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Perfectionnements à la fabrication des tubes.
La présente invention se rapporte à la fabrication de tubes et particulièrement à la fabrication de tubes à partir d'une ma- tière première constituée par du métal en bandes dont des parties se recouvrent ou sont juxtaposées par des surfaces contiguës sont'unies, pour fermer le tube.
On peut illustrer l'invention par la description de la fabri- cation de tubes à deux couches, à partir de deux bandes de matié- res premières. L'une des bandes, qui peut former la couche in- térieure du tube, est déplacée longitudinalement, et on lui don- ne la forme tubulaire avec le joint s'étendant dans le sens lon- gitudinal, Les bords de la bande sont rapprochés à l'endroit des joints, et on peut mettre ces bords en contact l'un avec l'autre, bord contre bord,Afin que cette couche puisse achever la formation du tube; la bande intérieure a reçu une forme telle que le métal mesuré dans le sens de la circonférence est en léger excès par rapport celui qui est nécessaire pour compléter la forme tubu- laire et que, lorsque les bords sont poussés l'un contre l'autre, le métal est sous tension.
Cette tension maintient les bords
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étroitement serrés l'un contre l'autre. L'autre bande qui peut former la couche extérieure, est déplacée longitudinalement, et on lui donne la forme tubulaire, le long de la forme tubulaire de la couche intérieure. Avec cette forme tubulaire, les joints que lion forme sont unis par du métal que l'on fait passer à l'état fondu, Dans un autre mode d'exécution, le tube est formé par une seule bande enroulée plusieurs fois autour d'elle-même pour former un tube à plusieurs couches.
L'invention a pour objet la formation d'un tube à partir d'u- ne ou plusieurs bandes de matières premières qui se déplacent lon- gitudinalement et auxquelles on donne la forme tubulaire avec un joint continu s'étendant dans le sens longitudinale et l'invention a pour objet plus particulièrement le cas ou de la chaleur engen- drée par le courant électrique effectue l'union des parties qui se recouvrent. L'invention est parfaitement adaptée à la fabri- cation de tubes, dont le corps est formé par une matière en bandes constituées par un métal et dont l'union des parties qui se recou- vrent ou qui sont juxtaposées est effectuée par un ou plusieurs autres métaux dont le point de fusion est intérieur à celui de la matière première en bandes.
A cet effet, le métal servent à effectuer l'union est amené en position à mesure que le tube se déplace, de façon que lorsque la structure est soumise à l'action de la chaleur pour fondre le métal servant à fermer le tube, ce métal s'introduise entre les pièces qui se recouvrent ou entre d'autres pièces juxtaposées de la matière en bandes, pour unir ces parties lorsque ce métal se solidifie. Le métal servant à fermer le tube peut être amené , la position c'onvenable de diver- ses façons, par exemple en recouvrant de ce métal une certaine partie de la bande ou en introduisant ce métal sous forme d'un fil ou d'une bande séparée ou sous forme de poudre.
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On peut employer divers métaux pour la formation du tube par l'appareil et le procédé objets de l'invention, C'est ainsi par exemple que la matière en bandes qui forme le corps du tube peut être un métal ferreux tel que de l'acier à faible teneur en car- bone et que le métal servant à effectuer l'union peut être de la soudure malléable ou dure, par exemple un alliage d'étain et de plomb, un métal à braser, tel qu'un métal cuivreux, ou du cuivre sensiblement pur.
La ou les bandes dont le tube est fait peut être un métal autre que l'acier, par exemple du cuivre ou du lai- ton, ou bien encore du métal tel qu'un alliage de cuivre ou de nickel ou divers autres alliages d'acier et on peut choisir le mé- tal de soudure compte tenu du métal de la bande, afin que le mé- tal de soudure choisi coopère convenablement avec le métal de la bande et que son point de fusion soit plus bas que celui de ce dernier.
Dans la fabrication de tubes, de cette façon, le tube se dé- place longitudinalement à une vitesse considérable. C'est ainsi par exemple qu'un tube façonné à partir de l'acier comme matière première et soudé avec du cuivre, a été exécuté à la vitesse d'en- viron 120 pieds par minute. Le tube se déplace en contact avec des électrodes réparties longitudinalement et il est amené rapide- ment à la température de fusion du métal de soudure.
La présente invention a pour but particulier la création d'une organisation destinée à maintenir le métal de soudure à l'état fondu et à main- tenir le tube chaud pendant une période d'une durée suffisante, bien que ce tube se déplace rapidement et soit amené rapidement à une température égale ou supérieure au point de fusion du métal de soudure. Ceci permet à ce métal d'établir une liaison, entre surfaces, avec la bande par exeniple par diffusion des métaux ou par la formation d'un alliage et donne suffisamment de temps pour que le métal de soudure puisse couler jusqu'à la position lorsque
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ce métal est amené de telle façon qu'un écoulement soit nécessai- re.
Dans le cas de certains métaux tels que le cuivre, les mé- taux cuivreux ou d'autres métaux analogues, il est désirable d'ef- fectuer une grande partie de l'opération dans une atmosphère ré- ductrice ou non oxydante. Une telle atmosphère peut ne pas être nécessaire pour certains métaux. Pour d'autres métaux, tels qu'- une soudure constituée par un alliage d'étain et de plomb, un flux approprié peut être utilisé au lieu d'une atmosphère réduc- trice ou non oxydante. En raison du fait que le tube est chauffé par le passage d'un courant électrique, le procédé convient admi- rablement à la fabrication de tubes en acier, particulièrement avec un métal de soudure, tel que le cuivre, point de fusion relativement élevé.
Lorsque le tube est fait d'une matière en bandes conduisant mieux l'électricité que ne le fait l'acier, on doit évidemment faire varier le courant électrique pour chauffer convenablement la bande ; lorsqu'on emploie par exemple une bande de cuivre avec une soudure tendre telle qu'un alliage de plomb ou d'étain, la température à atteindre ne doit pas être aussi élsvée.
On remarquera qu'on préfère généralement un métal relativement ductile pour des tubes de faible dimension tels que ceux employés dans les tuyauteries des automobiles ou d'essence, les tuyauteries d'huile, les tuyauteries des freins hydrauliques ou pour des tubes employés dans des condenseurs ou des évaporateurs, des appareils de réfrigération ou d'autres appareils échangeurs de température.
Ceci est désirable encore pour d'autres raisons et d'autre part ces tubes peuvent être facilement façonnés ou traités. Lorsqu'un tel tube est fait avec un déplacement longitudinal relativement élevé et lorsqu'on porte ce tube à une haute température, les ap- pareils pour refroidir ce tube à une vitesse suffisamment basse, pour réaliser la ductibilité requise, devraient être tellement longs qu'ils seraient impraticables.
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D'autre part, si on réduit la longueur de l'appareil de re- froidissement à une longueur pratique, et si l'acier est refroidi trop rapidement, le métal du tube fini peut avoir une dureté in- désirable et devenir cassant.
La présente invention a pour but de créer un dispositif pour le refroidissement de tubes faits en bandes d'acier, qui sont sou- mises pendant leur façonnage, à une température élevée et qui se déplacent à une vitesse relativement élevée, dispositif dans le- quel l'action de refroidissement est organisée et réglée de façon que la longueur de l'appareil de refroidissement puisse être ré- duite à des limites pratiques, tandis qu'on donne en même temps au métal les caractéristiques de ductilité désirées. En fait, les caractéristiques du métal peuvent être réglées d'une manière va- riable ; mais afin d'illustrer la présente invention, on la décrira essentiellement en se rapportant à la production de tubes relati- vement ductiles.
Entre certaines limites de température, un re- froidissement rapide peut avoir lieu sans effets nuisibles et, dans ces limites de température, le tube est refroidi à une vi- tesse relativement grande. Entre les autres limites de tempéra- ture, où un refroidissement rapide a comme résultat de provoquer la dureté et la fragilité, on refroidit le tube moins rapidement.
L'invention a également comme objet, un dispositif destiné à régler la température dans le tube à une valeur convenable et pour régler en même temps la position convenable du tube chauffé, dans l'appareil de chauffage. A cet effet, on a combiné un appareil de réglage électrique comprenant une cellule photo-électrique, avec un appareil pour la fabrication des tubes, la cellule électrique étant dans une position telle que des rayons provenant du tube puissent agir sur elle. Conformément à l'invention. après que la machine est entrée en fonctionnement, la température du tube peut être maintenue exactement de même que la position du tube.
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L'invention sera. décrite avec plus de détails dans ce qui suit a,vec des références aux dessins annexés. Sur ces dessins :
Fig. 1 est une coupe montrant une des formes de tubes qu'on peut exécuter conformément à l'invention;
Fig. 2 est une coupe montra.nt une autre forme d'exécution du tube;
Fig. 3 est une coupe transversale montrant les phases succes- sives de formation de la couche intérieure du tube représenté sur la Fig. 1; Fig, 4 est une coupe montrant les phases successives de la formation de la couche extérieure selon la Fig. 1;
Fig. 5 est une représentation schématique d'un appareil pour la fabrication de tubes et des moyens de soudure pour ces tubes; .
Fig. 6 est une élévation latérale d'un appareil pour la mise en oeuvre de l'invention, certaines parties étant représentées d'une façon plutôt schématique;
Fig. 7 est un schéma montrant la courbe de température qui peut être obtenue par l'appareil représenté par la Fig. 6 ; Fig. 8 est une vue en bout de l'appareil représenté par la Fig. 6, la vue étant prise à partir de la droite de cette figure;
Fig. 9 est une vue de détails à plus grande échelle représen- tant une des façons de disposer les électrodes ;
Fig. 10 est une coupe à plus grande échelle, exécutée sen- siblement suivant la ligne 5-5 de la Fig. 6;
Fig. 11 est un schéma analogue à celui de la Fig. 7 et se rapporte au cas d'un mode d'application un peu modifié du courant électrique au tube;
Fig. 12 est un schéma montrant une disposition différente des circuits électriques pour des électrodes du type représenté sur la Fig. 11, ce schéma représentant une courbe de température ob- tenue grâce à cette disposition;
Fig. 13 est une vue d'une autre disposition de circuit pour
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des électrodes du type représenté sur la Fig. 7 ; Fig. 14 est une vue d'une disposition modifiée pour le ré- glage relatif de l'intensité du courant dans les parties de tube;
Fig. 15 est une coupe transversale à travers certaines des électrodes ;
Fig. 16 est une vue générale montrant un appareil pour la fabrication de tubes et représentant .un dispositif de commande électrique ainsi qu'un schéma de connexion représenté plus ou moins sommairement au-dessus de l'appareil;
Fig. 17 est une coupe transversale faite sensiblement suivant la ligne 23-23 de la Fig. 16 et représentant la cellule photo- électrique;
Fig. 18 est une vue détaillée d'un dispositif ouvert pour laisser passer les rayons ;
Fig. 19 est une représentation schématique de l'appareil de refroidissement ;
Fig. 20 est une vue montrant une forme d'exécution modifiée de l'appareil de refroidissement et Fig. 21 représente différentes courbes de température corres- pondant à divers dispositifs de refroidissement.
On peut obtenir différentes constructions de tubes dans la mise en oeuvre de la présente invention, par exemple un tube à paroi en plusieurs couches, tels que les tubes représentés par les Figs. 1 à 4 inclusivement, possédant une couche intérieure et une couche extérieure ou des tubes ne possédant qu'une simple cou- che avec un joint de fermeture ou un joint à recouvrement ou une autre organisation analogue.
La Fig. 1 représente une forme d'exécution préférée du tube objet de 1'invention,
Un des problèmes dans la fabrication d'un tube de ce genre réside dans le maintien des bords étroitement serrés l'un contre
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l'autre avant de remplir le tube de métal fondu et aussi le main- tien des couches intérieure et extérieure en contact l'une avec l'autre.
On a illustré sur la Fig. 3 comment la couche intérieure 291 prend des formes successives à partir du léger cintrage initial jusque la forme circulaire finale et on observera plus particu- librement la forme qu'affecte la bande en 303. En cet état, les parties de la bande voisines des bords sont sensiblement rectili- gnes bien qu'elles puissent avoir une certaine courbure.
Le rayon de courbure à partir d'un point qui se trouve sensiblement en X jusqu'au point désigné par Y est toutefois inférieur au rayon au- quel correspond cette partie du métal dans la couche intérieure finie. Il s'ensuit que lorsque la bande affecte la forme repré- sentée en 303, le métal de chaque côté de cette forme, sensible- ment , partir du point Y jusqu'au point X, ainsi qu'une partie rec- tiligne du métal au delà du point X, se trouve, radialement, vers l'intérieur en comparaison de la position que ce métal doit occu- per dans la couche intérieure finie. Aussi, lorsque les bords 292 des bandes 291 sont amenés l'un contre l'autre comme on l'a indiqué en 304, le métal se trouve sous tension.
Cette tension a pour effet que les bords viennent en contact étroit, en exerçant une pression, et qu'ils sont maintenus en contact par la force du métal soumis à la tension. Il en résulte que la couche intérieure 291 conserve d'elle-même sa forme et que les bords en contact 292 restent en contact de façon à recevoir convenablement le métal qui s'écoule entre ces bords et qui les soude. En d'autres termes, on peut considérer la situation comme si la distance extrême du point Y jusqu'aux bords, pendant que la bande se trouve sous la forme désignée par 303, était plus grande que celle exigée à par- tir du point Y jusqu'au joint bord contre bord pour achever la for- mation de la couche intérieure sous la forme désignée par 304 sur la même figure.
La première opération de formation exécutée sur
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la bande extérieure 293 est désignée par 305 sur la Fig. 4; elle place la, courbe de la bande là où celle-ci recouvre le joint, bord contre bord, de la couche intérieure et, à partir à peu près du point a jusqu'au point désigné par 1, c'est-à-dire jusqu'aux bords de la bande, on donne à la matière un rayon un peu inférieur à celui que cette matière aurait dans le tube fini. La partie intermédiaire entre la partie incurvée et la partie médiane de la bande extérieure, au point.2, peut rester plutôt rectiligne.
Les cylindres façonnent alors la bande extérieure 293 en la poussant vers l'intérieur comme le montre la forme 306 de la Fig. 4, et on remarquera clairement comment les parties de a à b sont formées a,vec un rayon de courbure plus petit que celui du tube fini. Le centre du tube est désigné par,± tandis que les centres de courbu- re des parties a et b sont désignés par e et d.
Il s'ensuit que la partie constituant le bord extrême 294 de la couche extérieure 293 se trouve, dans la forme 306, plus proche de la périphérie ex- térieure de la couche intérieure que de la partie intermédiaire, entre les points a et 16 Les cylindres de façonnage viennent alors en contact avec la couche extérieure et ils achèvent le fa- çonnage de cette couche extérieure en poussant les bords biseautés pour former le joint incurvé 295. De ce fait, le métal entre les points a, et b, qui a été façonné avec un rayon de courbure un peu plus petit est redressé légèrement suivant un rayon de courbure plus grand.
Ceci met le métal sous tension et provoque la mise en prise, par frottement, de la partie de la couche extérieure voisi- ne des bords 1 avec la couche intérieure déjà formée, ce qui est dû à la force élastique de la bande, Le bord de ce joint incurvé qui se trouve le plus près de l'intérieur vient en contact à frot- tement avec la couche intérieure déjà formée jusqu'à son bord ex- trême ; le bord de ce joint incurvé qui se trouve le plus à l'ex- térieur, vient en contact à frottement avec le métal de la couche
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intérieure à pa.rtir d'un point qui commence à l'extrémité du bi- seau. La tension du métal force également la surface biseautée extérieure du joint bord contre bord contre la surface chanfreinée de l'autre bord.
Le tube est ainsi formé de deux bandes de matiè- re dans lesquelles la bande formant la couche intérieure retient sa forme d'elle-même .avec ses bords maintenus en contact, par sui- te de la, tension dans le métal, tandis que la bande qui forme la couche extérieure retient d'elle-même sa forme, la tension du mé- tal maintenant la couche extérieure au voisinage immédiat de la couche intérieure sensiblement sur toute la périphérie et ma,intenant les bords en contact par la, force exercée en raison de la tension dans le métal ; le tube ainsi formé est capable de conserver sa pro- pre forme pendant la période temporaire entre l'achèvement du fa- çonnage du tube et le moment où le métal de remplissage unit les couches et les scelle.
L'opération de façonnage est exécutée dans un appareil représenté par la Fig. 5, la bande 101 en acier desti- née à former la couche intérieure d'un tube fini peut être tirée d'une bobine débitrice 103 et être amenée à travers plusieurs cy- lindres de façonnage d'un appareil à fabriquer les tubes représen- té d'une façon générale en 104, cette matière recevant la forme tu- bulaire, comme le montre la Fig. 1. Dans la forme de tubes repré- sentée, les bords de la bande 101 sont disposés pour un joint bord contre bord. La bande 102 peut être tirée d'une bobine débitrice 105 et passer ensuite entre des cylindres 106 pour le biseautage des bords de la, bande.
Celle-ci peut passer ensuite sur un galet de guidage 107 et à travers une filière de guidage 108; les couches tubulaires intérieures de la bande 102 passent ensuite par plu- sieurs cylindres d'un appa.reil à fabriquer les tubes illustré dans son ensemble en 109, appareil qui donne à la, bande 102 une forme tubulaire autour de la couche intérieure, les bords se rejoignant pour former le joint représenté.sur la Fig. 1. Cette opération
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est simplifiée lorsqu'on exécute des tubes qui peuvent être trai- tés conformément à la présente invention et des appareils de ce type servant à fabriquer les tubes sont bien connus de l'homme de l'art; ils ne seront donc pas décrits dans tous les détails.
On connaît également des appareils pour la fabrication de tubes, à partir d'une simple bande,qui possèdent soit une couche, soit deux couches comme on l'a représenté par exemple sur la Fig. 2. Après qu'il a quitté l'appareil qui le forme, le tube est soumis à un traitement calorifique qui fait fondre le métal de soudure, métal qui, lorsqu'il se solidifie, unit les couches et les joints. Le tube sur lequel on doit travailler, est désigné par 1 et se dirige vers la gauche, si l'on considère la Fig. 6, à partir des cylindres 2 d'un appareil de façonnage. Cet appareil comprend une table ou support approprié 3 qui peut porter des barres de distribution 4 et 5 destinées à la conduction du courant. Un transformateur ap- proprié est désigné par 6.
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Le tube passe d'abord à travers des électrodes ou en contact avec des électrodes en forme de galets, comme ceux qui sont dési- gnés par 7 et 8, ces galets étant de préférence en métal et pou- vant être des galets fous qui tournent en raison de leur contact avec le tube. Le galet inférieur peut être monté à demeure tan- dis que le galet supérieur 7 peut être installé sur un bras 9 mon- té à pivotement ; sur ce bras peut agir un ressort 10 qui maintient le cylindre supérieur en contact élastique avec le tube. Le res- sort peut agir par l'intermédiaire d'un bras 11 fixé à demeure sur le bras 9 de la monture pivotante. Ces deux électrodes sont portées par un support 13 coulissant dans des guidages 14 du sup- port 3. L'arbre fileté 16 tourne dans le support 3.
Cet arbre porte un pignon conique 17 engrenant avec un pignon conique 18 que porte un arbre en porte-à-faux pourvu d'une manivelle 19. Le support 13 est relié à l'arbre fileté 16 pour des besoins de ré- glage. A cet effet, le support est pourvu d'une roue dentée 20
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(Figs. 6, 8 et 9) dont le moyeu rotatif tourne dans le support 13 et est relié, par un taraudage,à l'arbre précité. Le support est pourvu également d'une roue dentée 21 et d'une roue dentée 22 munie d'une manivelle 23.
On remarquera que lorsqu'on fait tour- ner l'arbre 16 au moyen de la manivelle 19, on peut déplacer loni- tudinalement le support de l'arbre fileté et que, lorsque l'arbre fileté ne tourne pas, on peut régler la position du support dans le sens longitudinal de cet arbre en faisant tourner la manivelle 23 et par conséquent la roue dentée 20. Les électrodes sont re- liées au circuit électrique par un conducteur flexible 25, ce dis- positif sera appelé dans ce qui suit la "première électrode".
Une autre électrode, qu'on peut appeler la, \1 deuxième électro- de Il , est reliée au côté opposé du circuit par un conducteur fle- xible 26, la, connexion étant établie avec la barre de distribution 4. La deuxième électrode est disposée dans un carter 30 qui, avec l'ensemble des paliers représenté sur la Fig. 10 est monté dans le guidage 14 et présente un organe descendant 31 qui se visse sur l'arbre 16 (voir Fig. 9). Le carter a un prolongement tubulaire 32 qui, de préférence, comporte des pièces télescopiquement exten- sibles, comme le montre la Figure, et à travers lesquelles passe le tube 1.
L'électrode affecte de préférence la forme d'une roue métal- lique à gorges 33 montée sur un arbre 34, qui est pourvu d'une pou- lie de commande 35 et qui tourne dans un manchon 34a serré dans le bloc 34b. Cette électrode est isolée de la base du chariot par la matière isolante 36 (Fig, 10). L'un des côtés du carter peut comporter une plaque amovible 37 donnant accès à l'intérieur de ce carter, tandis que la partie supérieure de celui-ci comporte un organe maintenu abaissé par une attache 38 qui maintient en place une pièce mince d'une matière 39. Cette matière peut être du mica ou une matière analogue et elle peut être organisée d'une manière
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à éclater en cas d'une perturbation quelconque, telle qu'une ex- plosion ou un excès de pression dans le carter.
Le tube 1 passe sur le galet-électrode 33 et est maintenu en contact avec celui- ci par un galet 40 monté à pivotement, comme on le voit en 41, et maintenu abaissé par un ressort 42 qui agit sur un bras 43. Le galet 40 est formé de préférence de graphite ou de carbone.
Une autre électrode, appelée la "troisième électrode est montée dans un carter 45; cette électrode et ce carter peuvent être sensiblement identiques à l'électrode 33 et au carter 30.
Le carter 45 peut être porté par les chemins de guidage 14 du sup- port et bien que le carter 45 puisse être exécuté de manière qu'on puisse régler sa position manuellement dans le sens de la longueur du support, il n'est pas nécessaire de l'exécuter de manière qu'il soit rapidement réglable. Cette électrode comporte un galet-é- lectrode 46 et un galet 47 en carbone qui maintient le tube abais- sé, l'électrode étant reliée à la barre distributrice 5 par un conducteur flexible 27. Les gorges des galets 46 et 47 ont, de préférence, dans un but qui apparaîtra maintenant, un diamètre lé- gérement plus faible que le diamètre extérieur du tube, comme le montre la Fig. 15.
Un jeu de cylindres de traction 50 peut être monté dans un dispositif de retenue ou carter 51 porté également par le support 3 et servant à venir en contact avec le tube et à seconder sa pro- gression. Mais comme le tube est déplacé par l'appareil et par les électrodes commandées, on peut employer ou ne pas employer les éléments de traction susvisés selon que cette traction supplémen- taire semble ou non désirable ou nécessaire.
De préférence le tube est maintenu confiné dans son passage, particulièrement dans les parties de son trajet où ce tube est chaud. A cet effet, les carters 30 et 45 sont reliés l'un à l'au- tre par une construction tubulaire exécutée de préférence en matiè- re calorifuge, une structure tubulaire désignée par 52 étant re-
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liée au carter 30 et l'autre structure tubulaire 53 étant reliée a.u carter 45 et ces tubes étant ajustés télescopiquement de ma- niére que la.position relative des carters puisse être réglée.
Une structure tubulaire 54 relie le carter 45 et le carter 51.
Un bain de trempe est représenté en 55, et ce bain est utilisé dans les cas où on ne désire pas que le tube fini soit ductile.
De préférence, le tube est maintenu dans un tuyau 56 pendant qu'il passe vers l'appareil de trempe, et un liquide de trempe approprié peut être introduit par un tuyau 57 et être évacué par un tuyau 58. Toutefois, dans la plupart des cas, ce tube passe de préféren- ce par un appareil de refroidissement spécial qui sera décrit plus loin.
Dans certains cas, lorsqu'on désire maintenir autour du tube cnaud du gaz réducteur ou non oxydant, ce gaz peut être introduit par le tuyau 60 et il peut brûler à l'extrémité d'entrée de la structure tubulaire 32 et à l'extrémité de sortie de l'appareil de refroidissement. Lorsque l'atmosphère non oxydante ne doit pas être maintenue, on peut supprimer l'entrée de gaz 60, ou on peut la fermer par un bouchon,
Certains des galets et des électrodes sont commandés et, à cet effet, un moteur 62 fournit de l'énergie par l'intermédiaire d'une courroie ou d'une chaîne silencieuse 63 qui commande l'ar- bre 64, Une courroie 65 passe sur une poulie 66 de l'arbre 64, sur une poulie 35 de l'électrode 33 (Fig.
10) sur une poulie cor- respondante de l'électrode 46 et sur une poulie 70 montée sur un bloc coulissant 71 maintenu en retrait par des moyens appropriés tels qu'un poids 72 suspendu à un câble 73 relié au bloc. Le poids maintient la courroie tendue et permet cependant un réglage, parce que le poids monte et descend selon les nécessités de dépla- cement de la poulie 70 en raison du raccourcissement ou de l'al- longement de la distance sur laquelle fonctionne la courroie. Le moteur 62 commande également les galets d'alimentation 50 au moyen
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d'une courroie ou chaîne 75.
Avant de passer à la description de certains dispositifs mo- difiés, il semble convenable d'expliquer la manoeuvre, et le fonc- tionnement de la machine et du procédé dans ses rapports avec cer- tains appareils électriques sera décrit maintenant. On considère- ra par exemple une construction de tube telle que celle représen- tée par la Fig. 1. sur cette figure, on a représenté différents modes d'amener du métal de soudure en place. On supposera tout d'abord que la matière est de l'acier et que la bande formant la couche intérieure porte un revêtement de cuivre. Ce cuivre peut être appliqué par voie électrolytique ou de toute autre façon ap- propriée. Le tube passe en contact avec la première électrode 7-8 et des parties successives du tube sont chauffées dans l'espace compris entre la première électrode et la seconde électrode 33.
Dans l'espace compris entre l'électrode 33 et la troisième élec- trode 46, la chaleur est sensiblement maintenue. La courbe de température peut être sensiblement celle représentée par la Fig.7 où on remarquera que la température monte jusqu'au dessus du point de fusion du métal de soudure, et cette température est mahtenue sensiblement jusqu'à ce que le tube passe au delà de la troisième électrode 46. La chute de température du tube est indiquée en pointillé, car elle peut être relativement lente ou rapide, selon la façon dont le tube est refroidi.
Le métal de soudure est main- tenu à l'état fondu à partir de l'électrode 33 jusqu'à l'électrode 46, et cela donne au métal le temps d'établir une liaison avec la matière constituant la bande, par exemple par diffusion ou par alliage avec ce métal ; cela donne également au métal le temps de couler, par capillarité ou de toute autre façon pour remplir l'es- pace entre les surfaces juxtaposées. C'est ainsi par exemple qu'une certaine quantité du métal coulera pour remplir l'espace entre les bords de la couche intérieure et de la couche extérieure de la construction représentée par la Fig. 1.
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On peut régler les électrodes de manière à obtenir l'effet de chauffage désiré. On considérera le cas où le tube est chauf- fé par sa, résistance à l'écoulement du courant électrique. La distance entre les électrodes est un facteur important. En fai- sant tourner la manivelle 19 la position de la première et de la deuxième électrode peut être réglée par rapport à la troisième électrode, tout en restant fixe l'une par rapport à l'autre. En faisant tourner la manivelle 23, on peut régler la position de la première électrode par rapport à celle de la seconde et de la troisième.
La distance entre la première et la deuxième électro- de peut être réglée et est de préférence réglée de manière que le tube soit élevé à la température convenable; la distance entre la deuxième et troisième électrode est réglée de façon que cette tem- pérature soit maintenue, ce qui exige essentiellement l'apport d'une quantité d'énergie suffisante pour compenser les pertes de chaleur. Lorsqu'on désire un tube d'acier revêtu de cuivre, la couche extérieure peut être revêtue de cuivre, et on donne pour ce motif au métal fondu à l'extérieur du tube et sur les parois intérieures suffisamment de temps pour s'étaler et diffuser dans l'acier. La même organisation avec les réglages convenables peut être exécutée pour d'autres métaux utilisés comme bandes et avec d'autres métaux de soudure.
Si l'on se reporte à la Fig. 7, on remarquera que la première électrode et la troisième électrode sont reliées à la même borne du secondaire du circuit de soudure et que l'électrode 33 est re- liée à la borne opposée. Il s'ensuit qu'il n'y a pas de différen- ce de potentiel entre la première électrode et la troisième.
Il n'est par conséquent pas nécessaire d'isoler la première et la troisième électrode du reste de l'appareil à fabriquer les tubes ou d'isoler le tube de l'appareil à fabriquer les tubes ou d'une autre partie quelconque de la machine en avant de la première
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électrode, ni aucune partie de la machine du côté de la sortie de la troisième électrode, Ceci facilite la construction de la machine parce qu'il n'y a pas de possibilité de perte de courant ou de dérivation de courant, à travers la machine et à la terre.
Tout le courant s'écoule à partir de l'électrode médiane 33 vers la première et la troisième électrode ou vice-versa.
Un tube tel que celui représenté par la Fig. 2 peut être exé- cuté d'une manière analogue et la matière dont 'le tube est fait peut être revêtu d'un métal de soudure, Un autre mode d'amenée du métal de soudure à sa position consiste à disposer une bande d'un métal de soudure 80 entre les couches du tube (Fig.l). Ce métal fond et, en raison de l'intervalle de temps prévu, il s'é- coule entre toutes les surfaces juxtaposées des couches et des joints.
La partie de la couche extérieure, voisine du métal de sou- dure 80, se trouve sous tension, de sorte que, lorsque le métal de soudure fond, l'espace existant auparavant est sensiblement fer- mé par les parties des couches qui se rapprochent.
Un autre mode d'amenée du métal de soudure à sa position consiste à disposer le métal de soudure librement à l'intérieur du tube, ce qui est représenté également sur la Fig. 1.
Mais il est évident que ces différentes façons d'amener le métal de soudure en place ne doivent pas être employées simulta- nément, une de ces façons étant suffisante pour la mise en oeuvre du procédé. Le métal de soudure désigné par 81 affecte la forme d'un fil, mais il peut affecter aussi n'importe quelle autre for- me géométrique ou se trouver à l'état de poudre. On comprendra aisément que les différentes façons d'amener le métal de soudure en place peuvent être employées lorsqu'il s'agit d'un tube du ty- pe représenté par la Fig. 2 par exemple.
Les électrodes 33 et 46 résolvent de préférence un mouvement
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un peu plus rapide que celui du tube et les rainures de l'électro- de 46 et du galet 47 ont de préférence des dimensions un peu trop petites, comme le montre la Fig. 15. Tl s'ensuit qu'il y a un mouvement d'essuyage ou un travail à chaud des tubes par ces ga- lets, spécialement en ce qui concerne le galet 46, sa tendance étant d'agir sur le métal et d'appliquer une pression sur les tu- bes de manière que les couches et les joints se rapprochent de très près. Lorsqu'on calcule les dimensions des rainures, on doit prendre en considération le fait que le métal du tube se dilate lorsqu'il est chauffé.
Une organisation un peu différente est représentée par la Fig. 11. La modification réside dans le fait qu'on remplace l'é- lectrode 33 (Fig. 6) par deux électrodes 33a et 33b disposées au milieu et relises à la même borne du circuit de soudure, Ces deux électrodes peuvent être montées dans un carter analogue à celui désigné par 30 (Fig. 6), mais disposés de façon à supporter deux électrodes au lieu d'une seule. Ces électrodes peuvent être re- liées mécaniquement l'une à l'autre et être commandées ensemble, ainsi que le comprendra tout homme de l'art. Dans cette organisa- tion, les électrodes sont reliées au circuit, sensiblement de la même façon que celle qui a été décrite plus haut.
De préférence le tube est chauffé à sa température maximum entre la première électrode et l'électrode 33a et une température convenable est maintenue à partir de l'électrode 33b jusqu'à l'électrode 46.
Comme il n'y a pas de courant qui passe dans cette partie du tube qui relie l'électrode 33a et l'électrode 33b, il y aura une chute de température au point indiqué. Cette forme d'exécution présente l'avantage qu'il n'y a pas de différence de potentiel entre la pre- miére et la dernière électrode.
Dans la disposition modifiée représentée par la Fig. 12,
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l'organisation des électrodes est analogue à celle représentée par la Fig. 11. Mais, au lieu de relier les électrodes en un seul circuit, il y a deux circuits de soudure. Les électrodes sont désignées par les mêmes signes de référence que sur la Fig.ll.
Un circuit secondaire est établi à travers la première électrode 7-8 et l'électrode 33a, l'autre circuit est établi à travers l'é- lectrode 33b et la troisième électrode 46. On peut obtenir des de variations/densité de courant dans les parties de tubes en faisant varier les transformateurs et aussi en réglant les organes mécani- ques. Cette solution ne présente pas l'avantage de l'absence de force électro-motrice entre la première et la dernière électrode et, pour ce motif, l'appareil doit être isolé, comme on le montre en 85, aux extrémités opposées du dispositif de soudure. La cour- be de température telle qu'elle est représentée peut être sensi- blement la même que la courbe représentée sur la Fig.ll.
Sur la Fig. 13, la disposition des électrodes est analogue à celle de la Fig. 7, mais il y a des circuits secondaires séparés entre la première et la deuxième électrode, ainsi qu'entre la deu- xiéme et la troisième électrode. Dans cette organisation, on peut modifier la densité de courant entre la première et la seconde et entre la seconde et la troisième électrode en faisant varier l'in- tensité du courant dans les circuits primaires, mais cette forme d'exécution ne présente pas l'avantage de l'absence de potentiel entre la première et la troisième électrode. Pour ce motif, l'appareil externe, c'est-à-dire l'appareil extérieur aux extré- mités avant et arrière du dispositif de soudure doit être isolé comme on l'a représenté schématiquement en 85.
Fig. 14 représente un dispositif analogue à celui de la Fig.7 mais il illustre un mode différent de réglage de la densité de courant dans une partie du tube. Un organe 86 en matière magné- tique peut être disposé autour d'une partie du tube, par exemple
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autour de la partie comprise entre la deuxième et la troisième électrode. Ceci engendre une réactance, de sorte que la tension appliquée est absorbée par la somme de la résistance et de la réactance du circuit. On peut modifier cette réactance pour qu'el- le règle à son tour la densité de courant dans cette partie du tube,
Les températures appliquées sont évidemment variables selon les différents métaux employés.
Lorsque le tube exécuté à partir de bandes d'acier est soudé au cuivre, on chauffe ce tube .de pré- férence à une température comprise entre 1200 et 1250 c. environ, le point de soudure du cuivre étant d'environ 10830 C. Tous les facteurs doivent être coordonnés car l'apport d'énergie électri- que doit être réglé en fonction de la vitesse de déplacement du tube, de la, masse du tube et de la conductivité du métal consti- tuant le tube. On doit tenir compte également des pertes de cha- leur. Dans tous les cas, les parties de tubes qui relient les électrodes sont soumises à l'action de l'énergie électrique né- cessaire pour élever la température au degré désiré et pour main- tenir cette température pendant le temps désiré.
L'appareil de réglage automatique de la température est re- présenté par les Figs. 16,17 et 18. Cet appareil est un disposi- tif automatique photo-électrique. Le dispositif doit être consi- déré comme étant appliqué à l'appareil de façonnage du type re- présenté à la Fig. 5 dans lequel certains des cylindres sont com- mandés par un moteur 206, cet appareil de façonnage fonctionnant en coopération avec un dispositif d'alimentation du type représen- té par la, Fig. 6, dans lequel les électrodes 33 et 46 ainsi que les cylindres de progression 50 sont commandés à partir d'un mo- teur 230 qui correspond au moteur 62 de la Fig. 6.
Sauf cela, les éléments qui constituent les dispositifs de façonnage et d'alimentation sont identiques à ceux que représentent les Figs.5
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et 6 et, pour ce motif, on ne les décrira pas plus qu'il n'est nécessaire pour la compréhension claire du fonctionnement ce l'ap- pareil de réglage automatique. Le fonctionnement de ce disposi- tif de réglage est tel que, si pour une raison quelconque, la tem- pérature s'abaisse au dessous du minimum, l'appareil de réglage provoque la cessation du fonctionnement de la machine.. Si au contraire la température du tube s'élève au dessus du maximum pour une raison quelconque, l'appareil de réglage provoque également l'arrêt de la machine. De même, si le tube se déforme ou sort de l'alignement, le fonctionnement de la machine s'arrête.
On voit sur la Fig. 16 qu'une cellule photo-électrique indi- quée dans son ensemble par 235 est placée dans une position telle qu'elle regoive des rayons propagés par le tube en un endroit con- venable situé entre les électrodes 33 et 46. La cathode 236 et l'anode 237 sont reliées électriquement à un amplificateur 250 par les conducteurs 238. La Fig. 17 montre cette disposition, le tube 1 étant montré à l'intérieur de l'enveloppe 53. Le dis- positif comprend un écran 240 présentant une ouverture 241 allon- gée ou en forme de fente destinée à la propagation des rayons, ces rayons passant par une lentille 242 qui les concentre sur la cel- lule, Une fermeture transparente 243 sépare la chambre du tube.
Comme le montre la Fig. 17, les rayons pour le tube passent par l'ouverture 241 et la fermeture transparente 243, ces rayons é- tant concentrés par la lentille 242. Si le tube se déformait ou sortait de l'alignement, (comme on l'a représenté en pointillé), les rayons seraient dirigés à travers l'ouverture 241 sous un cer- tain angle et ne seraient par conséquent pas concentrés sur la cellule. Ceci aurait pour effet l'arrêt de la machine.
L'amplificateur 250 a un fil d'alimentation 251 et un cir- cuit 252 qui part de ce fil, des solénoldes 253 et 254 étant mon- tés en parallèle dans ce circuit, Ces solénoïdes sont organisés
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de façon à agir sur des armatures afin de commander respective- ment un interrupteur à ressort 255, normalement fermé, et un in- terrupteur à ressort 256, normalement ouvert qui, de préférence, peuvent être réglés en modifiant la tension des ressorts ainsi qu'on l'a indiqué, Ces interrupteurs se trouvent dans unircuit désigné pa,r 257 qui fournit le courant à un solénoïde 258. On a désigné par 260 un interrupteur pour le primaire du circuit de soudure, et cet interrupteur est organisé de façon que l'action d'un solénoïde 261 le ferme.
On a désigné par 262 un interrupteur dans le conducteur d'amenée d'énergie au moteur 206, cet interrup- teur étant organisé de façon qu'un solénoïde 263 le ferme, On a désigné par 264 un interrupteur dans le conducteur d'énergie pour le moteur 230 ; cet interrupteur est organisé de façon que l'action d'un solénoïde 265 le ferme. Le solénoïde 261 se trouve dans un circuit 266 qui passe par un interrupteur monopolaire 267 ; le so- lénoide 265 est dans un circuit 268 qui passe par un interrupteur monopolaire 269 ; le solénoïde 263 est dans un circuit 270 qui pas- se par un interrupteur monopolaire 271; tous les circuits retour- nant aux conducteurs principaux 272.
Un interrupteur d'arrêt 273 est placé entre le conducteur principal et les différents inter- rupteurs monopolaires, cet interrupteur étant normalement fermé, tandis qu'un interrupteur de mise en marche 274 normalement ouvert, est monté en parallèle avec l'interrupteur monopolaire 275. Un so- lénoide 276 est relié à un des conducteurs 272 de façon qu'il soit excité par l'action de l'interrupteur 274 ou de l'interrupteur 275, le circuit du solénoïde étant complété par un conducteur 277 et un conducteur 278. Un conducteur d'amenée de courent 280 pourvu d'un interrupteur de rétablissement 281, normalement fermé, est relié à un Solénoïde 282, qui son tour est relié à un conducteur 283 passant par un interrupteur monopolaire 284.
Un interrupteur monopolaire 285 est monté en parallèle avec l'interrupteur 284.
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Les conducteurs 277 et 278 sont organisés de façon à être reliés par des interrupteurs monopolaires 286 et 287. Ces interrupteurs 286 et 287 sont montés en parallèle comme on l'a indiqué. Le so- lénoide 282 est organisé de façon à commander les interrupteurs 285 et 287, dont l'un est fermé quand l'autre est ouvert, et le solénoïde 258 est ,organisé de façon à fermer les interrupteurs 284 et 286.
Le fonctionnement est le suivant : Lorsque la machine ne fonctionne pas, les différents interrupteurs se trouvent dans les positions représentées sur le dessin. Pour mettre en marche la machine, un opérateur ferme l'interrupteur de démarrage 274. Ceci excite le solénoïde 276 par le conducteur 277, l'interrupteur 287 et le conducteur 278. L'action du solénoïde ferme les interrup- teurs 275, 267, 269 et 271. Dès que l'interrupteur 275 est fermé, l'opérateur peut libérer l'interrupteur de démarrage 274, normale- ment ouvert, parce que l'interrupteur 275 maintient fermé le cir- cuit du solénoïde 276.
L'interrupteur 267 ferme un circuit pas- sant par le solénoïde 261 et excite celui-ci pour qu'il ferme le primaire du circuit de soudure; l'interrupteur 269 ferme un cir- cuit passant par le solénoïde 265 qu'il excite, pour qu'il ferme le circuit du moteur de commande 230; l'interrupteur 271 ferme un circuit et excite le solénoïde 263 afin qu'il ferme le circuit du moteur de commande 206. De cette façon, les moteurs de comman- de et différents cylindres de commande de la machine sont mis en action et le circuit de soudure est fermé, de sorte que le courant passe par les électrodes et à travers le tube pour chauffer ce- lui-ci.
Cet état persiste jusqu'à ce que le tube atteigne une tempé- rature dépassant le minimum admis qui peut être par exemple de 1200 C. A ce moment les rayons provenant du tube et qui agissent sur la cellule provoquent une augmentation de tension dans le cir-
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cuit 252, et le solénoïde 254 ferme 1'interrupteur 256. Mais la tension n'est pas encore suffisante pour amener le solénoïde 253 à ouvrir l'interrupteur 255. Au moment de la fermeture de l'interrupteur 256 le solénoïde 258 est excité et ferme les interrupteurs 284 et 286. Quand l'interrupteur 284 se ferme le circuit du solénoïd 282 se ferme; lorsque l'interrupteur 286 se ferme, le circuit entre les conducteurs 277 et 278 du solénoïde 276 se ferme a,u moyen de cet interrupteur.
Dès que le solénoïde 282 est excité, l'interrupteur 287 s'ouvre, ce qui interrompt le circuit du solénoïde 276, circuit qui passe par cet interrupteur. Mais les interrupteurs 286 et 287 sont réglés dans le temps de façon que l'interrupteur 286 se ferme avant que l'interrupteur 287 s'ouvre @ et de manière que le circuit pour le solénoïde 276 ne s'ouvre pas à ce moment. A cet effet, l'armature du solénoïde 282 peut avoir un mouvement à temps perdu par rapport à l'interrupteur 287 et peut provoquer une rupture de l'interrupteur par l'action d'une butée 290 que présente l'armature et qui vient en prise avec le levier de l'interrupteur 287. A ce moment l'interrupteur 285 est fermé également et les interrupteurs 285 et 284 sont reliés alors en parallèle dans le circuit du solénoïde 282.
On remarquera que par la simple manoeuvre, de fermeture manuelle mouvement et que, lorsque le tube atteint une température minima, déterminée, le solénoïde 254 agit pour fermer le circuit 257 et provoque l'ouverture des interrupteurs 284, 285 et 286 et la fermeture de l'interrupteur 287, ce qui entraîne les conditions nécessaires pour le fonctionnement automatique du système, fonctionnemtn réglé par la température et les conditions dans lesquelles se trouve le tube. La Machine continue à fonctionner aussi longtemps que le tube se trouve dans son trajet correct et dans les limites de température. Si la température du tube tombe ades- @
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sous du minimum requis, la tension diminue dans le conducteur 252, et il en résulte que le solénolde 254 permet l'ouverture de l'in- terrupteur 256.
Ceci interrompt le circuit du solénolde 258 et ouvre les interrupteurs 284 et 286. Toutefois, le solénoïde 282 reste excité par l'interrupteur 285, et il s'ensuit que l'inter- rupteur 287 reste ouvert. L'ouverture de l'interrupteur 286 fait cesser l'excitation du Solénoide 276 et les interrupteurs 275, 267, 269 et 271 s'ouvrent, ce qui interrompt le circuit des dit- férents solénoïdes de réglage pour les moteurs de commande, in- terrompt le circuit de soudure et arrête la machine.
Si au cours du fonctionnement de l'appareil, la température s'élève trop haut, par exemple au-dessus du maximum de 1250 0. déterminé d'avance, la tension dans le conducteur 252 augmente et amène le solénolde 253 à ouvrir l'interrupteur 255. Ceci in- terrompt l'excitation du solénoïde 258 et du solénoïde 276 à la façon décrite plus haut; le circuit de soudure et les circuits de courant pour les moteurs de commande sont ouverts et la machine s'arrête. De même, si pour une raison quelconque, le tube se dé- forme ou sort de l'alignement, comme on l'a indiqué sur la Fig.23, les rayons ne sont plus concentrés sur la cathode, et il en résul- te que la tension du conducteur 252 tombe, ce qui amene le solé- noïde 254 à permettre l'ouverture de l'interrupteur 258.
Ainsi qu'il a été dit plus haut, ceci provoque la cessation de l'excita- tion des solénoïdes 256 et 278, ce qui entraine l'arrêt de la machine.
Lorsque la machine est arrêtée automatiquement par l'une de ces trois conditions, le solénoïde 282 reste excité. Afin de met- tre le système en état de démarrer une deuxième fois, l'interrup- teur de rétablissement 281 est ouvert momentanément, ce qui in- terrompt l'excitation du solénoïde 282 et permet à l'interrup- teur 287 de se fermer et à l'interrupteur 285 de s'ouvrir, de sorte que, lorsque l'on referme l'interrupteur de remise en marche 281,
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le circuit du solénoïde 282 est interrompu par les deux interrup- teurs 285 et 284. Ceci achevé le cycle et, après que la pertur- bation a été écartée et si l'on désire remettre en marche la ma- chine, l'opérateur referme momentanément l'interrupteur 274 pour exciter le solénoïde 276 par l'interrupteur 287.
On remarquera que la machine peut être mise hors d'action à n'importe quel moment par une ouverture de l'interrupteur d'arrêt 273 par l'opérateur. Cette action interrompt l'excitation du so- lénolde 276, ce qui provoque l'ouverture des interrupteurs 275, 267, 269 et 271 et coupe les circuits du courant de soudure et des moteurs de commande. Ceci a pour effet de permettre à la tempéra- ture du tube de s'abaisser immédiatement au-dessous du minimum fi- xé et l'interrupteur 256 s'ouvre, en interrompant l'excitation du solénoïde 258 et en provoquent l'ouverture des interrupteurs 284 et 286.
Après que la machine a. été arrêtée ainsi manuellement, l'interrupteur 281 de remise en marche doit être ouvert momenta- nément pour interrompre l'excitation du solénoïde 282 afin de ra- mener les interrupteurs 287 et 285 respectivement dans leur posi- tion de fermeture et d'ouverture.
Ainsi qu'on l'a déjà mentionné les tubes qui quittent l'ap- pareil de fermeture et de soudure doivent dans la plupart des cas, être refroidis selon un cycle déterminé et, afin que le mé- tal atteigne une certaine ductilité, il faut qu'ils ne soient pas trempés. La Fig. 19 représente un tel dispositif de refroidisse- ment par lequel le tube passe, de préférence aussitôt qu'il quitte les cylindres de sortie du dispositif de fermeture et de soudure.
Une hotte appropriée quelconque peut relier les deux dispositifs.
Une paire de galets, tels que ceux désignés par 125 peuvent être employés pour guider ou pour faire avancer le tube dans le diapo- sitif de refroidissement.
Il semble qu'il convienne de décrire d'abord d'une façon gé-
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nérale les différentes zones de refroidissement et de poursuivre ensuite la description générale, avec des explications plus dé- taillées. La première zone est représentée schématiquement sous la forme d'une construction à chemise d'eau pourvue de la chemise d'eau 127 dans laquelle l'eau entre par le tuyau 128 et sort par le tuyau 129. On peut faire circuler un gaz de refroidissement en contact direct avec le tube, le gaz entrant par un tuyau 130 et sortant par un tuyau 131. La première zone de refroidisse- ment s'étend sensiblement depuis les galets 125 ou l'enveloppe con- tenant ces galets, jusqu'aux cloisons 132.
La deuxième zone de refroidissement est représentée également sous la forme d'un dis- positif refroidi à l'eau et possédant une chemise d'eau extérieu- re 134 à travers laquelle circule l'eau, celle-ci entrant en 135 et sortant en 136. On peut également faire circuler un gaz de refroidissement en contact direct avec le tube, le gaz entrant dans la zone de refroidissement en 137 et sortant de cette zone en 138.
La deuxième zone de refroidissement telle qu'elle est re- présentée, se termine au dispositif de cloisonnement 140. La première partie de la troisième zone de refroidissement est repré. sentée sous la forme d'un dispositif. refroidi par l'air et pré- sentant des ailettes de radiateur 141, cette partie se terminant au dispositif de cloisonnement 142. Cette illustration n'a pas pour but de limiter ces zones au type précis de dispositif de refroidissement représenté, car cette première partie de la troi- sième zone de refroidissement peut être pourvue d'une chemise à eau, ou bien on peut y introduire du gaz et la première ainsi que la seconde zone peuvent être constituées par différents disposi- tifs de refroidissement.
La deuxième partie de la troisième zone de refroidissement est représentée sous la@forme d'un dispositif de trempe ou de
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refroidissement par un liquide, et elle peut être constituée par une enveloppe tubulaire 143 qui entoure le tube. Du métal fondu, par exemple du plomb fondu, un alliage de plomb et d'étain ou un autre métal analogue ou bien encore un sel fondu est mis en cir- culation de préférence au moyen d'engins de pompage approptiés, et ces matières sont refoulées dans l'enveloppe 143 par le tuyau 144 et déchargées aux extrémités opposées de ce circuit par des tuyaux 145 et 146. On peut utiliser n'importe quel moyen appro- prié comme pompe.
Lorsqu'on désire que le tube fini soit recou- vert de plomb ou d'étain, d'un alliage de plomb et d'étain ou d'un autre métal, ce métal fondu peut être employé dans la deuxième partie de la troisième zone. Lorsqu'on ne désire aucun revêtement, on peut employer du sel fondu. Au moment où le tube sort de la deuxième partie de la troisième zone, il peut passer à travers un dispositif d'essuyage 147 qui essuie tout l'excès de métal de re- vêtement qu'il a reçu dans la chambre 143 ou pour essuyer le sel, le tube étant finalement refroidi par son entrée dans l'atmosphère ou pax aspersion d'eau, comme on l'a indiqué en 148. On peut em- ployer également l'aspersion à l'eau chaude (non représentée) pour enlever les dernières traces de sel.
Lorsqu'on emploie des bandes d'acier pour former le tube et lorsque la bande est soudée au cuivre, il est préférable que la température à laquelle le tube est soumis soit de beaucoup supé- rieure au point de fusion du cuivre. Cette température peut se trouver au voisinage de 2200 F. Généralement, dans l'acier à faible teneur en carbone, ce dernier s'y trouve sous la forme d'un constituant connu sous le nom de cémentite généralement entourée de grains de fer appelés ferrite. Mais si l'acier est amené à une température plus élevée que la température supérieure criti- que, c'est-à-dire à 1670 yb, le carbone se dissout à l'état cristallin de fer gamma, pour former le constituant connu sous le
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nom d'austénite.
L'austénite se conserve à des températuresplus élevées que les limites supérieures critiques; à partir de la température supérieure critique, telle que par exemple 1670 F., jusqu'à 1330 F., l'austénite se transforme en un type de disper- sion de cémentite dans le fer alpha.
Comme l'austénite n'a pas de tendance à se transformer à des températures supérieures à la température critique, on re- froidit rapidement le tube à partir de sa température la plus élevée jusqu'à la température supérieure critique, et il ne se pro- duit pas d'effet nuisible. En ceci consiste la fonction de la première zone de refroidissement, et cette zone est cousue de fa- çon à refroidir ainsi le tube dans le temps le plus bref possible.
La deuxième zone de refroidissement est conçue pour refroidir entre les limites de température où se produit la transformation, le tube à une vitesse relativement faible pour réserver suffisam- ment de temps pour la transformation de l'austénite dans les pha- ses ou structures désirées dans le fer Alpha, par exemple dans la phase dite cémentite. A moins que l'on donne à l'austénite l'occasion de se transformer, le métal résultant est dur et cas- sant. Pour ce motif, lorsqu'on désire produire le tube ductile, on organise la deuxième zone de façon à refroidir le métal à tra- vers toute la zone de transformation d'une façon tellement lente qu'elle facilite l'obtention de la ductilité désirée.
Mais la deuxième zone peut être organisée de façon à refroidir le tube et à obtenir toutes les caractéristiques désirées dans le métal.
De plus, il est désirable que la vitesse de refroidissement dans la deuxième zone soit relativement constante. Le tube entre dans cette deuxième zone à une température plus élevée que celle à la- quelle il la quitte et, par conséquent, il devrait normalement y avoir un gradient de température plus grand et par suite un re- froidissement plus rapide dans les premières parties de la deu-
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xième zone que dans les parties suivantes de cette zone. Pour ré- pondre à ces conditions, on peut forcer les gaz de refroidissement à entrer dans la. deuxième zone de refroidissement dans le voisina- ge de son extrémité de sortie.
Ces gaz sont chauffés pendant qu'ils exercent leur action de refroidissement du tube, près de l'extrémité de sortie, et ils se déplacent ensuite vers l'extrémi- té d'entrée de la deuxième zone, d'où il résulte que le gradient de température dans toute la deuxième zone peut être rendu sensi- blement uniforme. Après que le tube a passé cette deuxième zone, le métal ferreux se trouve sous la forme de fer alpha et l'austé- nite a été transformée de façon à se rapprocher d'une condition d'équilibre dans le fer alpha. Toutefois la solubilité du carbo- ne dans le fer est plus élevée à haute température qu'à basse tem- pérature.
Il s'ensuit que si le fer alpha est refroidi trop ra- pidement dans la troisième zone, et particulièrement dans la pre- mière partie de la troisième zone, il se produit un état de sursa- turation , la température ordinaire, Dans ces conditions, on peut constater un phénomène connu sous le nom de vieillissement, c'est-à-dire une augmentation de la dureté du métal, une diminu- tion de ductilité, une augmentation de la limite de rupture et une augmentation de la fragilité. Ce type de vieillissement a comme résultat par conséquent une diminution constante d'un cer- tain nombre des caractéristiques désirables du métal à mesure que le temps s'écoule.
Le refroidissement dans la troisième zone est organisé de façon à écarter cet inconvénient. Un des moyens consiste à évi- ter la sursaturation. La Fig. 21 illustre les différentes courbes représentant des températures en fonction de la longueur du passa- ge de refroidissement selon les différentes variantes du disposi- tif de refroidissement. Les trois courbes A, B et C commencent au même point qui correspond à 2200 F. et elles coïncident jusqu'à la fin de la deuxième zone.
Si l'on se rapporte d'abord à la
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courbe A, qui correspond au dispositif de refroidissement repré- senté par la Fig. 19, on voit que la première partie de la troi- siéme refroidit le métal d'une façon relativement lente jusqu'à environ 1000 F.; de cette façon une grande sursaturation peut ê- tre évitée et la faible sursaturation ainsi que le vieillissement qui en résulte et qui pourrait se produire dépendra entièrement du petit changement de solubilité entre la température de 1000 F. et la température ordinaire. Mais, à partir de 1000 F. vers le bas, il n'y a pas de grands changements.
Un autre moyen consiste à provoquer une action de vieillissement telle que celle qui sera exposée plus loin à propos de la Fig. 20 et des courbes B et 0 de la Fig. 21,
La deuxième partie de la troisième zone peut être organisée de façon à refroidir le tube plus rapidement, mais de préférence encore moins rapidement que le refroidissement final. Lorsque le tube doit être revêtu de métal, on peut faire circuler un métal tel qu'un de ceux mentionnés ci-dessus à travers la deuxième par- tie de la troisième zone, et ceci est organisé de préférence de manière à abaisser la température du tube/6000 F. environ. Dans tous les cas, on refroidit le tube à une température suffisamment basse pour empêcher une oxydation rapide ou une coloration du mé- tal lorsque celui-ci vient en contact avec l'atmosphère.
Si le tu- be ne doit pas être revêtu, on peut faire circuler un selfondu à travers la deuxième partie de la troisième zone. On peut faire passer ensuite le tube dans l'atmosphère et l'excès de métal fon- du ou de sel peut être enlevé par des organes d'essuyage et le tu- be refroidi finalement soit par l'air atmosphérique, soit par aspersion d'eau.
La Fig. 20 représente un mode modifié. La première zone exer- ce la même fonction que la première zone représentée sur la Fig.19, à savoir un refroidissement rapide du métal jusqu'à la températu- re critique supérieure. La deuxième zone est conçue également pour
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exécuter la même fonction que la deuxième zone dans la Fig.
17, à savoir celle de refroidir lentement le métal entre les limites de température où il subit une transf ormation. La troisième zone se distingue de la zone destinée à empêcher la sursaturation en ce qu'elle est conçue pour refroidir d'abord rapidement le fer alpha afin de provoquer un état instable et de permettre ensuite une certaine période pour le vieillissement à des températures élevées, période pendant laquelle il se produit une précipitation ou une floculation de l'excès de carbone avec peu ou pas de durcissement à la température ordinaire.
Cette troisième zone est représentée le sous la, forme d'une chemise 150 dans laquel/ du métal fondu ou du sel peuvent être introduits en 151 et enlevés en 152 et 153, le métal fondu ou le sel étant forcés de circuler à travers la cham- bre constituant la troisième zone. Ceci refroidit rapidement le tube, comme le montre la courbe de température correspondante B de la Fig. 21 et maintient cette température relativement élevée pendant une certaine période, comme on l'a indiqué, pour permettre l'action de vieillissement à températures élevées.
Le vieillisse- ment à température relativement élevée est évidemment beaucoup plus rapide qu'à la température ordinaire, Comme on l'a représen- té, cette troisième zone abaisse rapidement la température à 700 F, et cette température est maintenue pendant une période de temps déterminée, après quoi le tube passe à travers une partie aupplé- mentaire 155 du dispositif de refroidissement, représenté comme dispositif de trempe, dans lequel un liquide de refroidissement approprié peut être introduit et être forcé de circuler en passant par des tuyaux 156 et 157, Ce liquide de refroidissement peut ê- tre également constitué par des liquides ou des sels fondus main- tenus à une température plus basse que celle du métal ou des sels de la troisième zone,
On fait passer alors le tube de l'appareil de refroidissement dans l'organe d'essuyage et on l'asperge d'eau
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comme il a été dit plus haut.
Dans une autre variante, la dernière partie de refroidisse- ment 155 peut être supprimée et on fait passer le tube directement de la partie 150 dans l'organe d'essuyage pour l'asperger d'eau ensuite comme on l'a déjà dit. Les limites de température sont illustrées pour cette variante par la courbe C indiquée en poin- tillé sur la Fig. 21. On remarquera que les signes de référence appliqués à la première et à la deuxième zone ainsi qu'à l'orga- ne d'essuyage final et à celui d'aspersion sont les mêmes que pour les Figs. 19 et 20. La différence ne réside en vérité que dans la troisième zone qui, dans le cas de la Fig. 20, peut refroidir le tube jusqu'à une température désirée pendant une période de vieillissement. La température de vieillissement peut être par exemple comprise entre 700 F et 900 F.
On remarquera donc que le refroidissement du tube à partir d'un point qui se trouve au-dessus de la température critique jusqu'à une température à laquelle le tube peut passer dans l'at- mosphére est divisé en zones. Dans tous ces intervalles de tempé- rature où un refroidissement rapide ne produit pas de r.ésultats nuisibles, le tube est refroidi rapidement ; dans les autres in- tervalles de température où un refroidissement rapide produirait des effets nuisibles, on refroidit le tube d'une fagon relative- ment lente.
Toutefois, dans une forme d'exécution, à savoir la forme représentée sur la Fig. 20, pourvue ou non de la dernière section de refroidissement 155, on refroidit le tube rapidement à partir d'un point qui se trouve au-dessous du point critique in- térieur, ce qui a pour résultat d'engendrer un état de sursatura- tion; le tube est maintenu ensuite à une température relativement élevée pendant une certaine période, ce qui a pour résultat le vieillissement da à la température. Le résultat final est urne ré- duction de la longueur totale de l'appareil de refroidissement.
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D'autre part, les caractéristiques du métal dont est constitué le produit fini peuvent être déterminées et réglées. Si l'on dé- sire pa.r exemple une structure très dure et cassante, la deuxième zone peut être organisée de façon à maintenir une certaine struc- ture transitoire, telle que la martensite, dans le métal lorsqu'on le refroidit. Par contre, la troisième zone peut être organisée de façon à agir connue une zone de trempe ou d'étirage; la struc- ture produite pax le refroidissement relativement rapide dans la deuxième zone, est trempée ou modifiée dans cette troisième zone, de manière que les caractéristiques désirées puissent être obte- nues dans le produit fini.
Résumé.
En résumé l'invention concerne :
1. Un procédé d.e fabrication de tubes façonnés à partir d'une matière constituée par du métal en bandes et comportant des parties qui possèdent des surfaces contiguës, caractérisé en ce que du courant électrique passe longitudinalement par des parties successives du tube, pendant que celui-ci se déplace, de manière à chauffer les parties successives à la température d'union du mé- tal des surfaces contiguës et que du courant électrique passe en- suite dans le sens longitudinal par des parties successives chauf- fées du tube en mouvement, de manière à maintenir sensiblement la température d'union pendant un laps de temps suffisant pour que l'union du métal se produise aux surfaces contiguës.
2. Un procédé de fabrication de tubes selon 1, caractérisé en ce qu'un apport de métal d'union est amené le long du tube à mesure que celui-ci progresse.
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