 <SEP> 294 <SEP> 64000 <SEP> 4.52 <SEP> 291
<tb>
<tb> 2 <SEP> 1530 <SEP> 271 <SEP> 79500
<SEP> 5.2 <SEP> 415
<tb>
<tb> 1 <SEP> 1/2 <SEP> 1190 <SEP> 396 <SEP> 80000 <SEP> 5.83 <SEP> 470
<tb>
Les joints produits dans cette série d'opérations étaient tous satisfaisants, mais ceux formés avec une durée d'application plus courte du courant avaient une apparence un peu meilleure que ceux formés avec des durées d'application plus longues du courant. Avec les durées d'application plus longues du courant la surface du joint avait un aspect plus coloré, et un petit bourrelet était formé à l'endroit de la ligne de joint, ou de rencontre des
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surfaces extérieures des deux tubes.
Dans des joints tels que ceux de l'exemple 1, où le tube transversaL est renforcé et où, une électrode in- térieure peut être utilisée, la soudure peut s'étendre jasqu'à la pièce insérée dans ce tube transversal et peut former un joint; dans lequel les deux pièces insérées et les deux tubes sont tous soudés ensemble , car le courant est alors appliqué plus directement à la pièce insérée dans le tube 'crans versai, Exemple 2 : Tube de 25 m/m conformé par refoulement en un tube de 37 m/m,
Un tube renforcé a été formé et coupé pour produire des extrémités de tube, comme dans l'exemple 1.
Une ex- trémité de cube ainsi produite a alors été placée dans une paire de mors analogues à ceux des fig. 2 et 3, avec une longueur d'environ 4 m/m 5 de tube au-dessus de la surface supérieure de ces mors, et avec les deux fentes formées dans la pièce insérée disposées sensiblement dans un plan axial perpendiculaire au plan axial des deux cavités for- mant pattes de l'électrode-matrice supérieure. L'électro- de-matrice supérieure a été ensuite abaissée contre l'ex- trémité du tube et pressée contre celle-ci avec une force
1800
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d'environ o kgs,.x:x Un courant alter- natif de soudure d'environ 115 kilovolts-ampères fourni par une machine de 150 kilovolts-ampères, a été alors en- voyé dans les électrodes pendant une durée d'environ une demi-seconde.
Ce courant a chauffé le métal à l'extrémité du tube et l'aamolli suffisamment pouf permettre que la pression exercée sur la matrice supérieure ferme les ma- trices et forge l'extrémité du tube pour lui donner la for-
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me des cavités de la matrice, qui ont été conformées pour produire une extrémité de tube analogue à celle des figs.
5 et 6.
Le tube a été ensuite enlevé, et placé dans les mors 30 et 31 d'une électrode à souder, telle que cellemontrée figs.31 et 32. Un tube plus grand, ? 11, ayant un dia- mètre extérieur de 37 m/m, a été alors glissé sur le pa- tin 33 de l' électrode supérieure 34, et cette électrode a été abaissée pour presser les deux éléments l'un contre l'autre avec une force de 1800 kgs.
Un courant de soudure ayant les mêmes caractéristiques que dans l'opération de refoulement, a été envoyé dans les électrodes pendant une même période de temps, pour faire fondre les pattes présentées par l'extrémité de tube et permettre que les deux pièces s'appliquent l'une contre l'autre et qu'elles soient soudées ensemble dans levoi- sinage des pattes.
Dans la description qui précède, l'invention a été décrire comme étant appliquée à un tube en acier doux, mais elle est également applicable à des tubes faits de nombreux autres moraux. Certains métaux qui jusqu'ici ont été extrêmement difficiles à souder peuvent être sou- dés grâce au présent procédé, et avec des tubes formes de tout métal pouvant être ainsi soudé, il suffira d'apporter les modifications qui son nécessaires pour satisfaire EUX caractéristiques de soudure du métal particulier utilisé.
Avec des tubes formés de matières qui sont diffici- les ou mêmes impossibles à souder par soudure par résis- tance à 1aide du présent procédé, comme par exemple cer- tains genres d'aciers spéciaux ou à teneur élevée en car-
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bone, la présente invention peut encore être employée, car des pièces de renforcement choisies pour satisfaire à des caractéristiquesde soudure données peuvent être so- lidement unies au tube et-ces pièces de renforcement peu;- vent être ensuite soudées à un tube transversal.
Il esu donc possible, grâce à la présente invention, de former des éléments de construction constitués par des tubes choisis principalement au point de vue de leur as- pect ou de leurs qualités en ce qui ooncerne la construc- tion, et seulement incidemment au point de vue de leurs caractéristiquede soudure, et de fabriquer à l'aide de ces éléments des articles en utilisant des pièces de ren- forcement insérées choisies pour leur bonne qualité en ce qui concerne la soudure.
On retrouve un cas de ce genre en utilisant cer- -Gaines qualités de tubes en aoier inoxydable. Dans ce cas, on peut utiliser des pièces de renforcement 11 en acier doux, et lorsque le cube en acier inoxydable est plus dur que la pièce de renforcement, ces pièces sont trempées en surface, par exemple par cyanuration, avant de les introduire dans le tube plus dur. Ceci a pour ef- fet de tremper les pointes ou saillies 12 présentées par la pièce de renforcement, de sorte que lorsque le tube est réduit à la dimension voulu, les dites pointes pu saillies 12 s'enfoncent dans le tube extérieur.
On a donné ci-dessous un exemple d'application de la présente invention avec un élément tubulaire en acier inoxydable, dans le cas où. les deux .tubes à réunir ont la même dimension.
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Exemple 3.
Des pièces de renforcement découpées dans un tube en acier doux, ayant un diamètre de 24 m/m et une longueur de 114 millimètres, ont été molettées sur leur surface ex- térieure de façon à présenter des saillies à facettes de 1 m/m 5, et ont été oyanurées pour tremper les dites saillies, Ces pièces de renforcement ont été ensuite introduites dans un tube en acier inoxydable "18-8", (dest-à-dire un acier inoxydable contenant du chrome et du nickel, de préférence environ 18 pour cent de chrome et environ 8 pour cent de nickel), ayant un diamètre extérieur de 27 m/m , et le tube a été réduit à un diamètre extérieur de 25 m/m,
pour enfon- cer les dites saillies dans l'acier inoxydable et réunir solidement le tube et les pièces de renforcement introduites dans ce dernier. Le tube a alors été coupé environ au cen- tre d'une des pièces de renforcement.
Une extrémitéde tube ainsi produite a étéensuite conformée par refoule,ment, en la plaçant entre des électro- des-matrices conformées pour former une face d'extrémité analogue à celle de la fig. 11, dans une machine à souder de 150 kilovolts ampères, et la refouler de la manière spé- cifiée dans l'Exemple 2, en utilisant environ 15 oycles d' un courant à 60 oycles et la totalité des kilovolts ampères de la machine.
On a ainsi obtenu une extrémité de tube conformée comme celle montrée fig. 11, qui a été alors utilisée avec un autre tronçon renforcé du même tube pour former le joint soudé représenté figs. 9 et 10.
En formant ce joint soudé, les électrodes utilisées ont été, d'une manière générale, analogues à celles de la
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fig. 33, et le courant de soudure a été approximativement le même que celui employé dans l'opération de refoulement.
La soudure a été effectuée principalement dans le voisinage des deux pattes 22, et la pénétration de la soudure en ces points a été suffisante pour souder la pièce de renforce- ment,introduite dans le tube transversal, à ce dernier et relier ainsi ensemble les deux tubes et les deux pièces de renforcement.
D'autres extrémités de tube en acier inoxydable, pro- duites d'une manière analogue, avec des pièces de renforce- ment en acier inoxydable, ont été conformées par usinage, comme dans l'Exemple 1, et des joints ont été faits entre elles et d'autres tubes en acier inoxydable. Dans ces opé- rations, les conditions étaient les mêmes que celles spéci- fiées dans l'exemple 1, mais avec des périodes d'application du courant plus courues et une pression environ deux fois plus grande.
Les joints formés à l'aide d'extrémités de tube usinées utilisant ces conditions étaient plus satis- faisant$ que ceux formés avec des extrémités de tube oonfor-' mées par refoulement, notamment pour la raison que les sur- inoxydable faces en acier inoxydable étaient moins colorées, et du fait que les durées d'application plus courtes du courant rédui- sent au minimum les changements produits par le chauffage dans le grain et la résistance de la soudure.
Un examen microscopique des soudures décrites ci-des- sus et obtenues par le procéda qui précède, montre que la soudure a été effectuée sur les parties superficielles des éléments métalliques opposés et a été limitée en principe aux parties superficielles de ces éléments, et, en outre, que les "lignes de chaleur", c'est à dire les lignes entre
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les grains qui ont été influencés et.- ceux qui n'ont pas été influencés par la température de soudure, sont si- tuées dans le corps des deux éléments métalliques à une dis- tance de quelques fractions de centimètre, par exemple 0 m/m 75 à 1 m/m 25, des surfaces opposées.
Ainsi, il s' agit d'une soudure "superficielle" et, étant donné qu'elle a été effectuée par résistance, il s'agit d'une "soudure superficielle par résistance".
Le terme "annulaire" tel qu'il a été employé dans cet- te spécification, au sujet de la surface d'extrémité d'un élément tubulaire, est destiné à comprendre une figure fer- mée, belle qu'un cercle, un rectangle ou un polygone.
Dtaprès ce qui précède, on voit qu'à l'aide de la pré- sente invention des joints soudés par résistance peuvent être formés directement entre une extrémité de tube et la surface d'un autre élément, particulièrement le coté d'un que l'on ait autre tube, sans beosin d'effectuer des opérations préliminaires sur cet autre élément ou tube, - que les joints produits sont résistants et élastiques et qu'ils sont obtenus sans formation d'une matière de soudure préju- diciable autour des bords du joint, 4e sorte qu'il n'y a pas besoin d'avoir recours à des opérations de finissage, et que la dite invention permet de former des joints de ce genre entre des tubes qui ont été jusqu'ici difficiles ou impossibles à souder.
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