<Desc/Clms Page number 1>
On sait que l'enrobage des câbles électriques peut se faire à l'aide d'une enveloppe constituée de métaux à haute résistance, par exemple d'aluminium, de cuivre ét d'acier, au lieu d'utiliser une enveloppe de plomba Ordinairement, les envelppes de câbles sont cintrées en forme de tube autour de l'âme du câble, à partir de-minces bandes métalliques formées des métaux précités, et sont sou- dées l'une à l'autre par leurs bords.
La présente invention est relative à un dispositif pour le soudage des joints de ces enveloppes de câbles à parois minces, préparées à-partir d'une bande métallique, par exemple une bande de cuivre. Le but particulier de l'in- vention consiste à produire, spécialement à partir d'acier, d'aluminium et de cui- vre, des enveloppes de câbles soudées aux joints et à parois minces qui, le cas échéant, sont ultérieurement ondulées et qui 'présentent un joint soudé exempt de pores, nettement hermétique et mécaniquement identique, autant que possible, à la partie restante de 1 enveloppe, et ce avec une vitesse de soudage qui est de très loin supérieure à la vitesse des dispositifs de soudage actu-ls.
L'inven- tion est décrite parallèlement à un dispositif de soudage connu en soi, utilisant l'arc électrique sous gaz protecteur, dans lequel le soudage de minces épaisseurs de parois, par exemple inférieurs à 0,5 mm., entraînait jusqu'à présent de gran- des difficultés et où les vitesses de soudage étaient de' très loin inférieures à la valeur exigée par la technique des câbles. Ainsi, lors de soudages de tubes en cuivre par exemple, des vitesses de soudage supérieures à 1 m/minute n'ont pas été atteintes, parce que, lors de l'emploi de plus grandes vitesses de soudage, le joint soudé était poreux, cassant et non nettement hermétique. Une mesure d' élimination de cette difficulté réside dans l'utilisation d'un cuivre autant qùe possible pauvre en gaz et autant que possible également pauvre en agents généra- teurs de gaz.
Un cuivre qui s'est révélé bien approprié est un cuivre exempt d' oxygène, pauvre en hydrogène et en phosphore. Ceci est évidemment à attribuer au fait que, dans le cas de faibles vitesses de soudage au cours desquelles le cuivre fondu reste liquide plus longtemps, les gaz qui se dégagent peuvent s'é- chapper, et au fait que, dans le cas de hautes vitesses de soudage au cours des- quelles la fusion se solidifie très rapidement, c'est-à-dire en l'espace de quel- ques fractions de seconde, les gaz ne peuvent plus s'échapper et conduisent à la formation de pores. Dès lors, le cuivre pauvre en gaz peut être soudé sans for- mation de pores avec une grande'vitesse de soudage.
Une grande sécurité au cours du soudage peut aussi être assurée grâ- ce au fait que la bande de suivre est découpée à la largeur désirée dans la ma chine même, à une distance réduite de l'endroit de soudage, afin que les bords de la bande soient métalliquement propres lorsqu'ils parviennent au point de sou- dage
La bande de cuivre découpée est ensuite disposée autour de l'âme du câble d'une manière connue en soi, par exemple transversalement à sa direction longitudinale, et formée en un tube fendu. Dans le cas d'un métal doux pour l'enveloppe, par exemple le cuivre et l'aluminium, on utilise de préférence pour le formage de l'enveloppe du câble un système de rouleaux, qui cintre la matière de la bande autour de l'âme du câble sans endommagement de la surface.
Les difficultés particulières qui se présentent lors du soudage par rapprochement des bords du tube fendu font qu'il est nécessaire d'assurer la con- tiguité précise des bords de la bande à souder. Il est connu d'utiliser, pour cette opération, des rouleaux de guidage extérieurs et des éléments de guidage fixes disposés entre les bords de la bande. Toutefois, on a constaté qu'un gui- dage sûrement précis des bords de la bande, guidage tel que les'bords de la ban- de soient exactement contigus au point de soudage, ne peut pas être obtenu par ce procédé. De même, le montage d'une languette s'insérant sous le joint fendu et qui soutient par le dessous les bords de la bande, n'a donné aucun résultat satisfaisant.
Le dispositif conforme à l'invention présente un système de rou leaux, dans lequel la bande est formée en un tube fendu, de telle sorte que les bords de la bande soient inclinés réciproquement à la manière d'un toit et sur
<Desc/Clms Page number 2>
les extrémités desquels on a prévu, supplémentairement à une paire de rouleaux de guidage pour le tube, une.-paire de rouleaux qui abaisse les bords de la ban- de et qui les amène exactement l'un contre, l'autre au point de soudage. Les rou- leaux de la paire de rouleaux supplémentaires présentent de préférence une pièce d'appoint en forme de disque, qui se place contre le bords élastiques et réci- proquement inclinés de la bande.
D'autres particularités du guidage des bords sont reproduites dans l'exemple de réalisation schématisé sur le dessin et dé- crit ci-après.
Dans les appareils de soudage connus, le chalumeau à souder est fer- mement fixé et réglable uniquement à la main et le tube fendu est déplacé sous le chalumeau. Ordinairement, les bords de la bande sont conduits par l'élément de guidage fixe (barre longitudinale) s'insérant dans la fente et précédemment mentionné, de telle sorte que l'arc électrique du chalumeau fixe se trouve exac- tement au milieu et au-dessus du joint à souder et que les deux bords du joint soient soudés forte@e@t et rêgulièrement.
Dans l'ensemble, ce dispositif n'a pas donné de bons résultats, en particulier lors du soudage en oontinu de tubes à parois minces, parce que le joint fendu, malgré le guidage sous le chalumeau, se déplace transversalement à la direction longitudinale du joint, de sorte qu'un bord est plus fortement sou- dé que l'autre. De plus, dans certaines circonstances, le point de soudage ne se développe pas du tout dans le joint à souder. Cet inconvénient est éliminé dans le dispositif conforme à l'invention, parce que le chalumeau à souder n'est pas, comme auparavant et jusqu'ic@, fermement fixé, mais est déplaçable transver- salement à la direction longitudinale du joint, et que le 'guidage précis du cha- lumeau à souder au-dessus du milieu du joint est réalisé par un dispositif tâ- teur, par exemple par un palpeur mécanique.
Au lieu de ce palpeur mécanique, on peut utiliser un appareil électrique ou pneumatique à contrôler et à suivre la forme ou encore une commande à doigt-traceur, comme dans les machines-outils à gabarit bien connues. Un exemple de réalisation du dispositif conforme à l'inven- tion pour la fixation et le guidage du chalumeau à souder est également représen- te dans le dessin et décrit ci-après.
En dehors du guidage précis de la tête de soudage, la position du point de soudage dans la'direction du joint est également importante pour l'ob- tention d'un soudage de joints,irréprochable. On obtient les meilleurs résul- tats lorsque le point de soudage est placé à une courte distance du point où les deux bords du tube sont contigus. L'avantage de cette mesure est que le gaz de protection peut ensore pénétrer par la fente ouverte-et que l'endroit de souda- ge est protégé de tous côtés contre toute entrée d'air. L'arc électrique fond ensuite régulièrement les deux bords du tube qui ne sont pas encore contigus, de telle sorte qu'ils se juxtaposent l'un contre l'autre à l'état de fusion et se solidifient immédiatement après leur jonction.
Contrairement à ce qui précède, un soudage du joint après la juxtapo- sition des bords conduit à des dilatations thermiques non souhaitées, qui peu- vent influencer d'une manière défavorable, la juxtaposition précise des 'bords de la bande. Un réglage précis de l'arc électrique au point où les deux bord se juxtaposent exactement, est pratiquement irréalisable, parce que la position de ce point se modifié, même si cette modification n'est que très minime.
Une autre différence essentielle du dispositif conforme à l'invention vis-à-vis des dispositifs de soudage connus est que les longueurs d'arc électri- que indiquées dans la littérature, c'est-à-dire les distances entre l'électrode et le joint à souder, sont, pour les dispositifs cités en dernier, de 5-2 mm.
On a constaté qu'il n'est pas possible d'obtenir des joints soudés exempts de pores, en particulier dans le cas de minces tubes de cuivre, avec une telle dis- tance d'électrode. Des essais ont montré que ceci n'est possible que pour une distance d'électrode de l mm. environ et moins. Les meilleurs résultats sont obtenus avec une distance d'électrode de 0,6 mm.
<Desc/Clms Page number 3>
La difficulté supplémentaire qui se présente ici est que les courtes longueurs d'arc électrique de cette nature ne peuvent plus être mesurées ni exac- tement réglées, pans le dispositif conforme à l'invention, on a prévu, par con- séquent, pour l'observation de la distance d'électrode, un appareil dans lequel une image du processus de soudage est optiquement agrandie, image qui peut être observée constamment. Sur le verre dépoli de l'appareil d'agrandissement, où ap- paraît l'image de l'électrode, de l'arc électrique et du joint soudé, on a dis- posé une échelle graduée qui permet de régler exactement à la valeur désirée la distance réglable entre l'électrode et le joint à souder.
De plus,l'avantage qu'offre encore la reproduction agrandie du processus de soudage est que l'on peut observer les bords du tube à souder et déterminer si le guidage et le formage du tube produisent des bords irréprochablement lisses et non onduléso
Les joints soudés produits à l'aide du dispositif conforme à l'in- vention sont très étroits et les zones contiguës ne sont pas défavorablement im- fluencées lors du soudage, par suite du chauffage des bords d'une durée extrême- ment courte et de la réfrigération rapide du joint soudé.
Dès lors, le joint sou- dé satisfait en général à toutes les sollicitations mécaniqueso Le cas échéant, il peut toutefois être amélioré par un traitement thermique ou par un travail mécanique avec un effet de pressage, par exemple par martelageo
Par le dispositif pour la formation d'ondulations travaillant dans le sens périphérique du tube et intercalé à la suite de la tête de soudage, on exerce sur le tube un couple de rotation qui doit être maintenu à une distance é- loignée de la tête de soudage, parce qu'il nuit fortement au guidage précis des bords à souder à un point tel qu'un soudage de joints irréprochable n'est pas possible.
Pour cette raison, on a intercalé dans le dispositif d'avancement con- forme à l'invention, entre la tête de soudage et le dispositif pour la formation d'ondulations, un mécanisme d'avancement qui absorbe le couple de rotation exer- cé sur le tube par le dispositif pour la formation d'ondulations. Les disques d' avancement ne sont pas utilisables ici parce que le tube lisse ne peut pas être courbé, tandis que les systèmes d'avancement à chenilles conmue, qui tirent rec- tilignement 'le tube, ne peuvent pas empêcher la transmission du couple de rota- tion. Un exemple de réalisation du mécanisme d'avancement est représenté schéma- tiquement dans le dessin annexé et est décrit décrit ci-après.
Dans les dessins annexés, on a représenté un exemple de réalisation du dispositf conforme à l'invention et à ses éléments. La figure 1 montre sohé- matiquemnt le dispositif entier. Elle indique le système de déroulement 1 de la bande, à partir duquel la.bande métallique 2 à former en enveloppe de câble et à souder est prélevée et est amenée à une cisaille à roulettes 3. La bande découpée à la largeur voulue pénètre ensuite dans un système à rouleaux 3a, dans lequel elle est disposée autour de l'âme du câble 5 amenée par un système de dé- roulement 4 de câble et est cintrée en tube. Les bords du tube, cintrés réoipro- quement, sont-soudés par un dispositif de soudage 6.
Le mécanisme d'avancement 7 conduit enfin le tube lisse au dispositif pour la formation d'ondulations 8, qui est commandé par un moteur 8a avao arbre creux. Aussitôt après, le câble entouré de sa gaine est bobiné sur un tambour de câble 9.
Les figures 2 et 3 montrent le dispositif pour le guidage des bords de la bande, avant que ceux-ci ne soient amenés à la tête de soudageo La figu- re 2 est une vus en plan et la figure 3, une vue latérale partiellement en coupe prise verticalement en passant par les axes des rouleaux de guidage. Le disposi- tif de guidage se compose de chaque fois deux paires de rouleaux conçus différem- ment et disposés d'une manière latéralement déplaçable à la droite et à la gauche du tube fendu; comme les figures le font apparaître, les rouleaux 12 et 13 sont disposés pour tourner indépendamment l'un de l'autre et l'un sur l'autre dans le même axe. Le rouleau 12 sert au guidage et à la.fixation du tube fendu.' Le rou- leau 13 sert à la réunion des bords de la t8le.
Pour ce faire, les disques annu- laires plans et extérieurs travaillent au-dessus des rouleaux inférieurs 12 et amènent l'un des bords du tube fendu contre l'autre. Jusqutà l'introduction dans
<Desc/Clms Page number 4>
ce système de rouleaux, le tube fendu ne présente pas une section transversale totalement circulaire, mais est préformé de telle sorte que les bords du tube fendu soient inclinés légèrement en forme de toit vers l'extérieur. De même, sous la pression du rouleau 13, il ne se forme aucune section transversale de tu- be exactement circulaire, mais les bords du tube fendu restent toujours inclinés l'un par rapport à. l'antre en forme de toit, même si cette forme est plus'faible qu'auparavant.
Par conséquent, les bords avec une prétension élastique sont ad- jacents aux rouleaux 13 et peuvent être conduits entre ces rouleaux, la conduite étant commandée par l'action des rouleaux. Alors que le rouleau 12 est fixe dans son sens axiale le rouleau 13 peut être déplacé dans son sens axial au moyen de la vis 15, pour pouvoir régler la position précise nécessaire à la réunion exacte des bords du tube. Les bords exatement contigus sont ensuite soudés d'une manié- re connue en soi, sans fondait ni autre matière additionnelle, à l'aide d'u@ dis- positif de soudage par arc électrique sous gaz de protection. Avec ce dispositif, on utilise avantageusement une électrode permanente, entourée d'une tuyère annu- laire pour l'amenée *du courant gazeux protecteur.
La figure 4 représente le dispositif pour la fixation et le guidage du chalumeau à souder du dispositif conforme à l'invention, dans cette figure, le chalumeau à souder avec l'amenée de gaz protecteur est désigné par 21. Il est fixé, au moyen d'un joint universel de cardan 22, représenté dans le dessin à la position de 90 par rapport au chalumeau, pur un support fixe, de telle sorte que il soit déplaçable transversalement au sens longitudinal du joint soudé. Comme organe tâteur et de guidage, on utilise un galet 23, qui pénètre par un tranchant dans la fente du tu@@ et qui est fixé sur le chalumeau au moyen d'un organe orien- table dans la direction verticale.
Le galet 23 suit toutes les medifications de position de la fente et conduit le chalumeau de telle sorte que l'arc électrique se trouve toujours exactement au milieu du joint à souder.
La figure 5 montre le mécanisme d'avancement prévu à la suite et né- cessaire au dispositif de soudage conforme à l'invention, Il prévoit, comme or- gane d'avancement essentiel, une série de griffes de serrage 31 bien réparties, qui enserrent fermement le tube soudé sur sa périphérie entière, de telle sorte qu'une rotationdu tube ne soit plus possible.
Les griffes de serrage présentent de-préférence des garnitures échangeables, qui sont adaptées aux différents dia- mètres des tubes à soudero L'avancement est produit en continu, du fait que les griffes de serrage sont fixées sur des supports de circulation, par exemple sur deux chaînes 33 conduites parallèlement par l'intermédiaire de deux roues à chaî- nes 32, et du fait que les griffes de serrage avancent avec ces chaînes en perma- nence. Sur la partie de leur parcours, où elles sont en prise avec le tube, les griffes de serrage sont conduites au moyen de rouleaux sur des rails de roule- ment.
Les deux éléments 31a et 31b des griffes de serrage sont réunis, lors de leur avancement, par des rails de guidage 34, jusqu'à ce qu'ils soient contigus au tube soudé, puis de nouveau écartés l'un de l'autre par un autre rail 35, de' telle sorte qu'ils libèrent le tube. Une des roues à chaînes 32 est commandée - par le moteur 36, par l'intermédiaire de la courroie trapézoïdale 37, des deux roues de changement de vitesse 38, du pignon conique 39 et de la roue à vis sans fin 40.
Le dispositif pour la formation d'ondulations (8 avec le moteur de commande 8a dans la figure 1) qui suit le mécanisme d'avancement est actionné in- dépendamment de la commande du mécanisme d'avancement et est déplaçable d'une manière limitée dans le sens de l'avancement du tube, son moteur de commande étant mis en circuit ou hors circuit par des interrupteurs de fin de course. Le mo- teur de commande est avantageusement équipé d'un réglage automatique de la vites- se de rotation, qui adapte la vitesse de rotation du dispositif pour la formation d'ondulations, c'est-à-dire la vitesse du processus de formation d'ondulations, à la vite$se du mécanisme d'avancement.
Dans le dispositif conforme à l'inven- tion, on utilise par exemple, comme moteur de commande, un moteur à collecteur pour courant alternatif, dont la vitesse de rotation est à régler par un disposi- @
<Desc/Clms Page number 5>
tif de calage des balais.
Au lieu de la roue à main habituelle ou du moteur de réglage, on a prévu sur le dispositif de calage des balais, un bras de levier, qui est déplacé au moyen d'un rail de guidage en fonction du déplacement longitu- dinal du dispositif de formation d'ondulations et qui modifie la vitesse de rota- tion, de telle sorte que la vitesse de formation d'ondulations coïncide avec la vitesse d'avancement., En outre, le rail de guidage peut être réglable constam- ment sur sa hauteur, par exemple il peut être élevé et abaissé par une broche commandée électriquement et actionnée à l'aide d'unrbouton-poussoir à partir de la cabine de manoeuvre du dispositif de soudage.
Le dispositif conforme à l'invention permet de souder des tubes en cuivre à parois plus minces et de mettre en oeuvre en même temps des vitesses de soudage considérablement plus élevées que celles des dispositifs de soudage con- nus. Le dispositif de soudage conforme à l'invention fournit un joint soudé par rapprochement et exempt de bavures, qui est extraordinairement étroit et qui pré- sente, aux deux c8tés du joint, une dilatation extrêmement faible due à l'action thermique sur la matière de l'enveloppe. Le joint est en toute sécurité exempt de pores, hermétique et bien soudé en continuo Il montre une résistance mécani- que extraordinairement élevée et est particulièrement résistant à la déformation lors de la formation d'ondulations et lors du cintrage ultérieur du câble.
En outre, le dispositif conforme à l'invention peut être utilisé non seulement pour le soudage de tubes en cuivre, mais également de tubes composés d'autres métaux, par exemple de l'acier, de l'aluminium et de l'acier inoxydable.