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PROCEDE ET MACHINES POUR L'EXECUTION D'UNE LIGNE DE SOUDURE PAR RAPPROCHEMENT,
AU MOYEN DE SOUDURE A RESISTANCE.
Pour exécuter, par le procédé à résistance électrique, une jonction par soudure, par exemple de deux tôles ou de deux pièces façonnées en tôle, on fait usage de machines à souder par rapprochement lorsque les bords des tôles ne doivent pas être réunies par recouvrement. mais par simple rapprochement. Ces machines à souder par rapprochement et à découper, qui sont établies pour des surfaces relativement importantes sont d'un prix d'achat extrêmement élevé. C'est pourquoi on a déjà essayé¯de faire passer, à travers une machine à souder normale à galets, des tôles accolées par rapprochement. La résistance de la soudure ainsi exécutée est cependant si faible que l'on a songé à souder, sur la ligne de contact des tôles rapprochées, une étroite bande de métal.
Si l'on agrafe d'abord par points la bande étroite sur les tôles mises bord à bord, par exemple au moyen d'une machine soudeuse par points,puis que l'on fasse passer la pièce ainsi préparée dans une machine à souder en ligne ou sous des têtes soudeuses mobiles, l'un des inconvénients et des difficultés qui se présentent et la nécessité de déplacer les galets-électrodes exactement suivant la ligne de contact des tôles rapprochées, ou sur la bande étroite qui y a été fixée par points.
Le procédé. selon l'invention, permet de remédier à ces inconvénients. Il est caractérisé par le fait que, pour l'exécution d'une jonction par rapprochement au moyen de soudure par résistance en fournissant, à la ligne qui doit être soudée par rapprochement, de la matière amenée sous forme de bande ou de fil, il est prévu au moins un galet-électrode, déplacé le long de la ligne de soudure dans un guidage, au-dessus des tôles po-
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sées bord à bord sur un support et solidement fixées sur celui-ci, ledit galet-électrode opérant la soudure des deux tôles suivant leur plan de contact, par apport d'une bande ou d'un fil, que des dispositifs amènent jusqu'au voisinage immédiat du point d'application du galet-électrode et posent devant ce dernier.
L'invention a, en outre, pour objet une machine pour la mise en oeuvre de ce procédé. Celle-ci comporte deux bras de soudure superposés, l'un inférieur, l'autre supérieur, disposés sur le bâti de la machine, ainsi qu'un dispositif de serrage destiné à maintenir. sur le bras de soudure inférieur, les tôles à souder, mises bord à bord, les deux bras précités étant munis, sur leurs faces qui se font vis-à-vis. de chacun une électrode, l'une au-dessous de l'autre,l'une au moins des deux électrodes étant établie sous la forme d'un galet susceptible de coulisser longitudinalement sur le bras correspondant.
Un autre objet, encore, de l'invention consiste en un procédé pour l'exécution d'une soudure par rapprochement à résistance électrique, ne nécessitant pas de dispositif de serrage lourd, et susceptible d'être appliqué avec avantages lorsqu'il s'agit de lignes de soudures de grande longueur Il a été constaté, en effet, que, lorsqu'il s'agit de lignes de soudure de grande longueur, il est nécessaire de prévoir des dispositifs de serrage importants, afin d'éviter l'écartement des tôles à souder, conséquence de la pression de soudure élevée et de la forte chaleur indispensable, conditions qui sont absolument nécessaires pour obtenir une soudure par résistance de bonne qualité, lorsqu'on opère par amenée de matière en bande ou en fil.
Le procédé selon l'invention est caractérisé par le fait que l'agrafage des pièces à souder, de même que la ligne de soudure proprement dite, sont exécutés sur une machine à souder en ligne par résistance.
D'autres caractéristiques de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre.
Aux dessins annexés :
Fig. 1 représente, en coupe élévation, une forme d'exécution d'une machine selon l'invention;
Fig. 2 est une coupe suivant A-B de la Fig. 1;
Fig. 3 est une vue en élévation d'une autre forme d'exécution;
Fig. 4 est une coupe transversale suivant C.D. de la Fig. 3.
Fig. 5 représente, en élévation, une autre forme de réalisation comportant une amenée bi-latérale de ruban ou de fil;
Fig. 6 est une vue en élévation d'une machine à souder en ligne par résistance, destinée à la mise en oeuvre du procédé selon l'invention pour la soudure sans dispositif de serrage lourd;
Fig. 7 est une vue en plan correspondant à la Fig. 6.
Dans l'exemple de réalisation des Figs. 1 et 2, le bâti 1 de la machine porte, l'un au-dessus de l'autre, un bras soudeur inférieur 2 et un bras soudeur supérieur 3. raccordés chacun à l'un des pôles d'un transformateur non représenté logé dans le carter de la machine.
Le bras inférieur 2 porte un rail-électrode 4, dégagé vers le
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haut, et deux barres de serrage 6 et 7 disposées de part et d'autre du rail
4 et articulées chacune autour d'un axe. Lorsque les, deux tôles 8 et 9 à souder ont été posées bords à bord sur le rail 4, elles sont maintenues dans cette position par les deux barres 6 et 7.
Sur le bras soudeur supérieur 3 est montée une tête de soudure
10, munie d'un galet-électrode 11, et qu'un moyen d'entraînement connu, tel que crémaillère ou vis sans fin, permet de faire coulisser dans les deux sens sur toute la longueur du bras supérieur tandis qu'elle appuie, par son galet-électrode 11, sur le rail 4 et les tôles 8 à 9 souder. Le ga- let-électrode 11 tourne librement sur un axe 12, sur lequel tourillonne également un bras-support 13. Une butée 14, fixée sur la tête de soudure
10 empêche le bras articulé 13 de venir toucher, par le canal-guide 15 qui y est fixé, le rail-électrode 4 ou les tôles 8 et 9.
Le bras support 13 est muni d'un axe 16 sur lequel peut tour- ner.un rouleau 19 d'un étroit ruban de métal 20. Ce dernier peut être fa- cilement glissé à frottement doux entre -deux galets d'avancement 21,22, tournant sur des axes 17 et 18, puis introduit dans le canal-guidé 15, qui débouche immédiatement avant le point de contact du galet 11 et du rail-électrode 4.
Dans sa position de départ, la tête soudeuse 10 se trouve, comme le montre la Fig. 1, au voisinage immédiat du bâti 1 de la machine et le galet-électrode 11 est appliqué sur le rail-électrode 4. Les deux tôles à jonctionner 8 et 9 sont posées sur le bras soudeur inférieur 2 et maintenues par les deux barres de serrage 6 et 7 de manière à être accolées par leurs arêtes rapprochées sur le rail-électrode 4.
La bande de métal, qui doit être soudée avec les deux tôles est amenée jusqu'au point de contact du galet et du rail, en faisant tourner à la main le galet guide 21. Par un léger soulèvement simultané du bras-support pivotant 13. la bande de métal 20'vient buter au point de contact précité, le bras-support ne reposant pas encore sur la butée 14. Par son propre poids, relativement faible, et celui de ses galets-guides, le bras-support exerce, sur le bout de la bande qui ressort du canal 15, une pression suffisante pour que, lorsque la tête 10 avance dans la direction de la flèche de la Fig. 1, le galet-électrode 11 monte sur la bande de métal 20, et, à partir de ce moment, la dévide de son rouleau de façon continue et la soude sur toute la longueur des tôles rapprochées l'une de l'autre.
A l'extrémité libre des bras soudeurs, la tête soudeuse est arrêtée et Ieebande 20 est sectionnée entre le canal de guidage 15 et les tôles soudées. La tete 10 est alors ramenée à sa positron de départ et les tôles soudées retirées de la machine.
Dans l'exemple de réalisation des Figs. 3 et 4, les mêmes chiffres de référence désignent les mêmes organes que dans la forme d'exécution des Figs. 1 et 2. La différence essentielle entre ces' deux formes d'exécution réside en ce que, dans la deuxième;, le rail-électrode 4 du bras soudeur inférieur 2 est remplacé par un stème de galet-électrode, disposé symétriquement au galet-électrode du bras- supérieur, par rapport au plan horizontal passant par le point de soudure. Autrement, dit, dans la forme d'exécution des Figs. 3 et 4, le bras inférieur 2 comporte, de mêùe que le bras supérieur 3. un galet-électrode 11 coulissant longitudinalement et pivotant, autour d'un axe transversal 129 dans une tête de soudure 10.
Sur l'axe 12 est articulé un bras-support 13.qui porte un rouleau 19 de la bande à souder et un canal-guide 15, qui sert à amener la bande à l'emplacement de la soudure.
Ainsi qu'il ressort de la Figo 4, le galet-électrode inférieur 11 est disposé dans une encoche verticale du bras soudeur inférieur 2, de manière à se trouver directement sous la ligne de joint des tôles 8 et 9 à
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souder, maintenues sur le bras inférieur 2 par les barres de serrage 6 et 7. La surface de portée des tôles 8 et 9 sur le bras inférieur 2 est constituée, pour chacune d'elles, par un support isolant 2a, disposé à l'extrémité supérieure du bras 2 et se prolongeant sur toute la longueur de celuici.
L'entraînement des têtes de soudure 10, de même que dans le premier exemple, s'effectue par les moyens usuels (non représentés) tels que crémaillère ou vis sans fin, et ce de telle manière que, pendant l'opération de soudure, les deux têtes se déplacent simultanément et én demeurant toujours l'une au-dessus de l'autre, dans le sens de la flèche de la Fig.3.
Dans le mode de réalisation de la Fig. 5, il est prévu la même disposition que dans l'exemple représenté aux Figs. 1 et 2, c'est-à-dire que le bras supérieur 3 porte une tête soudeuse coulissant 10 munie d'un galet-électrode 11, tandis que le bras inférieur 2 porte un rail électrode.
La seule différence entre ce mode de réalisation et celui des Figs.l et 2, réside en ce que la tête soudeuse 10 comporte deux dispositifs d'amenée de la bande à souder,placés l'un avant, l'autre après le galet électrode, dans la direction du déplacement de la tête soudeuse, de sorte que, suivant que la tête soudeuse coulisse dans un sens ou dans l'autre, c'est l'un ou l'autre des dispositifs d'amenée qui est en service. Ces dispositifs d'amenée sont d'ailleurs agencés de manière analogue à ceux qui ont été précédemment décrits. Les mêmes chiffres de référence désignent les mêmes organes que dans les exemples précédents, ce qui rend superflue une nouvelle description détaillée du deuxième dispositif, qui est symétrique à la première par rapport à un plan vertical passant par l'axe 12 du galet électrode 11.
Les formes d'exécution qui viennent d'être décrites, bien que particulièrement avantageuses, ne peuvent être appliquées que pour l'exécution de lignes de soudure relativement courtes. En effet, pour l'obtention d'une soudure de bonne qualité par résistance et par apport d'une bande ou d'un fil, il est nécessaire d'opérer à forte pression et à température élevée. Pour que ces conditions soient remplies, il faut utiliser, surtout pour des lignes de soudure de grande longueur, des dispositifs de serrage très importants pour les pièces à souder.
C'est pourquoi jusqu'à présent, pour les soudures de grande longueur, les tôles à jonctionner par rapprochement sont d'abord agrafées avec la bande de métal sur une machine à souder par points, la soudure proprement dite étant exécutée ensuite sur une machine à souder en ligne à galets.Ce procédé à pointage préalable, outre qu'il nécessite, pour des tôles de grande longueur, la mise en jeu complémentaire d'une machine à souder par points à grande débattement, se heurte à de sérieuses difficultés si l'on veut effectuer l'agrafage préalable sans dispositifs de serrage. De plus, ce mode opératoire ne permet pas un soudage à la machine rapide et absolument sûr.
L'invention remédie à ces inconvénients en rendant superflue l'utilisation d'une machine auxiliaire de pointage et en permettant d'exécuter une soudure par rapprochement, sur une machine à souder en ligne par résistance, sans dispositif important de maintien des tôles, ladite machine pouvant d'ailleurs être indifféremment à galets-électrodes fixes ou mobiles ou comporter un galet-électrode mobile et un rail électrode fixe.
Le procédé selon l'invention consiste à exécuter, sur une machine à souder en ligne par résistance, aussi bien l'agrafage des pièces à souder que la ligne de soudure proprement dite. Ceci est réalisé avantageusement, soit en faisant passer deux fois les pièces à souder à travers la machine à souder en ligne, soit en déplaçant deux fois les têtes soudeuses sur les pièces, la première passe servant à l'agrafage, de distance en dis-
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tance, de la bande de métal sur la ligne de joint des deux tôles à souder par rapprochement,la ligne de soudure continue étant exécutée lors de la deuxième passe seulement. L'énergie mise en jeu et/ou la vitesse de soudu- re ne sont pas les mêmes lors de l'opération d'agrafage que pour l'exécu- tion de la ligne de soudure.
L'agrafage et la soudure pourraient également être exécutés en une seule passe, mais ceci nécessiterait une machine plus coûteuse et plus compliquée.
La machine à souder par résistance, représentée aux Figsa 6 et
7. et destinée à la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, comporte deux bâtis 31 et 32, recevant les transformateurs adéquats 33 et 34 et les organes de commande et d'entraînement non représentés. Afin de réaliser l'équilibrage du courant de soudure, le transformateur 33 alimente, à la manière usuelle, par exemple depuis la gauche, et le transformateur 34 de- puis la droite, les barres de courant supérieure et inférieure 35 et 36, disposées sur des bras soudeurs supérieur et inférieur 37 et 38 qui réunis- sent les deux bâties 31 et 32 de la machine. Les têtes mobiles 39 et 40, en liaison conductrice avec les barres de courant 35 et 36, sont entraînées, de préférence, simultanément par une vis sans fin non représentée.
Les têtes de soudure, qui sont analogues à celles des exemples précédents, ne seront pas de nouveau décrites en détail.
Entre les deux bâtis 31 et 32 est disposé un plateau support 41, destiné à recevoir, par exemple, les deux feuilles de tôle de grandes dimensions devant être soudées. Entre la moitié antérieure et la moitié postérieure du plateau support 41 est ménagée une fente, dans laquelle se déplace le galet électrode soudeur inférieur. La plate-forme du plateau support 41 reçoit les plaques de serrage 42, de préférence magnétiques, destinées à immobiliser et à maintenir à plat les tôles à souder.
Le procédé selon l'invention est mis en oeuvre comme suit ; dans la fente ménagée dans la plate-forme du plateau 41 sont, avantageusement, placés deux calibres, destinés à maintenir exactement dans l'alignement des galets de soudure inférieur et supérieur, par son arête à souder, l'une des feuilles de tôle posée, par exemple, sur la moitié antérieure de la plateforme du support 41. Ceci fait, on met en circuit le dispositif de serrage magnétique antérieur, ce qui immobilise et maintient à plat la première feuille de tôle.
La deuxième feuille de tôle, qui doit être soudée par rapprochement avec la première, est alors posée sur la plateforme postérieure du support 41 et déplacée jusqu'à ce que son arête de soudure vienne s'appuyer contre elle en regard de la première feuille. Par mise en circuit du dispositif de serrage magnétique correspondant, cette deuxième feuille est ensuite immobilisée et maintenue à plat. Ce travail peut être exécuté sans difficulté par un ou deux opérateurs, sans nécessiter un alignement ,çompli- qué des feuilles à souder.
Le double système de galets mobiles se trouve encore dans sa position d'origine sur le côté droit des bras soudeurs 37 et 38. Au cours de .la. première passe des têtes soudeuses de leur position de départ de droite jusqu'à leur position finale de gauche (Figs. 6 et 7), la bande ou le fil de métal d'apport est agrafé par points aux tôles à souder.
Les tôles étant solidement maintenues et la bande de métal d'apport étant amenée tout près du point de soudure, on a la certitude que la bande vient se placer exactement au milieu de la ligne de soudure. Cette opération d'agrafage est avantageusement exécutée à une vitesse plus grande que l'opération de soudure proprement dite exécutée pendant le mouvement
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de retour des têtes. L'énergie mise en jeu est également différente de celle nécessitée par la soudure proprement dite.
La commande par points du courant de soudure lors de la première phase opératoire, ainsi que le règlement de la pression de soudure en fonction des caractéristiques des pièces à souder, se font de manière connue en soi. Il en est de même des changements de vitesses.
Au cours de la passe d'agrafage, on choisit l'écartement des points, l'énergie et la vitesse de soudure de manière que la chaleur qui se dégage en chacun des points soit dissipée suffisamment vite, par les électrodes et les pièces à souder, pour éviter tout risque d'oxydation superficielle ou de brunissage des points, ce qui rend superflu l'enlèvement de la couche d'oxyde en ces points avant la soudure proprement dite.
Si, par exemple, on agrafait la bande ou le fil d'apport de façon continue, sur toute la longueur, en utilisant une pression et une énergie de faibles valeurs, telles que celles que nécessite une soudure homogène, l'énergie mise en jeu ayant cependant une valeur suffisante pour assurer l'adhérence du fil d'apport sur les deux tôles à souder par rapprochement, il se produirait, pour des énergies de cette importance, une élévation de température entraînant une attaque et une oxydation du fil d'apport, oxydation qu'il serait absolument indispensable de faire disparaître avant la soudure en ligne ultérieure. De plus, la chaleur ainsi accumulée dans les tôles à souder écarterait inévitablement celles-ci aux points non encore agrafés.
Si, au contraire, la bande ou le fil d'apport était agrafé en des points plus écartés l'un de l'autre, ceci serait suffisant pour maintenir accolées les tôles à souder et il ne se produirait pas d'attaque ni d'oxydation superficielle du fil d'apport. Mais une autre difficulté se présenterait lors de la deuxième passe des pièces à souder ou des électrodes sur celles-ci; le fil d'apport, au cours de l'exécution de la ligne de soudure, serait porté à une température telle qu'il se produirait une dilatation sensible de la portion de celui-ci se trouvant entre deux points d'agrafage suezcessifs, ce qui donnerait naissance à des plis et des renflements et ne permettrait pas d'obtenir une ligne de soudure correcte.
Le changement de marche, dans les positions d'inversion, s'effectue automatiquement, de manière connue en soi, ce qui élimine toute intervention manuelle accessoire. Lorsque l'opération d'agrafage est terminée, la bande ou le fil, dévidé du rouleau de réserve par le galet de la tête de soudure, doit être sectionné, puisque la deuxième passe de soudure n'en nécessite plus.
Lorsque le double système de galets mobiles est revenu à sa position d'origine, c'est-à-dire lorsque la ligne de soudure a été exécutée, l'opération est terminée et les dispositifs de serrage magnétique peuvent être mis hors circuit.
Ainsi qu'il ressort de ce qui précède, le procédé selon 1'invention permet de souder successivement l'une à l'autre des feuilles de tôle, ce qui lui ouvre de nombreux nouveaux domaines d'application, par exemple dans la construction de wagons, ou travaux analogues.
Il va de soi qu'à la place d'un galet-électrode inférieur, il peut être prévu un rail-électrode et, au lieu de galets-électrodes mobiles des galets-électrodes fixes. Il est également possible d'exécuter l'agrafage par points et la soudure successivement en une seule passe.
Il est d'ailleurs entendu, d'une manière générale que l'invention n'est pas limitée aux modes d'exécution et de mise en oeuvre représentés et décrits qui n'ont été choisis qu'à titre d'exemples.