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Procédé et appareil de commande de pression pour la soudure'à l'arc électrique sous protection d'un gaz inerte.
La présente invention concerne la so re à l'arc électrique au moyen d'une électrode non fus/le sous la protec- tion d'un gaz inerte.
Lorsqu'on effectue une soudure au moyen de ce procédé, une poche de métal fondu 'se forme et peut être déformée sous l'ac- tion de la gravité et, en se refroidissant, cette poche déformée peut produire une soudure de profil indésirable. Cet effet in- aésirable peut souvent être évité dans une mesure satisfaisante en augmentant la pression de gaz au voisinage de la soudure mais cet expédient ne suffit pas lorsque la soudure est effectuée dans des conditions telles que différentes parties de la soudure sont différemment affectées par la gravité.
Un cas d'espèce est le sou-
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dage bout à bout de tubes dont les axes forment un angle avec la verticale, dans lequel, à certains points de la soudure, la gravité tend à amener le métal fondu à s'affaisser ou à s'écar- ter des parties à souder tandis qu'en d'autrés points elle a un effet différent ou.même opposé.
Suivant l'invention, des moyens sont prévus pour modifier la pression de l'atmosphère de gaz inerte suivant les besoins au cours de l'opération de soudure et, dans la forme d'exécution pré- férée de l'invention, cette modification est.effectuée automatique- ment.
La mesure et la programmation de la modification de la pression dépendent de la nature de l'opération de soudure à exécuter, de la masse de métal fondu et d'autres facteurs et doivent être prédéterminées expérimentalement ou autrement. La modification peut aller d'une pression maximum a une dépression minimum.
La mesure dans laquelle la pression doit être modifiée pour produire un résultat utile est étonnamment faible. Par exemple, pour souder bout à bout des tubes échangeurs de chaleur ayant -un diamètre intérieur d'environ 1/2 pouce (1,27 cm), les deux tubes étant maintenus horizontalement pendant la soudure de sorte que le métal de soudure a tendance à s'affaisser à la partie supérieure du joint et à s'enfoncer dans les parois du tube à la partie inférieure du joint, on a constaté qu'il suffit-de prévoir une pression supé- rieure à la pression atmosphérique ne dépassant pas 1,2 pouce (3,05 cm) d'eau pour empêcher tout affaissement et une dépression ne dépassant pas 1,6 pouce (4,06 cm) d'eau pour empêcher le renfoncement.
L'invention a été mise au point en particulier pour souder intérieurement bout à bout de minces tubes placés avec leur: axes horizontaux et, à cet effet, on peut utiliser un porte-électrode du genre décrit dans le brevet anglais n 913.207 de la Demande- resse'mais sans y être limité. -
Un exemple de l'application pratique de l'invention sera décrit ci-après, à titre d'exemple, avec référence aux dessins
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annexés dans lesquels : la fig. 1 représente schématiquement le défaut de soudure que l'invention corrige ; la fig. 2 est une vue schématique du système; la fig. 3 est une vue schématique d'une valve de commande prévue dans le système; et, la fig. 4 est une coupe suivant la ligne IV-IV de la fig. 3.
On suppose que l'opération à exécuter consiste à souder bout à bout les deux tubes maintenus horizontalement T, et
T' (fig. 1) de l'intérieur des tubes à l'aide d'un porte-électrode
WT du genre spécifiée ce 'porte-électrode comportant une électrode tournante entraînée par l'intermédiaire d'un arbre flexible par un moteur M et étant alimenté d'argon ou d'un gaz @nerte par une conduite A. La soudure qui est ainsi formée compr une bague de métal fondu venant dans un plan vertical.
Avantde solidifis, le métal contenu dans l'arc allant environ de la position le heures à la position 2 heures tend à s'affaisser ou à s'écarter de la surface intérieure des tubes comme indiqué en X sur la fig.' 1 et celui qui est contenu dans l'arc allant environ de la position 4 heures à la position 8 heures (en supposant une pénétration complète qui est essentielle pour obtenir une bonne soudure) tend à saffais- ser ou à s'écarter de la surface extérieure des tubes comme indi- qué en Y.
Pour contrecarrer ces tendances,, on. maintient dans les tubes, suivant l'invention, une pression supérieure à la pression atmosphérique pendant la soudure sur l'arc de 10 à 2 heures et une pression inférieure à la pression atmosphérique pendant la soudure sur l'arc de 4 à 8 heures, la pression maintenue pendant la soudure sur l'arc de 2 à 4 heures et l'arc de 8 à 10 heures étant en substance atmosphérique.
A cet effet, dans l'exemple décrit ci-après, on raccorde périodiquement 1'extrémité de sortie de gaz des tubes à une pression supérieure à la pression atmosphérique, inférieure à la pression atmosphérique et égale à celle-ci, l'arrivée de gaz à l'extrémité d'entrée restant
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constante pendant toute la période de soudure, c'est-à-dire pendant que l'électrode est tournée de 360 par le moteur M,
Comme le montre la fige 2, l'extrémité de sortie des tubes est raccordée par une conduite P à une valve de commande rotative CV (représentée sur les figs. 3 et 4) entraînée par le moteur M par l'intermédiaire d'un réducteur R de manière à tourner de 3600 en synchronisme avec l'électrode.
La valve (figs. 3 et 4) comporte un corps fixe. 10 dans lequel est monté un rotor 12 traversé par un passage 14. Une ex- trémité 14a de ce passage paut, lorsque le rotor tourne, être amenée en communication avec des lumières lo (fig.4) qui s'ouvrent à l'atmosphère ou avec une lumière 18 qui s'ouvre vers un ventila- teur ou une autre source de dépression V (fig.2). 'autre extré- mité 14b du passage 14 se termine dans une gorge circonférentielle
20 X ménagée dans le rotor 12 de manière à être toujours en commu- nication avec une lumière de sortie 22 communiquant par la conduite
P avec l'extrémité de sortie de gaz des tubes à souder.
En supposant que la soudure est amorcée à la position 4 heures et que l'électrode est entraînée dans le sens des aiguilles . d'une montre, une dépression est appliquée à l'extrémité de sortie des tubes tandis que l'électrode se déplace de cette position à la position 8 heures, le corps 10 étant découpé en 24 (fig.4) de sorte que le passage 14 communique avec la lumière d'aspiration 18 pendant ce déplacement. A la position 8 heures, le passage 14 . communique avec une des lumières atmosphériques 16 (le corps 10 étant'découpé en 26) et cette communication persiste jusqu'à la posi- tien 10 heures.
De la position 10 heures à la position 2 heures, le passage 14 ne communique avec aucune lumière et de la position 2 heures à la position 4 heures, il est en communication avec l'autre lumière atmosphérique 16.
Ainsi, la pression de gaz dans les tubes est égale, de la position 4 heures à la position 8 heures, à la pression d'alimenta- tion de l'argen moins la dépression appliquée à l'extrémité des tubes, de la position 8 heures à la position 10 heures et de la
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position 2 heures à la position 4 heures, cette pression est atmosphérique et de la position 10 heures à la position 2 heures, elle est égale à la pression d'alimentation de 1'argon. On obtisnt ainsi un cycle de pressions différentes du genre désiré pour éviter un affaissement ou un étalement nuisible du métal fondu de la soudure.
Comme indiqué, la variation de pression nécessaire pour produire le résultat voulu est faible. En général, une pression supérieure à la pression atmosphérique d'environ 1,2 pouce (3,05 cm) d'eau et une dépression d'environ 1,6 pouce (4,06 cm) d'eau suffisent. Mais ces chiffres peuvent aller jusqu'à 2,5 pouces (6,35 cm).
REVENDICATIONS.
EMI5.1
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1.- Procédé pour souder bout à bout des tubes de l'in- térieur au moyen d'une électrode non fusible sous la protection d'un gaz inerte, caractérisé en se qu'on modifie la pression dans les tubes afin d'empêcher ou de diminuer l'affaissement du métal fon- du sous l'action de la gravité avant qu'il se solidifie.