<Desc/Clms Page number 1>
"Rouleaux forgeurs pour soudage de l'aluminium par fusion."
La présente invention concerne d'une manière gé- nérale un procède nouveau et perfectionne de soudage des mé- taux par fusion et plus particulièrement des nouveaux rou- leaux forgeurs de soudage de l'aluminium par fusion.
Elle consiste en particulier à réunir par soudage par fusion des plaques ou bandes d'aluminium ou à réunir les deux bor&s d'une seule bande pour former un tube. Suivant l'invention on amène les portions des borde des deux plaques ou les deux bords d'une seule plaque de formation d'un tube dans une position dans laquelle ils se superposent légère-
<Desc/Clms Page number 2>
ment,
et aussitôt avant de les amener en contact de recouvre- ment on les chauffe à une température de soudage par fusion* On fait passer immédiatement après les portions des borde qui se superposent entre deux rouleaux forgeurs qui les forgent simultanément et les pressent ou les laminent de façon à réduire la double épaisseur des plaques le long de la ligne générale de superposition sensiblement à l'épais- peur simple de la plaque. Lorsque la pression s'exerce sur les portions des bords de superposition, cette pression en combinaison avec le chauffage à haute température a pour ef- fet de former un joint entre ces portions fondues ou partiel- lement fondues.
La présence d'aluminium liquide et autre à une tem- pérature voisine ou supérieure à la température de liquéfac- tion pose un grave problème qui résulte de l'entraînement du métal par les rouleaux. Il est facile de voir que dès que le rouleau forgeur entraîne de l'aluminium provenant des borde fondus de la tôle, qui passe au-dessous de lui, cet aluminium se solidifie, puis en entraîne davantage, en formant ainsi une bande continue sur le rouleau de sortequ'il est nécessaire d'interrompre presqu'immédiatement l'opération de soudage.
Il est donc nécessaire de prévoir un dispositif approprié de laminage et de forgeage des portions des borde de la tôle qui se recouvrent et à souder par fusion, qui permette d'exercer sur la tôle la pression de forgeage né- cessaire et en même temps empêche l'entraînement du métal.
Tel est le principal objet de l'invention.
Les plaques d'aluminium relativement épaisses ont été soudées jusqu'à présent d'une manière donnant satisfac- tion dans certaines applications. Mais les conditions à remplir par un joint soudé dans la fabrication des corps de bidons sont beaucoup plus rigoureuses que celles qui doivent
<Desc/Clms Page number 3>
tire remplies/dans d'autres applications, 'et les tôle souder sont beaucoup plus minces que celle* d'autres élé- ments atructurels soudés. Lorsqu'il *,agît de fabriquer des corps de bidons en aluminium,
il est nécessaire non seule- ment que les soudures ne fuient pu$ audit encore que la lon- Sueur du tube qui sert à former le corps du bidon permette d'y former un rebord et un joint entre les extrémités oppo- sées du corps de bidon et son extrémité, de la manière habi- tuelle. Quoique de nombreuses tentatives aient été faites jusqu'à présent pour souder avec succès des tôles mince. d'aluminium et d'alliages d'aluminium pour former des tubes, qui sont ensuite sectionnés en tronçons convenant aux corps de bidons individuels, le meilleur rendement obtenu jusqu'à présent n'a pas dépassé 90 %.
Quoique un tel rendement de 90% puisse convenir dans certaines applications, pour les corps de bidons ce chiffre ne peut jamais être considéré comme suffisant dans une production industrielle. ,
On a empêché jusqu'à présent l'entraînement du métal par les rouleaux forgeurs en réglant avec précision la température des bords chauffés de la tôle à souder, de façon à empêcher qu'il s'y trouve de l'aluminium liquide pouvant être entraîné par les rouleaux.
Maie Si la tempéra . ture de chauffage des bords de la tell est insuffisante, c'est-à-dire n'atteint pas une température dans ou au-dessus de la gamme de fusion il est difficile de former une soudu-' re satisfaisante. Les portions des bords doivent être chauf- fées à une température suffisante pour se souder immédiate- ment avant l'opération de forgeage et pour faire fondre l'aluminium au moins le long de la largeur des bords qui se recouvrent.
Etant donné que 1' aluminium doit être chauffé à une température supérieure à son point de fusion, il se forme sur l'aluminium fondu une mince pellicule d'oxyde
<Desc/Clms Page number 4>
EMI4.1
d'une épaisseur d'enriron 25 à 55 unité "84tr"t lorsque l'opération de soudage n'effectue à la vitftiê de la pratt* que industrielle.
Si cet aluminiuat ne subit pas de d4forat- tien par "forgeage", la couche d'oxyde ne ne détruit Pas suffisamment pour donner la certitude que la soudure go for- ne dans toute la section de la double épaisseur initiale, .si donc la température de la tôle d'aluainiua ou d'alliage d'aluminium reste inférieure à la température de traitement dans la pratique pour empêcher les rouleaux forgeurs ordi- naires d'entraîner le métal, la soudure obtenue ne donne
EMI4.2
pas toute sécurité. Si d'autre part la température de chaud- fage des portions des borde de la tôle à souder par fusion est suffisante pour former une soudure donnant toute satin- faction, le problème de l'entraînement du métal par les roue leaux forgeurs se pose immédiatement.
Les rouleaux forgeurs doivent posséder d'outrée
EMI4.3
caractéristiques outre la résistance à l'entraînement du métal dans le soudage par fusion sous pression, par une opé- ration de forgeage des tôles en aluminium et alliages d'alu-
EMI4.4
minium. Le rouleau forgeur doit résister à la fatigue ther- mique et sa surface ne doit pas s'écailler sous l'effet de la chaleur* Il est en contact avec des surfaces métallique
EMI4.5
chauffées z très haute température pendant une faible por- tion seulement de son mouvement de rotation, et par suite sa surface subit un chauffage presque instantané à haute température en venant en contact avec le métal très chaud,
EMI4.6
après quoi il et refroidit pendant le reste de son xouvêxent de rotation jusqu'à ce qu'il reviens en contaot avec la sur- face métallique chauffée à souder par fusion,
En outre un rouleau forgeur convenant à l'applica- tion envisagée doit posséder une dureté et une résistance
<Desc/Clms Page number 5>
suffisant aux efforts qui.' exercent sur lui ± la températu- re du traitement, il ne doit pas se ramollir 4;
cette tempé- rature et résister à l'oxydation à moins que 3,'opération de soudage ne s'effectue en atmosphère protectrice
Le métal qui semblerait convenir le mieux à la fabrication d'un rouleau forgeur est un des alliages ferreux tenaces. Mais on a constaté à la suite de nombreux essais avecdes catégories appropriées d'alliages ferreux y compris les sciers à outils, qu'ils ne donnent pas satisfaction, On a cherché à recouvrir les alliages ferreux d'une couche dure, telle qu'une couche de chrome. Mais au bout de quel- ques minutes de fonctionnement, des piqûres ont commencé & se former dans la couche de chrome.
On a suppeé à la suite d'observations au microscope que ces piqûres étaient dues à des chocs thermiques résultant du chauffage périodique en contact avec l'aluminium fondu succédant au refroidissement pendant le reste du mouvement de rotation de la portion de rouleau forgeur, jusqu'à ce que cette portion revienne en contact avec l'aluminium liquide.
Suivant une autre caractéristique de l'invention, elle a pour objet un nouveau rouleau forgeur destiné au sou- dage par fusion des bords superposés de tôles d'aluminium et d'alliages d'aluminium, et qui est en contact avec l'alu- minium liquide pendant l'opération de forgeage et qui est en un alliage non ferreux pouvant résister aux efforts de travail et thermiques qu'il subit aux températures et pres- *ions de l'opération sans entraîner le métal de la tôle à souder par fusion.
D'autres objets de l'invention sont les suivants t - un nouveau rouleau forgeur convenant au soudage par forgeage de l'aluminium, en un alliage non ferreux qu'on @
<Desc/Clms Page number 6>
peut faire durcir par un traitement thermique à une dureté Rocwell de C-20 à C-40 et dont la dureté de la surface est suffisante pour résister aux pressions qui s'exercent sur lui pendant l'opération de laminage et de forgeage ;
- une nouvelle forme de construction d'un rouleau forgeur convenant au laminage et au forge âge de l'aluminium au cours d'une opération pendant laquelle de l'aluminium liquide est en contact avec lui, ce rouleau comportant un dispositif faisant passer à l'intérieur du rouleau un liqui- de régulateur de la température, pour que la température de la surface du rouleau soit comprise entre 166 et 232*0 et que le rouleau n'entraîne pas d'aluminium fondu - un nouveau rouleau forgeur convenant au lamina- ge et au forgeage de portions superposées de tôles d'alumi- nium chauffées à une température à peu près égal* ou supé- rieure à leur température de fusion,
le groupe de rouleaux étant destiné à réunir les bords de l'aluminium chauffés à haute température en une opération au cours de laquelle l'a- luminium fondu vient en contact avec le rouleau en alliage non ferreux qui peut être traité thermiquement pour que sa dureté Rockwell soit comprise entre 0-20 et C-40 et qui comporte un dispositif par lequel on fait passer à l'inté- rieur du rouleau un liquide régulateur de la température, pour donner à la surface du rouleau une température compri- se entre 166 et 232 C, en empêchant ainsi l'entraînement de l'aluminium fondu ;
- un nouveau rouleau forgeur convenant au laminage et au forgeage de bords superposés de tôles d'aluminium chauffés à une température à pou près égale ou supérieure à leur température de fusion, le rouleau étant destiné à réunir les bords de l'aluminium chauffés à haute température, au cours d'une opération pesant laquelle de l'aluminium
<Desc/Clms Page number 7>
EMI7.1
tondu vient on contact âvoe le rouleau et f<M<m pouvant être traité th.N1q,u...nt pour que l* du* t>4 lboku*ll dot sa surface soit comprise entre 0*90 et 0-40 et va liqtd4. régulateur de la texpdrature ayant P01U Itt.e' 4t wJI.'Ù'A1r ;
La surface du rouleau à une t p4r&tur eofitt -tatr 1C6 et 232*0 et exptohtr le rouleau 4t.ntr.tA' 44 l'a1.1ua
EMI7.2
fondu
EMI7.3
- un nouveau procédé de forgeage et de soudage des borde superposée de t8les d'aluminium et 8111.... d'à" luBtIaiUM, suivant lequel 1 urfae oppoud4o dos borde su-
EMI7.4
perpoaew de tales sont chauffés à une tompêretture de soudu- vient M et de l'aluminium fondu .. en contact avec lois rouleaux t'orB'Utt8.
ce procédé consistant à faire passer les bords chauffés superposés entre deux rouleaux forgiturs et à faire paeaer un liquide chauffé, régulateur de la 1..ap6raiN.re dans l'un au moins des rouleaux forgeurs, en matJl1J.nan t ainsi ap j surface à une température comprise entre 166 et 232*Oî et
EMI7.5
un nouveau rouleau forgeur pouvant résister aux
EMI7.6
*trotte mécanique et thermique* qu'il subit à la te.p'r..
EMI7.7
EMI7.8
ture et à la pression de fonctionnement qu'o1 désire pour
EMI7.9
bouder de la tale d'aluminium qui a été chauffée à la test
EMI7.10
pérature de soudage et dont les bords sont v'tnua en contact de 6upeï*poaitiont le rouleau forgeur pouvant, venir en couttol avec l'aluminium liquide au cours de l'opération de IOu4e.se et de forge*Seg saut que du métal soit entratué de l'alua1- nium liquide et consistant de préférence ta (m alliage de
EMI7.11
cuivre et de béryllium, un alliage de titane'ou un alliage à base de nickel* Les caractéristiques de l'invention qui procèdent, ainsi que d'autre., apparaîtront:
au cours de! ! la description
EMI7.12
détaillée qui en est donnée Q1.pr....v., le dessin 01-
EMI7.13
EMI7.14
joint à l'appui, sur lequel
<Desc/Clms Page number 8>
EMI8.1
la figure 1 cet une vue en perspective a tt'11t, qui représente d'une tanière générait les détail de loinge tallat10A da soudage des bord superposée d'un tube 01% l1u- miniunt suivant l'inv.ntio%1, ainsi que la position des nu- leaux forgeurs en faisant l'objet la figure 2 est une coupe transversale partielle,
EMI8.2
à plus grande 'ch.11...u1vant la 116D' a-a de la ligure 1, et représente plut spécialement 1 pOl1t10Al relatives 4.. rouleaux fopgtupe et du tube pend.et l'opération de '01.'4....
et de for go âge la figure 3 cet! une coupe trancy4roale d'une va- riante du rouleau forgeur et représente sa forme de oonstruo- tion générale ; la figure 4 est une coupe vertical* suivant la ligne 4-4 de la figure 3 et représente le rouleau forgeur de cette figure sous forma plus détaillée ; la figure 5 est une coupe transversale d'une au- tre variante du rouleau forgeur et en représente les détail* d'une manière générale, et la figure 6 est une coupe verticale suivant la li- gne 6-6 de la figure 5 et représente encore d'adirée détails du rouleau forgeur de cette figure.
Le mécanisme de soudage et de fermage de la figu-
EMI8.3
re 1, désigné d'une manière générale par 10, eoMperte un mandrin 11 en deux pièces, autour duquel on fait prendre à une bande 8 en aluminium ou alliage d'aluminium une fora* tubulaire, sans joint , avant d'effectuer la soudure Les bords 12 et 13 de la bande 8 sont maintenus avant l'opéra- tion de soudage à une certaine distance l'un de l'autre par un élément d'éoartement ayant la forme d'une roue de sépara- tion 14.
La forme de construction de la roue de séparation 14 qui ne fait pas partie de l'invention est choisie de la-
<Desc/Clms Page number 9>
EMI9.1
40n u*int#air un de* djt 12 OU 1? à JMtttAtnr 1411- peaeat <upeee à oeil# de 1...t.., 44 Mw <<t'* t faire venir les bordé 12 et 13 l'ua au-4 **Mjf 4* 1''''".
Deux rouleaux il f<MMM' 41 S#611ffl 4$ et 16 met disposés de Oh8qU8 côté 4U Madjcia 14 #* <?<' f<w.c f Jf#* 4* luire venir les borde 12 -et 13 4* la total* 9.' Iîim me4W u de l'autre. Le. rouleau% 15 et 16 m tom do 88.1d.ün ont! disposés un aval du undria 11 A eaot c<tiM dtob*we d# la roue do séparation 14, Les 'bord* 12 et 1> de la b&M* 8 l'f-'' tjpw Chauffer à un température do fICtW1ac. pu tc:8toa a 1* 14 do deux électrodes en t01!JH d.....1. 17 -t 1@4 fui t1 *- %1Il1t sa contact &v<n9 les portion uarttmloo dà la ban" a adjacentes aux bords r'.p'et1.t'. 12 et 13# !<'< '11"Od8... forai d...me11e. 17 et 18 sont ooDl14tet... il* la 1IeU11:
r8 habituelle À une génératxïce h&t.-.t'r4quen4Ci et 808t 1 contact coulissant avec la surface 8Upéri.,.,.. d* la ban" 0, au yo1.1nage des bord 12 et 1', de taqou à faire mrrlvmr le courant électrique 4a1U1 ce portion de la bamu 0 et à les chauffer de la manière habituelle, na taiunt pas parti*
EMI9.2
de l'invention*
EMI9.3
Un bloc de support 20 situé aa-4ess.ou du au.4r1a 11 porte deux rouleau% do support iX1tér1fRU"11 21 et 22. La wrlao. des rouleaux de support 21 et 22 tuè 0...,...... de fa ÇOA à correspondre A la courbure de la baa44 8.1or.qa'.11. pris la forme tubulaire et ces rouleaux torts en contaet avec la portion inférieure de la bande en mouvement après qu'elle a prit cette t01'I1'. Le Mandrin 11 ooaport'4!4eux rouleaux de support 23 et 24 en face des bouleaux de au,,?port respectifs
EMI9.4
21 et 22.
La surface des rouleaux de support 23 et 24 est
EMI9.5
convexe de façon à correspondre à la 8Ut'taof' Intérieure de la bande 8. Ires rouleaux de support 21 et 25 de mime que les rouleaux 22 et 24 sont montés à une certaine distance l'un
<Desc/Clms Page number 10>
EMI10.1
de ilaut pour yeiy la bondf) 4 ta ooap 88ÎOA tam euxe, U pj* aloa ,%"11 ds haut * >>*# du omppo%4 la du roue leau toriteur qv4 alo ros 4ur le a4Mrîa Il est allai trfflo )tiM par les r.t.r d support ia$,fàt &4 et la bude ta trm et aux rouleaux de ompport &1 et 22 k 'eqoa 1 support*r le mandrin 11 dehert "ler4 la b4r S qui le âé;
ilr4bâ tr avance S, 6 Ét,Tt mSiti'1!" ri7 ocatinu sur lui*
EMI10.2
Oostorméatat à l'opération de soudage connue avet des électrodes en forât de petinw 17 et 18 loti borde #uptr- posde 12 et 1> de la bande a Viennent en ooabaot au tout* &,un triangle déliait* d'une manière générale par loti bordi convergents 12 et 1> en aval d* la roue de séparation 14.
Les patins des électrodes 47 et 18 sont disposée et la l"". quance du courant qui y arrive *et choisit 4e façon à ohaut- fer au maximum les borde de la boude 8 aux points due au- perpoaition et là où trouve le groupe de rouleaux forte=* désigna d'une manière générale par 25.
Le groupe de rouleaux 25 QoapreD4 un rouleau fer- geur intérieur 26, porté d'une 1II.IJ111"e appropriée pu le mandrin 11 et un rouleau forgeur xtuperieup 27# porté par un
EMI10.3
support 28 dont la position en hauteur peut tire réglée.
EMI10.4
La surface du rouleau forgeur 26 *,et oouvex4 et celle du rouleau 28 a une tome ooBplëNentotiye 001'0&"" et la forme de chacune de *on deux aurfaotâéçeutt la oourbure du tube famé par la bande 8,% -Par suite les 1'Ou1.aux forgeur4 24 et 27 peuvent sertir à exercer a1s\'\ltan'.'A1 la Pression de
EMI10.5
forgeage nécessaire sur les borde superposée de la bande et à leur conférer leur nouvelle forât
EMI10.6
Le dispooîtil décrit ci-dessus a* lait pas partit luiHtême dt l'invention et le dinouîtit de iloudage 10 tel qu'il est décrit peut servir à souder certains .'tau,
tels que l'acier au carbone et analogue* Mais lorsque le diapo" sitif de soudage 10 est utilisé pour 1# soudage d'une bande
<Desc/Clms Page number 11>
en aluminium ou alliage d'aluminium et que les bords de la bande 8 sont chauffes à une température suffisante pour obte- air une aoudure satisfaisante aux critères industriels de l'aluminium fondu se trouve à l'endroit de la soudure eten contact avec les rouleaux forgeurs 26 et 27.L'alumi- nium fondu provient des bords de la bande chauffés à la tem- pérature de soudage par fusion, et la pression de forgeage N'exerce sur les bords superposes liquéfiés :
pour diminuer l'épaisseur du tube formé dans la zone de soudure à une va- leur sensiblement égale à l'épaisseur initiale de la bande.
Cet aluminium fondu a tendance à adhérer aux rouleaux de forgeage 26 et 27. 1
En raison de la forte pression exercée et de la température élevée, il est nécessaire que les rouleaux de forgeage soient en une matière qui résiste aux efforts mé- caniques et thermiques qui s'exercent pendant que le dispo- sitif de soudage 10 fonctionne* Les matières, à choisir pour former les rouleaux forgeurs sont à première' vue les allia- ges terreux.
Mais plusieurs alliages ferreux, y compris l'acier à outils ont été essayée sans succès. La. températu- re de l'aluminium ou alliage d'aluminium liquide à l'endroit de la double épaisseur de tôle entre le rouleaux forgeurs 26 et 27 est égale ou supérieure au point de fusion de l'a- luminium, Pendant que le métal de la tôle en double épais- seur est comprimé entre les rouleaux forgeurs 26 et 27, l'a- luminium liquide qui se trouve entre ces rouleaux est re- foulé latéralement sur leur surface et re comprime dans l'aluminium solide adjacent sous l'action des rouleaux et en particulier du rouleau supérieur 27.
Si 'La surface de l'aluminium solide dans laquelle l'aluminium liquide est comprimé est trop froide, l'aluminium liquide se solidifie pendant qu'il est refoulé latéralement et lorsqu'il est
<Desc/Clms Page number 12>
comprit contre le métal solide adjacent, il ne se rouait pas à celui-ci. D'autre part on a constaté qu'avec des rou- leaux en alliage ferreux, si la. surface des rouleaux for- geurs est trop chaude, il enferme un alliage avec le étal des rouleaux au moins sous forme microscopique et on se heur- te à la difficulté dite de "l'entraînaent".
Des essais ont été faite en vue de remédier à l'entraînement par les rouleaux/forgures en appliquant une couche de chrome sur la surface des rouleaux. Maie lea rou- leaux recouverts d'une couche de chrome ont tendance à en traîner le métal et on a constaté qu'au bout de quelques minutes de fonctionnement pendant l'exécution de la soudure des piqûres commencent à se former dans la couche de chrome, L'examen au microscope des couches comportant des piqûres laisse supposer que ces piqûres sont dues aux chocs ther- miques résultant du chauffage périouique en contact avec l'aluminium fondu suivi du refroididissemetn pendant le reste du mouvement de rotation de l'élément du rouleau forgeur jusqu'au nouveau contact thermique de cet élément avec l'a- luminium liquide..
En conséquence, avant que ne soient créé* les rouleaux forgeurs spéciaux qui font l'objet de l'inven- tion, on n'a obtenu en fabriquant des tube$ en aluminium par le procédé antérieur, en les tronçonnant en éléments de longueur correspondant à celle des corps de bidons à rebords qu'un rendement de 90% en bidons satisfaisants, qui ne cor- respond. en aucune manière au rendement à obtenir dans la pratique pour la fabrication de bidons en série industrielle.
Suivant l'invention, le rouleau forgeur, tel que par exemple le rouleau supérieur 27 est en alliage non fer- roux$ pouvant recevoir un traitement thermique pour oonfé- rer à sa surface une dureté Rookwell de C-30 à 0-40 et dont la conductivité calorifique est suffisante pour assurer un échange rapide de la chaleur qu'il reçoit en contact avec
<Desc/Clms Page number 13>
EMI13.1
l'aluminium liquide, Les alliage.
non leirtùx qui oonv1en.n.Dti à la fabrication des rouleaux forgeur sont les alliages de cuivra et de bé1711ium, de titane et à bas*' 4 nickels tels que le nickel durcissant par vieilli8s.ment du type K Montl les alliages de nickel et de titane et de nickel et de b6r.rl lium, On a aussi constaté que si on fait; fonctionner les rouleaux forgeurs de façon à maintenir la surface tra-
EMI13.2
vaillante à une température inférieure à 3lo, environ, l'aluminium liquide n'est pas entraîné et les rouleaux for-
EMI13.3
geurs risquent moins de s'endommager. D'aul;iwe part, la sur- face des rouleaux forgeurs ne doit pas se rttfroidlr à une température trop basse, Inférieure à une température de fonc- tionnement d'environ 166"C.
La surface relativement froide des rouleaux forgeurs refroidit alors et solidifie l'alumi-
EMI13.4
niqua liquide trop rapidement, d'où il résulte que le joint du métal déplacé latéralement de la double épaisseur initia-1 le est imparfait.
En conséquence suivant l'invention, on fait cir- culer dans le rouleau un liquide chauffé régulateur de la température, de façon à maintenir la température de la sur- face du rouleau en contact avec l'aluminium liquide à une
EMI13.5
valeur comprise entre 1660 et 232110. et de préférence entre si 177 et 204-*C# On obtient cette température au moyen d'un liquide, tel que l'huile qu'on fait reoirculer à une tempe- j rature comprise entre 380 et 14900,
On voit (figure 2) que le rouleau forgeur 27 compor- te des portions d'arbre tronqué en une seule pièce 29 et 30 montées dans des roulements respectifs 31 et 32 portés par le support 28. Le rouleau forgeur 27 est percé de part en part d'un trou central 33 qui se prolonge aussi dans les arbres tronqués 29 et 30.
Des tuyaux de circulation de l'hui-
EMI13.6
le bzz+ et 35 se raccordent aux arbres tronqués 29 et z par
<Desc/Clms Page number 14>
des accouplements rotatifs 36 et 37 d'un type courant. Par suite lorsque le rouleau forgeur 27 tourne,le liquide à la température voulue passe dans la portion centrale du rou- leau 27 et sert à. maintenir sa surface à la température qu'on désire.
Les figures 3 et 4 représentent une variante de la forme de construction du rouleau forgeur 38. Celui-ci com- porte un arbre creux 39 sur lequel est formé un collier de retenue 40. Il est claveté sur l'arbre 39 par une clavette 41' (figure 4). Les deux extrémités de l'arbre 39 présen- tent les filetages respectifs 41 sur lesquels se vissent le* accouplements rotatifs, tels que les accouplements rotatifs 36 et 37 de la figure 2. L'arbre 39 est percé de part en part d'un trou 48 par lequel le liquide régulateur de la tem- pérature peut passer. L'arbre 39 peut être formé par le même métal que le rouleau forgeur 38 ou en acier approprié.
Il doit être bien entendu que le diamètre de l'arbre 39 peut être proportionnellement plus grand que sur la figure, c'est-à-dire que l'arbre 39 peut comporter une portion cen- trale ou de moyeu de plus grand diamètre dama laquelle la portion du rouleau forgeur en alliage non ferreux .peut être limitée à une portion de couronne.
Les figures 5 et 6 représentent un rouleau forgeur en deux pièces désigné d'une manière générale par 43, et pouvant servir à remplacer le rouleau forgeur 27. Il com- porte une première portion 44 à surface concave 45 en con- tact avec la pièce. La portion 44 est creuse et présente des filets intérieurs 46. Une seconde moitié 47 du rouleau com- porte des filets extérieurs et se visse dans la moitié 44 par ses filets 46.
La moitié 44 du rouleau comporte un bout d'arbre en une seul* pièce 48 qui se termine par une portion acte-
<Desc/Clms Page number 15>
EMI15.1
rieurtaent fileté 49 dans laquelle se Vieit* %a aoeett3?li at rotatif, tel que 1 ta,ccoupleme21t 7* Z4 bout $arbre 49 est percé de part en part d'un trou 50 dont l' èx:. t r4 .1 ' t4 in't4r1eu""l est fermée par une portion de cloison on lm* seule pièce 51. Plusieurs trous 52 dirigés re.41alement, j petit diamètre par rapport au trou 50 sont percée entre l'extrémité in- térieure du trou 50 et l'intérieur de la portion 44 du rou- leau.
Une plaque de séparation 53 est portée par la cloison 51 de façon à diriger le courant du liquide régulateur de
EMI15.2
la température de dedans en dehors en contaot avec la sur- face extérieure de la portion 44 du rouleauté
La portion 47 du rouleau comporte un bout d'arbre 54 en une seule pièce aveu elle. Le bout d'ambre 54 corres- pond au bout d'arbre 48 et la portion de son [extrémité
EMI15.3
extérieure 55 présente un filetage extérieur1 tue lequel se visse un accouplement rotatif tel que 1 'accouplement rotatif 36. Le bout d'arbre 54 est percé de part en *part d'un trou.
EMI15.4
56 qui débouche à l'intérieur de la portion < 1-4 du rouleau.
Il doit être bien entendu que le liquide arr.ve par le trou 50 et sort par le trou 56.
EMI15.5
Bien entendu, les diverses formes d' construction des rouleaux forgeurs des figures 2 à 6 peuvent tre labe- quêou avec les Bernes matériaux, c'&$t-l-d1. qu'ils peuvent ttre en alliage de cuivre et de bérylliuatt te alliages de titane et à base de nickel, tels que le nickel durcissant @
EMI15.6
par vieillissement et en métal Monel du type K. De .'.0. la température des divers rouleaux forgeurs lait 38 et 43 peut être réglée par un liquide dont la température est su- périeure à la température ambiante. La température de ce liquide est variable dans les divers rouleau forgeurs dans lesquels les propriétés de transmission de la chaleur sont variable.
Mais on a constaté, à la suite d'essais, que lori.
<Desc/Clms Page number 16>
EMI16.1
qu'il .'agit de souder par fusion des tôles M aluminium et alliages d'aluminium par le procédé décrit 01-48..U8, là surface travaillant. de chacun des rouleaux forsoura doit . être maintenue à une température comprise ent%'8 166 et 2J2*0. et le au moment où elle est en contact avec l'aluminium liquide et volume du
EMI16.2
liquide que la température de la surface à choisir de pritirtuot régula- teur de est comprise entre 177 et 204 0.
Il doit 4tre bien entendu la température que la température varient en fonction de plusieurs facteur* tels que le diamètre, la largeur, la vitesse angulaire de rotation, la conductivité thermique du métal, la structure des grains du métal du rouleau forgeur, le diamètre et la
EMI16.3
position des canaux de passage intérieurs de refroîdîoso- ment, la nature du liquide passant dans les canaux intérieurs l'éoouloment laminaire ou turbulent du liquide et ses carao- térietiques telles que sa chaleur spécifique, son point d'é- bullition, son débit par unité de temps, la présence ou
EMI16.4
l'absence d'une surface de séparation 4ane le trajet de trans mission de la chaleur (figures 3 et 4 par exemple)
et l'état de la surface du rouleau de forgeage en contact avec la piè- ce. Il existe évidemment d'autres variable' qui n'ont pas été énumérées.
On a obtenu des résultats particulièrement sati '* faisants avec des rouleaux forgeurs en alliages d'aluminium tels que l'aluminium 5052 (aluminium + 2,5 % de magnésium et 0,25% de chrome), l'aluminium OB 29 (est principe le même alliage que l'aluminium 5052 dont une fraction de 5 % de l'é-
EMI16.5
paisseur de ob1.que surface consiste en aluminium pur à z), l'aluminium 3004 (aluminium + 1,25 % de Manganèse et 1 % de magnésium), l'aluminium 3003 (aluminium + 1,25 % de sangauè. se) et les alliages analogues de cette catégorie générale.
Lorsqu'on soude les alliages d'aluminium précités, la tempe-
<Desc/Clms Page number 17>
EMI17.1
ratura de l'alliage d'aluminium liquide Óo.-.Pt.. outre environ 623 et 792* 0. '-'".
Les alliages A ' adurainlua précités on! été soudée à une vitesse comprise entre goe> et 122 0 avec un rendement atteignant 99 %. là% d'entrée terme*; 1 ' améliora tion du rendement de 90 % à 99 % peut #tre ..tr1bu&' uni- quement à'la disposition spéciale des rouleaux forgeurs.
Aucune indication as encore été di 40 en ce qui oonoeme le rouleau forgeur intérieur 26. 0. uleau 26 comporte (figure 2) des bouts d'arbre 54 vona t on saillie .' ses deux extrémités et montés à rotation dans de roule- ment 55 portés par le mandrin 11.Les conditions de fonc- tionnement du rouleau forgeur intérieur sont - généralement
EMI17.2
moins critiques que celles du rouleau forgom extérieur. Le problème de l'entraînement du métal liquide par les rouleaux forgeurs intérieurs est moins grave qu'en ce qui concerne les rouleaux forgeurs extérieurs.
Ce résultat peut être at- tribué principalement à la forme convexe de la surface tra- vaillante du rouleau forgeur intérieur par comparaison avec la surface travaillant* concave du rouleau forgeur exté- rieur. Mail dans tous les cas, les rouleaux forgeurs inté- rieurs et extérieurs sont forcés par le même étal et la température de la surface travaillante du rouleau forgeur intérieur peut être réglée de la même manière que celle du rouleau forgeur extérieur.
EMI17.3
On a détezuind les liait.. précitée! des tempéra- tures des surfaces travaillantes du rouleau forgeur -ayant permis d'exécuter des soudures avec succès au moyen d'un
EMI17.4
thermocouple en chroma 1-alumel en fils de O;6DI.m, dont la soudure chaude est formée par un petit disque en alliage
<Desc/Clms Page number 18>
d'argent, d'un diamètre d'environ 4,3 mm,et d'une 'paie- saur de 1,5 mm.
Ce disque est maintenu par la Poussé* d'un ressort en contact de frottement aveo la surface travaillan- te du rouleau forgeur supérieur 27 dans une position située à 70 d'arc du côté de la sortie, à partir de la position de serrage des rouleaux ferveurs Intérieur et extérieur. Par suite, un élément de la surface du rouleau forgeur tourne d'un angle d'environ 70 , après avoir cessé d'être en contact avec l'aluminium chaud de la soudure et avant d'arri- ver en contact avec l'élément de Mesure de la température.
Le temps qui s'écoule pendant le mouvement de rotation de 70 d'arc dépend du diamètre du rouleau forgeur et de la vitesse linéaire d'exécution de la soudure, mais pour un rouleau de 36,3 mm de diamètre et une vitesse de 91 m par minute, cette durée est au total de 0,015 seconde pendant laquelle la chaleur se transmet en dedans par la surface et aussi rayonne en dehors,
en refroidissant légèrement um élément donné et en faisant apparaître une température inférieure à la température maximale. On * constaté même en assumant que cette source d'erreur systématique ne soit pas la seule dans la mesure de la température de la surface que le dispositif décrit ci-dessus atteint asses rapidement une valeur d'équilibre pour un mode de fonction- nement donné en série, que cette valeur d'équilibre peut être reproduite et que l'intervalle de température de 166 à 232 C.
détermine la valeur minimale convenant au soudage de l'aluminium, pour laquelle on obtient une soudure sa- tisfaisante et la valeur maximale pour laquelle le problème de l'entraînement de l'aluminium par le rouleau forgeur est résolu,
On voit (figure 1) que le mandrin 11 comprend
<Desc/Clms Page number 19>
plusieurs tubes, qui sont un tube d'admission du liquide 56 et un tube d'échappement du liquide 57 qui peuvent se rac- corder au rouleau forgeur intérieur 26 pour régler la tempe*' rature de sa surface,
Les tube* portés par le mandrin 11 consistent aussi en un tube d'admission de ferais 58 et un tube d'échappement de vernis 59 qui peuvent [se raccorder à une source appropriée de remis de revêtement de l'inté- rieur du tube coudé et qui n'est pas représentée. De même il peut $tre intéressant dans certains cas de .faire arriver à l'intérieur du tube dans la zone de soudure un courant de gaz inerte pour en réduire l'oxydation. Le mandrin porte donc untube d'admission de gaz 60.
Il ressort donc de la description qui précède qu'en formant les rouleaux forgeurs avec d'autres métaux que les métaux ferreux évidents, tels que les aciers à outils et en faisant passer un liquide régulateur de la,tem- pérature dans/les rouleaux torpeurs pour maintenir leurs surfaces travaillantes à une température relativement éle- vée,on obtient des résultats qui n'ont pu être obtenus jusqu'à présent.
Bien entendu l'invention ne doitpas être considé- rée comme limitée aux formes de réalisation représentées et décrites qui n'ont été choisies qu'à titre'd'exemple.