Procédé et appareil de sondure. ('etto invention a- trait à un procédé de -soudure et à un appareil permettant de réali- :;er ce procédé.
Selon ce procédé, on main tient normalement une tige de métal et un dispositif produisant une flamme de sou dure à haute température dans des positions sensiblement fixes l'une par rapport à l'au tre. avec la tige de métal normalement sup portée par la pièce à souder au point de sou dure, effectue un déplacement relatif de la tige e1. de la flamme en bloc, d'une part, et desdits bords à. souder, d'autre part, le long de ces derniers pendant qu'on dirige la.
flamme vers l'arrière et sur la partie avant fondue de la soudure avançante, sur les bords situés ii, l'avant (le cette partie et- sur l'ex trémité inférieure de la tige. Quoique la f ïamme oxy acétylénique soit particulière ment applicable et avantageuse comme source de ohaleur clans le procédé suivant l'inven- iion, et quoique l'appareil décrit ci-après sait spécialement établi pour être commandé à la main.
il est bien entendu qu'on peut appli- quer d'autres sources de chaleur, telles qu'un arc électrique et que l'appareil employé peut être une machine à souder semi-automatique ou entièrement automatique.
Jusqu'à ce jour, pour réaliser une sou dure par fusion à la main, excepté .dans la soudure à l'arc métallique dans laquelle le courant de soudure est fourni par l'intermé diaire de la tige de soudure elle-même, le soudeur tenait généralement la ou les tiges ou barrettes .de soudure à l'aide d'une main et un chalumeau à souder à l'aide de l'autre main et faisait osciller à la fois la tige et le chalumeau alternativement dans un sens et en sens inverse en travers et le long de l'es pace en V constitué entre les lèvres conti guës à réunir.
Ceci exige l'emploi des deux mains, est fatigant et il arrive souvent due les mouvements de la tige -et du chalumeau ne sont pas convenablement coordonnés pour l'exécution d'une soudure rapide. En outre. il était généralement nécessaire. pour exécu ter une soudure satisfaisante, que le soudeur se place sensiblement à angle droit par rap port au joint à souder et à proximité immé diate de ce joint afin de pouvoir observer les progrès -de la soudure et distribuer con venablement la chaleur et le métal sur les lèvres contiguës du métal.
Dans cette posi tion, le soudeur ne peut pas voir facilement les .deux côtés et le fond de la rainure en V et travaille, par conséquent, en supportant une fatigue considérable et de façon peu con fortable à cause de la chaleur .développée. Le procédé selon l'invention, exécuté à la main, permet d'obtenir une meilleure soudure, plus rapidement et avec moins de fatigue et -de gêne que jusqu'à ce jour.
De préférence, on fait alors mouvoir l'ensemble d'un chalumeau et de la tige .de métal longitudinalement par rapport aux lèvres à souder, la ou les fla.ni- mes du chalumeau et la ou les tiges de mé tal étant disposées sensiblement symétriqu(@- ment par rapport à un plan (ou dans ini plan vertical) bissectant la rainure en V constituée entre lesdits bords.
La flamme (1e soudure est projetée sur le fond et les cô tés du V en un point situé en avant de la tige; et la tige et la flamme convergent au point de soudure, le métal de base et l'extré mité inférieure de la tige fondant en ce point pour constituer une petite mare ou masse de métal fluide. L'extrémité inférieure de la tige repose directement dans cette masse et, à mesure qu'elle fond, la tige pénètre auto matiquement, par exemple sous l'action de la. pesanteur, dans la flamme soudante et dans la masse fluide progressivement en gendrée. .
Des parties successives -de la tige peu vent être préchauffées avant qu'elles attei gnent la flamme soudante et la masse fon due. Pour régler l'opération de soudure, on peut man#uvrer le chalumeau de façon que sa flamme s'éloigne ou se rapproche du point de soudure et qu'élle monte ou descende sur la tige pendant que cette dernière repose dans la masse fondue, ce qui modifie à la fois la fluidité -de cette masse et la vitesse de fusion .de la tige.
Pour préparer ou "mouiller" la rainure en V ou pour Tefro.i- dir la masse fondue, suivant qu'il -est dési rable, on peut aussi faire mouvoir légère ment la tige de métal et la flamme en bloc alternativement dans un sens et en sens in verse le long du joint à créer, en frottant ainsi la tige dans la masse fondue ou fai sant- jouer la flamme dans la partie de la rainure .située à l'avant de .cette masse.
L'appareil selon l'invention, pour l'exé- cutio.n du procédé de soudure, est caractérisa par le fait qu'il comprend un dispositif de chauffage propre à produire une flamme il haute température,
auquel est fixé un or gane servant à guider la tige de métal. Cet appareil peut comprendre un chalumeau oxyacétylénique dont la tige d'amenée de gaz possède la ou les buses de soudure usuel les et une longueur suffisante pour que 1@@ manche du chalumeau soit situé à une dis tance assez grande de la flamme soudante. La majeure partie dit poids -du chalumeau peut être supportée par un chariot fixé de façon réglable à la.
tête du chalumeau, -et s'étendant vers l'arrière de la tête et muni d'organes appropriés, tels que des patins ou galets, reposant et pouvant glisser sur de# parties de la pièce située de part et d'autre du joint soudé à établir et derrière le point de soudure. Le guide à travers lequel la tige de métal peut être amenée au point de sou dure peut être un tube dont la section trans versale est un peu plus grande que celle d±, la tige et qui est fixé soit à la tête du cha lumeau, soit au chariot, dans une position telle - de préférence entre la tête du cha lumeau et le point de support -du chariot - que la tige de métal puisse être amenée li brement -et exactement au point de soudure.
Avec cet appareil, le soudeur peut exécuter l'opération de soudure à une distance com mode de la chaleur, en se plaçant directe ment en regard de la rainure et directemenï en vue de la. soudure, et man#uvrer l'appa reil de l'une quelconque des mains, l'autre main restant libre. Lorsque la pièce est fixe. l'appareil peut être déplacé avec un très fai ble -effort le long de la surface de cette pièce et .dans la direction de la soudure, tandis que i l'on fait mouvoir la pièce, l'appareil peut reposer sur cette pièce et être maintenu fixe, les patins du chariot permettant dans les deux cas à l'appareil de glisser par rapport.
<B>a î</B> la pièce et de constituer un point d'appui autour duquel on peut à volonté élever et abaisser la flamme soudante en manoeuvrant l'appareil < < . l'aide de la main qui tient le chalumeau et qui agit par l'intermédiaire d'un long bras de levier.
Le dessin annexé représente diverses for mes d'exécution do l'appareil selon l'inven tion.
Fi;;-. 1 est une vue de côté perspective d'un tel appareil et représente la façon dont on se sert de cet appareil pour exécuter un joint soucié entre des surfaces courbes, par exemple en vue de la jonction de tronçons-de tube bout à bout;
2 est une vile analogue à fig. 1, re- présentant la. tige de métal. relevée et l'ap pareil clans la. position voulue pour préparer un point de soudure ou de fixation provi- Fzoire; Fi-. 3 est une vue par l'arrière de l'ap pareil représenté clans la position de fig. 1: 1 représente un autre mode de réali sation: Fig. 5 représente une autre construction d'appareil établie suivant l'invention.
L'appareil représenté .dans les fi-. 1, 2 et ) comprend un chalumeau à. souder otyacétylénique T comportant un manche 10 ci; une tige tubulaire 11. qui est normalement maintenue sensiblement horizontale.
L'extré mité externe de la tige 11 va en s'inclinant vers lo bas à. partir -du manche pour consti tuer une tête à. souder 12 à laquelle les gaz on le mélange soudants peuvent être amenés par la tige. lino buse 13 .située à l'extrémité inférieure de la tête présente un orifice de distribution de mélange combustible propre à maintenir une flamme soudante et à pro jeter cette flamme sur la pièce et contre l'ex trémité inférieure d'une tige ou barrette de métal 1? qui pénètre automatiquement clan:
la flamme soudante et dans la petite mare ou masse cle métal fondu P située au point de soudure de la pièce.
La tige 1i', usuellement fournie par ion (Meurs de 91 centimètres, est maintenue dans une position qui est verticale ou légèrement inclinée par rapport à la verticale, et son extrémité inférieure repose normalement dans la masse fondue, de sorte que la flamme sou- dante et la tige convergent normalement au point de soudure ou masse fondue. Comme représenté, pour maintenir la tige P .dans cette position, de façon qu'elle puisse péné trer automatiquement dans la flamme et la.
masse fondue sous l'action de la pesanteur, on a prévu un dispositif comprenant un tube G dont la. section transversale est un peu plus grande que celle de la tige R pour per mettre à. cette dernière de coulisser librement à, travers lui à mesure que son extrémité in férieure fond et se dépose .dans l'espace en V. Le tube -de maintien et de guidage peut re cevoir intérieurement en section transversale toute forme propre à assurer l'alimentation automatique de tiges de métal à section transversale de formes -diverses telles que cir culaire, ovale, carrée, rectangulaire, hexago nale et en losange.
Il pourrait aussi y avoir plusieurs tiges, disposées parallèlement ou de façon convergente. i1. ses extrémités-op- posées, le tube G est rétréci légèrement pour diminuer le jeu entre sa surface interne et la tige en ces points et éviter ainsi un fro.t tement exagéré entre le tube et les parties de la tige qui pourraient être irrégulières ou cintrées.
Le tube G est monté -de façon ré- :Ylable sur la, tête 12 du chalumeau, à l'aide d'un collier perforé 14 monté sur le tube et fixé par un boulon 15 à l'oreille 16 d'un collier 17 fixé de façon réglable à la tète 1? pa,r. (les vis de serrage 18. Le tube et le chalumeau sont ainsi assemblés rigidement dans un même plan et, pendant la ,soudure, ce plan bissecte l'espace en<B>V</B> constitué entre. les deux lèvres à sou cler.
L'extrémité de la tête du chalumeau et l'ensemble du tube de guidage G et d@e la, tige de métal qu'il -renferme sont convena blement supportés par la pièce à soucier, ce rIui permet à. cet ensemble soudeur d'être dé placé le long de la. surface < le la. pièce, lon gitudinalement à l'espace en V, ou d'être sup porté par la pièce, mais maintenu fixe quand on déplace la pièce. Le dispositif de support représenté comprend un chariot Ii muni .d'une barre 19 dont une des extrémités est fixée rigidement à un collier 20 monté de façon réglable sur la tête -du chalumeau par des vis tue blocage 21.
L'autre extrémité de la barre 19 -est fixée à un bras transversal 22 qui est muni de deux patins ou galets paral lèles ?3 fixés aux extrémités de ce bras et s'étendant vers le bas à partir desdites ex trémités.
Ces patins peuvent recevoir des formes variées et possèdent de préférence des surfaces inférieures arrondies an moyen desquelles ils portent et glissent sur la sur face supérieure de la pièce à des distance: sensiblement égales, -de part -et d'autre dri ,joint à souder S, et à une faible distance en arrière du tube de guidage G.
Outre qu'il fait reposer pratiquement tout le poids de l'appareil sur la pièce, l'ensemble du chariot Ti et de ses patins joue un autre rôle impor tant en .ce sens que ses extrémités inférieu res arrondies, qui sont situées clans un plan haxallèle à la surface -de la pièce, constituent sur la pièce un point d'appui situé à l'ar rière du tube de buidabe et de la tête du chalumeau et autour duquel on peut faire pivoter la flamme soudante pour l'élever et l'abaisser pa.r rapport à la masse fondue et à la tige de métal.
Quoique le chauffage préalable de la. tige do métal avant l'exposition de cette tige à la chaleur directe de la flamme soudante né soit pas essentiel pour tous les genres de soudure,\ il est généralement avantageux -d'ef fectuer ce préchauffage, bien qu'une partie de la. chaleur de la zone de soudure passe .à Lravers le tube de guidage et autour de ce tube et préchauffe la tire dans une certaine mesure.
Pour assurer le préchauffage plus positif de la tige de métal, on peut monter sur la tête du chalumeau, au-dessus de l'ex trémité .(le sortie dc la. buse à sonder 13, une buse plus petite 24 dont le conduit commu- nique av ec le conduit à mélange combustible principal de la tête du chalumeau et est pa rallèle à l'axe de la flamme soudante ou fait un petit angle avec cet axe de façon à di riger une flamme .contre des parties succes sives<B>de</B> la tige et à chauffer ces parties au rouge cerise brillant, de préférence juste avant qu'elles atteignent la flamme soudante.
Cet appareil est d'une application géné rale -dans le soudage des pièces plates telles que les tôles ou plaques ainsi que des pièces courbes telles que des tronçons de tuyau unis bout à bout par un joint circulaire. Dans le soudage des tôles, l'appareil est. de préfé rence déplacé le long de l'espace en<B>V</B> cons titué entre les bords à souder, mais on peut.
faire mouvoir la pièce dans la direction du V en regard de l'uppareil maintenu fixe; tandis que, pour constituer une soudure courbe ou circulaire entre les extrémités opposées de deux tronçons de tuyau, il est nettement pré férable de faire tourner les tronçons à l'unis son pendant que l'appareil est maintenu fixe sur la surface supérieure du tuyau, avec la flamme soudante et la tige convergeant ap proximativement à la ;génératrice supérieure de cette surface, comme indiqué dans la fi b. 1.
D'ailleurs, le mode opératoire que l'on v a .décrire est sensiblement le même pom- toutes les applications.
Avant de commencer la soudure prinr_.ï- pale et après avoir biseauté les extrémités des tronçons de tuyau. on aligne ces tronçons, une garniture pouvant, le cas échéant, être insérée de façon à. obturer le fond du V cons titué par les lèvres ou extrémités opposée::. De préférence, on fixe alors provisoirement ces extrémités l'une à l'autre en déposant de la soudure dans le V à un certain nombre de points espacés sur le pourtour du joint cir culaire à. établir, par des opérations de sou dure à la main d'un 7enre bien connu.
L'o pérateur se place alors debout ou assis laté ralement au tuyau et en regard .du V on joint, pose les patins sur la partie de la sur face supérieure qui se recourbe en s'éloignant de lui et tient le chalumeau d'une main de façon que la tête et la buse du chalumeau ainsi. que le tube de guidage soient placés dans le plan du V, les patins du chariot Mima disposés de part et d'autre dudit<B>V.</B> horsque 1P chalumeau a été allumé et pen dant que la,
flamme joue à l'intérieur du V, <B>Je</B> soudeur rèÏle les robinets à oxygène -et à acétylène de façon à créer la flamme sou- danle convenable, de préférence une flamme soudante contenant un excès suffisant d'acé- lylène pour carburer les surfaces du V à une ilistanei- de 6 à 13 mm environ en avant de la masse fondue constituée pendant la sou dure,
afin que ces surfaces fondent super ficiellement à une température plus basse que le métal de base.
Lorsque les parois du<B>V</B> ont- été amenée approximativement à un état fondu, le sou deur insère la tic de méta-1 dans le tube -de <B>,'lu</B> ida@e et:<B>l'y</B> fait descendre jusqu'à ce due son extrémité ait pénétré dans la flamme de préchauffage fournie par la. buse 24. Lors que le métal de base est à l'état fondu, le soudeur abaisse la tige. qui a été convenable ment >>réchauffée dans l'entretemps, dans la masse fondue, pour commencer la soudure. En aide fait alors tourner uniformément.
dans le sens de la flèche (les moitiés supé- rieures s'('loirnant du soudeur), à. une vitesse (,onstante et @ à. l'unisson, les tronçons de iayau provisoirement fixés, pendant que le oucleur maintient l'appareil de façon que le point de soudure ou masse fondue reste ap proximativement sur la, génératrice supé rieure du tuyau. Si le point de soudure était déplacé dans une mesure trop grande vers l'avant la masse fondue coulerait vers l'a vant et constituerait une voûte au-dessus du fond du V, en produisant ainsi une soudure superficielle.
Par contre, si le point de sou dure était déplacé dans une mesure trop grande en arrière de la génératrice supé rieure, la masse fondue pourrait s'allonger au point que le métal fondu se répande à l'axtérieur au lieu de se solidifier suivant le contour régulier désiré.
En temps normal, le manche du chalu meau est maintenu fixe pendant que les pa tins glissent le long de la surface du tuyau rotatif, ce manche étant de préférence main tenu sensiblement horizontalement ou dans une position telle que la flamme soudante soit projetée en partie sur l'extrémité de la tige de métal, mais principalement sur le métal .de base, de façon à fondre superficiel lement ou "mouiller" les côtés -et le fond du V à l'avant de la, masse fondue, afin que le métal fondu de la tige pénètre convenable ment dans le V et s'unisse à lui.
Dans le cas où le métal de base ne fondrait pas su perficiellement aussi rapidement que fond la tige, on pourrait abaisser le manche, ce qui abaisserait le chalumeau autour du point d'appui constitué par les patins et dirigerait ainsi la flamme soudante moins .directement vers la tige, mais plus directement vers le métal do base, de façon à faciliter la pré- 1 aration de ce métal en vue de la soudure.
Inversement, si la fusion superficielle du métal de base s'effectuait relativement plus vite que la fusion .de la. tige de métal, on pourrait accélérer la fusion et le dépôt du métal de cette tige en relevant le manche lé gèrement de façon que la flamme soudante frappe la tige plus directement.
La soudure la, plus rapide s'effectue lorsque le métal de la tige fond et se dépose à une vitesse suffi sante pour se solidifier plus ou moins instan tanément en arrière -de la tige, celle-ci fon dant à un état semi-plastique pour remplir la partie convenablement préparée du<B>V.</B> Pendant qu'on fait ainsi mouvoir la flamme vers le haut et vers le bas, le tube de gui dage peut glisser par rapport à la tige, de sorte que cette dernière continue à reposer sur l'extrémité de la masse fondue, laquelle extrémité va normalement en s'inclinant vers l'avant et vers le fond du V dans le sens de la soudure.
Il est préférable que la petite mare ou masse liquide ne s'étende pas d'une distance plus grande que 12 à 19 mm en arrière de l'extrémité de la tige qu'elle renferme. Si cette masse devient trop longue ou trop fluide, on peut la refroidir et diminuer sa longueur par un léger mouvement -du chalu meau alternativement vers l'avant et vers barrière, ce qui accélère la fusion et le dépôt du métal de la tige pour créer le renforce ment et solidifier en même temps la masse fondue. Lorsqu'on relève la flamme sou dante, cette dernière frappe la tige de métal plus directement et la fond plus rapidement, ce qui .commence la solidification -de la masse fondue et raccourcit cette masse.
Les causes principales de ce résultat semblent résider dans le fait que, étant donné que la flamme soudante frappe la tige, cette flamme se trouve isolée de la masse fluide située der rière ladite tige, ce qui l'empêche d'agir sur la masse et de surchauffer à la fois le métal de base et cette masse. En outre, la tige. fond plus rapidement, mais le métal ainsi fondu est plus froid que la masse fondue surchauffée et par conséquent, lorsqu'il se dépose clans ladite masse, cette dernière se trouve refroidie dans une certaine mesure, ce qui accélère sa solidification.
Lorsque des obstacles tels que des point de fixation soudés ou -des pattes de la gar niture interne sont rencontrés le long du V, le soudeur peut arrêter la soudure à une dis tancé de G à 13 mm du point de fixation, par exemple, et élever alors la tige de métal, à l'aide de sa main libre, sur une hauteur suffisante pour soustraire l'extrémité infé rieure de cette tige aux flammes -de soudure et -de préchauffage tout en retenant la tige dans le tube de guidage pendant qu'il fait mouvoir le chalumeau vers l'avant -de façon à préchauffer le métal -du point de fixation soudé.
Lorsque ce métal a été suffisamment chauffé pour fondre superficiellement, le soudeur peut faire reculer le chalumeau et ramener la tige à sa position normale, la masse fondue ayant été maintenue à l'état fluide et prête pour la continuation de la soudure par la chaleur .de la flamme de pré chauffage de la tige. La soudure est alors exécutée par-dessus le point -de fixation soudé.
A l'achèvement de la soudure circon- férentielle ou de la jonction des deux extré mités -du joint, on peut adopter le même mode opératoire que @dan.s le cas du passage par-dessus un point de fixation sou:d,é. Comme les positions limites du point de soudure sont très rapprochées l'une de l'au tre dans la soudure des tuyaux, il conviens: que la rotation -du tuyau soit coordonnée avec la soudure.
Le tuyau doit recevoir un mouvement de rotation à. une vitesse con- tante qui maintient le point de soudure ap proximativement sur la génératrice supé rieure, l'aide qui fait tourner le tuyau a.rré- tant temporairement la rotation dudit tuyacc lorsque le soudeur relève la tige de métal. comme il le fait en passant par-dessus un point de fixation soudé.
Comme le soudeur est déchargé de let fa tigue du maintien et de la manipulation de la tige de métal, il lui est possible d'em ployer clés tiges plus lourdes, c'est-à-dire plus grosses et plus longues. Les dimensions et la capacité de travail du chalumeau peu vent aussi être augmentées sans fatiguer exagérément l'opérateur.
Ces avantages sont importants pour certains genres de soudure dans lesquels il est plus économique d'em ployer une tige de métal plus grosse et des buses et flammes de préchauffage et de sou dure proportionnellement plus grandes. Lea tiges peuvent aussi être utilisées jusqu'à ce qu'il n'en reste plus qu'un tronçon très court. Jusqu'à .ce jour, les tronçons courts ne pou vaient pas être manipulés facilement en rai son de la chaleur transmise à la. main du soudeur.
Dans le présent appareil, lorsqu'il reste une longueur de tige de 8 à 10 cm, ce reste .de tige peut être projeté hors -du tube clé maintien et ,de guidage par la simple ma- noeuvre consistant à relever -et faire pivoter latéralement l'appareil -et remplacé par une nouvelle tige sans que l'opération. ait pour ainsi dire été interrompue. L'appareil suivant l'invention permet l'application plus avanta geuse .de tiges :de métal à revêtement de fon dant. Dans le mode- opératoire usuel, une longueur considérable du revêtement est ex posée à la flamme -du chalumeau, ce qui a pour effet de détacher le fondant de la tige.
Au contraire, .dans le présent appareil, le revêtement de la tige peut être protégé jus- qu'ut( moment où il arrive près (lu point de soudure.
La position du soudeur pendant la sou dure est telle que la gêne et la manipulation fatigante usuelles sont pratiquement suppri- inées. Cette position permet au soudeur de surveiller de plus prés et plus commodément la soudure et d'exécuter des soudures meil leures et plus rapidement qu'il avait été pos sible jusqu'à ce jour.
Ayant une de ses mains libre, il peut régler les robinets d'alimenta tion (le gaz. régler et changer la. tige de mé tal, avertir l'aide ou faire passer le manche e l'appareil d'une main à. l'autre sans inter rompre l'opération.
A l'accroissement d'effi- acité ou de rapidité de soudure ainsi obtenu et à l'économie réalisée clans la consommation de gaz s'ajoute l'utilisation effective de la, (--haleur de soudure fournie par l'inclinaison <B>fie</B> la, Que -de métal par rapport à la flamme Soudante étant donné que cette flamme est principalement confinée entre la. tige et la partie de la rainure en V @itWe en avant (le cette tige.
En fait, l'opération de soudure effectuée à la, main par le procédé suivant l'invention est presque l'équivalent d'une opération de soudure à la machine en ce (lui concerne la rapidité et l'économie ainsi que la qualité et le contour de la soudure ré3ul- tante. Comme représenté dans la fig. 5.
tin -dis- t, convenable peut être prévu pour ré- hler la position des patins 23 à la fois verti- c-alement et horizontalement; et un dispositif peut aussi être prévu pour ré,ler mécanique ment la position (le la tige R dans le tube de buidage G.
Comme représenté. les tiges des patins peuvent être filetées et vissées dans des trous taraudés constitués dans des bras de support prévus à l'extrémité arrière du chariot, dans le but de permettre (le régler ces patins en hauteur;
et les susdits bras de support peuvent être réglables autour d'un Mxë horizontal sur le chariot pour permettre aë di"er les patins suivant tout anale dé- siré. Ces réâlages sont désirables dans cer tains cas, pour permettre d'adapter l'appareil à des surfaces planes aussi bien qu'à. des sur faces de différents rayons de courbure.
La. tige de métal descend normalement par son poids propre à l'intérieur du tube G ,jusqu'à la pièce, mais on peut la relever, lors qu'on le désire, à l'aide d'une transmission mécanique comportant un bouton de manoeu- vre 34 monté sur le manche du chalumeau et convenablement relié, par exemple par un câ ble Rote den, à un organe muni .de doigts fai sant saillie à travers la paroi du tube G lors qu'on actionne le câble, de façon à entrer en prise avec la tige R, et à la soulever. On peut soulever la.
tige en tirant le bouton<B>3.1</B> vers l'arrière et. en poussant ce bouton ver, l'avant, on débraie l'embrayage et la tige des cend par son poids propre.
Quoiqu'il soit désirable de prévoir un cha riot muni de patins pour faire reposer la ma jeure partie du poids de l'appareil à souder sur la pièce, comme représenté dans les fig. 1 et 2, l'appareil à. Souder peut cependant ne pas comporter le chariot et ses patins.
Un appareil typique de ce genre est représenté dans la fig. 4 et comprend un manche 25 e1: une tige 26 analogues à ceux de l'appareil de fig. 1. L'extrémité avant ou inclinée de Ici tige porte une tête de distribution de mélange 27 munie de deux buses de soudure et de deux buses de préchauffage fixées à ladite tête.
Un dispositif propre à maintenir la tige de métal et à l'entraîner par son poids pro pre vers le point -de soudure et en position correcte par rapport aux flammes de pré chauffage et de soudure est monté sur la tête du chalumeau; elle pourrait l'être sur l'ex trémité de la tige du chalumeau.
Comme re présenté. des bras de support 28 et 29 fixé., à la tête du chalumeau portent -des organes de guidage tubulaires alignés 30 et 31 .dont la section transversale interne est un peu plus grande que celle de la tige de métal qu'on se propose d'employer, afin que cette dernière puisse avancer sous l'action de la pesanteur à mesure qu'elle fond et pénétrer dans la. masse fondue dans laquelle elle re pose.
Les deux buses dee préchauffage conver- (;entes 32, 32 sont prévues pour projeter une flamme sur la tige de métal en un point si tué entre les guides tubulaires 30 et 31 de façon à préchauffer la tige au rouge cerise brillant avant qu'elle ait atteint la zone de soudure. Deux buses de soudure convergen tes 33, 33 peuvent être disposées comme re présenté pour fournir une flamme de soudure inclinée par rapport à la tige et à la partie du V placée à l'avant .de cette tige.
Cet ap pareil fonctionne et -est manipulé en subs tance de la même façon que celui représenté dans les fig. 1 et 2, excepté que l'absence du support et du point d'appui que constitue l'ensemble du chariot et de ses patins exige plus d'habileté et entraîne plus de fatigue pour l'opérateur, et que la rotation qui peut être désirable pour faire varier l'équilibre d- chaleur s'effectue autour d'un axe imagi naire, plutôt qu'autour .d'un axe réel, derrière la masse fluide.
Method and apparatus for probing. ('andto the invention relates to a -soldering process and to an apparatus for carrying out this process.
According to this method, one hand normally holds a metal rod and a device producing a flame of hard sulfur at high temperature in positions substantially fixed with respect to one another. with the metal rod normally supported by the piece to be welded at the point of hard weld, performs a relative displacement of the rod e1. block flame, on the one hand, and said edges to. solder, on the other hand, along the latter as one directs the.
flame towards the rear and on the molten front part of the advancing weld, on the edges located ii, the front (the this part and - on the lower end of the rod. Although the oxyacetylene flame is particularly applicable and advantageous as a source of heat in the method according to the invention, and although the apparatus hereinafter described is known to be specially designed to be controlled by hand.
of course, other sources of heat can be applied, such as an electric arc, and the apparatus employed can be a semi-automatic or fully automatic welding machine.
Until now, in order to achieve a hard penny by hand fusion, except in metal arc welding in which the welding current is supplied through the intermediary of the welding rod itself, the welder usually held the welding rod (s) or rod (s) with one hand and a welding torch with the other hand and oscillated both the rod and the welding torch alternately in one direction and in the opposite direction across and along the V-shaped space formed between the contiguous lips to be joined.
This requires the use of both hands, is tiring, and often occurs due to the movements of the rod and torch not being properly coordinated to perform a fast weld. In addition. it was generally necessary. to perform a satisfactory weld, that the welder sits at a substantially right angle to the joint to be welded and in close proximity to this joint in order to be able to observe the progress of the weld and to distribute the heat and metal properly on the contiguous lips of the metal.
In this position, the welder cannot easily see the two sides and bottom of the V-groove and therefore works with considerable fatigue and uncomfortably due to the heat developed. The method according to the invention, carried out by hand, makes it possible to obtain a better weld, more quickly and with less fatigue and discomfort than to date.
Preferably, the assembly of a torch and the metal rod is then made to move longitudinally with respect to the lips to be welded, the flame (s) of the torch and the metal rod (s) being disposed substantially symmetrical (@ - ment with respect to a plane (or in a vertical plane) bisecting the V-shaped groove formed between said edges.
The flame (the first weld is projected onto the bottom and sides of the V at a point forward of the rod; and the rod and flame converge at the weld point, the base metal and the lower end of the rod melting at this point to form a small pool or mass of fluid metal. The lower end of the rod rests directly in this mass and, as it melts, the rod enters automatically, for example under the action of gravity, in the welding flame and in the fluid mass progressively in gendée.
Successive parts of the rod can be preheated before they reach the welding flame and the ground mass. To adjust the welding operation, the torch can be maneuvered so that its flame moves away from or approaches the welding point and that it rises or falls on the rod while the latter rests in the molten mass, which modifies both the fluidity of this mass and the speed of fusion. of the rod.
To prepare or "wet" the V-groove or for Tefro.i- direct the melt, as desired, the metal rod and the flame may also be moved lightly in block alternately in one direction. and in reverse direction along the joint to be created, thus rubbing the rod in the molten mass or causing the flame to play in the part of the groove located in front of this mass.
The apparatus according to the invention, for carrying out the welding process, is characterized by the fact that it comprises a heating device capable of producing a high temperature flame,
to which is attached a gold gane used to guide the metal rod. This apparatus may comprise an oxyacetylene torch, the gas supply rod of which has the usual welding nozzle (s) and of sufficient length so that the handle of the torch is situated at a sufficiently large distance from the welding flame. Most of the so-called torch weight can be supported by a carriage adjustably attached to the.
torch head, -and extending towards the rear of the head and provided with suitable members, such as runners or rollers, resting and being able to slide on parts of the part located on either side of the joint welded to establish and behind the weld point. The guide through which the metal rod can be brought to the hard point can be a tube whose cross section is a little larger than that of ±, the rod and which is fixed either to the head of the torch, or to the carriage, in such a position - preferably between the head of the heat and the point of support - of the carriage - that the metal rod can be brought li brement -and exactly to the welding point.
With this apparatus, the welder can carry out the welding operation at a distance from the heat, standing directly opposite the groove and directly in view of the. welding, and operate the device with either hand, the other hand remaining free. When the part is fixed. the apparatus can be moved with very little effort along the surface of this part and in the direction of the weld, while the part is being moved the apparatus can rest on that part and be kept fixed, the slides of the carriage in both cases allowing the device to slide relative.
<B> a î </B> the part and to constitute a fulcrum around which one can raise and lower the welding flame at will by operating the device <<. using the hand which holds the torch and which acts by means of a long lever arm.
The accompanying drawing shows various embodiments of the apparatus according to the invention.
Fi ;; -. 1 is a perspective side view of such an apparatus and shows the manner in which this apparatus is used to make a careful joint between curved surfaces, for example for the purpose of joining sections of pipe end to end;
2 is a town similar to fig. 1, representing the. metal rod. raised and the similar device in the. desired position to prepare a point of welding or provisional fixing; Fi-. 3 is a rear view of the apparatus shown in the position of FIG. 1: 1 shows another embodiment: Fig. 5 shows another construction of apparatus established in accordance with the invention.
The apparatus shown .in the figures. 1, 2 and) includes a torch. otyacetylene welding T comprising a handle 10 ci; a tubular rod 11. which is normally kept substantially horizontal.
The outer end of the rod 11 tilts down to lo. from the handle to constitute a head to. weld 12 to which the gases or the weld mix can be supplied by the rod. lino nozzle 13. located at the lower end of the head has an orifice for distributing the combustible mixture suitable for maintaining a welding flame and for projecting this flame on the part and against the lower end of a rod or bar of metal 1? which automatically enters clan:
the welding flame and in the small pool or mass of molten metal P located at the welding point of the part.
The rod 1i ', usually supplied by ion (dies of 91 centimeters, is held in a position which is vertical or slightly inclined with respect to the vertical, and its lower end normally rests in the molten mass, so that the flame suffers- dante and the rod normally converge at the weld point or melt. As shown, to keep the rod P in this position, so that it can automatically enter the flame and the.
molten mass under the action of gravity, a device is provided comprising a tube G, the. cross section is a little larger than that of the R rod to allow for. the latter to slide freely through it as its lower end melts and is deposited in the V-space. The retaining and guiding tube can receive internally in cross section any shape suitable for ensuring the automatic feeding of metal rods of cross section of various shapes such as circular, oval, square, rectangular, hexagonal and rhombus.
There could also be several rods, arranged parallel or converging. i1. its opposite ends, the tube G is narrowed slightly to reduce the play between its internal surface and the rod at these points and thus avoid a too exaggerated fro.t between the tube and the parts of the rod which could be irregular or arched.
The tube G is mounted -re-: Ylable on the head 12 of the torch, using a perforated collar 14 mounted on the tube and fixed by a bolt 15 to the ear 16 of a collar 17 adjustable in the head 1? through. (the clamping screws 18. The tube and the torch are thus assembled rigidly in the same plane and, during the welding, this plane bisects the <B> V </B> space formed between the two bottom lips. key.
The end of the torch head and the assembly of the guide tube G and of the metal rod which it contains are suitably supported by the workpiece, this rIui allows. this welder assembly to be moved along the. surface <the la. part, lengthwise to the V-shaped space, or to be supported by the part, but held fixed when moving the part. The support device shown comprises a carriage Ii provided with a bar 19, one end of which is rigidly fixed to a collar 20 mounted in an adjustable manner on the head of the torch by locking screws 21.
The other end of the bar 19 is fixed to a transverse arm 22 which is provided with two parallel runners or rollers 3 fixed to the ends of this arm and extending downwards from said ends.
These pads can receive various shapes and preferably have rounded lower surfaces by means of which they carry and slide on the upper surface of the part at distances: substantially equal, -on either side -and other dri, welded joint S, and a short distance behind the guide tube G.
In addition to resting practically all the weight of the apparatus on the workpiece, the whole of the Ti carriage and its runners play another important role in that its rounded lower ends, which are located in a hexal plane to the surface of the part, constitute on the part a fulcrum located at the rear of the buidabe tube and the torch head and around which the welding flame can be rotated to raise it and lower it in relation to the molten mass and the metal rod.
Although the prior heating of the. metal rod before exposure of this rod to the direct heat of the welding flame is not essential for all kinds of welding, it is generally advantageous to do this preheating, although part of the process. Heat from the weld area passes through and around the guide tube and preheats the pull to some extent.
To ensure more positive preheating of the metal rod, it is possible to mount on the head of the torch, above the end. (The outlet of the. Probe nozzle 13, a smaller nozzle 24, the conduit of which is - connects with the main combustible mixture pipe of the torch head and is parallel to the axis of the welding flame or at a small angle with this axis so as to direct a flame against successive parts <B > of </B> the stem and heat these parts to a brilliant cherry red, preferably just before they reach the welding flame.
This apparatus is of general application -in the welding of flat parts such as sheets or plates as well as curved parts such as pipe sections joined end to end by a circular joint. In sheet metal welding, the device is. preferably moved along the <B> V </B> space formed between the edges to be welded, but we can.
move the part in the direction of the V opposite the fixed uplighter; while, in order to form a curved or circular weld between the opposite ends of two sections of pipe, it is clearly preferable to rotate the sections in unison while the apparatus is held stationary on the upper surface of the pipe, with the welding flame and the rod converging ap proximately to the upper generatrix of this surface, as shown in fi b. 1.
Moreover, the operating mode that we have described is substantially the same for all applications.
Before starting the main weld and after beveling the ends of the pipe sections. these sections are aligned, a lining which can, where appropriate, be inserted so as to. close the bottom of the V constituted by the opposite lips or ends ::. Preferably, these ends are then temporarily fixed to one another by depositing solder in the V at a number of points spaced around the perimeter of the circular seal. to establish, by hard penny operations by hand of a well-known 7th generation.
The operator then sits upright or seated laterally to the pipe and facing the V we join, place the pads on the part of the upper surface which bends away from it and holds the torch with a hand so that the head and nozzle of the torch as well. that the guide tube are placed in the plane of the V, the pads of the Mima carriage placed on either side of said <B> V. </B> except that 1P torch has been ignited and while the,
flame is playing inside the V, <B> I </B> welder regulates the oxygen and acetylene valves so as to create the suitable welding flame, preferably a welding flame containing a sufficient excess of acé - lylene to carburize the surfaces of the V at an ilistane - about 6 to 13 mm in front of the melt formed during the hardening,
so that these surfaces superficially melt at a temperature lower than the base metal.
When the walls of the <B> V </B> have been brought to approximately a molten state, the welder inserts the meta-1 tic into the tube of <B>, 'lu </B> ida @ e and: <B> the y </B> makes it descend until its end has penetrated the preheating flame supplied by the. nozzle 24. When the base metal is in the molten state, the welder lowers the rod. which has been suitably >> warmed in the meantime, in the melt, to begin the weld. In aid then rotates evenly.
in the direction of the arrow (the upper halves s '(' loirnant of the welder), at. one speed (, constant and @ in. unison, the sections of the strip temporarily fixed, while the opener maintains the apparatus so that the weld point or melt remains approximately on the upper generatrix of the pipe. If the weld point is moved too far forward the melt will flow forward and form a vault above the bottom of the V, thus producing a surface weld.
On the other hand, if the hard penny point were moved too far behind the upper generator, the molten mass could stretch to the point that the molten metal spreads outwards instead of solidifying along the desired regular contour.
Normally, the heat pump handle is held stationary as the pads slide along the surface of the rotating pipe, this handle preferably being held substantially horizontally or in a position such that the welding flame is partially projected onto the pipe. the end of the metal rod, but mainly on the base metal, so as to superficially melt or "wet" the sides and bottom of the V at the front of the melt, so that the metal melted stem suitably penetrates into the V and unites with it.
In the event that the base metal does not melt perficially as quickly as the rod melts, the handle could be lowered, which would lower the torch around the fulcrum formed by the pads and thus direct the welding flame less directly. towards the rod, but more directly towards the base metal, so as to facilitate the preparation of this metal for soldering.
Conversely, if the surface melting of the base metal proceeded relatively faster than the melting of the. metal rod, one could accelerate the melting and the deposition of the metal of this rod by raising the handle slightly so that the welding flame hits the rod more directly.
The faster welding is carried out when the metal of the rod melts and is deposited at a speed sufficient to solidify more or less instantaneously behind the rod, the latter melting to a semi-plastic state. to fill the properly prepared part of the <B> V. </B> As the flame is thus moved up and down, the guide tube can slide relative to the rod, so that this the latter continues to rest on the end of the melt, which end will normally tilt forward and down the V in the direction of the weld.
It is preferable that the small pool or liquid mass does not extend a distance greater than 12-19 mm behind the end of the rod it contains. If this mass becomes too long or too fluid, it can be cooled and its length reduced by a slight movement of the heater alternately forward and towards a barrier, which accelerates the fusion and the deposition of the metal of the rod to create at the same time strengthens it and solidifies the melt. When the welding flame is raised, the latter strikes the metal rod more directly and melts it more quickly, which begins to solidify the melt and shortens this mass.
The main causes of this result seem to lie in the fact that, given that the welding flame strikes the rod, this flame is isolated from the fluid mass located behind said rod, which prevents it from acting on the mass and to overheat both the base metal and this mass. In addition, the rod. melts faster, but the metal thus molten is cooler than the superheated molten mass and consequently, when it settles into said mass, the latter is cooled to a certain extent, which accelerates its solidification.
When obstacles such as welded attachment points or internal trim tabs are encountered along the V, the welder can stop the weld at a distance of G 13 mm from the attachment point, for example, and then raise the metal rod, using his free hand, to a sufficient height to remove the lower end of this rod from the welding and preheating flames while retaining the rod in the guide tube for that it moves the torch forward - so as to preheat the metal - from the welded attachment point.
When this metal has been heated enough to surface melt, the welder can reverse the torch and return the rod to its normal position, with the melt having been kept in a fluid state and ready for further heat welding. of the preheating flame of the rod. The weld is then performed over the welded attachment point.
On completion of the circumferential weld or of the junction of the two ends of the joint, the same operating mode can be adopted as in the case of passing over a point of attachment under: d, é . As the limit positions of the weld point are very close to one another in the weld of the pipes, it is appropriate: that the rotation of the pipe is coordinated with the weld.
The pipe must receive a rotational movement at. a constant speed which maintains the weld point approximately on the upper generator, the aid which rotates the pipe temporarily stopping the rotation of said pipe when the welder raises the metal rod. as it does when passing over a welded attachment point.
As the welder is relieved of the burden of maintaining and handling the metal rod, it is possible for him to employ heavier rods, that is to say larger and longer. The dimensions and the working capacity of the torch can also be increased without unduly tiring the operator.
These advantages are important for certain types of welds where it is more economical to employ a larger metal rod and proportionately larger preheating and hard solder nozzles and flames. The stems can also be used until only a very short section remains. Until now, the short sections could not be easily handled due to the heat transmitted to the. welder's hand.
In the present apparatus, when there is a length of rod of 8 to 10 cm remaining, this remainder of the rod can be projected out of the holding and guiding key tube by the simple maneuver of raising and rotating. laterally the device -and replaced by a new rod without the operation. has virtually been interrupted. The apparatus according to the invention allows the more advantageous application of rods: of metal coated with fondant. In the usual procedure, a considerable length of the coating is exposed to the torch flame, which has the effect of loosening the flux from the rod.
On the contrary, in the present apparatus, the coating of the rod can be protected until the moment it comes near (the weld point.
The position of the welder during hard welding is such that the usual inconvenience and tiring handling are practically eliminated. This position allows the welder to monitor the weld more closely and conveniently and to perform better and faster welds than has been possible to date.
With one of his hands free, he can adjust the supply taps (gas. Adjust and change the metal rod, call the helper or move the handle of the device from hand to hand. other without interrupting the operation.
To the increase in welding efficiency or rapidity thus obtained and to the saving in gas consumption is added the effective use of the, (- welding heat provided by the inclination <B > Relies </B> the, that -de metal to the Welding flame since this flame is mainly confined between the rod and the part of the V-groove @itWe in front (the this rod.
In fact, the welding operation carried out by hand by the method according to the invention is almost the equivalent of a machine welding operation in terms of speed and economy as well as quality and the contour of the re-weld As shown in Fig. 5.
In addition, suitable can be provided to adjust the position of the pads 23 both vertically and horizontally; and a device can also be provided to re, ler mechanically the position (the rod R in the buidage tube G.
As pictured. the rods of the pads can be threaded and screwed into tapped holes made in support arms provided at the rear end of the carriage, in order to allow (adjust these pads in height;
and the aforesaid support arms may be adjustable around a horizontal axis on the carriage to allow the skates to be adjusted in any anal desired. These adjustments are desirable in some cases to allow the apparatus to be adapted. to flat surfaces as well as to surfaces of different radii of curvature.
The metal rod normally descends by its own weight inside the tube G to the workpiece, but it can be raised, when desired, by means of a mechanical transmission comprising a button. operating handle 34 mounted on the handle of the torch and suitably connected, for example by a Rote den cable, to a member provided with fingers projecting through the wall of the tube G when the cable is actuated, so as to engage with the rod R, and to lift it. We can lift it.
rod by pulling the <B> 3.1 </B> button backwards and. by pushing this worm button, the front one disengages the clutch and the ash rod by its own weight.
Although it is desirable to provide a carriage fitted with pads to rest the major part of the weight of the welding apparatus on the workpiece, as shown in figs. 1 and 2, the device to. Welding, however, may not include the carriage and its pads.
A typical apparatus of this kind is shown in fig. 4 and comprises a handle 25 e1: a rod 26 similar to those of the apparatus of FIG. 1. The front or inclined end of the rod carries a mixture distribution head 27 provided with two solder nozzles and two preheating nozzles attached to said head.
A device suitable for holding the metal rod and for driving it by its own weight towards the welding point and in the correct position with respect to the preheating and welding flames is mounted on the head of the torch; it could be on the end of the torch shank.
As re presented. support arms 28 and 29 attached., to the head of the torch carry - aligned tubular guide members 30 and 31. whose internal cross section is a little larger than that of the metal rod which is proposed to be 'employ, so that the latter can advance under the action of gravity as it melts and penetrate into the. melt in which it rests.
The two converging preheating nozzles 32, 32 are provided to project a flame onto the metal rod at a point if killed between the tubular guides 30 and 31 so as to preheat the rod to bright cherry red before it two converging welding nozzles 33, 33 may be arranged as shown to provide a weld flame inclined relative to the rod and to the portion of the V placed in front of this rod.
This device operates and is manipulated in the same way as that shown in FIGS. 1 and 2, except that the absence of the support and of the fulcrum that constitutes the whole of the carriage and its pads requires more skill and causes more fatigue for the operator, and that the rotation which can be desirable for varying the heat equilibrium occurs around an imaginary axis, rather than around an actual axis, behind the fluid mass.