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Perfetionnments aux machines à fabriauer les tubes métalliques soudés.
La présente invention concerne une machine à fabriquer les tubes et plus particulièrement elle concer- ne une machine à fabriquer des tubes dans laquelle un tube est obtenu à partir d'une bande ou d'un ruban métalli- que plat par rapprochement et juxtaposition des bords li- bres de ce ruban et soudage ultérieur de ces borda pour for- mer un tube continu, l'opération étant continue et la bande plate arrivant à une extrémité de la machine tandis que le tube soudé et terminé sort par l'autre extrémité de la ma- chine. L'invention concerne tout spécialement le mont age de
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l'ensemble des galets presseurs supérieurs qui exercent la pression nécessaire sur le tube au moment du soudage et maintiennent les bords soudés en juxtaposition pendant l'opération de soudage.
Lorsqu'on utilise le courant continu ou un courant alternatif à fréquence relativement basse, on uti- lise,pour faire passer le courant de soudure entre les borda du tube, des électrodes rotatives qui sont en contact avec le tube au voisinage immédiat des bords juxtaposés au droit des galets de serrage. Chaque poste de soudure com- porte deux électrodes rotatives coaxiales isolées électri- quement l'une de l'autre et présentant des périphéries cour- bes, dans le sens transversal, qui viennent en contact avec le tube au voisinage immédiat des bords juxtaposés sur un arc de cercle suffisant pour fournir une surface de con- tact, entre les électrodes et le tube, permettant d'éviter l'établissement d'un arc électrique et la brûlure du métal dans la zone de contact.
La partie de la périphérie du tube qui n'est pas en contact avec les électrodes et pressée par elles, est pratiquement entourée et maintenue sur toute son étendue par les périphéries transversalement courbes des galets de serrage correspondants. Dans une installation type, les ga- lets de serrage sont au nombre de deux, un de chaque coté du tube, et tournent autour d'axes verticaux montés dans le plan des électrodes. Les périphéries des deux galets de serrage sont sensiblement continguës sur une ligne de la surface du tube diamétralement opposée au cordon de soudure et la périphérie de chaque galet est en contact avec le tube sur un arc sensiblement supérieur à 90 et se termine
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immédiatement avant d'atteindre l'arc de contact de l'élec- trode de soudage située du même coté du cordon.
La disposi- tion des électrodes de soudure et d es galets de serrage avec leurs axes situés sensiblement dans un plan vertical commun forme ce que les spécialistes de la soudure des tubes par résistance appellent une "gorge de soudage". On remarquera que la combinaison des électrodes de soudure et des galets de serrage à la gorge de soudage entoure le tube et le maintient sur une majeure partie de sa circon- férence qui est suffisamment voisine de 3600 pour que l'on puisse dire que le tube est entièrement enserré périphéri- quement. La continuité du maintien périphérique du tube n'est interrompue que par les petits jeux indispensables entre les parties périphériques des électrodes et des ga- lets de serrage adjacents.
Toutefois, dans le soudage électrique par résistance des tubes au moyen de courants alternatifs ayant une fréquence pouvant varier entre environ 1 et plus de 450 kH, le courant n'est pas introduit dans le tube dans la zone où les bords convergents du tube sont initialement en contact à ces fréquences élevées, le courant suit le trajet de la plus faible inductance plutôt que le trajet de la moindre résistance. Le trajet de la plus faible inductance est celui qui est parallèle au trajet de retour du courant.
On tire parti de ce facteur en faisant entrer le courant sur les bords espacés du tube en amont de leur point de contact dans la zone des galets de serrage, de sorte qu'en raison de l' "effet de peau" qui caractérise particulièrement le courant alternatif à haute fréquence, ce courant passe le long de la surface des boids conver- gents de la bande jusqu'au point de contact entre ces bords dans la zone des galets de serrage. Cet "effet de peau"
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concentre l'effet calorifique du courant dans les bords de la bande, en portant rapidement ces bords à une température élevée, le chauffage de la bande ou du tube étant limité à des zones extrêmement étroites le long des bords conver- gents.
Il en résulte qu'on obtient un chauffage efficace des bords à souder avec une consommation fortement réduite d'énergie électrique, par comparaison à la technique de soudure par résistance en courant continu ou avec du courant alternatif à basse fréquence.
Comme le courant pénètre dans la pièce à souder en un point espacé vers l'amont de la gorge de soudage, dans ce procédé de soudure électrique par résistance, on ne prévoit pas d'électrodes rotatives à la gorge de soudage. En conséquence, on doit prévoir un autre agencement pour main- tenir circonférentiellement le tube à la gorge de soudage.
L'agencement de la gorge de soudage généralement utilisé dans le soudage par résistance en courant alternatif à haute fréquence comprend deux galets de serrage coopérants dont chacun est en contact avec le tube pratiquement sur la moi- tié de sa circonférence, les périphéries adjacentes supé- rieures et inférieures des galete étant légèrement espa- cées pour ménager les jeux nécessaires. Bien que générale- ment satisfaisant par ailleurs, cet agencement à deux galets inconvénients/ de la gorge de soudage présente certains quand on l'utilise pour souder par résistance des tubes d'acier avec du cou- rant alternatif à haute fréquence.
Plus particulièrement, en raison des effets combinés de la pression de serrage et de la différence entre les vitesses périphériques du tube (centré sur la zone de soudure) et des parties des galets de serrage en contact,
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un frottement se produit le long des bords périphériques supérieurs ou angles des galets de serrage dans la zone de soudure. On comprend que lorsqu'il s'agit d'un galet pré- sentant une périphérie concave en contact avec le tube et dont le-point-milieu de la périphérie se déplace à la même vitesse linéaire que le tube, les extrémités de la péri- phérie du galet ont une vitesse linéaire supérieure à celle du tube.
Ce frottement des galets de serrage a pour effet de rayer la surface extérieure du tube dans une mesure suffisante pour rendre cette surface commercialement inac- ceptable. Pour éviter ce frottement, on a supprimé les an- les périphériques des galets de serrage à la surface de avec le tube contact en donnant à ces parties un rayon plus grand. Bien que ce procédé réduise les frottements, il a l'inconvé- nient dq modifier la forme de la surface de la gorge ser- vant à maintenir :le tube et, avec les pressions mises en Jeu pour effectuer la soudure, on obtient des soudures en pointe, le tube présentant un faux-rond à l'emplacement de la soudure. De même, avec cette construction des galets on ne dispose d'aucun moyen pour appliquer une pression de haut en bas sur les bords de la bande et créer la pression de soudage.
Aussitôt après la formation de la soudure, la bavure intérieure ou l'excès du métal d'apport est en- levé par un dispositif d'ébarbage intérieur. Ce dispositif comporte un outil de coupe maintenu en position précise et présentant une arête coupante formée à une cote exacte, de sorte que la profondeur et la forme de la coupe coopérent pour donner à la surface intérieure du tube un profil
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uniformément rond. Aveo la soudure, en pointe précitée, intérieur le dispositif d'ébarbage/ne peut effectuer l'ébarbage correct de la soudure pour fournir la surface intérieure uniformé- ment ronde, en raison du faux-rond qui existe à l'emplaoe- , ment de la soudure.
De plus, l'arrondissement des angles des péri-* phéries supérieures des galets de serrage contribue à la formation de soudures présentant un recouvrement partiel, par opposition à une soudure droite par aboutement lorsque les bords sont légèrement décalés.
Pour obtenir uneéorge de soudage, pour le soudage par résistance en courant alternatif à haute fré- quence, supprimant les divers inconvénients précités, la présente invention propose de réduire l'étendue de l'arc des périphéries des galets de serrage, de sorte que ces galets ne sont en contact avec le tube que sur des arcs de dimen- sion réduite, et de prévoir en outre deux galets presseurs indépendants des galets de serrage qui viennent en contact avec la partie du tube adjacente aux bords à réunir.
Ces galets presseuront montés tournant dans des éléments de support réglables, verticalement et horizontalement par rapport au tube en cours de fabrication de façon indépendante ou non.
En conséquence, les principaux buts de l'in- vention sont ; - de réaliser un mécanisme nouveau et perfectionné à l'aide duquel les galets presseurs individuels peuvent être réglés de façon universelle par rapport au tube à souder ; - de réaliser un mécanisme nouveau et perfectionné pour maintenir rigidement les galets presseurs supérieurs dans une
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machine à fabriquer les tubes, par rapport à l'axe du tube en cours de fabrication et permettre un réglage précis de ces galets; - de réaliser une machine à fabriquer les tubes soudés, fournissant des tubes d'une qualité acceptable commerciale- ment en ce qui concerne leur surface extérieure qui ne pré- sente pas d'éraflures ou de rayures.
La description qui va suivre en regard du dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée, les particularités qui ressortent tant du dessin que du texte faisant, bien entendu, partie de ladite invention.
La figure 1 est une vue de c8té d'une partie d'une machine à fabriquer les tubes montrant l'ensemble des galets presseurs supérieurs.
La figure 2 est une vue de face de l'ensemble représenté à la figure 1 dont certaines parties sont arra- chées pour mieux faire apparaître la structure intérieure.
La figure 3 est une vue en plan de l'ensemble des galets presseurs représenté aux figures 1 et 2.
Dans le mode de réalisation représenté, un tube T est formé à partir d'un ruban métallique plat qui, en passant entre des séries de galets conformateurs (non représentés), prend progressivement la forme tubulaire requise, les bords du ruban étant situés sur le dessus dans la position de soudage. Les bords longitudinaux 10 du tube T sont espacés l'un de l'autre et sont progressivement serrés l'un contre l'autre de façon qu'en arrivant au poste de soudage, ces bords se touchent et soient dans la position correcte pour le soudage. Comme il est représenté, la machine comprend deux galets presseurs supérieurs 12 et 14
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disposés en regard l'un de l'autre et dont les parties mar- ginales périphériques épousent la surface extérieure du tube T.
Ces galets ont pour but principal d'amener en con- tact les bords du tube T et de les maintenir dans cette position pendant le soudage.
Des organes de soudage électrique, par exem- ple des électrodes de soudage (non représentées) qui sont en contact avec les bords de la bande en cours de confor- mation ainsi que des éléments de soudage par induction qui peuvent typiquement entourer au moins une partie de la bande conformée mais sans être en contact matériel avec le métal, sont disposés très près des galets 12 et 14 et sont normalement du type pouvant transmettre du courant élec- trique au tube à mesure que celui-ci progresse, pour effec- tuer la soudure électrique par résistance de ce tube, comme le comprennent facilement les spécialistes.
De façon clas- sique, les organes de soudage précités sont connectés élec- triquement à un transformateur qui est monté, avec ces organes, de façon à pouvoir se déplacer dans toutes les directions par rapport à l'axe du tube T sur le socle de la machine.
Sur les c8tés opposés du tube T et en ali- gnement axial avec les galets presseurs supérieurs 12 et 14 se trouvent deux galets de conformation 16 et 18 qui coo- pèrent pour conserver au tube T la section transversale tubulaire désirée avant et pendant le soudage. Un mécanis- me approprié est prévu pour assurer un mouvement horizon- tal transversal des galets 16 et 18 vers et depuis l'axe du tube T, ce mécanisme étant disposé dans le bâti de sup- port (non représenté) au-dessous des galets correspondants.
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De plus, on peut effectuer éventuellement un réglage lon- gitudinal des galets 16 et 18, par exemple à l'aide d'un axe fileté (non représenté) dans le bâti de support de la machine.
Les galets presseurs supérieurs 12 et 14 sont montés de la même façon dans des paliers convenables portés par des éléments de support et de tourillonnement 20, 22. On remarquera que les axes de rotation des galets 12 et 14 sont inclinés l'un par rapport à l'autre. Les éléments de support 20 et 22 sont solidaires de coulisseaux 24 et 26 respectivement qui coulissent verticalement dans des glissières formées dans des éléments verticaux de sup- port 28 et 30 respectivement.
L'arrière du coulisseau 24 présente des épau- lements opposée 24' et 24", et le coulisseau 26 présente des épaulements opposés similaires 26' et 26". Ces épaule- ments coulissent verticalement dans les glissières formées dans les éléments correspondants de support 28 et 30. filetées
Des tiges/verticales 32 et 34 (figure 2) sont solidaires de la partie supérieure du coulisseau correspondant 24 et 26. Sur la partie supérieure de chaque élément de support 28 et 30, est formé un carter 36 et 38 respectivement, contenant un mécanisme d'engrenage qui coopère avec la tige filetée correspondante 32 ou 34. Comme les deux mécanismes sont identiques, on en a représenté une partie dans le carter 36 et la partie restante dans le carter 38.
Il va de soi que puisque les mécanismes sont les mêmes, les coupes sont faitnwsuivant des plans diffé- rents. Une roue filetée intérieurement 40 est montée sur la tige filetée correspondante 32 ou 34 et tourne autour
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d'un axe vertical dans un palier approprié 42. La roue 40 porte une série annulaire de dents hélicoïdales 44. Un arbre transversal et horizontal 46 tourillone dans le car- ter 36 et un arbre similaire 48 tourillone dans le carter 38.
Les arbres 46 et 48 sont accouplés par un accouplement déconnecteur 50 du type fabriqué et vendu par la Société dite"Koppers, Inc", sous 1 a dénommin ation "Cut-Out". L'accou- plement 50 permet d'accoupler et de découpler rapidement les arbres 46 et 48 sans avoir à procéder à l'opération fas- tidieuse de séparation des manchons d'accouplement ou d'élé- ments analogues.
Chaque arbre 46 et 48 est pourvu d'une via sans fin 52 calée sur l'arbre correspondant et destinée à entraîner la roue hélicoïdale correspondante 40 . Normale- ment quand on fait tourner l'arbre 46 à l'aide d'une mani- velle ou d'un organe similaire, ce mouvement de rotation est transmis à l'arbre correspondant 48 par l'accouplement 50. Lorsque les arbres 46 et 48 tournent, il en est de même des vis sans fin 52, ce qui provoque la rotation des roues hélicoïdales.40 qui font monter ou descendre les tiges file- tées correspondantes 32 et 34. On conçoit que le mouvement de rotation des tiges 32 et 34 provoque simultanément la montée ou la descente des coulisseaux 24 et 26 dans les éléments de support 28 et 30. Il est évident que lorsque les coulisseaux 24 et 26 se déplacent,les galets presseurs 12 et 14 effectuent le même mouvement.
Tant que l'accouplement 50 assure l'accou- plement entre les arbres, la rotation de l'un ou l'autre des arbres 46 ou 48 se trsduit par un mouvement simultané des galets presseurs 12 et 14. Toutefois, si l'on désire
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procéder à un réglage relatif entre les galets 12 et 14, ou désaccouple les arbres par l'accouplement 50 pour per- mettre aux arbres 46 et 48 de tourner indépendamment l'un de l'autre, L'arbre 46 commande le réglage vertical du galet 12 et l'arbre 48 commande le réglage vertical du ga- let 14.
Il ressort de la description qui précède que le nouveau dispositif et son mode de fonctionnement per- mettent de déplacer verticalement simultanément ou indi- viduellement les galets presseurs 12 et 14 par rapport au tube T. Pour permettre un mouvement horizontal trans- versl des galets 12 et 14 par rapport au tube T en cours de conformation,toute la structure qui vient d'être dé- crite est supportée en porte-à-faux au-dessus des galets de formage latéraux 16 et 18.
Un montant 60 s'élève. du socle de la ma- chine et présente sensiblement la forme d'un étrier pour mé- nager une ouverture pour le passage libre du tube T à tra- vers lui. Sur la face aval du montant 60 est monté un élé- ment de support 62 qui s'étend horizontalement en travers de la machine, à quelque distance et au-dessus du tube T en cours de fabrication. L'élément de support 62 est fixé de façon appropriée au montant, par exemple par des boulons 64.L'élément de support 62 comporte une rainure horizontale en forme de C 66 qui joue le rôle d'une glissière suppor- tant les éléments de support 28 et 30 et leur permet de coulisser. Ces éléments 28 et 30 présentent des pattes opposées dirigées vers l'arrière 28' et 28" qui se déplacent dans les parties supérieure et inférieure de la rainure
66 de l'élément 62.
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Un arbre 68 tourillonne dans les parois la- térales de l'élément de support 62 et s'étend pratiquement sur toute la distance entre ces parois. Cet arbre 68 pré- /filetées sente deux parties espacées 70 et 72/extérieurement qui sont usinées directement sur lui ou rapportées. L'une des parties filetées 70 ou 72 a un pas à droite et l'autre a un pas à gauche. La partie filetée 70 se visse dans un filetage ,intérieur formé dans l'élément 28 tandis que la partie file- tée 72 se visse dans un filetage intérieur formé dans l'é- lément 30. Si l'on fait tourner l'arbre 68 à l'aide d'une manivelle, par exemple dans le sens dextrorsum, les éléments
28 et 30 se déplacent simultanément dans la rainure 66 et se rapprochent transversalement de l'axe du tube T.
Si on fait tourner l'arbre 68 dans le sens opposé, les éléments 28 et 30 s'écartent l'un de l'autre.
Comme il a été dit plus haut, l'arbre 68 tourillonne dans les parois latérales de l'élément de sup- port 62. Plus précisément, l'arbre 68 tourne dans un ensem- ble de palier fileté extérieurement 76 qui est vissé dans une plaque latérale 78. Une vis de blocage 80 traverse nor- malement la plaque latérale 78 et vient en prise avec la périphérie extérieure du palier 76, en s'opposant ainsi à un' mouvement relatif entre ledit,ensemble et la plaque.
Toute- fois, si l'on désire déplacer simultanément les éléments
28 et 30 dans la même direction horizontale par rapport à l'axe du tube T, on desserre la vis 80 et on fait tourner tout le palier 76 dans un sens ou dans l'autre pour effectuer le mouvement simultané désiré des éléments de support 28 et
30 et de leurs galets presseurs 12 et 14.
Lorsque la position désirée est atteinte, on resserre la vis de blocage 80 et on peut faire tourner
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l'arbre 68 pour déplacer les galets presseurs 12 et 14 l'un par rapport à l'autre. De toute évidence, lorsque les éléments 28 et 30 se déplacent, les galets 12 et 14 qu'ils portent se déplacent pareillement par rapport à l'axe du tube T.
Il ressort de la description qui vient d'être faite que l'invention fournit un mécanisme robuste de sup- port de l'ensemble des galets presseurs supérieurs, dont l'encombrement est aussi faible que possible et qui permet un mouvement simultané ou relatif des galets individuels par rapport à l'axe du t@be en cours de fabrication.
Il va de soi que l'on peut apporter des modification au mode de réalisation qui a été décrit, notam- ment par substitution de moyens techniques équivalents, sans que l'on sorte pour cela du cadre de la présente in- vention.