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PROCEDE DE SOUDURE ET APPAREIL POUR LA MISE EN OEUVRE DE CE PROCEDE.
La présente addition a pour objet des perfectionnements et chan- gements à la machine de soudure décrite dans le brevet principal, ayant prin- cipalement pour but d'augmenter son rendement, en faisant accroître la vi- tesse de défilement des tubes soudés se déplaçant d'une manière continue dans le champ inducteur.
En effet, pour augmenter la vitesse de passage des tubes, on pourrait envisager d'utiliser des boucles inductrices plus longues et four- nissant proportionnellement plus d'énergie électro-magnétique, et créant dans les lèvres du tube davantage de calories. Cependant, cette longueur se trouve limitée par des difficultés d'ordre constructif, et surtout par la nécessité de maintenir l'alignement de la fente et conserver sa posi- tion symétrique par rapport aux barreaux-conducteurs et aux bornes polai- res de l'inducteur. Cette condition impose une certaine limite à sa lon- gueur, et si on la dépasse, la fente. risque de sortir de sa trajectoire normale,et d'accuser un déplacement transversal par rapport à la boucle inductrice, en dérangeant ainsi la répartition de chaleur et en compromet- tant la qualité de soudure.
En outre, en dépassant une certaine longueur de l'inducteur, on se heurte aux difficultés de son refroidissement qui s'effectue norma- lement par une circulation d'eau dans ses conducteurs électriques creux.
Il est, d'autre part, pratiquement impossible, sans risquer des accidents, d'accroître la vitesse, en augmentant l'intensité du courant dans le barreau-inducteur, cette dernière étant limitée par la densité ma- ximum admise compatible avec le pouvoir de refroidissement.
La présente addition permet de résoudre le problème d'augmen- tation de la vitesse de déplacement par l'augmentation du trajet de chauffage
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sans sexposer aux inconvénients précités.
Elle permet aussi de mieux régler les conditions électriques de fonctionnement de la machine;, de mieux répartir l'énergie chauffante et de l'adapter à la nature et à l'état des matériaux durant l'opération de chauf- fage.
Elle permet encore de resserrer le degré de couplage entre le dispositif d'induction, et plus particulièrement son ou ses barreaux condui- sant le courant, et le tube,en améliorant ainsi le transfert d'énergie en- tre eux; elle permet, enfin, deréaliser d'une manière plus commode la masse magnétique du noyau du dispositif d'induction.
Suivant l'idée fondamentale de l'invention, on fractionne le trajet de l'induction, en faisant usage de deux ou pluralité d'inducteurs indépendants, montés en cascade.
Suivant le mode de réalisation préféré., destiné plus particuliè- rement aux tubes relativement peu épais, chaque inducteur offre une longueur normale pour laquelle la fente conserve automatiquement sa position, ces in- ducteurs étant séparés et écartés de manière à pouvoir introduire entre eux des dispositifs appropriés dirigeant la fente et la maintenant dans l'ali- gnement imposé par l'inducteur, et notamment la maintenant dans son plan médian de symétrie.
Suivant une des variantes ce dispositif directeur est réalisé au moyen d'un système de galets latéraux à pression réglable s'appuyant con- tre le tube et maintenant sa position. Le serrage exercé par ces galets peut être réglé de manière à rapprocher les lèvres et réduire ainsi la fente avant son passage sous le deuxième inducteur.
Suivant une autre variante,le dispositif directeur est réalisé par un galet - guide, pénétrant dans la fente et l'empêchant de tourner; cette variante pouvant être combinée dans certains cas avec la précédente.
L'usage de deux inducteurs de longueur normale et écartés l'un de l'autre, permet de munir chacun d'eux de son circuit autonome de refroi- dissement par circulation d'eau, permettant de raccourcir le trajet d'eau et de ne pas dépasser la température critique à laquelle le courant d'eau perd son efficacité.
Suivant une variante destinée plus particulièrement aux tubes de diamètre relativement grand, et dont les parois relativement épaisses confèrent au tube une grande rigidité mécanique., on peut se passer d'un dis- positif de maintien en place intercalé entre les deux inducteursqui res- teront néanmoins suffisamment écartés pour permettre de loger les conduites d'eau autonomes desservant chacun d'eux, et qui pourront être alimentés et réalisés comme il le sera dit plus base
Pour augmenter le degré de couplage, le barreau inducteur logé dans l'encoche du noyau sera rapproché., autant que le permet la sécurité du mouvement, des lèvres du tube. Il pourra notamment affleurer la surfaces des cornes polaires et, dans certains cas, pourra recevoir un profil circulaire se confondant avec celui des cornes.
Les deux inducteurs pourront être alimentés., soit indépendamment, soit en parallèle, soit en série. Des moyens seront prévus permettant de ré- gler indépendamment leur position sur le châssis de la machine., et leurs courants, afin de mieux adapter la quantité de l'énergie et son transfert dans le tube par induction, au matériau du tube et surtout à son état physi- que. Ce réglage permettra surtout de tenir compte du pénomène dit point de Curie, se traduisant par la perte de perméabilité du tube en fer dès qu'il atteint environ 700 à 800 .
Les deux inducteurs pourront être identiques comme construction ou bien, au contraire, leurs cornes polaires et barreaux de courant pourront présenter des sections et des longueurs différentes,, les adaptant au mieux à la soudure recherchée.
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Les noyaux magnétiques pourraient être faits-d'une poudre ma- gnétique répartie finement et noyée dans une masse céramique Linvention sera mieux comprise à l'aide du dessin annexé re- présentant à titre d'exemple non limitatif
Sur la fig. 1, la partie de la machine réalisée suivant l'in- vention et comprenant deux boucles avec les dispositifs de guidage et de serrage.
Sur la fig. 2 une coupe transversale suivant X - X de cette machine permettant de situer le barreau inducteur.
On a utilisé les mêmes références que dans le brevet princi- pal pour désigner les organes analogues.
Le tube 3, supposé dans cet exemple en métal magnétique, no- tamment en fer, est formé par le pliage d'un feuillard brut dans une ma- chine en tête non représentéeo11 est animé d'un mouvement de translation rectiligne par des organes de commande appropriés non représentéso Il for- me, à l'entrée de la tête d'induction, une ébauche tubulaire présentant une franche fente 2 entre ses lèvres rapprochées. Un système de galets 16 D1-D2, dont le second sert de guide pénétrant dans la fentestabilise la position de l'ébauche et maintient l'alignement de la fente. Cette ébauche à l'état ouvert entre ensuite dans le champ de l'inducteur B1 de manière à ce que la fente se place dans le plan médian de la boucle, comme repré- senté sur la fige 2.
Cet inducteur comprend, comme ceci a déjà été décrit dans le brevet principal, un noyau magnétique 1 en tôles feuilletées, dans l'encoche 4' duquel est logé le barreau inducteur 4 horizontal et parallè- le à la fente du tube. Ce barreau est alimenté par un très fort courant alternatif de fréquence relativement élevée, notamment entre 500 et 15.000 périodes, par les branches 5 et 7 aboutissant aux montants 13 - 13', décrits en détail dans le brevet principal. Les conduites 9 assurent le refroidisse- ment de l'ensemble par circulation deau qui passe dans les conduites élec- triques faites de blocs de cuivre creux.
Pour améliorer l'évacuation des calories, le barreau creux 4 est muni,en outre,d'une languette f augmen- tant la surface de contact avec l'eauo Le fonctionnement de lamachine étant déjà décrit en détail dans le brevet principal sera résumé brièvement ici.
Le courant alternatif dans le barreau induit dans les lèvres du tube, si- tuées en facedeux courants images intenses circulant le long du tube suivant toute l'étendue de l'inducteur et se fermant dans la masse du tube, On réalise ainsi deux boucles de courants induits qui se ferment sans tra- verser la fente. La présence du barreau s'étendant parallèlement à la fen- te et tout près des lèvres du tube, qui constitue une des caractéristiques principales du système)) permet d'assurer un couplage électromagnétique très étroit, assurant un rendement très élevé de transfert d'énergie et,par- tant, un chauffage concentré et rapide des lèvreso D'autre part, le barreau affleurant les bords de l'en.coche où il est logé, les fuites sont réduites au minimum et le couplage avec le tube en est grandement amélioré.
La face terminale des cornes polaires 1' peut affecter un profil circulaire épou- sant celui du tube en face, et on pourrait donner le même profil en arc de cercle à la face terminale du barreau 4, de manière à ce qu'elle se place au même niveau que les cornes polaires et en forme une prolongationo
La répartition de la chaleur et,par conséquent, la qualité de soudure, dépendent de la position des lèvres du tube par rapport au barreau 4,et il est très important de la maintenir aussi symétrique que possible afin de créer dans elles des courants images d'intensité pratiquement égale, chacun d'eux se répartissant sur une portion de la lèvre se trouvant en re- gard du barreauo Si le tube vibre,
ou s'il a tendance à tournerla fente risque de se déplacer latéralement en compromettant la symétrie désirée.
La Société demanderesse a constaté que, jusqu'à une certaine vitesse de dé- filement,il est possible d'assurer une soudure parfaite en utilisant une boucle inductrice uniquement de longueur telle que l'action des galets de guidage en amont et des galets de forgeage en aval soient suffisantes pour maintenir en place le tube.
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Si 1 on désire dépasser cette limite de vitesse et comme cette dernière dépend de l'énergie thermique créée dans les lèvres, fonction elle- même du temps de parcours dans le champ de l'inducteur.9 la solution consis- te à augmenter sa longueur. Pour y aboutir;, sans se heurter aux difficultés de l'alignement de la fente;, on dispose en aval de la boucle B1 une deuxiè- me boucle B2 de longueur normale, les deux boucles en cascade réalisant une augmentation désirée du parcours de chauffage. Elles sont écartées suffisam- ment pour pouvoir disposer entre elles un dispositif de stabilisation G com- prenant deux galets 22 disposés face à face, et dont seulement un est re- présenté, maintenant le tube en place.
Un chariot 24 réglable à volonté par la vis 23,permet de doser la pression latérale exercée par les galets. La boucle B2 peut être identique comme dimensions à la boucle en amont,et é- tre alimentée dans les mêmes conditionsCette boucle est refroidie par une conduite indépendante deau 9'- 9' raccordée à son barreau creux.
Le système de galets intermédiaires à pression 22 offre aussi la possibilité de rapprocher à volonté les lèvres, et en réduisant ainsi la largeur de la fente, de mieux régler les conditions de soudure. En ef- fet, on peut admettre que le fer quitte la zone de la première boucle por- té à une température de l'ordre de 800 .Ayant dépassé le point de Curie, il a perdu sa perméabilité magnétiqueo L'apport Thermique ne sera dû, à partir de ce moment, qu9aux pertes par courants de Foucault ou¯courants induits11 y aura intérêt à régler cet apport, en rapprochant' les lèvres' aussi près que possible, pour en placer une plus grande partie en regard du barreau de manière à le coupler avec une plus large section du tube.
Le tube quittera alors la zone de l'inducteur B2 avec la fente pratique- ment fermée, les lèvres atteignant la température de blanc soudant de l'or dre de 1.300 .
Un système de galets 10 - 10 faisant partie du dispositif de forgeage F, serrera énergiquement les lèvres et en assurera une soudure parfaite équivalente à un forgeage. La pression peut être réglée par la vis 18-19 commandant un chariot mobile 17 supportant le galeto
Etant donné que, du fait de l'intervention du phénomène du Point de Curie, les deux inducteurs travaillent dans des conditions différentes, il y aurait dans certains cas intérêt à leur donner des dimensions diffé- rentes et à les faire alimenter différemmento On peut, notamment., leur don- ner des longueurs différentes, changer la forme des cornes polaires et de la section du barreau ;
peut aussi régler à des valeurs différentes les intensités de leurs courants d$alimentation, et même envisager de les ali- menter en courants de fréquences différentes.
Suivant une variante du mode de guidage, on peut aussi maintenir l'alignement de la fente au moyen d'un galet - guide pénétrant entre ses lèvres, fait de manière à résister à la haute température en cet endroit, et n'influençant pas la répartition magnétique de l'induction.
Pour réduire les pertes dans la masse magnétique de l'indue- teur, on pourrait envisager de le réaliser sous forme d'un bloc de matière composite formée d'un mélange de poudre magnétique finement divisée avec une masse de céramique moulée et cuiteCes matériaux présentent de très faibles pertes par Hystérésis, tout en conservant une bonne perméabilité.