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"Procédé d'exécution de coupes obliques dans les pièces métalliques et chalumeau convenant à cet effet ".
L'invention concerne le découpage des pièces métalli- ques ou analogues par une flamme accompagnée d'un jet d'oxygène et plus particulièrement l'exécution de coupes obliques par rapport à la surface de la pièce.
Le procédé d'exécution de coupes dans les tôles métalliques au moyen d'une flamme de chauffage et d'un jet d'oxygène séparé, souvent connu sous le nom d'oxy- coupage est connu . Lorsqu'on applique ce procédé à l'exécution de coupes obliques, on dispose suivant la pratique courante l'axe du chalumeau découpeur suivant un angle correspondant à celui de la coupe qu'on désire effectuer, par exemple de 45 , le chalumeau comportant
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normalement un ajutage composé, percé d'un orifice central d'arrivée de l'oxygène de coupe et d'un orifice annulaire entourant concentriquement le premier, par lequel arrive le mélange gazeux combustible qui forme la flamme de préchauffage , par exemple un mélange d'un hydro- carbure et d'oxygène .
Ce procédé ne présente guère de difficultés lorsque le gaz de chauffage du mélange gazeux est l'acétylène,pourvu que l'écart angulaire entre l'axe du chalumeau et la perpendiculaire à la surface du métal ne soit pas trop grand. Mais lorsqu'on emploie des mélanges combustibles , dont la température de la flamme est plus basse, par/exemple des mélanges dont le combustible est le propane et/ou qui contiennent de l'oxygène assez impur, on constate que la coupe n'est pas facile à exécuter avec le chalumeau en position oblique, lorsque l'écart angulai- re de l'axe du chalumeau par rapport à la perpendiculaire à la surface de la tôle est supérieur à environ 30 , ce qui peut être attribué au fait que lorsque la flamme de préchauffage ae dirige obliquement vers la tôle métal- lique,
celle-ci n'est pas chauffée localement à la haute température nécessaire, car une portion considérable de la chaleur se dissipe. Lorsqu'on dirige la flamme de préchauffage obliquement sur la surface de la tôle,la portion de la surface de cette tôle sur laquelle arrive la flamme augmente et en outre la distance entre la tôle et l'ajutage n'est pas constante, mais est différente pour les différents points de la portion balayée par la flamme de la surface de la tôle, dont une grande partie par suite ne se trouve pas dans la zone de la température la plus élevée de la flamme .
Il en résulte que lorsqu'on emploie des mélanges gazeux dont la température de la flamme est plus basse, le point où la coupe doit être faite n'est pas préchauffé à une température suffisamment
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élevée pour que le métal à enlever soit rapidement brûlé par le jet d'oxygène.
Un des objets de l'invention consiste dans un procédé perfectionné d'oxy-coupage et un chalumeau d'oxy-coupage qui permettent de couper obliquement des tôles métalli- ques planes ou courbes, et en particulier des tôles de fer et spécialement des tôles à forte teneur en carbone, dans le cas où cette opération serait impossible ou irré- alisable dans la pratique à cause de la nature du mélange combustible et/ou de l'angle d'obliquité considérable nécessaire.
Un autre objet de l'invention consiste dans un chalumeau de coupe perfectionné permettant d'exécuter des coupes obliques au moyen d'un jet d'oxygène de coupe,qui est facile à régler pour exécuter des soupes d'obliquités différentes et/ou découper des tôles d'épaisseurs diffé- rentes.
Suivant l'invention, la flamme de préchauffage est dirigée vers la tôle à couper à peu près perpendiculaire- ment à sa surface, quelle que soit l'obliquité de la cou- pe et le jet d'oxygène dent l'axe est décalé par rapport à celui de la flamme est dirigé contre la surface de la tôle à proximité immédiate de la flamme et suivant un angle par rapport à l'axe de la flamme correspondant à l'obliquité qu'on désire, par exemple un angle supérieur à 30 , tandis qu'on fait avancer le chalumeau et la tôle l'un par rapport à l'autre dans une direction perpendicu- laire aux axes de la flamme de préchauffage et du jet d'oxygène . Pour plus de commodité le mot "obliquité" doit être considéré comme désignant l'écart angulaire entre l'axe du jet d'oxygène de coupe et une perpendiculaire à la surface de la tôle à couper.
De préférence, l'obliqui- té de la flamme de préchauffage ne dépasse pas 15 .
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Les chalumeaux convenant à l'application du procédé suivant l'invention peuvent avoir diverses formes de construction, qui dépendant des conditions spéciales à rem- plir, par exemple de la manière dont ils sont destinés à fonctionner, à la main ou à la machine . En général, ils comportent un ajutage alimentant la flamme de pré- chauffage avec un mélange combustible, cette flamme étant dirigée à peu près perpendiculairement contre la surface et un ajutage séparé à l'intérieur ou à l'extérieur du premier qui fait arriver un jet d'oxygène de coupe contre la surface suivant l'angle d'obliquité voulu et supérieur à 30 .
L'axe du jet d'oxygène doit être oblique par rap- port à celui de la flamme et le mouvement relatif du chalu- meau et de la tôle doit être réglé de façon à faire arriver le jet d'oxygène sur les portions de la surface de la tôle quni ont été préchauffées par la flamme ; exemple lors- qu'on fait avancer le chalumeau, la flamme de préchauffage précède le jet d'oxygène et lorsqu'on fait avancer la tôle par rapport au chalumeau immobile, on fait avancer le tôle vers le jet d'oxygène.
L'invention est facile à comprendre d'après la des- cription détaillée qui en est donnée ci-après avec le des- sin à l'appui, qui représente quelques formes de réalisa- tion de l'invention à titre d'exemple et sur lequel :
Les figs. 1 et 2 représentent respectivement en élévation et en plan par dessous un chalumeau qui comporte un ajutage extérieur d'arrivée d'un jet d'oxygène disposé obliquement par rapport à la flamme de préchauffage et convenant au découpage à la main ou à la machine; la fig. 3 est une coupe verticale d'une variante du chalumeau qui comporte un ajutage composé, convenant parti- culièrement au découpage à la machine.
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Suivant les figs. 1 et 2, la tête du chalumeau com- porte un ajutage de brûleur 1 d'une forme de construction courante, convenant à l'exécution de coupes perpendiculai- res. Mais cet ajutage de brûleur ne sert qu'au préchauffage et par suite n'est pas alimenté avec l'oxygène de coupe, mais seulement avec un mélange d'oxygène et d'un gaz de chauffage, par exemple du propane ou du gaz de ville. Le mélange gazeux combustible sort sous forme de jet dirigé suivant l'axe par l'orifice de l'ajutage, fig. 2. Un ajuta- ge de coupe séparé comportant un orifice de sortie, fig.2, de l'oxygène de coupe est fixé sur la tête du chalumeau par un collier de serrage 3 fixé par une ou plusieurs vis de serrage.
L'ajutage de coupe 2 de la forme de réalisation représentée fait un angle de 60 par rapport à l'axe de l'ajutage du brûleur 1 et l'axe du jet d'oxygène de coupe qui sort par cet orifice est incliné de 60 par rapport à l'axe du jet sortant de l'ajutage du brûleur.
De plus, comme l'indique la fig. 2, il est légèrement décalé. L'oxygène de coupe arrive par un tuyau raccordé à l'ajutage 2.
Le mélange combustible sortant par l'ajutage 1 étant enflammé et l'oxygène de coupe arrivant dans l'ajutage 2, on dispose le chalumeau de façon que l'axe de l'ajutage 1 soit perpendiculaire à la surface de la tôle à découper et à une distance à laquelle la surface se trouve dans la partie la plus chaude de la flamme . Puis on fait avancer le chalumeau à la main ou à la machine dans la direction indiquée par la flèche de la fig. 2, c'est -à- dire dans une direction perpendiculaire aux axes de la flamme et/ou du jet d'oxygène. Le chalumeau peut aussi rester immobile et on fait alors avancer la tôle dans l'autre sens.
Le jet d'oxygène suit immédiatement la flamme de préchauffage et découpe le métal chauffé en
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l'oxydant, en y exécutant une coupe dont l'angle corres- pond à l'obliquité du jet d'oxygène, c'est-à-dire une obliquité de 60 dans la forme de réalisation représentée (ou 30 par rapport à la surface de la tôle), la tête de la tôle étant maintenue perpendiculaire à la surface.
Si on désire exécuter la coupe suivant un angle diffé- rent, par exemple de 45 , on peut faire osciller l'ensem- ble de la tête, d'un angle de 15 , était donné qu'un écart par rapport à la perpendiculaire n'exerce généralement pas d'influence nuisible sur l'opération de découpage.
Si on le désire, le collier de serrage 3 peut être remplacé par un autre collier d'une forme de construction analogue, ou on peut rendre réglable l'accouplement entre la tête du chalumeau et l'ajutage à oxygène,par exemple au moyen d'un collier à charnière permettant de régler l'angle entre la tête et l'ajutage.
Etant donné que la quantité d'oxygène de coupe à consommer dépend de l'épaisseur de la tôle à couper, l'ajutage 2 comporte de préférence un raccord amovible ou plusieurs raccords interchangeables qui permettent de faire varier facilement la section de l'orifipe de sor- tie.
La forme de construction du chalumeau de la fig.3 permet de l'utiliser dans diverses conditions variables, c'est-à-dire à l'exécution d'une coupe suivant un cer- tain angle d'obliquité déterminé. De plus, ce chalumeau peut être construit de façon à comporter plusieurs raccords de sections transversales différentes, qui sont nécessai- res pour couper des tôles métalliques d'épaisseurs diffé- rentes. L'ajutage de ce chalumeau qui sert à faire arri- ver le mélange alimentant la flamme de préchauffage et l'ajutage d'arrivée de l'oxygène de coupe sont combinés de façon à former une tête composée. Le chalu- meau comporte un corps principal 4 percé d'un trou central,
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fileté à son extrémité postérieure pour le raccorder à une source de gaz de chauffage et d'oxygène .
La tête 6 est fixée sur le corps du chalumeau par un écrou à chapeau 5 et une tête de coupe rotative 7 en forme de cy- lindre est montée au centre de la tête du chalumeau et y est retenue par une bride annulaire . Le trou central de la tête de coupe 7 forme un canal qui prolonge le trou central du corps 4 du chalumeau et sert à maintenir une pièce tubulaire 9 de préchauffage, ou ajutage du brûleur.
L'ajutage 9 comporte à son extrémité une série de canaux 8 disposés sur une circonférence et par lesquels le mélange combustible d'oxygène et de gaz de chauffage est projeté contre la pièce à couper. L'ajutage 9 peut aussi comporter un trou central 9a se prolongeant en arrière jusqu'à une tête filetée, qui peut être raccordé à une source'oxygène non représentée et par laquelle on peut faire arriver l'oxygène de coupe et le projeter au centre contre la pièce et dans la flamme lorsqu'il s'agit d'exécuter des coupes perpendiculaires. Si on désire ne se servir du chalumeau que pour exécuter des coupes obliques, on peut supprimer ce trou central 9a.
Un tuyau 10 d'arrivée de l'oxygène de coupe se visse sur la tête 6 du chalumeau et communique par un trou 11 avec une rainure annulaire 12 découpée dans le corps 4 du chalumeau . Une seconde rainure annulaire 14, découpée dans la surface inférieure du corps 4 du chalumeau commu- nique avec la première rainure par un canal 13. La tête de coupe 7 comporte plusieurs canaux 15, 16, etc.., dirigés verticalement dans sa paroi annulaire et pouvant être mis sélectivement en communication avec la rainure 14.
Une rondelle 17 est montée au-dessus des canaux 15 et un dispositif quelconque approprié l'empêche de tourner.
Elle n'est percée que d'un trou vertical qui est représenté
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en face du canal 15. En faisant tourner la tête de coupe 7, on peut amener sélectivement en communication un des canaux 15, 16, etc.., avec le tuyau 10. Une garniture d'étanchéité peut être disposée sur la surface infé- rieure du corps 4 du chalumeau .
Chaque canal 15, 16, etc.., communique à son extrémité inférieure avec un canal incliné 15a, 16a, etc.. Chaque canal 15a, 16a , etc.. forme un orifice d'un ajutage de coupe séparé, les différents ajutages de coupe ayant des formes différentes, une inclinaison différente par rap- port à l'axe de la tête et/ou une section différente. Par exemple, sur la figure, le canal 15a est incliné de 45 par rapport à l'axe du chalumeau et de l'ajutage 9 tandis que le canal 16a fait un angle différent, par exemple de 60 . D'autres canaux peuvent avoir encore des inclinaisons différentes ou la même inclinaison que les canaux 15a ou 16a, mais avoir des sections différentes, par exemple plus faibles, pour couper des tôles métalliques d'épaisseurs différentes, par exemple plus faibles.
La tête de coupe 7 constitue donc une pièce en forme de tourelle comportant plusieurs ajutages de coupe différents.
Si on désire utiliser un canal de coupe autre que le canal 15a, on desserre en partie l'écrou à chapeau 5 et on fait tourner la tête de coupe 7 par rapport à la rondelle 17 et au corps 4 du chalumeau, jusqu'à ce que le canal approprié se trouve en face du trou de la rondelle 17 et puisse être alimenté avec l'oxygène de coupe, tandis qu'aucun des autres canaux ne communique avec la source de l'oxygène de coupe . Il est donc possible d'ouvrir le canal qu'on désire suivant d'épaisseur de la tôle et l'angle de coupe.
Les canaux 15a, 16a, etc... sont décalés par rapport à l'axe de la flamme de préchauffage , de la même manière que dans la forme de réalisation des figs. 1 et 2. En 1! d'au-
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tres termes, les canaux 15a, 16a, etc.., sont disposés tangentiellement par rapport au cercle circonscrit de la flamme de préchauffage . Etant donné qu'un seul de ces canaux est alimenté à la fois avec l'oxygène de coupe, il en résulte que la position relative entre la flamme de pré- chauffage et le jet d'oxygène est la même que dans la forme de réalisation des figs. 1 et 2.
On se sert du chalumeau de la fig. 3 de la manière décrite ci-dessus. En montant d'une manière appropriée le chalumeau dans une machine à découper, non représentée, on règle comme précédemment le mouvement relatif du chalu- meau et de la pièce l'un par rapport à l'autre, de façon que ce mouvement relatif soit dirigé perpendiculairement aux axes respectifs de la flammebt du jet d'oxygène, la direction du mouvement étant choisie de façon à faire pas- ser le jet d'oxygène sur une portion de la surface de la tôle antérieurement préchauffée par la flamme.
On a constaté qu'en opérant par le procédé décrit ci-dessus, et en employant un gaz de chauffage tel que le propane dont la température de la flamme est basse par rapport à celle de l'acétylène, on peut facilement couper des tôles de fer suivant une direction oblique de plus de 30 et atteignant 70 . Il est évident que le procédé et l'appareil décrits ci-dessus conviennent égale- ment au découpage de tuyaux et autres pièces courbes, ainsi que des tôles de fer planes.