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PROCEDE DE FABRICATION DE.TUBES'METALLIQUES A PARTIR D'UNE BANDE DE
METAL ET TUBES FABRIQUES PAR CE PROCEDE.
La présente invention concerne un procédé de fabrication de tubes métalliques et, à titre de produits industriels nouveaux, les tubes fabriqués par ce procédé.
Dans la description donnée ci-après de ladite invention, le ter- me "tube" est considéré comme l'équivalent du terme "tuyau" et l'un ou l'au- tre de ces termes pourront être utilisés indifféremment sans que l'invention soit de ce fait limitée en ce'qui concerne la grosseur ou le diamètre de l'ar- ticle fabriqué. Les tubes ou tuyaux sont, comme on le sait, très utilisés à l'heure actuelle dans diverses industries pour le transport de fluides, comme par exemple dans l'industrie des automobiles, la réfrigération et le chauf- fage. De plus, ils sont utilisés comme éléments de charpente..
La présente invention a notamment pour objet la fabrication de tubes à partir d'une matière en bande par un procédé perfectionné qui permet- te de les fabriquer au prix d'une dépense relativement faible.
A cet effet, le présent tube est fabriqué à partir d'une bande de métal qui est cintrée transversalement sur une étendue angulaire de 360 de- grés environ de manière à constituer la forme creuse en section transversale, et les bords de la bande sont réunis d'une manière nouvelle, perfectionnée et telle qu'on obtient une nouvelle structure de joint. Il n'est pas nécessai- re que la bande de métal soit revêtue ou doublée d'une couche d'un métal d'union ou d'étanchéité et cette caractéristique, conjointement avec le fait que la paroi du tube fabriqué ne comporte qu'une seule épaisseur, permet d'u- tiliser une bande de tôle. relativement peu coûteuse.
Le façonnage du tube, et en particuliér le procédé appliqué pour réaliser le joint qui ferme le tube de façon étanche, sont tels que les vitesses de production du présent tube sont relativement élevées, ce qui se traduit par une économie supplémen- taire.
D'une façon générale, le métal en bande, qùi peut être une tôle
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d'un métal ferreux tel que l'acier, est "cintré" sous forme d'un tube pen- dant que la bande est entraînée longitudinalement, et les bords de la bande amenés l'un contre l'autre de telle sorte que des portions de ces bords sont placés mutuellement en contact. Une façon préférée de réunir les bords con- siste à les disposer de façon qu'ils butent l'un contre l'autre par leurs tranches qui constituent ainsi les "interfaces" ou zones de contact, le joint résultant étant celui communément appelé "joint à rapprochement",mais des portions des bords autres que leurs tranches pourraient être utilisées comme interfaces.
Les bords sont unis par une combinaison de moyens compre- nant de préférence l'emploi d'une soudure à résistance électrique, combinée avec l'apport d'un métal d'obturation et d'union, déposé à l'état fondu. Plus spécialement, on procède de préférence de la manière suivante: On réunit d'abord les bords par "soudure par points", c'est-à-dire par une série de points de soudure exécutés en des points mutuellement espacés le long du joint à'réalisero Ces points de soudure-servent à maintenir fermement les bords avec leurs interfaces étroitement en contact, mais n'ont p as pour rôle de réaliser un joint étanche au fluide.
Toutefois, par le dépôt ultérieur d'un métal d'apport fondu dans les intervalles qui séparent les zones de sou- dure par points, on assure l'union complète des interfaces et par suite l'ob- tention d'un joint étanche au fluide. Si le métal de la bande est l'acier, ce métal d'apport sera de préférence un métal à braser tel que le cuivre ordi- naire ou un métal à base de cuivre,tel qu'un alliage de cuivre et d'étain, un alliage de cuivre et de nickel, etc, ce métal s'infiltrant dans les inter- stices subsistant entre les interfaces des portions qui séparent les zones de soudure par points et unissant ces interfaces sur toute la longueur du tube.
Aux dessins annexés
La figure 1 est une vue en élévation schématique illustrant le présent procédé, ainsi qu'une forme d'appareil pour sa mise en oeuvre.
La figure 2,est une vue en perspective du tube tel qu'il a été initialement façonné, ce tube étant coupé dans le plan de la ligne 2-2 de la figure 1.
La figure 3 est une vue en perspective du tube après exécution préliminaire de la soudure par points, le tube étant coupé dans le plan de la ligne 3-3 de la figure 1.
La figure 4 est une vue en perspective du tube après qu'il a été préparé en vue du traitement final, le tube étant coupé dans le plan de la ligne 4-4 de la figure 1.
La figure 5 est une vue en perspective avec arrachement partiel d'un tube fini, le tube étant coupé dans le plan de la ligne 5-5 de la fi- gure 1.
La figure 6 est une vue semblable à la figure 5, mais représen- tant une autre façon de façonner les bords de la bande pour établir un con- tact entre ces bords.
Les figures 7, 8, 9 et 10 sont des vues schématiques illustrant des manières différentes de distribuer le métal d'union sur le tube.
Comme représenté à la figure 1, la bande de tôle 1 peut être ini- tialement sous forme d'une bobine 2, dont elle est déroulée en vue de son entraînement à travers un laminoir à tubes pourvu de galets, indiqués de fa- çon générale en 3 et entre lesquels la bande est cintrée transversalement de façon à recevoir une forme creuse en section. Comme représenté à la figure 2, la bande a été cintrée sur une étendue angulaire de 360 degrés environ, et les tranches de ses bords ont été amenées sensiblement en relation de bu- tée mutuelle. Le tube ainsi formé est désigné par 4, et les deux bords sont désignés par 5 et 6. Un laminoir à tubes tel que celui représenté à la fi- gure 1 est bien connu et il n'est pas nécessaire d'en donner plus de détails.
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Ainsi qu'il a été mentionné plus haut, le métal de la bande peut être l'acier, et la bande n'exige aucun revêtement ou autre traitement propre à fournir le métal d'union Bien entendu, cette bande peut être faite de divers types et qualités de métal, selon les desiderata envisagés pour le tube fini. On peut faire usage d'un acier possédant des propriétés de résis- tance à la corrosion et l'on peut aussi utiliser d'autres métaux, par exemple du métal dit "métal Monel"o
Il va de soi que la bande de métal et le tube façonné à partir de cette bande sont entraînés dans la direction longitudinale et qu'il est pré- vu, en un point situé en aval de la zone de cintrage, une électrode soudeuse 10 sous forme de galet avec lequel coopèrent des galets de pression 11.
Le tube passe à travers l'ouverture constituée entre ces galetso Les bords sont fortement pressés l'un contre l'autre et sont soudés par points l'un à l'au- tre, comme cela est indiqué en 12 à la figure 3. On dépose ensuite le métal d'union, diverses méthodes pouvant être adoptées pour effectuer ce dépôt.
Comme représenté à la figure 1, un fil 13 fait du métal d'apport ou d'union est déroulé d'une bobine 14 et conduit à travers un pistolet pul- vérisateur ou "métalliseur" 15 qui fond le métal et le proj ette à l'état di- visé sur le tube par son ajutage 16. Comme représenté à la figure 4, une ban- delette de métal est ainsi projetée sur le tube, sur lequel elle forme un cor- don désigné par 17. De préférence le métal est projeté sur le tube à l'empla- cement du joint à réaliser. Le métal d'union peut se solidifier sur le tube.
Le métal d'union choisi varie selon les désirs du fabricant ou de l'usager et selon les conditions que'doit remplir le tube fini. Dans le choix du métal d'union, on devra aussi tenir compte de la matière dont est faite la bande. A cet égard, il convient que le métal d'union soit tel, d'une part, qu'il soit possible de le fondre à une température qui ne risque pas de-détruire les soudures par points, et que d'autre part il puisse s'allier au métal de la bande de manière à établir une union solide des interfaces en- tre les soudures par points. De cette manière, les bords de la bande sont unis à la fois par les soudures par points et par le métal d'union. Cette double liaison des bords de la bande de métal assure l'obtention d'un joint d'une solidité exceptionnelle.
Dans un exemple particulier du mode opéra- toire qui vient d'être décrit, on utilise une bande d'acier et un métal d'union à base de cuivre, ce métal pouvant être le cuivre lui-même de la pu- reté du commerceo Le tube et le métal d'union sont portés à une température susceptible de braser les interfaces à l'aide du cuivre, tout en ne ris- quant pas de détruire les soudures par points. Une telle température peut être située au voisinage de 1093 C dans le cas d'une bande d'acier lorsque le cuivre est utilisé à titre de métal d'union 0
Le tube pénètre alors dans une zone de brasage, représentée sur le dessin comme constituée par un four 20 pourvu d'électrodes 21, 22 et 23 en regard de chacune desquelles est disposé un galet d'appui 24o Le courant électrique peut être fourni aux électrodes à partir d'un transformateur con- venable 25.
Si les électrodes extérieures ont été connectées avec le même côté du secondaire du transformateurl'électrode médiane étant connectée à l'autre côté dudit secondaire, il n'est pas nécessaire d'en isoler les au- tres parties de 1-'appareil. Le four peut être pourvu d'une atmosphère d'un gaz non oxydant ou réducteur, lequel peut pénétrer dans le four par un tuyau 26 et s'échapper à l'extérieur à travers les extrémités du four et le re- froidisseur. On peut entourer d'une -atmosphère non oxydante ou réductrice celles des parties de l'appareil utilisé dans le présent procédé et des por- tions du tube pour lesquelles une telle mesure peut être jugée désirable ou nécessaire. Comme représenté, ce gaz peut être introduit dans le tube par un tuyau 34.
Le refroidisseur, qui peut être directement relié au four, peut comprendre une enveloppe tubulaire, composée d'une paroiintérieure 27 et d'une paroi extérieure 28 et dans laquelle on fait circuler 'un agent réfri- gérant qui est admis à l'intérieur de ladite enveloppe par un tuyau 29 et s'en échappe par un tuyau 30. En un point situé en aval du refroidisseur, il peut être prévu deux galets d'entraînement 31. Au moment où le tube tra-
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verse le four le courant électrique traverse le tube dans sa direction lon- gitudinale et la résistance-.électrique de ce tube a pour effet de le porter à une température suffisamment élevée pour fondre le métal d'union 17 qui, ainsi liquéfié, coule entre les interfaces des bords 5 et 6.
Comme les sou- dures par points restent intactes, ces interfaces sont maintenus étroite- ment appliqués l'un contre l'autre, et le métal d'union remplit et obture les interstices susceptibles d'exister entre lesdits interfaces. Si le métal d'union est par exemple le cuivre, la bande de métal étant en acier, le cuivre fondu coulera entre les interfaces, même si ceux-ci sont maintenus fortement pressés l'un contre l'autre. En fait, le joint obtenu est d'au- tant meilleur que le contact des interfaces est plus étroit.
Lorsque, ainsi qu'il a été mentionné plus haut, le métal d'union obturé l'espace qui subsiste entre les faces en contact, la situation envi- sagée est celle dans laquelle un tel espace est infinitésimal du fait que lesdites faces sont maintenues étroitement - et même sous pression - l'une contre l'autre. Le tube pénètre alors dans le refroidisseur, dans lequel règne de préférence une atmosphère réductrice ou non oxydante et dans le- quel le métal d'union se.solidifie, les interfaces étant ainsi unis en tous les points de la longueur du tube de manière à constituer un joint étanche au fluide. Il est possible qu'il reste dans le tube fini une bande du mé- tal d'union régnant sur toute la longueur du joint, mais ceci ne présente pas d'inconvénient.
Le métal d'union peut aussi recouvrir les soudures par points, lesquelles sont ainsi moins apparentes sur le tube fini, et le mé- tal d'union peut couler autour des soudures individuelles et même, les re- couvrir à l'intérieur du tube. La brasure du joint est indiquée par des hachures croisées indiquées en 32 à la figure 5. Le joint ainsi formé est composé de soudures par points situées à un certain écartement l'une de l'autre et d'interfaces brasés intermédiaires. Les soudures par points et les portions brasées intermédiaires sont révélées dans le tube fini, en particulier si le tube est soumis à des essais, et ces deux séries de joints individuels contribuent à assurer la résistance mécanique et l'é- tanchéité du fluide au joint considéré dans son ensemble.
Bien entendu,l'invention n'est pas limitée à un joint à rap- prochement. Les bords de la bande peuvent être façonnés de telle manière que des portions autres que les tranches longitudinales soient amenées au contact l'une de l'autre. Par exemple, le tube 4a représenté à la figure 6 est établi avec un joint à recouvrement, un des bords 5a de la bande étant disposé à recouvrement sur l'autre bord 6a. Dans ce cas, le métal d'union peut se créer un passage entre les portions mutuellement à recouvrement ainsi qu'éntre la tranche, du bord 6a et l'épaulement 33 constitué par le bord déporté 5a. '
Il existe d'autres moyens permettant de déposer le métal d'u- nion sur le tube.
La figure 7 représente un tel autre moyen selon lequel le métal d'union est sous forme d'un fil ou bande 35 qui peut être dérou- lé d'une bobine 36 et qui, au fur et à mesure qu'il est entraîné longitu- dinalement, est soudé par points au tube par un galet formant électrode 37. Dans ce cas, la bande (ou fil) de métal d'union n'est fondue qu'au mo- ment où elle est exposée à la chaleur régnant à l'intérieur du four 20.
En fait, ceci est aussi le cas de la figure 1, étant donné que le métal d'union peut se solidifier sur le tube après qu'il a été projeté par l'a- jutage 16 et être de nouveau fondu à l'intérieur du four.
Dans la disposition repré'sentée à la figure 8, le métal d'u- nion peut être à l'état de poudré finement divisée et mélangée avec un véhicule convenable, tel qu'une huile, ce mélange étant contenu dans un récipient 40. De préférence, la pâte que constitue ce mélange est suffi- samment fluide pour pouvoir couler du récipient sur le tube, mais suffi- samment visqueuse,pour rester sur le tube près du joint à établir. Le véhicule peut être éliminé par combustion ou vaporisation à l'intérieur du four, de telle'sorte qu'il ne reste que le métal fondu, qui peut ainsi
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couler dans les interstices du joint. On peut choisir le véhicule de façon que sa combustion à l'intérieur du four contribue au maintient d'un milieu non oxydant ou réducteur à l'intérieur du four.
Dans la disposition représentée à la figure 9, le fil ou bande de métal d'union 41 est déroulé d'une bobine d'alimentation et conduit à l'intérieur du tube. Bien entendu, il èst nécessaire que le fil soit in- troduit dans le tube avant-que les bords 5 et 6 aient été amenés au con- tact l'un de l'autre.
Dans ce cas, le métal d'union est fondu à l'intérieur du tube, coule le long des parois intérieures dudit tube et pénètre finale- ment dans le jointo Grâce à cette disposition, le métal d'union peut être distribué de telle sorte que, en plus d'alimenter le joint en métal d'u- nion, il constitue un revêtement'de la paroi intérieure du tube,
Dans la disposition représentée à la figure 10, la bande (ou fil) de métal-d'union 42 est déroulée de la bobine d'alimentation 43 à l'ai- de de galets convenables 44 et le métal est fondu, de manière à se déposer sur le tube, par exemple à l'aide d'une tête 45-de soudage à l'arc.
La ban- de de métal fondu ainsidéposée sur le tube par la tête de soudage 45 est susceptible de se solidifier avant son entrée dans le four, surtout si le tube sur lequel elle ést déposée est froid.
On voit par conséquent que le procédé permet de fabriquer un tu- be d'une façon continue et avec une vitesse de production élevée. Si l'on désire par exemple seize points de soudure par décimètre le long du joint et qu'on dispose d'un courant alternatif de 60 périodes pour les soudeuses par points, soit un courant à 120 alternances par seconde, on pourra dépla- cer la bande et le tube à une vitesse linéaire de l'ordre de 45 mètres par minute. On peut augmenter cette vitesse en augmentant la fréquence du cou- rant alternatif. Pour de telles vitesses, il faut nécessairement donner au four 20 une longueur et une capacité telles qu'il soit susceptible de por- ter la température à une valeur suffisamment élevée pour fondre le métal d'u- nion.