Machine à souder électrique.
La présente invention a pour objet une machine à souder électrique, notamment pour souder le joint longitudinal de tubes métalliques, cette machine comportant une paire d'électrodes de soudage en forme de cylindres creux, disposées de manière à-venir en contact par leur tranche avec la pièce soumise au soudage.
Le dessin ci-joint représente, à titre d'exemple, plusieurs formes d'exécution de l'objet de l'invention.
La fig. 1 est une vue en élévation laté rale d'une première forme d'exécution ;
La fig. 2 est une coupe suivant la ligne II-IT de la fig. 1 ;
La fig. 3 est une coupe suivant la ligne III-1'II de la fig. 2 ;
La fig. 4 est une coupe suivant la ligne IV-IV de la fig. 2, en regardant vers le haut ;
La fig. 5 est une coupe suivant la ligne V-V de la fig. 2, en regardant vers le bas ;
La fig. 6 est une coupe suivant la ligne
VI-VI de la fig. 2 ;
Les fig. 7,8 et 9 sont respectivement une
vue en plan de dessus, une vue en élévation la
térale et une vue en plan de dessous d'un
tourillon employé pour supporter et régler en
position les électrodes de soudage ;
La fig. 10 est une coupe de détail, à plus
grande échelle, suivant la ligne X-X de la
rig. 2 ;
La fig. 11 est une coupe, correspondant à
celle de la fig 2, à travers une autre forme
d'exécution, la coupe étant faite par un plan sem, blable au plan de coupe suivant la ligne
II-II de la fig. 1.
Dans les machines électriques à souder les tubes, d'un type bien connu, le tube qui
doit être soudé est façonné à partir d'une
bande plate de métat en un tube à bords se
rejoignant suivant un joint dirigé dans le sens
longitudinal du tube. Les opérations habi
tueldes à réaliser sur la bande de métal pour produire un tube soudé électriquement sont : le
façonnage de la bande de métal en un tube à joint par rapprochement des bords longitu-
dinaux ; le soudage du joint ; l'enlèvement des barbes ou bavures de soudure sur le joint de soudure, opération connue sous le nom d'ébar- bage ; le refroidissement du tube soude ; le dressage du tube, et le découpage.
Dans certains modes de réalisation en pratique, ces différentes opérations sont effectuées dans des machines distinctes, tandis que dans d'autres modes de réalisation les différentes op#- rations sont effectuées dans une seule et même machine. Comme la présente invention se rapporte particulièrement à l'opération de soudage et aux moyens pour la réaliser, il n'est représenté aux dessins et décrit ci-après en détail que les parties de la, machine qui se rapportent à cette opération.
Dans le dessin. 1 représente la base on socle de la machine à souder qui, comme représenté. comporte une paire de rouleaux 2,2 commandés mécaniquement, pour 1'introduc- tion du tube à souder, et une paire de rouleaux 3, 3 également commandés mécanique- ment, pour la sortie du tube soudé, ces rouleaux étant supportés par des arbres 5 montés de manière à pouvoir tourner dans des paliers, de position réglable, 4. Sur les arbres 5 des rouleaux d'entrée et de sortie du tube sont montées des roues dentées. de même diamètre primitif que le diamètre effectif des rouleaux, et ces arbres peuvent être actionnés par les roues dentées de commande 6, qui peuvent être reliées à une source appropriée de force motrice.
Ln socle ou base 1 porte un bâti vertical à coulisse qui consiste en quatre montants de guidage verticaux 7. fixés dans des douilles 8, m#na- gées dans la base ou socle 1 de la machine'.
Les montants verticaux de guidage 7 sont assemblés à leurs extrémités supérieures à une tête supérieure 9. Un transformateur électrique a souder 10. de type et de construc- tion connus, est monté de façon a. pouvoir coulisser verticalement le long des montants de guidage 7. au moyen de paliers à coulisse lle le poids du transformateur étant supporté par la tête supérieure 9 par un palan de levage 12.
La position du transformateur. et, par conséquent, la. pression des électrodes sur le tube, peuvent être réglées au moyen de vis-vérins 19a, qui sont vissées dans des colliers 12, fixés sur les montants 7 et qui limitent la course du transformateur vers le bas. Le transformateur comporte le primaire 13. recevant le courant d'une source appropriée quelconque par les conducteurs 14. 15, ainsi que le secondaire 16 qui est ici constitué par un cadre en euivre formant boite pour renfermer le primaire dont il est isolé.
Le cadre formant le secondaire du transformateur présente une solution de continuité et des pattes 17,18, formant les bornes du secon daire, lesquelles sont isolées l'une de l'autre par une plaque 19 en matière isolante, remplissant ladite solution de continuité. 20 représente le noyau en fer lamelle du trans formateur, qui est Isolé du secondaire 16 par l'intermédiaire de garnitures en matière isolante, représentées en 21,22,23 et 24. Il est prévu des plaques 25 et 26 pour le serrage des lamelles du noyau, et ces plaques sont isolées du noyau par une garniture en matière isolante représenté en 27.
Dans le transformateur représenté au dessin, les plaques 25 et 26 de. serrage du noyau. ainsi que les boulons de serrage 28. consti- tuent le bâti mécanique du transformateur.
Le secondaire 16 est assemblé à la plaque 26 au moyen de boulons isolés 29.
Direetement au-dessous du transformateur 10, et supportés par la base ou socle 1, sont disposés les rouleaux de support du tube. à pression latérale. 30 qui peuvent tourner au- tour d'axes verticaux 31, portés par des cha- riots ajustables 32 ; reux-ci peuvent coulisser dans le sens transversal de la, machine entre des guides 33. 34 sur la base ou socle 1 et sont réglables en position dans le sens trans ve. rsal de Ia mrline et perpendiculairement au tube soumis à la soudure, au moyen d'une tige filetée, à pas a gauche et à droite, 35. et de vis de réglage 36.
Chacun des chariots 32 est taraudé ou comporte un écrou taraudé. l'un avec pas à droite et l'autre avec pas a gauche, de sorte que. lorsqu'on fait tourner la tige filetée 35. les chariots 32. et. par conséquent, les rouleaux 30 qu'ils supportent, se ront rapproches ou écartés l'un de l'autre.
Les vis de réglage 36, qui sont vissés à travers des consoles 37 assemblées à la base de la machine, sont munies de pointes coniques disposées de manière à pénétrer dans des trous de centrage ménagés dans les extrémités de la tige filetée 35 ; en dévissant l'une des vis 36 et en vissant l'autre, on peut régler la position des deux chariots 32 et des rouleaux 30, simultanément, dans la même direction, transversalement par rapport à la machine et au tube soumis à la soudure. La fente de joint du tube devant être placée à mi-distance entre les électrodes de soudage, le ré go. age en position dans le sens transversal des rouleaux 30, Åa pression latérale, permet de réaliser cette mise en place exacte de la fente de joint.
Les électrodes de soudage 38 se présentent en forme de cylindre creux de longueur axiale convenable, ayant leurs axes parallèles l'un à l'autre et comportant, chacun, une paroi cylindrique 38a, une âme 39 et un moyen 40, la paroi cylindrique 38a venant nit en contact, par sa tranche, avec le tube à souder à proximité immédiate de la fento rle joint du tube. Il est à remarquer que les parties de paroi adjacentes des électrodes, qui sont situées au-dessus de la pièce a, souder, sont presque tangentes au plan passant par la fente de joint du tube, et que des déplacements verticaux des électrodes ne changeront pas la distance entre ces parties de paroi ou entre l'une d'elles et la fente de joint.
De plus, la distance entre les électrodes ne sera pas modifiée par leur usure ou par le fait que leurs tranches sont rectifiées. Les électrodes cylindriques sont disposées pour pouvoir tourner librement autour de leurs axes, et à cet effet, elles sont supportées par l'inter- médiaire de paliers à billes 41 sur des tourillons 42.
Ces tourillons 42 sont portés en position excentrée par des têtes cylindriques 42a (fig. 7, 8 et 9) logées dans des ouverturs des pattes 17 et 18 du secondaire du transformateur, de sorte qu'en faisant tourner les têtes 42a, on peut régler en position les électrodes en les rapprochant ou les écartant l'nne de l'autre Pour effectuer ce réglage en position, les têtes 42a des tourillons sont filetées exté- rieurement et comportent des extrémités a six pans 42b. On peut ainsi faire tourner l'une ou l'autre tête 42a a tourillon 42 dans son logement dans l'une des pattes du secondaire du transformateur,
au moyen d'une clé appliquée sur l'extrémité 42b de ladite tête, et, lorsque celle-ci est amenée à la position convena, ble, on peut la fixer dans cette position en serrant l'écrou 43 vissé sur sa partie filetée.
Pour amener le courant à partir du secondaire du transformateur jusqu'aux électrodes rotatives, celles-ci sont combinées avec les balais 44, montés dans des porte-balais 45, de position réglable, et amenant le courant à la paroi cylindrique des électrodes 38. Pour retenir les électrodes 38 sur les tourillons 42, il y a des écrous 46 vissés sur les extrémités filetées des tourillons 42 et qui appuient contre les cuvettes intérieures des paliers à billes inférieure 41.
Pour enlever les électrodes 38 de leurs tourillons 42, il faudra soulever le transformateur assez haut pour permettre de retirer les électrodes par en bas des tourillons, après que les écrous 46 auront été dévissés ; dans cette même position élevée, les électrodes 38 peuvent de nouveau être enfilées sur les tourillons et être'bloquées par les écrous 46.
Pour lubrifier les paliers de support des électrodes, des ouvertures 47 sont ménagées dans les tourillons 42, ouvertures à travers lesquelles de l'huile peut être introduite di rectement dans les paliers 41. 11 est à remarquer que tout excès d'huile s'écoulant vers le bas à travers le palier inférieur des électrodes peut tomber sur la base ou socle de la machine sans venir toucher le tube qui est soumis au soudage.
Pour refroidir les électrodes, des conduites à eau 48 sont raccordées à une source d'a. limentation d'eau appropriée quelconque et disposées de façon à amener de l'eau aux parties supérieures des électrodes, qui comportent des évi, diements 49, formant godets, pro pres à contenir une certaine quantité d'eau, et qui sont ouverts vers le haut pour permettre Åa l'eau de refroidissement de déborder et de s'écouler vers le bas le long des parois la térales des électrodes, en refroidissement celles-ci ainsi que les balais collecteurs de cou- rant.
La tranche inférieure de contact des parois latérales des électrodes cylindriques présente une rainure 50 profilée cle façon à établir un contact intime avec'le tube qui est soumis à la soudure, et les rouleaux de support 30, à pression latérale, présentent égale- ment une rainure s'adaptant au profil du tube. Les rainures dans les rouleaux de. support à pression latérale et dans les tranches des parois latérales des électrodes, constituent ensemble une sorte de chambre soudage, dont la, section transversale est : circulaire si l'on ne tient pas compte des solutions de continuité existant entre les parties adjacentes.
Il est à remarquer que la rainure dans la tranche de chaque électrode est formée au bord inférieur extérieur de la paroi cylindrique de l'électrode, de façon a empiéter en partie sur la face latérale et en partie sur la face de bout de l'électrode.
Le tube qui constitue la pièce à souder est représenté en 51, sa fente de joint se trouvant à la. partie supérieure du tube. et. a midistance entre les électrodes de soudage. Les électrodes viennent en contact avec les bords opposés de la fente de joint, mais il est à remarquer qu'elles sont toutes deux disposés du même côté de la pièce à souder, de sorte qu'on peut les déplacer toutes deux à la fois vers le bas, de façon à les rapprocher de la. pièce à souder, ou vers le haut pour les éloigner de la pièce à souder.
Elles sont de préférence éear- tées l'une de l'autre de trois a, quatre millimètres, de sorte qu'elles ne peuvent pas empiéter sur la fente de joint du tube, lequel peut être exactement guidé par des moyens connus de façon que sa fente de joint soit toujours maintenue à mi-distance entre les électrodes.
Pour souder un tube, celui-ci est introduit dans la. machine par les rouleaux 2, avec son joint à souder forme par rapprochement des bords longitudinaux, et lorsqu'il passe Åa travers la chambre de soudage, le courant passe d'une électrode à l'autre à travers le joint.
Simultanément, les roulaux 30 à pression la- térale rapprochent les bords de la fente de joint l'un de l'autre, de sorte que sous l'effet combiné de la chaleur de soudage développée par le passage du courant à travers la fente de joint et de la pression des rouleaux 30, les bords du tube sont soudés entre eux. Le tube, après son passage à travers la. chambre de soudage, passe entre les rouleaux de sortie 3, ces rouleaux étant disposés de manière à con- tinuer à faire avancer ou passer le tubeà travers la, chambre de soudage après que l'extrémité du tube est passée entre les rouleaux d'entrée 2 et a cessé d'être en contact avec ceux-ci.
On pourrait employer d'autres moyens que les rouleaux d'entrée 2 et les rouleaux de sortie 3 pour faire passer le tube à travers la chambre de soudage. Dans les cas où le tube est façonné par des rouleaux combinés avec la machine à, souder, on peut utiliser les rouleaux de façonnage du tube pour faire passer celui-ci à travers la chambre de soudage.
Lorsque le tube passe à travers. la chambre de soudage, le métal sur les bords do la fente de joint est ehauffé jusqu'à un eom- mencement de fusion, de sorte que la surface du tube, sur une distance limitée de part et d'autre de la fente de joint, peut rapidement s'oxyder et en réalité s'oxyde parfois et adhère aux surfaces de contact des électrodes avec le tube.
Lorsque des particules de métal, des particules d'oxyde de métal, ou autres particules étrangères, adhèrent ainsi aux surfaces de contact des électrodes, elles ten- dent à détruire le contact électrique entre les électrodes et le tube on, au moins, à augmen- ter la résistance électrique du contact et a nuire ainsi à la qualité de la soudure, ou a brûler ou érailler la surface du tube. en dondans lieu dans l'un ou l'autre cas à un produit défectueux.
Pour enlever ces particules adhérentes, il est prévu des outils de raclage de l'électrode, représentés en 52 (fig. 2 et 5), ces outils comporta. nt des arêtes coupantes du profil convenable pour s'adapter au profil de la tranche de contact de l'électrode. Ces outils sont disposés de manière à appuyer conti- nuellement contre ces tranches de contact, à racler toutes les particules y adhérant et a. dresser ou rectifier continuellement : les tranchea do contact des électrodes pour con- server leur profil convenable et les maintenir de façon i se présenter toujours nettes et ; propres au tube avec lequel elles viennent en contact.
En raison de la possibilité de réglage de la pression verticale des électrodes sur le tube en réglant la position en hauteur du transformateur, dans la monture duquel les électrodes sont tourillonnées, les outils de raclage 52 sont'montés dans des porte-outils 53 et dans des chariots d'avancement horizontal 1 et-vertical, a. coalisse, 54 et 55, portés par la monture du transformateur. Dans ces conditions, les réglages en position des électrodes dans le sens vertical n'affectent pas les réglages en position des outils 52, étant donné
que ces outils sont soulevés et abaissés avec
les électrodes.
Après que les outils ont été
une fois ajustés dans une position relative
convenable transversalement par rapport au
tube, il est rarement nécessaire de modifier
leur réglage en position dans le sens transver-
sal, mais il est fréquemment nécessaire de
modifier le réglage en position des outils dans
le sens vertical pour compenser l'usure des
électrodes par leur frottement avec le tube,
le brûlage des électrodes par la chaleur in
tense dégagée dans la chambre de soudage, et
la rectification ou dressage continuel des élee
trodes par les outils de raclage. Il est bon que le réglage de la position des outils dans le sens vertical puisse être effectué simultanément pour les deux outils, mais on devra aussi pouvoir le faire pour les deux outils indé pendamment l'un de l'autre.
A cet effet, l'une des vis, 56, servant au réglage des outils
dans le sens vertical, est pourvue d'une roue
à chaîne 57 y fixée, tandis que l'autre vis de réglage, 58, est pourvue d'une roue à chaîne 59, qui peut tourner librement sur la tige 60 de la vis 58 (fig.-10), mais qui peut être amenée en prise avec un élément d'accouplement à friction 61, faisant partie du moyen du volant de manoeuvre 62, qui est calé à cla- vette longue sur la tige 60, de manière à ne pouvoir tourner, mais à pouvoir coulisser librement sur celle-ci.
La roue à chaine 59 est munie d'un élément d'accouplement à friction correspondant tel qu'une surface conique intérieure ou femelle, s'adaptant sur l'élément mâle 61, de sorte que le volant 62 peut être amené en liaison avec la vis de réglage 58, en repoussant le volant 62 en prise d'accou plement avec la roue à chaîne 59. Ceci peut être effectué au moyen d'un écrou moleté 63, vissé sur l'extrémité filetée de la tige 60 de la vis 58. Une chaîne de Galle de transmission 64 relie les roues à chaîne 57 et 59. Elle renferme des sections en matière isolante de manière à ne pas mettre en court-circuit les électrodes par l'intermédiaire des outils de raclage, de leurs supports, des vis de réglage et de la chaîne de transmission 64. Ces sections en matière isolante sont indiquées en 65.
Les supports des chariots à coulisse dans le sens vertical, 66 et 67, pour les outils de raclage sont représentés comme étant boulonnés directement aux pattes 17,18 du secondaire du transformateur. Il est bien entendu qu'au lieu d'être boulonnés aux pattes 17, 18 du secondaire du transformateur, ces supports 66 et 67 pourraient être assemblés, avec interposition d'une isolation, à la plaque 26 du transformateur. Ou bien encore, dans ce dernier cas, les supports 66 et 67 peuvent ne pas être isolés de la plaque 26 du transformateur, mais les outils eux-mêmes être isolés dans leurs porte-outils, de la manière bien connue.
Les fig. 3, 4 et 5, qui sont respectivement des coupes suivant les lignes III-III, IV-IV et V-V de la fig. 2, sont suffisantes pour bien faire comprendre la construction détaillée de la machine ; la fig. 6 qui est une coupe suivant la ligne VI-VI de la fig. 2, montre la position relative des rou leaux 30 à pression latérale par rapport au tube et aux électrodes, La lubrification des rouleaux à pression latérale peut être effeetuée par des ouvertures appropriées ména- gées dans les axes 31, et par des godets. huile 68, montés sur les axes 31.
La fig. 11 est une coupe à travers une machine comportant une variante du dispo- sitif collecteur de courant associé aux 61ce- trodes. Dans cette variante, les électrocles cy lindriques 69 comportent à leur partie supe- rieure des évidements annulaires {(s, constituant des cuvettes contenant du mercure, comme représente en 71.
Des rebords annulaires 72 et 73, dirigés vers le bas a partir des pattes 74, 75 du secondaire du transformateur, sont immergés dans le mercure con' tenu dans les cuvettes 70, et le courant est conduit à partir des pattes 74, 75 jusqu'aux électrodes par l'intermédiaire de ces contacts 'L mercure. A tous autres points de vue, la machine représentée à la fig. 11 est semblable i'L celle représentée dans les autres des dessins.
Pour le soudage de tubes de diamètres différents, il est nécessaire de prévoir des électrodes et des rouleaux de support, à pression latérale, présentant des rainures cle di- mensions convenables pour les tubes à souder.
Lorsqu'on désire passer d'une opération de soudage de tubes d'un diamètre donné a l'opé- ration de soudage de tubes d'un autre diamètre, les électrodes et les rouleaux de support, à pression latérale, seront échangées.
La construction suivant l'invention permet t d'effectuer rapidement et facilement le remplacement de ces parties. La forme des éleetrodes en cylindre creux permet d'employer une quantité de matière à usure plus grande qu'il n'est possible dans d'autres types d'électrodes utilisées dans des machines à souder à joint par rapprochement. Ce fait constitue un avantage marqué ; étant donné que les électrodes sont généralement faites en cuivre et sont d'une fabricationdifficile et coû teuse.
L'un des avantages principaux de la construction des électrodes en forme de cylindre creux est dû au fait que le diamètre effectif da 17électrode reste constant pendant toute la durée d'utilisation, de sorte que les éleetrodes peuvent, si on le désire, être amenées à tourner par des moyens de commande autres que le contact de frottement eIltre les élee- trodes et la pièce à souder. Pour le soudage de tubes à paroi très mince,. il est désirable d'actionner les électrodes par des moyens autres que le contact de frottement avec le tube, étant donne qu'il a été constaté que le tube tend à se bosseler, s'il est soumis à une poussée en bout trop forte, comme eelle résultant de l'effort de rotation des électrodes.
Dans les dispositions actuelles où l'on em- ploie des électrodes en forme de disque, 1 usure s'exerçant sur les électrodes réduit constamment leur diamètre effectif de sorte qu'il est impossible de leur communiquer un mouvement de rotation par une liaison impé- rative telle que leur vitesse périphérique cor- responde à la vitesse de déplacement du tube a. travers la.
machine'. La forme et la disposi- tion des électrodes dans la présente invention permet d'aetionller les eleetrodes par tiiie liaison imp#rative, #tant donn# que les dia- mètres de leurs surfaces de contact avee le tube e restent constants, malgr# l'usure pen- dant ; leur emploi.
Il apparaîtra à tout homme du métier que la paroi cylindrique des électrodes soumise a l'usure peut être faite d'une pièce distincte de la partie constituant l'âme et le moyeu, et peut être assemblée de façon amovible à celle- ci, comme représenté en iCi à la ri > 11. Avec une telle construction, la partie constituant le moyeu et l'âme ne doit pas être jetée au rebut lorsque la partie venant en contact ave@ le tube est usée. mais cette dernière peut être remplacée par d'autres parties de contact avec le tube, appropriées au soudage de tubes, du même diamètre ou de diamètres différents.