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La présente invention se rapporte à un dispositif qui permet d'effectuer des soudures sur des surfaces verticales de pièces à souder.
L'invention est particulièrement intéressante pour le soudage de joints ho- rizontaux ei-tre des rangées de plaques utilisées dans la construction de réservoirs de stockage. Dans le domaine de la construction des réservoirs de stockage, après que le fond a été construit et soudé et que les cales y ont été appliquées.
on forme les parois latérales des réservoirs au moyen de rangées horizontales de plaques en aciero On monte habituellement ces rangées horizontales en soudant d'abord par points une plaque orientée vers le haut en position sur une ou sur des plaques inférieures de manière à im- mobiliser momentanément les plaques en positiono Ensuite,,, on soude à la main les joints verticaux entre les plaques d'une rangée donnée et les joints horizontaux entre les plaques de rangées voisineso Dans le cas de grands réservoirs de stockage, la soudure des longs joints horizontaux entre des rangées voisines est très laborieuse et la réalisation satisfaisante du joint soudé dépend., dans une grande mesure.,,
de l'habileté du soudeuro
La présente invention concerne un dispositif de soudage compor- tant: des moyens pour supporter un chariot au voisinage d'une pièce à souder dirigée vers le haut,,, ce chariot ayant un déplacement horizontal par rapport à cette dernière; des moyens d'avance de l'électrode prévus sur le chariot pour amener une électrode de soudure vers la pièce, à mesure que le chariot progresse par rapport à cette dernière; des galets montés sur le chariot (sur les côtés horizontalement opposés du dispositif d'avance de l'électro- de) de manière à pouvoir tourner autour d'axes s'étendant verticalement ;
une courroie sans fin en caoutchouc,,, relativement épaisse, passant sur les galets précités et dont un brin peut porter contre la pièce au-dessous du dispositif d'avance de l'électrode.,, de manière à maintenir le flux contre la pièce; enfin. des dispositifs pour envoyer du flux sur la courroie au voisinage du dispositif d'avance de l'électrode le coin intérieur supérieur de ladite courroie étant biseauté vers le bas en direction de la pièce. de manière à rassembler le flux contre la pièceo
Assez récemment.
on a exploité un procédé de soudage dit "à arc immergé" dans lequel une électrode de soudure est rapprochée de la pièce à souder en même temps qu'elle est déplacée le long de celle-ci et dans lequel un flux granulé est envoyé autour de l'arc de manière à le maintenir à l'état complètement "immergé"o Les avantages de ce procédé de soudage à arc "immergé" sont bien connus en raison du fait qu'il produit un cordon uniforme qui est d'une qualité uniformément élevéeo Toutefois,. le procédé de soudage à arc "immergé" a. jusqu'à ce jour,, été limité dans son utilisa- tion au soudage d'une pièce; dans ce cas.. la soudure est déposée ou formée sur une surface horizontale ou sur une surface sensiblement horizontale.
Dans ces conditions, le flux, envoyé autour de l'arc,,, repose simplement sur la pièce sous la forme d'un petit monticule et le métal déposé par la fusion de l'électrode de soudure repose simplement par l'effet de la pesanteur sur la surface de la soudure Dans une faible mesure, on a également utilisé le procédé de soudage à arc "immergé" pour former une soudure entre une surface horizontale et une surface verticale ;
ce cas, l'électrode de soudure est amenée dans l'angle formé entre ces deux surfaces et le flux est envoyé de manière à remplir cet angle et à "immerger" ainsi l'arco Etant donné que le métal déposé est supporté par la surface horizontale de la pièce, il repose simplement contre la surface dirigée vers le hauto
Pour autant qu'on le sache.. on n'a jamais appliqué le procédé de soudage à arc "immergé" à la surface verticale d'une pièce à souder ou à une surface dirigée vers le haut qui est voisine de la verticaleo Ceci est dû au fait qu'aucun dispositif ou procédé satisfaisant n'ont été imaginés pour supporter momentanément le flux contre la surface dirigée vers le haut,
ce quia afin de permettre d'obtenir les avantages du procédé de soudure à arc "immergé".. est essentiel pour maintenir l'arc "immergé" et éga-
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lement pour retenir en place assez longtemps le métal déposé de la soudure de manière qu'il puisse se solidifier sans couler le long de la surface dirigée vers le haut.
En conséquence, l'invention a pour objet -d'une part.. un appareil perfectionnée grâce auquel une électrode de soudure peut être approchée d'uns surface orientée vers le haut de la pièce à soudera à mesure que l'élec@rode est déplacée par rapport à cette dernière lors de la formation du cordon de soudure et, d'autre part, des dispositifs servant à maintenir ou à supporter momentanément le flux envoyé à l'emplacement de la soudure,de manière que l'arc.. jaillissant entre l'électrode et la pièce soit maintenu dans une condition "immergée" et que le métal déposé reste en place jusqu'à. ce que le métal ait pu se solidifier par refroidissement;
-un appareil qui peut être facilement et rapidement appliqué à des réservoirs de stockage au cours de leur construction et qui soudera automatiquement les joints horizontaux entre les rangées voisines de plaques qui constituent les parois verticales des réservoirs.
L'utilisation de l'invention ne se limite pas au montage de réservoirs de stockage sur place, mais on peut l'utiliser partout où l'on doit effectuer des soudures sur des surfaces dirigées vers le haut. Ainsi., dans la construction de nombreux articles dans une installation industrielle ou en atelier, on peut déplacer le réservoir ou autre pièce par rapport à l'appareil de soudage plutôt que de déplacer l'appareil par rapport à la pièce., comme dansule cas de réservoirs construits sur place.
D'autres objets de l'invention concernant un appareil dans lequel le flux, après qu'il a été envoyé vers la soudure et qu'il a rempli son rôle au cours du soudage, est recueilli pour être réutiliséo Il est bien entendu que, seule, une partie du flux envoyé à la soudure est réellement consommée pendant l'opération de soudage. Le reste du flux qui est encore utilisable est automatiquement recueilli et peut être réutilisé dans la suite de l'opération de soudage.
Les objets qui précèdent ainsi que d'autres apparaîtront au cours de la description détaillée qui va suivre et qui est faite en se référant au dessin annexé représentant, à titre d'exemple.. un mode de réalisation de l'invention.
Sur ce dessin : la figure 1 est une vue en élévation de face de l'appareil conforme à la présente invention le représentant dans son application pour le soudage d'un joint horizontal entre des rangées voisines de plaques d'un réservoir de stockage en acier; la figure 2 est une vue en coupe, faite sensiblement par 2-2 de la figure 1 daps le sens indiqué; la figure 3 est une coupe horizontale. faite sensiblement par 3-3 de la figure 1 dans le sens indiqué; la figure 4 est une coupe horizontale,,, faite par 4-4 de la figure 1 ; les figures 5 et 6 sont des vues en coupe faites sensiblement par 5-5 et 6-6 respectivement de la figure 4; enfin, la figure 7 est une coupe horizontale faite sensiblement par 7-7 de la figure 2.
En se référant au dessin annexée sur lequel les mêmes références désignent les mêmes pièces sur toutes les figures, on voit que 10 dési-
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gne une pleque d'une rangée supérieure de plaques disposée au-dessus d'une plaque 11 d'une rangée inférieure de plaqpes formant entre elles un joint horizontal 12 que l'on désire soudera On peut supposer que ces plaques sont celles qui ccnstituent les parois verticales d'un réservoir de stockage qui ont été soudées par points les unes aux autres ou supportées d'une autre manière en position verticaleo Dans le cas de plaques relativement minces., telles que celles inférieures à 95mmo il n'est pas nécessaire de biseau- ter ou de chanfreiner les bords de contact du joint 12.
Toutefois,, dans le cas de plaques dont l'épaisseur atteint ou dépasse 95mmo il est habituel- lement désirable de biseauter ces bords,. comme indiqué en 13. L'appareil utilisé pour souder le joint horizontal 12. qui est suspendu.. en majeure partie., à un rail.. est monté provisoirement sur la rangée supérieure des plaques Ce rail est maintenu momentanément en position au moyen de sup- ports 14 qui sont soudés par points aux plaques de la rangée supérieure,, suivant un alignement horizontalo Ces supports présentent des fentes ouvertes vers le haut destinées à recevoir le rail 15 qui est en acier à res- sorte Ce rail est suffisamment épais,. de sorte qu'il peut être arqué ou cintré pour être disposé dans les supports 14 et..
par suite de son élastici- té, il suivra une courbe régulière parallèle à la courbure des plaques 10, dans le cas où ces plaques sont courbes pour former un réservoir cylindrique.
Si la surface dirigée vers le haut est rectiligne ou plate, le rail 15 n'a pas besoin d'être cintré et il sera simplement disposé de façon rectiligneo
L'appareil utilisé se compose d'un chariot comportant une plaque supérieure 16 sur laquelle se trouvent deux arbres espacés 17 et 180 Ces arbres sont montés sur la plaque au moyen de paliers à auto-alignement indiqués en 19. dont les porte-paliers Intérieurs.,, indiqués en 20. sont réglables le long de la plaque supérieure au moyen de boulons s'étendant à travers des fentes 21.
On utilise cette disposition de manière à pouvoir faire varier la position mutuelle des arbreso C'est ainsi que si le réservoir dont on doit souder les plaques a un diamètre relativement grand,, les porte-paliers intérieurs seront réglés de manière que les arbres 17 et 18 soient presque parallèleso Par ailleurs, si le diamètre du réservoir est relativement petit,, on peut régler les arbres 17 et 18 de manière qu'ils soient disposés sur des rayons partant du centre du réservoiro Les arbres portent des roulettes ou des galets 22 à gorge qui roulent sur le bord supérieur du rail 15
Au-dessous de la plaque supérieure 16 du chariot., un moteur électrique réversible 24 est monté sur des montants 23.
Ce moteur entraîne par l'intermédiaire d'une courroie 25. un réducteur de vitesse 26 Une chaîne sans fin 27 passe sur une roue 4 chaîne calée sur l'arbre de sortie du réducteur de vitesse 26 et sur une roue à chaîne clavetée sur l'extrémité de l'arbre 18. Ce moteur sert ainsi à entraîner positivement l'arbre 18 et force le chariot à se déplacer par rapport au rail 15 à une vitesse con- stanteo Etant donné que le moteur est réversible, le chariot peut être entraîné dans un sens ou dans l'autre par rapport au rail et par rapport aux plaques 10 et 11. près de la partie inférieure des montants 23 est monté le mécanisme d'un appareil à souder électrique semi-automatique désigné dans son ensemble par 28.
La construction de ces machines est relativement bien connue et par conséquente il n'y a pas lieu de la décrire ici en détailo Toutefois,,, à titre d'explication. l'électrode de soudure.,, se présentant sous la forme d'une réserve de fil métallique de soudure,, est montée sur une bobine 29 d'où elle est débitée à une vitesse uniforme et constante vers la soudure.
Cette tige ou fil à souder traverse un tube ou conduit indiqué en 30 et aboutit à l'embout 31 qui est situé près de la pièce,, et ce tube sert à diriger le fil qui en sort contre la pièceo Le fil à souder (ou électrode de soudure) 32 est relié à l'un des côtés d'une- génératrice de courant continu dont l'autre côté' est relié à la masse ou est relié aux
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pièces à souder constituées par les plaques 10 et 11 et,, au cours du soudage, on fait jaillir un arc de soudure électrique entre la pièce et l'électrode, ce qui provoque la fusion de l'extrémité de l'électrode et son dépôt sur la pièce à l'endroit du joint 12.
L'embout 31 est monté de façon réglable par rapport au chariot Conformément à la pratique courante, cet embout présente une crémaillère 33 avec laquelle engrène un pignon 34 que l'on peut faire tourner au moyen d'un embout moleté 35 pour régler l'embout afin de le rapprocher ou de l'écarter de la pièce. Dans la position réglée,, l'embout peu@ être immobilisé en position au moyen d'une vis de serrage 36.
Le support 37 de l'embout porte une tige filetée 38. qui peut coulisser dans un manchon 39 et qui est vissée dans un volant à main 40, ce qui fait qu'en tournant ce volant on peut à volonté faire monter ou descenire le support de l'embout La tige 38 porte un bras 41 qui peut coulisser dans une fente ménagée dans un support 42, ce qui fait que,, lorsque l'on fait tourner le volant à main 40, la tige ne tourne pas.comme lui et avec luia mais elle est guidée verticalement du fait de la coopération du bras 41 avec les côtés de la fente pratiquée dans le supporte
Le manchon 39 est monté sur une plaque 43 qui, à son tour, est montée, de façon réglable;, sur un bras 44 du chariot,, au moyen de goujons 45 s'étendant à travers des fentes prévues dans le bras.
Ainsi, la plaque entière et la structure qu'elle supporte,, peuvent être réglées latéralement par rapport au chariot.
Au-dessus de l'embout 31. une trémie 46 est montée sur la plaque supérieure 16 et sert à contenir une réserve de flux de soudure sous forme granulée. L'entrée de cette trémie est.,, de préférence, recouverte par un'tamis 47 de manière que seul,, du flux granulé, par opposition à du flux brut,, puisse être déposé dans le corps de la trémie. Un tube 48 part de la partie inférieure de la trémie pour aboutir en un point situé au-dessus et assez près de l'extrémité de l'électrode 32, de manière à envoyer le flux granulé sur l'électrode. On peut contrôler le débit au moyen d'un obturateur de sortie réglable 49 disposé dans la partie inférieure de la trémie.
En tant que dispositif servant à supporter le flux de manière à "immerger" l'arc jaillissant entre l'électrode 32 et les pièces à souder formées par les plaques 10 et 11. deux galets espacés 50 et 51 sont montés de manière à pouvoir tourner sur la plaque 43. Ces galets présentent. à leur partie inférieure, des rebords qui s'étendent vers l'extérieur et qui sont fendus pour former une série de doigts radiaux 52. Ces doigts servent collectivement à supporter une courroie sans fin 53 en caoutchouc ou en produit de substitution du caoutchouc. Les galets servent à presser le brin 54 de la courroie se trouvant entre les galets en étroit contact avec la plaque inférieure 11. immédiatement au-dessous du joint 12.
La surface supérieure de la courroie est inclinée vers l'extérieur., de manière à envoyer le flux déposé sur elle contre la surface dirigée vers le haut de la pièce et de manière à immobiliser le flux contre cette surface pendant le court intervalle de temps que met le métal déposé à se refroidir. De cette manière. la courroie est,, en effet, entraînée le long de la pièce et constitue, immédiatement au-dessous du joint horizontale un support provisoire pour le flux, ce qui fait que l'arc reste "immergé" par ce moyen à tous moments et que le métal déposé est retenu en position jusqu'à ce qu'il soit refroidi.
Près des extrémités de la courroie sans fin se trouvent des racleurs 55 servant à détacher le flux de la courroie, dais le cas où il ne tomberait pas par l'espace libre indiqué en 56. ménagé à l'endroit où la courroie quitte la pièce et après que le flux a joué son rôle. Le flux qui tombe de la surface inclinée de la courroie est reçu dans une trémie 57. qui est montée sur le chariot et qui porte une bande de caoutchouc ou de cuir (indiquée en 58) en contact coulissant avec la surface dirigée vers
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le haut de la pièce.
Ce flux, en descendant à travers la trémie,. traverse un tamis 59 et est évacué dans un récipient approprié 60 monté sur le cha- rioto On peut.,, de temps en temps.. utiliser le flux.. qui est recueilli dans le récipient 60 pour réapprovisionner la réserve de flux contenue dans la trémie 460 An cours du fonctionnement normale une certaine partie du flux s'infiltre vers le bas entre la courroie et les rebords des galets 50 et 51.
Toutefois, les@fentes prévues entre les doigts 52 permettent à ce flux de les traverser t de passer dans la tr@ .le 57. ce qui fait que la courroie ne se soulevé pas. par suite du bourrage,, ce qui provoquerait son soulève- ment par rapport aux galetso Bien entendu, les techniciens remarqueront que.. au cours du soudage électrique.. la plaque 11 devient très chaude à l'endroit où porte contre elle la courroie 53. Toutefois le brin 54 de la courroie reste en contact avec la plaque pendant un laps de temps rela- tivement court et passe ensuite autour des galets avant de revenir à la plaque. En conséquence. n'importe quelle partie de la courroie aura la possibilité de se refroidir entre ses contacts successifs avec la plaque.
Comme dispositif servant à faire varier la position de la machine par rap- port à la soudure,, on utilise un organe indicateur ou index 61 monté sur ' le porte-embout et dont l'extrémité est placée horizqntalement par rapport à l'électrode de décharge 32. L'extrémité de cet index se trouve habituel- lement en avant du dépôt continuellement formé par le flux qui est déchargé par le tube 48, ce qui permet de contrôler à tous moments la position de l'électrode 32 par rapport au joint 12.
Sur la plaque supérieure 16 est montée une chape 62 au moyen de laquelle on peut soulever tout l'appareil de le déposer sur le rail 15 ou l'en enlevero A la partie inférieure du chariot sont montés des galets 63 qui portent, par roulement, contre la pla- que 11 et servent à soutenir l'appareil au cours de son déplacemento De préférence.. le chariot porte également un petit tableau de distribution 64 sur lequel sont montés les interrupteurs contrôlants les divers circuitso Ainsi. l'interrupteur indiqué en 65 peut servir à contrôler le circuit qui excite l'embout de l'électrodeo L'interrupteur 66 est un interrupteur bi- polaire qui est en circuit avec le moteur 24. ce qui fait que, lorsque l'on actionne cet interrupteur dans un sens,, le moteur 24 peu tourner dans un sens et que..
lorsque l'on actionne l'interrupteur 66 dans l'autre sens,, le moteur 24 peut tourner en sens inversée L'interrupteur 67 contrôle l'appa- reil qui fait avancer l'électrode ou le fil à souder en le déroulant de la bobine 29 pour l'amener à l'embout 31. Divers appareils électriques peuvent être également montés sur le tableau de distribution y compris un voltmètre et un ampèremètre ainsi qu'un appareil indicateur 68 servant à donner la vitesse de déplacement.
On remarquera.. d'après la construction décrite ci-dessusqu'on obtient un procédé et un appareil nouveau permettant de souder des joints horizontaux sur des surfaces ou des pièces dirigés vers le haute Au cours du fonctionnement de la machine la tige à souder ou électrode est débitée à une vitesse uniforme pendant que le chariot se déplace latéralement sur le rail 15. Pendant l'opération de soudage électrique, le flux est momentanément supporté par la courroie 53 portante de manière à y rouler,,, contre la pièce. ce qui fait que l'arc est continuellement "immergé ". En outre le flux est maintenu en contact avec le métal déposé jusqu'à ce que le métal ait pu se refrodir. Ensuite, à mesure que la courroie se déplace autour du galet 51. le flux en est raclé et tombe dans la trémie 57 en passant par l'espace libre 56.
Habituellement. on constatera qu'une partie du flux adhère momentanément à la surface du cordon déposé mais que.,, à mesure que le cordon se refroidit ce flux tend à se séparer de lui-même du cordon ou bien qu'on peut l'enlever à la brosse ou en le frappant lorsque la soudure du joint est terminéeo Cette partie du flux qui n'est pas réellement utilisée ou consommée dans l'opération de soudage est ainsi recueillié et ramenée au récipient 60 et peut être réutiliséeo Les techniciens
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remarqueront que le procédé de soudage d'un joint ou cordon horizontal conare une surface dirigée vers le haut ne se limite pas à l'utilisation de l'appareil représentée L'embout par lequel l'électrode est débitée pourrait être manié à la main.,
mais dans le but d'exécuter convenablement, au moyen du procédé de soudage à arc "immergé", une soudure contre une surface dirigée vers le haut, un dispositif quelconque est nécessaire pour retenir momsntanément le flux autour de l'arc et contre la pièce. On obtient ce résultat de façon satisfaisante par l'utilisation d'une courroie sans fin qui parte de manière à y rouler,, contre la plaque 11 et qui sert à constituer un support provisoire pour le fluxo
Lorsque l'opération de soudage est terminée, on soulève le chariot du rail 15 au moyen de la chape 62. On soulève ensuite le rail 15 de ses supports 14 et on ôte les supports simplement en frappant sur ceux-ci. étant donné qu'ils sont simplement soudés par points à la plaque.
On remarquera que l'appareil perfectionné permet d'effectuer de très excellentes soudures le long des joints horizontaux 12; l'automacité complète de l'appareil. une fois convenablement réglée permet d'épargner une grande quantité de la main-d'oeuvre utilisée jusqu'à ce jour pour le soudage de joints horizontaux et permet d'obtenir autant de passes consécutives qu'il est nécessaire sur le joint pour effectuer son soudage.
REVENDICATIONS.
1. Dispositif de soudage caractérisé par le fait qu'il comprend: des moyens permettant de montef-un chariot au voisinage d'une pièce à souder dirigée vers le haut, ce-chariot se déplaçant horizontalement par rapport à cette dernière; un dispositif servant à faire avancer l'électrode sur le chariot pour débiter une électrode de soudure vers la pièce. à mesure que le chariot se déplace par rapport à celle-ci; des galets montés sur le chariot sur les côtés horizontalement opposés du dispositif d'avance de l'électrode et tournant sur des axes verticaux;
une courroie sans fin,. en caoutchoucrelativement épaisse.. passant sur les galets précités,, l'un de ses brins s'étendant entre lesdits galets et pouvant porter contre la pièce à souder, au-dessous du dispositif d'avance de 1-*électrode, de manière à maintenir le flux contre la pièce à souder ; enfin,,, des dispositifs pour envoyer le flux sur :La courroie au voisinage du dispositif d'avance de l'électrode, l'angle intérieur supérieur de la courroie étant biseauté vers le bas.. en direction de la pièce à souder,, de manière à rassembler le flux contre ladite pièce à souder.
2. Dispositif suivant la revenication 1, caractérisé par le fait que les galets précités sont montés sur le chariot de manière à tourner autour d'axes verticaux.