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PROCEDE ET APPAREIL POUR MAINTENIR FIXES, POUR LEUR SOUDURE,
LES EXTREMITES DE TOLES EN CONTACT, BORD CONTRE BORD.
La présente invention se rapporte à des procédés préparatoires à l'exécution de soudures bord contre bord, dans des matériaux en tôle métallique mince, et au mécanisme qu'entrai- - lient ces procédés. L'invention est utile pour l'exécution de soudures, bord contre bord, de tôles ou de bandes quelconques en métal mince, capables de s'unir par fusion, le métal en question étant, sans que cela implique une limitation, l'acier au silicium, l'acier inoxydable, d'autres alliages de l'acier ou du fer, magnétiques ou non magnétiques, ainsi que les divers métaux non ferreux et leurs alliages.
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est
On indiquera, à titre d'exemple, que ce qui/entendu ici par tôles ou bandes minces, s'applique principalement à des matériaux dont l'épaisseur est comprise entre 0,012 pouce et 0,025 pouce, c'est à dire à des matériaux dont le numéro va- rie dans la classification américaine entre 22 ou 24 et 30 ; mais la demanderesse a travaillé également, avec un succès complet, des matériaux plus minces ou plus épais, de sorte que ces valeurs ne sont indiquées qu'à titre d'exemples et ne sont pas limitatives. Le procédé et l'appareil décrits dans ce qui suit s'appliquent spécialement à des matériaux compris entre ces limites, en raison des problèmes particuliers qu'ils posent. Lorsqu'on travaille avec des matériaux sensiblement plus épais, ces problèmes sont dans la plupart des cas moins apparents, ou n'existent pour ainsi dire pas.
En d'autres ter- mes, les mesures et précautions particulières auxquelles se rapporte cette invention, ne sont généralement pas nécessai- res pour la soudure de matériaux plus épais.
L'invention s'applique spécialement à des moyens et à un procédé pour le travail de bandes ou de tôles en métal min- ce, dépourvues de la propriété d'être planes.
Le but fondamental de la présente invention est la réa- lisation de moyens et d'un procédé pour fixer des extrémités de tôles ou de bandes se touchant exactement par leurs bords et pour maintenir ces tôles et bandes en contact, exactement bord contre bord, pendant l'opération de soudure. L'applica- tion de la présente invention n'est pas limitée aux moyens ou à un procédé quelconque pour effectuer ou assurer la fusion du métal aux extrémités en contact, bord contre bord, des tô- les ; elle est applicable par exemple, mais dans ce cas éga- lement sans limitation, à la formation de soudures, bord con- tre bord, par le procédé par résistance électrique.
A titre
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d'exemple de l'application de la présente invention, la demanderesse décrira cette invention en se rapportant aux moyens et appareils de soudure qu'elle emploie industriellement,
Pendant l'opération de soudure, les extrémités adjacentes de tôles ou bandes minces qu'il s'agit de relier, sont serrées dans une position où elles se touchent, bord contre bord, Il n'est pas nécessaire seulement de donner aux extrémités des tôles une forme qui permette leur contact exact sur toute la longueur des extrémités des tôles lorsqu'elles sont serrées, mais il est nécessaire aussi de prendre des mesures grâce auxquelles le contact exact, bord contre bord, des extrémités des tôles, sur toute leur longueur, n'est pas dérangé par des conditions de température qui résultent de l'opération de soudure proprement dite,
ou d'opérations de soudures précédentes. La solution de ces problèmes constitue des buts Subordonnés de la présente invention.
Ces buts et d'autres buts, qui seront exposés ci-après ou qui apparaîtront à 'l'homme de l'art à la lecture de la présente description, sont réalisés par la construction et la disposition de certaines pièces et l'application d'un certain procédé qui sera décrit maintenant à propos du mode d'exécution cité plus haut à titre d'exemple.
Pour plus de clarté, on se reportera maintenant aux dessins annexés, sur lesquels, la figure 1 est un plan plus ou moins schématique d'un appareil découpant, soudant et enroulant du métal en feuilles minces ; la figure 2 est une coupe, fa,ite suivant 2-2, à travers la cisaille représentée sur la figure 1 ; la figure 3 est une élévation de la cisaille ; et la figure 4 est une coupe à travers les organes de ser-
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rage de l'appareil de soudure, la coupe étant faite suivant la ligne 4-4 de la figure 1.
En résumé, on a constaté dans la mise en oeuvre de la présente invention, qu'on ne peut réaliser, pour une opération de soudure, les positions relatives désirées des extrémités de tôles qu'en coupant ces extrémités de tôles alors qu'elles sont serrées de la même façon que celle qui doit être réalisée au cours de la soudure, et en serrant ensuite ces extrémités pendant la soudure, d'une telle façon qu'elle empêche un dérangement de ces positions relatives, comme on le décrira d'une manière plus détaillée dans ce qui suit.
Un dispositif quelconque est évidemment nécessaire pour maintenir les tôles pendant qu'elles se trouvent dans la cisaille, mais lorsque des matériaux ne sont pas plans, la conformation de la tôle ou bande après découpage n'est pas déterminée par la seule conformation de la lame de cisaille, mais aussi par le degré auquel le matériau en tôle mince a été aplati pendant l'opération de découpage. Si les extrémités des tôles sont coupées par la même cisaille et si les mêmes' conditions de pression ont été appliquées pour les maintenir, on peut les mettre bord contre bord correctement, mais seulement dans le cas où la pression de maintien aux points de contact est la même que celle appliquée pendant le découpage.
Cette variation des pressions de maintien aux deux points précités dérangera la position relative, exactement bord contre bord, des extrémités des tôles, pour des raisons qui apparaîtront maintenant.
Bien que des organes mécaniques peuvent être employés pour maintenir les tôles et que la présente invention ne les exclue pas, on a constaté que les organes les plus convenables
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de serrage sont des organes mis en action par la force magnétique. Avec de tels organes les différents facteurs peuvent âtre plus facilement et plus exactement réglés. Parmi ces facteurs se trouvent la pression de serrage et la largeur effective des organes de serrage, ,car il est clair que la conformation des extrémités des tôles n'est pas subordonnée uniquement à la pression sous laquelle elles sont maintenues sur une surface déterminée d'avance, mais aussi par la largeur des organes de maintien, c' est à dire par l'aire de la tôle qui est aplatie, contre la surface, par les organes de maintien.
Sur la figure 1, on a représenté par 1 une table de cisaille, et p,ar 2 une cisaille dont la lame mobile 3 est actionnée par une source convenable 5 d'énergie. La table est évidemment pourvue d'un guide approprié 6. Comme le montre la figure 2, la cisaille comporte un bâti 7 dont la partie supérieure constitue une partie de la table 8. Cette cisaille est pourvue d'une contre-lame 9 et d'une lame mobile 10. Il est entendu que cette dernière est mise en action d'une façon connue quelconque, par une source d'énergie. Les organes de maintien comprennent dans le cas présent un plateau Il monté à glissement d'une façon appropriée quelconque sur le bâti de la cisaille.
On l'a représenté ici monté à glissement sur des tiges 12 que porte le bâ,ti et étant rélié, par un dispositif à temps perdu 13, à la lame mobile de la cisaille, de manière que le soulèvement de cette lame à sa position supérieure, à la fin de sa course de découpage, soulèvera, aussi le plateau de serrage 11. La liaison est telle que le mécanisme de serrage peut, avant le découpage proprement dit, commencer à exercer son action sur la tôle métallique à découper.
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Plusieurs organes à noyau 14 sont fixés au plateau 11, à certains intervalles, et les noyaux sont pourvus d'enroulements magnétiques 15. A la partie inférieure des noyaux 14 est fixé un organe de serrage 16 qui peut être également monté à glissement sur les tiges 12. Les enroulements magnétiques sont reliés à une source d'énergie appropriée, non représentée. L'organe de serrage 16 constitue dans cette construction une pièce polaire commune pour les organes magnétiques comprenant les noyaux 14 et les enroulements 15. On a donné une largeur assez grande à l'organe de serrage 16 ; il est nécessaire en outre que la largeur de cet organe soit sensiblement la même que celle de l'organe de serrage de l' appareil de soudure.
En règle générale, les organes de serrage doivent être aussi larges que possible entre les limites du bon fonctionnement d'une machine déterminée quelconque. Plus la partie serrée de la, surface de la tôle est large, et plus les résultats ont des probabilités d'être précis. Toutefois, la largeur exacte de l'organe de serrage n'est pas déterminante pour autant que le même organe est employé pour le découpage et pour la soudure. La demanderesse emploie couramment des organes de serrage d'une largeur de 20 centimètres et elle a employé avec succès des organes plus étroits.
Il est évident que lorsque, pendant le fonctionnement de la cisaille, une tôle 17 est amenée contre le guide 6, qu'elle est mise à l'alignement pour le découpage et que le mécanisme de découpage est mis en marche, l'organe de serrage 16 viendra en contact d'abord avec la surface supérieure de la tôle. Des moyens mis en action manuellement ou automatiquement sont employés pour appliquer l'énergie à l'appareil de serrage électro-magnétique et, lorsque cette énergie est appliquée, la tôle 17 est
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serrée avec une grande force entre la partie de table 8 et l'organe de serrage 16. Toutefois, on peut régler facilement et exactement cette force suivant l'énergie appliquée. Il en résulte qu'une surface déterminée est aplanie sous une force déterminée et réglable.
Aussitôt que ce résultat est atteint, la lame mobile 10 descend et coupe l'extrémité de la tôle.
A la fin de la course de découpage, la lame s'élève de nouveau et, après que cette lame a dépassé l'extrémité coupée de la tôle, si la lame continue à se déplacer, elle tend à soulever l'organe de serrage, le courant vers les électroaimants ayant été coupé manuellement ou automatiquement. Les diverses figures représentent la disposition d'un appareil établi pour le découpage des extrémités des tôles suivant une coupe rectiligne.
Il est d'usage, lorsqu'on emploie cet appareil, de découper une des extrémités d'un certain nombre de tôles, de les empiler, de les retourner, et ensuite d'en découper l'autre extrémité, après quoi les tôles sont prêtes à être placées bord contre bord et à être soudées, La modification à l'appareil, nécessaire pour travailler avec des bandes au lieu des tôles, est du domaine de l'habileté professionnelle de l'homme de l' art.
Après que les extrémités des tôles ont été découpées, on peut faire passer les tôles sur une table 18, pourvue aussi, de préférence, d'un guide 19 assurant l'alignement longitudinal, et on peut mettre bord contre bord les extrémités des tôles et les serrer pour les souder. Les axtrémités des tôles peuvent être placées exactement bord contre bord, pourvu que les conditions de serrage soient exactement les mêmes que celles réalisées au moment où les extrémités des tôles ont été découpées. A cet effet, le mécanisme de soudure com-
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prend des organes de serrage 20 et 21, de mêmenature que ceux employés pour la cisaille, et capables d'exercer la même force sur la même surface.
Sur la figure 1, on a représenté l'exécution de la soudure à l'aide d'un chalumeau 22, mais cela ne constitue pas une limitation de la présente invention.
En ce qui concerne les appareils de soudure, en particulier lorsqu'on emploie un chalumeau, il y a avantage à disposer au-dessous du niveau de la tôle les parties électro-magnétiques les plus encombrantes des organes de serrage. Mais on peut s'en dispenser aussi, si on le désire. La figure 4 représente un type particulier d'organe de serrage dans lequel on a monté rigidement, sur le bâti 23 de l'appareil de soudure, des organes électro-magnétiques comprenant une piève polaire 24 et une pièce polaire 25, reliées par un noyau 26 qui porte un enroulement 27. L'extrémité supérieure de la pièce polaire 25 est rabattue en 25a et s'approche de l'extrémité de la pièce polaire 24.
Entre l'extrémité de la pièce polaire 24 et celle du prolongement 25a de la pièce polaire 25, on intercale de préférence une masse de métal non magnétique 28 qui, avec avantage, peut être du cuivre déposé par soudure entre les extrémités des pièces polaires. Le bloc 28 peut être perforé, comme indiqué en 29, pour livrer passage à un agent de réglage de la température. La surface supérieure de la pièce polaire 24, ainsi que le bloc 28 et le prolongement de pôle 25a, peuvent alors être usinés de manière à constituer une surface ou table lisse. L'organe de serrage est complété par un organe de serrage supérieur 30, recouvrant la tôle 17.
La largeur de l'organe 30 et celle de l'organe magnétique doivent, comme il a été dit plus haut, avoir la même valeur que la largeur des organes de serrage de la cisaille. On a prévu,
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au point de soudure, des organes de serrage placés en vis-àvis, comme le montre clairement la figure 4.
Pour l'opération de soudure, .il est d'usage de serrer d'abord, au moyen de l'organe de serrage 20, l'extrémité postérieure de la bande, extrémité possédant un bord coupé avec précision. On amène ensuite dans l'organe de serrage 21 l'extrémité antérieure d'une bande ou tôle suivante en contact avec l'extrémité de la bande serrée auparavant, et on serre l'organe 21 pour la maintenir en cet endroit. Comme les organes de serrage 20 et 21 sont mis en action par la force magnétique et qu'ils est la même surface effective que l'organe de serrage de la cisaille, on peut régler l'énergie appliquée de telle façon qu'elle engendre une pression identique et assure le contact précis des extrémités des tôles placées bord contre bord.
Grâce à ces moyens, on a pu écarter complètement les inexactitudes de contact des extrémités des tôles disposées bord contre bord, inexactitudes qui proviennent d'un manque de planéité des bandes de tôle qu'il s'agit d'unir. Si les extrémités des tôles sont pressées sous une pression déterminée et sur une surface déterminée pendant qu'on les découpe, et si ces extrémités de tôles, pendant qu'elles se trouvent bord contre bord, sont serrées de nouveau sous une pression identique agissant sur la, même surface, les extrémités en contact s'ajusteront exactement l'une sur l'autre. Toutefois, un autre facteur entre enjeu pour le maintien d'une position relative exacte bord contre bord ; c' est le facteur tempéra- ture.
Il est bien entendu que même si l'on obtient des bords exacts par le serrage pour la soudure dans les mêmes conditions que par le serrage pour le découpage, les extrémités
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des tôles peuvent cependant encore s'écarter d'une position relative exacte, bord contre bord, si elles sont soumises à des conditions de température différentes. Par conséquent, si deux tôles sont serrées à leurs extrémités, découpées par exemple le long d'une ligne exactement droite, et'si ces tôles sont chauffées plus fortement au milieu qu'aux bords, elles se dilateront davantage au milieu, et une disposition exactement bord contre bord sera impossible, parce que les extrémités des tôles tendent à s'écarter de la ligne droite en s'incurvant en sens contraires.
Il s'ensuit que des moyens doivent être prévus, non seulement pour serrer les tôles, en vue de leur soudure, dans les mêmes conditions que celles réalisées lorsque les tôles ont été coupées, mais aussi pour éviter que ces conditions soient dérangées sous l'effet de la température. Des conditions inégales de température peuvent être imposées aux tôles, non seulement du fait de l'opération de soudure proprement dite, mais aussi à cause de l'absorption de la chaleur dans des parties de l'appareil, à la, suite d'une opération de soudure antérieure. Par conséquent, il est nécessaire, quelle que soit la nature de l'opération de soudure, de limiter le dégagement de chaleur aux bords proprement dits de la tôle et aussi d'éviter un échauffement ou un refroidissement inégal des organes de serrage.
Il est clair qu'il faut que la pression de serrage agisse sur les tôles dans le voisinage immédiat des extrémités des tôles.
Il s'ensuit que des moyens doivent être prévus pour régler la température des organes de serrage tout près des extrémités des tôles. Il a été dit déjà plus haut que le mécanisme inférieur de serrage de la figure 4 peut être pourvu d'un canal de refroidissement 29. Les organes de serrage supérieurs
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30 présentent une perforation 31 au voisinage du joint bord contre bord. Des raccordements convenables d'amenée d'un agent de refroidissement sont établis avec les perforations 29 et 31.
L'eau est un agent de refroidissement convenable. De la façon indiquée, les organes de serrage peuvent être maintenus à une température uniforme de façon à ne pas déranger la disposition exacte, bord contre bord, des extrémités des tôles et de manière à limiter la chaleur développée pa.r la soudure à une surface très voisine des extrémités des tôles. La demanderesse a constaté qu'au moyen du procédé et de l'appareil décrits dans ce qui précède à titre d'exemple d'un mode de réalisation de l'invention, on peut assurer et maintenir la disposition exacte, bord contre bord, des extrémités des tôles, ce qui est indispensable pour la soudure de tôles minces.
Ainsi que cela a été dit plus haut, la soudure peut être effectuée de diverses manières. Par exemple, pour souder de la tôle mince d'acier au silicium, pour exécuter des bobines destinées à alimenter des poinçonneuses dans la fabrication de lamelles de transformateurs, la demanderesse emploie d'ordinaire un ou plusieurs chalumeaux à flamme non exydante, déplacés mécaniquement dans le sens transversal au-dessus de la pièce à travailler. La pression des gaz et l'angle d'attaque de la tôle par la flamme sont réglés de manière à éviter de produire, par le jet des gaz, des trous dans cette tôle.
On peut aussi employer au-dessus de la ligne de soudure et entre les organes de serrage pour l'opération de soudure, un écran pour former un espace dans lequel des produits de combustion peuvent se rassembler pour protéger la soudure contre l'oxydation sur l'envers de la tôle ou qui peut être rempli artificiellement d'un gaz non oxydant.
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Après l'achèvement de l'opération de soudure, un organe
32, servant au déplacement de la bande, peut retirer l'endroit soudé de l'appareil à souder après la suppression de la pres- sion de serrage, et cet organe peut être employé pour placer cet endroit soudé dans un dispositif de laminage 33 de la soudure. Le matériau constituant la bande ainsi formée peut être enroulé ensuite, si on le désire, par un mécanisme dési- gné par 34. Ce mécanisme est destiné à enrouler en une bobine ce matériau formé d'une bande mince d'acier au silicium, mé- canisme dont l'axe est vertical, la bobine reposant sur un rebord et le mécanisme enrouleur tournant sans arrêt, mais le matériau étant retenu périodiquement, grâce à quoi la bobine est serrée.
Des modifications peuvent être apportées à la présente invention sans qu'elles s'écartent de son esprit.
REVENDICATIONS.
1.- Un procédé de soudure d'un matériau formé de tôles ou bandes minces, procédé qui comporte le serrage des extrémités des bandes ou des tôles sous une pression déterminée agissant sur une surface déterminée, au voisinage de la ligne de décou- page envisagée, et le découpage des extrémités des bandes ou tôles suivi de la mise en contact bord contre bord de ces ban- des ou tôles et leur serrage sous la même pression agissant sur la, même surface des bandes ou des tôles, afin de provoquer une conformation exacte des extrémités de ces bandes ou tôles bord contre bord.