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Perfectionnement au soudage de tubes par l'intérieur,
La présente invention concerne le procédé de soudage qui est habituellement appelé, soudage de tubes par l'intérieur.
Ce procédé est exécuté à l'intérieur de tubes en particulier pour souder ces tubes à des plaques à tubes afin de fabriquer des échangeurs de chaleur, entre autres, et il consiste principale- ment à faire tourner,autour du joint à souder, une électrode de soudage à l'arc introduite dans le tube à l'extrémité d'une colonne ou d'un porte- électrode analogue relativement mince.
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En ce qui concerne la nature mince du porte-électrode et la profondeur considérable à laquelle il doit pouvoir être introduit, dans certains cas, dans un tube, il est assez normal que l'on éprouve certaines difficultés à centrer efficacement l'électrode dans le tube à souder et à maintenir l'intervalle de formation d'arc de l'électrode dans des limites raisonnables.
C'est de ces conditions que dépend la profondeur de la pénétra- tion de la soudure et par conséquent l'efficacité du joint soude.
De plus, lorsque ce procédé doit être exécute de manière: répétée,ce qui est le cas,par exemple,du soudage des tubes d'échan. gour de chaleur précités,il faut tenir compte de variations de di- mensions d'un tube à l'autre pour centrer le porte-électrode.
Cuivant l'invention, il est prévu un dispositif ser- vant à centrer la partie d'une torche de soudage par l'inté- rieur, qui pénètre dans une pièce à souder creuse, le dis- positif de centrage comprenant un support présentant une surface de référence, un élément annulaire conique oue ladite partie traverse, des moyens montant l'élément annulaire élastiquement dans le support de manière qu'une surface conique de cet élé- ment soit sollicita afin de faire saillie par rapport à la sur- face de référence, l'agencement étant tel que la surface conique vient en contact avec le bord de 1' alésage de la pièce à souder dans lequel ladite partie de la torche est intro- duite et recule derrière la surface de référence à mesure que celle-ci est amenée en contact avec la pièce à souder.
Par le terme "surface conique", on entend une surface conique proprement dite,plusieurs facettes inclinées qui forment des arêtes inscrites dans un cône, ainsi qu'une surface en partie sphérique.
De plus, on peut également éprouver des difficultés à régler l'intervalle de formation de l'arc dans des
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dans des limites ninina acceptables. Suivant une autre particularité de l'invention, dans une torche de sou- dage par l'intérieur, le porte-électrode présente,près de la pointe de l'électrode, une pièce d'écartement isolée électri- quêtent du porte-électrode et destinée à faire contact avec la paroi interne du tube de manière à positionner la pointe de l'électrode par rapport à cette paroi interne.
Comme, dans des tubes minces, un arc risque de se former entre le porte-électrode et la surface interne du tube, il est préférable de blinder le porto-électrodo au moyen d'un manchon isolant , le long ou près de la partie de sa longueur engagée dans le tube,et la pièce d'écarteent peut être avantageusement fixée sur ce manchon en un point proche de la pointe de l'électrode.
Le manchon isolant est de préférence à nouveau monté de façon flexible dans la torche de manière à offrir uno certaine élasticité et ainsi à présenter sa pièce d'écartement dans la position appropriée à l'intérieur du tube afin de posi- tionner la pointe de l'électrode par rapport au tube.
Pour mieux faire comprendre l'invention, on décrire ci-après une forme de torche de soudage par l'intérieur, avec ré- férence aux dessins annexés dans lesquels : la Fig. 1 est une vue de l'extérieur de la torche de soudage en fonctionnement; la Fig. 2 est une vue en élévation àe côté, en par- tie en coupe axiale, de la torche de soudage; la Fig. 3 est une vue à plus grande échelle d'une partie de la Fig. 2;et la Fig. 4 est une vue de la torche représentée à la Fig. 1, dans le sens de la flèche IV de la Fig. 1;
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la Fig. 5 est une vue d'une forme d'exécution pré- férée d'un dispositif de maintien servant à centrer l'axe de rotation du porte-électrode sur l'axe de l'alésage du tube dans lequel le porte-électrode a été introduit et la Fig. 6 est une vue du dispositif représenté à la Fig. 5, en fonctionnement,
La torche représentée aux dessins est montée de façon réglable dans une console 1 construite de façon spécifique pour permettre à l'électrode de la torche de pénétrer dans des ouvertures prévues à l'extrémité d'un conduit profond.La vue géné- rale de la torche en fonctionnement à la Fig. 1 montre la con- sole de montage 1 qui supporte la torche 2 verticalement au- dessus d'une ouverture 3 ménagée dans une plaque tubulaire 4.
la pointe 5 de l'électrode étant placée en face d'un joint, entre l'ouverture 3 et le tube 6. La console et par consé- quent la pointe de l'électrode sont mises en coïncidence avec l'axe de l'ouverture 3 au moyen d'une vis de serrage 7 fixée à l'extrémité d'un bras 8 et pénétrant dans une ouverture adjacente 9 dont l'axe est parallèle à celui de l'ouverture 3. Dans cette position, l'électrode est entraînée en rotation par le moteur 10 pour effectuer la soudure interne.
La torche représentée à la Fig. 1 comprend un boî- tier 11 monté à coulisse dans la console 1 entre des flasques 13 (Fig. 4) de sorte que sous la commande d'une vis de réglage
14, toute la torche peut être déplacée verticalement et la mise en coïncidence axiale de l'électrode dans l'ouverture peut être ef- fectuée. Le boîtier 11 comprend une plaque antérieure 18a (Fig.2) et une plaque postérieure 18b destinées à supporter un moteur électrique 10, l'arbre 20 du moteur pénétrant dans le boitier pour entrainer un arbre principal 21 qui transmet la force
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motrice à l'électrode. A cet effet, l'arbre principal traverse le boîtier ainsi qu'une bride antérieure 2la qui traverse elle-mène la plaque antérieure 18a et se termine par une partie filetée 21b.
Un canal borgne 22 part de cette extraite de l'arbre (Fig. 3) et présente deux contre-alésages 22a et 22b. Le contre-alésage 22b reçoit une extrémité d'un porte-électrode tubulaire 23.
A son extrémité libre, le porte-électrode 23 est fermé par un bouchon 24 oui est foré transversalement pour recevoir l'élec- trode 25 retenue en place par la queue d'une vis à tête creuse
26 dont la tête obture l'extrémité de la douille en céramique 45 décrite plus loin. Le contre-alésage 22a reçoit une extré- mité d'un tube à paroi nince 27 qui est disposé avec aisance dans l'arbre principal et qui se termine à l'intérieur du porte- électrode 23 à courte distance du bouchon 24. Le tube 27 divise donc l'alésage 22 de l'arbre principal et du porte-électrode en des passages concentriques et coaxiaux 32a, 3éb, oui communiquent au niveau du bouchon 24.
Un agent de refroi- dissement est introduit dans les extrémités de ces passages et . est soutiré de celles-ci,dans l'arbre principal, au moyen de deux lumières transversales 28, 29, ménagées dans l'arbre prin- cipal.
Un manchon à lumières 33 met les lumières 28, 29 en communication avec des conduites d'admission et d'évacuation d'agent de refroidissement 30 et 31 respectivement et ce man- chon est monté sur l'arbre principal de manière que les contre- alésages 34, 35 du manchon coïncident avec les lumières 28 et
29 de l'arbre,dans toutes les positions angulaires de ce dernier, tandis que pour empêcher tout écoulement parasite où-toute fui- te d'agent, de refroidissement, des joints toriques sont prévus.
L'agent de refroidissement admis dans la conduite 30 peut donc
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s'écouler dens le passage 32b vers la pointe de l'électrode et revenir par le passage 32a dans la conduite d'évacuation d'agent de refroidissement 31.
Le gaz protecteur et le courant électrique sont ame- nés à la torche par un balai en carbone 40 qui est placé sur l'arbre principal entre le manchon à lumières 33 et la bride antérieure 21a, Pour maintenir le manchon et le balai dans leurs positions correctes sur l'arbre principal, une rondelle à ressort 35 est sollicitée par un ressort hélicoïdal 37 (avan- tageusement log4 dans la buselure 36) contre la face postérieure du manchon à lumières 33, la réaction du ressort étant absorbée par la plaque postérieure 18b.
Une conduite d'alimentation de gaz protecteur 38 s'ouvre dans une lumière radiale ménagée dans le balai en car- bone 40. Le fond de cette lumière communique avec un collec- teur annulaire 41. Plusieurs lumières 42 partent du collecteur 41 ets'ouvrent dans une gorge commune 43 prévue au niveau du contre-alésage 22c. Ce dernier peut recevoir et supporter la douille ,en céramique 45 dont le diamètre externe est calculé de manière à assurer un ajustage non serré et dont le diamètre interne est tel qu'elle descend avec aisance sur le porte-électrode.
Le passage annulaire formé entre l'alésage de la.douille 45 et la surface externe de la paroi du porte- électrode forme donc un passage par lequel du gaz de protec- tion est amené à l'électrode, la paroi de la douille en céramique 45 présentant une ouverture 46 par laquelle passe la pointe de l'électrode tandis que l'extrémité libre de la douille est fermée, comme indiqué au dessin.
Une bague 47 d'acier inoxydable est fixée à. la douille 45. prés de l'ouverture 46 et la périphérie de la 'bague est arrondie,
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à des endroits 4.7 a opposés diamétraleNont où le rayon est en substance égal à celui de l'alésage du tube à souder et est légèrement supérieur à la longueur radiale de la pointe de l'électrode.
La douille en céramique est montée de façon flexible avec une certaine élasticit4 sur la partie de l'arbre princi- pal qui traverse la plaque antérieure. Comme décrit plus hnut, cette partie est filetée et,sur cette extrémité, se visse l'ex- trémité taraudée d'un tube de prolongement 48 qui est disposé coaxialement par rapport au porte-électrode et comporte une extrémité filetée terminée par une face d'extrémité coninue 49.
Le pas de vis coopère avec un écrou 50 présentant une face co- nioue opposée 51 de sorte qu'un joint torinue 52 intercalé en- tre les deux faces est écrasé , lorsqu'on serre 1'écrou contre la douille en céramique. Comme l'extrémité supportée de la douille en céramique 45 est ajustée sansserrage dans le contre- alésage 22c, le contact avec le joint torique est le seul sup- port pour la douille qui est donc montée élastiquement. Si les conditions le permettent., le tube de prolongement 48 peut être supprimé et l'écrou peut être visséd'une Manière analogue sur l'extrémité filetée 21b de l'arbre principal.
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En fQnctio{'uH::ent, la torche est mont,le CO:IJfljf;: indiqué à la Fig. 1 et l'électrode est sain tenue au moyen de la vis de réglage verticale et de la vis de serrage comme d6crit plus haut,la
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douille en céra:aique supporte la bague t'l pris de la soudure et/p?x' contact avec la surface interne du tube, la bague centra la douille en céramique sur l'axe du tube localement par rapport à la soudure.
Le degré de désalignement de la pointe de l'électrode
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est donc ncttGMcnt limité et l'aoorcage involontaire d'arcs
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entre le porte-électrode et/la' paroi interne du tube est en- tièrement évité de sorte que des tensions d'amorçage d'arcs élevées et des courants de soudage torts peuvent être utilisés à la pointe-de l'électrode.
En même temps, l'électrode est re- froidie et son arc est protégé ce qui permet de produire des soudures efficaces,
Sur la Fig. 5, la partie inférieurela de la console
1 aui supporte une torche de soudage par l'intérieur est percée d'une .,.ouverture 60 contre-alésée en 60a ce qui forme un épaulement in- terne 60b, Une plaque d'appuitrouée 61 ferme le contre-alésage 60a et forme un arrêt pour un ressort hélicoïdal 62 qui est engagé @ dans un contre-alésage ménagé dans un guide tubulaire ou douil- le 63 monté à coulisse dans l'ouverture 60, Ln douille 63 pré- sente un épaulement:
externe 63a,.à une extrémité, et une surface conique 63b , à l'autre tel que, lorsque les épaulements 63a et 60bviennent en contact sous l'action du ressort 62, la sur- face conique 63b fait saillie au-delà de la surface de réfé- rence 1b.
En fonctionnement, comme indiqué à la Fig. 6, la par- tie la de la console est placée au-dessus de la plaque tubulaire
4 et les parties suspendues de la torchera savoir l'électrode
25, son support et la douille en céramique 45 pénètrent dans l'ouverture de la plaque tubulaire pour souder un tube 6. Com- me la surface de référence 1b est amenée en contact avec la surface de la pièce à souder près de l'ouverture de la plaque tubulaire, la surface conique saillante 63b vient en contact avec le bord de cette ouverture et est ainsi repoussée dans la partie la en comprimant le ressort'62. La douille 63 est donc centrée sur l'axe de 1' ouverture.