Installation de commande d'opérations thermiques sur une pièce métallique. La présente invention se rapporte à une installation de commande d'opérations ther miques sur une pièce métallique, par exem ple d'opérations .de soudage, de découpage à la flamme ou d'autres traitements thermiques après le découpage.
Dans le soudage de métaux par fusion au moyen de la flamme oxyacétylénique ou de l'arc électrique, comme dans le soudage en série, ou à la machine, la soudure produite est ia résultante d'un certain nombre de facteurs variables tels que la chaleur soudante de la flamme ou de l'arc, la vitesse à laquelle la piète ,est entraînée par rapport à cette flamme ou à cet arc, les propriétés chimiques et mé tallurgiques du métal, la largeur -de l'inter valle entre les bords en cours de soudage et, lorsque .du métal d'apport doit être fondu et ajouté à la -couture,
la vitesse à laquelle une tige de soudure, ou une électrode -de sou dure, est avancée dans la plaque fondue aussi bien que la grosseur et les propriétés de cette tige ou électrode. Pour produire une couture soudée d'excellente qualité prédéterminée, il est essentiel que -ces facteurs soient très exac tement en corrélation en chaque point le long de la couture.
Jusqu'à présent, dans la plupart,des types de machines à souder automatiques, la vitesse d'entraînement, ou d'avance, de la pièce et la chaleur sont réglées à une valeur prédéter minée au commencement d'une soudure et ne sont point changées pendant que celle-ci pro gresse.
Par suite, puisque les facteurs qui con-. tribuent à produire la soudure ne restent pas habituellement constants, il en résulte sou vent des soudures peu satisfaisantes. Dans certaines machines à souder, pour compenser ces variations, la vitesse de soudage a été changée par un préposé à la .conduite de la machine (appelé ci-après, plus brièvement, le surveillant) -dont les manipulations sont déter minées par ses propres appréciations -de l'as pect de la, soudure, de la .chaleur soudante, et d'autres facteurs,
pendant que la soudure se fait. Lorsqu'il pense que la soudure en cours n'est pas satisfaisante, le surveillant s'en repose sur son appréciation pour faire les réglages de la vitesse de soudage, -des moyens de cjiauffage, de l'avance de la tige -de soudure, et ainsi de suite, afin d'essayer de compenser un .changement dans un ou plu sieurs -de ces facteurs dans l'espoir de rétablir par cela même la condition combinée qui pro ,duit une soudure -de la qualité requise.
Il n'y a pas eu de relation définie entre les ré glages du surveillant et les :conditions de soudage, prédéterminées, qu'ils visent à réta blir. Chaque surveillant introduit ainsi un facteur variable personnel dans le soudage U<B>f</B> it par une machine confiée à ses soins, parce que sa régulation et sa manipulation dépen dent principalement -de sa perspicacité et de son habileté, qui -diminuent habituellement au cours -de la journée -de travail.
Dans ces condi tions, il a été pratiquement impossible de maintenir une corrélation satisfaisante de tous les facteurs variables entrant dans une opération @de soudage de couture dans tout le cours -de ette opération, -du commencement à la fin d'une couture soudée.
Grâce à l'installation suivant l'invention, l'habileté et le jugement,de l'homme peuvent être sensiblement éliminés de l'opération de soudage. On a déterminé qu'un des critériums, sur lesquels on peut compter, d'une soudure sensiblement parfaite est l'état des bords mé talliques fortement -chauffés, ou légèrement fondus, immédiatement en avant -du point -de soudage, ou l'état -de la soudure au moment où elle se fait et est dans un état de fusion, et que l'énergie rayonnante émise par ces bords fortement chauffés, ou ce métal fondu,
est une des caractéristiques que l'on peut utiliser pour maintenir la corrélation exacte désirée des facteurs donnant la condition d'où résulte ttme soudure sensiblement parfaite. On a constaté qu'une cellule photoélectrique, lors qu'elle est mise au point sur le métal forte ment chauffé ou fondu, qui est adjacent au point -de soudage ou se trouve en ce'point, peut être employée comme moyen de -déceler instantanément des changements, dans la zone de soudage,
au-dessus ou au-dessous d'une condition normale prédéterminée et que des effets de lumière et de chaleur, invisibles aussi bien que visibles, de ces changements, trop petits pour être discernés par un sur veillant, produiront instantanément de, va riations correspondantes dans un courant photoélectrique, normal, prédéterminé. Ces variations, avec ou sans amplification, peu vent être utilisées pour régler le mécanisme soudeur et rétablir une condition de soudage normale, prédéterminée. Dans la pratique,
il est préférable de régler l'opération & soudage- en faisant varier automatiquement ou semi-automatiquement la vitesse à laquelle la pièce est mue par rapport aux moyens de soudage, c'est-à-dire à la flamme oxyac6ty- lénique ou à l'arc électrique, avec ou sans une tige de soudure ou électrode de soudure.
Au commencement -de l'opération de soudage, on régle cette vitesse, aussi bien que la cha leur soudante et d'autres facteurs, pour pro duire une soudure d'excellente qualité pré- déterminée et de pénétration correcte, après quoi le mécanisme, sous le contrôle .de l'élé ment photoélectrique,
peut être maintenu au tomatiquement ou semi-automatiquement en état de donner -de façon -continue le même résultat dans toute la longueur -de la .couture.
Sur le dessin .ci-joint, on a représenté, à titre d'exemples, quelques formes 'd'ex6cu- tion -de l'objet de l'invention.
Fi--. 1 est une vue schématique représen tant un appareil à souder; Fig. 2 et 3 sont des vues schématiques des moyens de régulation représentés sur la fig. 1; Fig. 4 représente, schématiquement, une portion .d'une couture en cours de soudage; Fig. 5 est une vue -de l'unité à élément photoélectrique, avec le tube de mise au point en coupe.
Sur la fig. 1, on a représenté les principes ,de l'invention appliqués à un appareil pour souder la couture longitudinale S, d'un objet métallique tubulaire comme un tube ou tuyau 4'aeier W.
Un chalumeau oxyacétylé- nique, ou chalumeau similaire; B, ou un arc P <B>,</B> 'lec, trique, peut fournir la haute température nécessaire pour chauffer et fondre les bords à: unir et fondre une tige de soudure, D, si du métal d'apport doit être ajouté pour for mer le joint.
La tige de soudure peut servir d'électrode porteuse de courant lorsqu'on fait usage de l'arc électrique et cette tige ou élec trode, à. mesure que son extrémité fond, peut être avancée vers la zone de soudage par un mécanisme bien connu (non représenté).
La pièce à traiter, c'est-à-dire les bords conti gus,de la couture, peut être chauffée progres sivement, en mouvant cette pièce et le moyen de- soudage l'un par rapport à l'au tre dans le sens de la. longueur de la couture, pour former une soudure continue. Comme c'est représenté ici, -des galets dentreinement F, commandés au moyen d'un train :
d'engre nages approprié par un moteur électrique à vitesse variable<B>3</B>1, sont en prise avec des côtés opposés du tube W et le font avancer de façon que sa couture passe :devant le chalu meau fixe et la tige de soudure y associée.
Pour produire une soudure satisfaisante sur toute la. longueur de la couture, un sur veillant a, jusqu'ici, réglé à la main l'entra3- nement ou avance de la pièce par rapport au moyen -de soudage, en tournant, par exemple, à droite ou à gauche la manette H' d'un rhéostat H intercalé dans le circuit inducteur du moteur M pour augmenter ou diminuer sa vitesse et faire varier par cela même, d'une manière correspondante, le mouvement -de la couture par rapport au moyen de soudage.
Pour procéder à ces réglages, le surveillant est guidé principalement par l'aspect -de la soudure, ce qui exige par .conséquent, de sa part, une attention constante. Cependant, le surveillant ne peut déceler ,de minimes chan gements, non plus que les changements plus prononcés dès qu'ils commencent à se mani fester, et il existe toujours un intervalle no table, suffisant pour qu'un défaut,de soudure se développe,
avant qu'une régulation cor- rectrice soit faite. De plus, cette régulation n'est qu'approximative puisqu'il n'y a pas =de relation définie entre les changements surve nant dans la soudure et les mesures correc- trices appliquées par le surveillant pour ré tablir la condition initiale.
Pour surmonter ces difficultés et produire une soudure uniforme continue, de qualité prédéterminée, on emploie ici des moyens variables proportionnellement et instantané ment en réponse là -des changements dans une caractéristique de la soudure fondue, ou du métal -de base fortement chauffé y ad jacent, et on utilise ces variations pour ac tionner un mécanismes capable de rétablir une condition qui assurera un soudage de qualité uniforme en chaque point,
le long de la couture. Parmi les moyens propres à déce ler ces changements et à y répondre, il est préférable de faire usage d'une cellule photo électrique qui réagit à ides -changements dans l'énergie rayonnante émise par le métal forte ment chauffé, ou fondu, qui se trouve au point de soudage ou y est adjacent. Comme représenté, une telle cellule photoélectrique C est disposée de telle sorte qu'elle peut être mise au point sur le métal fortement chauffé et est connectée à un amplificateur thermoïo nique -de type courant A.
Le courant -de sor tie de l'amplificateur .9 peut être livré à un relais R qui commande le circuit d'un moteur électrique réversible relativement petit g, mécaniquement relié au rhéostat H qui est capable -de mettre -de la résistance dans le cir cuit, ou hors -du .circuit, inducteur du moteur ,
de commande à vitesse variable M et d'aug menter ou de diminuer par cela même la vi tesse d'entraînement, ou d'avance, de la pièce W.
A mesure que de, la chaleur est appliquée pour faire une soudure dans de l'acier, la cou leur -de l'acier change du noir, en passant par les rouges, presque jusqu'au blanc au point de soudage.
A mesure que la température de l'acier augmente, -des rayons rouges et infra rouges sont émis en quantités croissantes et, étant -donné que l'on peut faire usage d'une cellule photoélectrique qui est très sensible à l'énergie rayonnante correspondant aux zones rouges et infrarouges du spectre,
de très lé gerschangements dans la condition existant à l'endroit de la soudure peuvent être instanta- nément @dêcelés par cette cellule. Les change ments dans l'énergie rayonnante transmise de la pièce, à travers le tube C', à la.
cellule photoélectrique C produisent une augmenta tion ou une diminution proportionnelle dans l'énergie électrique passant à travers cette cellule. Parfois, des particules d'oxyde et au tre matière qui se trouvent dans la zone @de soudage deviennent très lumineuses et émet tent une lumière blanche brillante et, peut- être, un peu .de lumière ultraviolette qui peuvent donner un faux signal à la cellule photoélectrique.
Pour remédier à cela, on peut placer un écran-filtre dans le tube C' adja cent à la cellule photoélectrique pour ne per mettre qu'à .des rayons rouges et infrarouges d'atteindre cette cellule, ce qui augmente ainsi la stabilité de celle-ci et la fait travailler plus sur des rayons calorifiques que sur -des rayons lumineux.
Cet écran, comme repré- fienté sur la fig. 5, peut être fait de deux morceaux de verre: l'un en verre clair 6, dé poli d'un côté pour diffuser les rayons allant à la cellule photoélectrique, et l'autre en verre clair rouge, 7, qui ne laisse pas passer les rayons courts, y compris les ultraviolets. On peut également insérer dans le tube convoyeur de lumière C' une série de diaphragmes fixes 9 pour empêcher une réflexion par les parois .de ce tube.
Des conducteurs 10 et 11 connectent élec triquement la cellule photoélectrique C aux bornes d'entrée d'une unité amplificatrice à courant continu convenable A (fig. 1, 2 et 3) telle qu'un amplificateur Loftin-White, qui a une connexion d'alimentation en courant de filament 12, et un bouton de réglage d'am plification 13.
L'énergie électrique amplifiée est amenée, par les conducteurs 14 et 15, à la bobine 16 d'un milliampèremètre G où les changements d'énergie rayonnante corres pondant à .des variations dans la soudure peuvent être électriquement indiqués sur une graduation 18 par une aiguille 19 qui est ac tionnée par la bobine 16.
Lorsqu'on commence l'opération de sou dage à l'une -des extrémités -de la couture, on règle d'une manière désirable les divers fac- teurs tels que le chalumeau ou l'arc électrique, la vitesse d'entraînement de la pièce et la vitesse d'avance -de la tige ou électrode de soudure, conformément à l'expérience précé- -dente et à des données types,
-de façon qu'ils coopèrent pour produire en ce point une sou dure ayant une excellente qualité prédéter minée et une pénétration normale: Les con nexions de circuit de la cellule photoélectri que et de l'amplificateur ayant été complé tées par des interrupteurs appropriés, la cel- lule photoélectrique sera excitée par le flux lumineux émanant -de la soudure fondue, sur laquelle elle est mise au point, ce qui fait qu'à mesure que le soudage progresse, l'ai guille 19 ,du milliampèremètre indiquera, sur la graduation 18, tous changements .dans les conditions initiales;
ou bien le milliampère- mètre peut être calibré @de telle façon que la condition initiale désirée soit indiquée au commencement de l'opération de soudage, lorsque l'aiguille 19 -se trouve à une division prédéterminée de la graduation 18 Puisque les effets -des différents facteurs de soudage sont intégrés dans la. soudure, l'un .de ces facteurs, comme la vitesse d'en traînement de la pièce, peut être réglé en ré panse à des variations dans la condition ini tiale ou :
désirée de la soudure, pour produire une soudure uniforme sur toute la longueur de la couture, même si des variations peuvent survenir de temps à autre dans les autres fac teurs, coopérants, de l'opération de soudage.
Par suite, pour régler semi-automatiquement le soudage, un surveillant peut observer les mouvements de l'aiguille 19 et, guidé par ceux-ci, peut maintenir la. condition de sou dage prédéterminée en tournant à la main à droite ou à gauche la manette H' ,du rhéos tat selon les positions successives de l'ai guille 19 par rapport à un point zéro fixe, ou à une division prédéterminée de la graduation 18.
Cela augmentera ou diminuera la résis tance dans le circuit inducteur du moteur dl et, par cela même, augmentera ou diminuera la vitesse de ce moteur dont le circuit induc teur est connecté @à la. résistance du rhéostat H_ par .d-es conducteurs 22, 23.
En consé- queriee, lorsque le flux lumineux allant- de la soudure à la cellule photoélectrique dimi nue, le débit électrique de la cellule diminue, ce qui fait que l'aiguille 19 se meut sur l'un clés<I>côtés</I> -de sa position prédéterminée ou neutre.
Le surveillant en conclut que la vi tesse de soudage est trop rapide et, alors, il actionne le rhéostat H pour réduire la vitesse du moteur M à un point où la température, à l'endroit de la soudure, a l'occasion -de -de venir suffisamment élevée pour ramener l'aiguille à sa position neutre. Inversement, lorsque les rayons lumineux émis augmen tent au point d'amener l'aiguille 19 de l'autre côté de sa position neutre, le surveillant en conclut que la pièce se meut trop lentement et, en conséquence, il actionne le rhéostat H pour augmenter la vitesse d'entraînement de la pièce jusqu'à ce que l'aiguille soit revenue à sa position neutre.
Avec une telle régula tion, on peut facilement obtenir :des vitesses de soudage d'où résultera toujours une sou dure uniforme, d'excellente qualité, complète ment pénétrée.
Pour supprimer entièrement une régula tion manuelle, il est préférable de disposer le système de régulation, -de telle façon que la vitesse du moteur de commande M .soit auto matiquement réglée selon les variations de la soudure et on a par conséquent représenté, sur la fig. 1, un système grâce auquel le contac teur du rhéostat H peut être tourné dans un sens ou dans l'autre par un moteur réversible K qui est commandé par les légers change ments décelés par la cellule photoélectrique C.
L'aiguille 19, qui obéit aux variations ampli fiées .de .courant .de la cellule photoélectrique, est électriquement connectée, par l'intermé diaire d'une batterie T, à, un point intermé diaire d'un conducteur 25 dont les extrémités opposées sont connectées aux bobines de solé noïde 26 et 27, respectivement.
Les autres extrémités de ces bobines sont connectées, par des conducteurs 28 et 29, à des contacts 30 et 31 qui .sont disposés sur -des côtés opposés d'un contact 32 monté sur l'aiguille 19 et avec lesquels .ce dernier contact peut venir en prise.
Lorsque le soudage progresse conformément au type prédéterminé, l'aiguille se douve dans sa. position neutre, le contact 32 n'est en prise ni avec l'un ni avec l'autre .des ,deux -contacts 30 et 31, et les distances séparant ce contact 32 des deux autres peuvent être telles que des variations infinitésimales se ront sans effet pour fermer les circuits que ces contacts commandent.
Mais, lorsque le -contact .d'aiguille 32 vient en prise avec le contact 30, la bobine 26 se trouve excitée par ,du courant venant -de la batterie T et la bo bine 27 sera excitée .d'une manière similaire lorsque le contact 32 viendra en prise avec le contact 31. Ces bobines 26 et 27, lorsqu'elles sont excitées, actionnent un mécanisme commuta teur étudié pour effectuer l'inversion du cou-.
ranid'induit du moteur de régulation K et faire par conséquent tourner dans le sens -du mouvement des aiguilles d'une montre, ou en sens inverse :de ce mouvement, son arbre d'in duit qui porte une vis sans fin 33 engre nant avec une roue hélicoïdale 34 portant le contacteur du rhéostat H.
La bobine 26 actionne simultanément des interrupteurs 35 -et 36 capables .de connecter électriquement l'enroulement inducteur et l'enroulement d'induit -du moteur K en .circuit avec les conducteurs principaux -d'alimenta tion encourant, L, L', pour faire tourner l'ar bre de oe moteur dans le sens :
du mouvement des aiguilles d'une montre et la bobine 27 ac tionne, d'une manière similaire, des interrup- teurs 37 et 38 pour connecter électriquement les enroulements inducteur et .d'induit avec les conducteurs<I>L, L'</I> pour faire tourner l'ar bre d'induit du moteur en sens inverse du mouvement .des aiguilles d'une montre.
La vis sans fin 33, montée sur cet arbre, en grène constamment avec la roue hélicoïdale 34, portant le contacteur du rhéostat H, ce qui fait que la résistance intercalée :dans le cir cuit inducteur -du moteur M peut être aug mentée ou diminuée, par la rotation du moteur K, pour augmenter ou diminuer la vitesse,du- dit moteur 1l1 et la vitesse d'entraînement de la pièce suivant les besoins. Normalement, l'aiguille 19 est dans sa position neutre, ou au milieu de la gradua tion, les circuits -des bobines sont ouverts,
le moteur K est inactif et le moteur M entraîne la pièce 1%Y à la vitesse correcte pour produire une soudure -de qualité prédéterminée. En supposant que le conducteur 32 vienne .en prise avec le contact 30, les interrupteurs 35 et 36 se fermeront et du courant passera dans le circuit suivant:
conducteur d'alimen tation L, conducteur 40, enroulement induc- teur 41, conducteur 42, interrupteur 35, con ducteurs 43 et 44, induit 45, conducteurs 46 et 47, interrupteur 36, conducteurs 48 et 49, conducteur d'alimentation L'.
De même, en supposant que le contact d'aiguille vienne en prise avec le contact 31, les interrupteurs 37 et 38 se fermeront et du courant passera dans le circuit suivant: conducteur @d'alimen- tation L, conducteur 40, enroulement induc teur 41, conducteurs 42 et 49\, interrupteur 38, conducteurs 47 et 46, induit 45, conduc teurs 44 et 43, interrupteur 37, conducteur 49, ligne d'alimentation L'.
Dans les branches du circuit de relais contenant les bobines 26 et 27 peuvent être intercalées des lampes à in candescence de couleurs différentes, 50 et 51, dont l'une ou l'autre s'allumera lorsque le mo teur g marchera -et servira -de .signal infor mant immédiatement le surveillant que le mécanisme d'entraînement de la pièce est accéléré ou retardé.
Le système :de réglage représenté sur la fig. 2 est semblable, à la plupart des égards, à celui représenté sur la fig. 1. Dans cette disposition, le moteur -de -commande g et les connexions y associées sont supprimés et, à leur place, les bobines 26 et 27, intercalées dans le circuit de relais .commandé par le contact d'aiguille 32,
sont disposées pour ou vrir ou fermer directement -des interrupteurs pour augmenter ou diminuer instantanément la résistance dans le circuit inducteur du moteur de commande. Comme représenté, une résistance principale réglable, 53, et deux ré sistances fixes, 54 et 55, sont montées en sé rie avec les conducteurs -d'inducteur 22, 23 du moteur ide commande M.
Normalement, la résistance 54 est en court-circuit. et la résis tance 53 est réglée de telle sorte que le mo teur M marche à la vitesse voulue pour en traîner la pièce W à la vitesse requise pour produire une soudure parfaite au commence ment -de l'opération de soudage.
A mesure que le soudage progresse, lorsqu'il survient une condition d'où résulte une surchauffe .du métal ;à l'endroit .de la soudure, l'augmenta tion résultante d'énergie rayonnante, en tant qu'intensité ou couleur :de lumière, sera déce lée par la cellule photoélectrique C et l'aug mentation -de l'énergie électrique amplifiée émanant -de cette dernière actitinnera l'ai guille 19 pour fermer les .contacts 32 et 30;
alors, la bobine 26, excitée, ouvrira l'inter rupteur 56 pour intercaler la résistance 54 et augmenter par cela même la vitesse du mo teur suffisamment pour rétablir la. condition initiale, ou pour établir une condition qui produira une soudure de pénétration et de qualité normales en chaque point.
D'un autre côté, si l'énergie rayonnante émanant du mé tal qui se trouve à l'endroit de la soudure tombe au-dessous de la normale, ce qui in dique une insuffisance ide chauffe, le courant -de la cellule photoélectrique baisse et le cou rant électrique amplifié -dans la bobine du milliampèremètre -actionne l'aiguille 19 pour ouvrir les contacts 30 et 32, .ce qui fait que la bobine 26, se trouvant .désexcitée, laisse l'interrupteur 56 se fermer pour mettre en court-circuit la résistance 54 et, si l'insuffi sance de chauffe continue, les contacts 32 et 31 se fermeront et la bobine 27, excitée,
fer mera l'interrupteur 57 pour mettre en court circuit la résistance 55 et réduire par cela même encore la vitesse du moteur de com mande, suffisamment pour rétablir la condi tion initiale. Si la vitesse d'entraînement de la pièce devient trop faible et que l'énergie rayonnante émanant du métal fondu aug mente, les contacts 32 et 31 s'écarteront et l'interrupteur 57 s'ouvrira pour réintercaler la résistance 55 et augmenter par cela même instantanément la vitesse d'entraînement de la pièce.
Le système de réglage représenté sur la fi-. 3 est sensiblement. une combinaison -des deux systèmes représentés sur les fig. 1 et 2 et offre sur l'un et l'autre de ceux-ci certains avantages en ce sens qu'un petit degré de changement de vitesse peut être obtenu ins tantanément, après quoi le changement de vi tesse peut être continué, si c'est nécessaire, jusqu'à ee que la. cellule photoélectrique n'en appelle point davantage.
Dans cette disposi tion, la cellule photoélectrique C, mise au point sur la zone de soudage comme aupa ravant, est connectée à un amplificateur A qui peut être alimenté en courant continu à 220 volts par les conducteurs d'alimentation <I>L, L'</I> et dont les bornes de sortie sont connec tées à un relais convenable E, comme cela.
a été @déerit déjà., celui représenté étant -d'un type, connu comme relais Weston Modèle 534, possédant des .contacts, une graduation et une aiguille indicatrice similaires à ceux représentés chématiquement sur les fig. 1 et 2. Le courant pour exciter les bobines .de re lais 26', 27' peut être dérivé des conducteurs principaux<I>L, L'</I> par des conducteurs 19', 19" et 25', 25", ce dernier étant connecté au conducteur principal L' par l'intermédiaire .de la plus grande partie d'une haute résistance 60.
Lorsque la bobine 26' est excitée, les con tacts normalement ouverts 61, 62, 63 se fer ment et le contact normalement fermé 64 s'ouvre et, lorsque la bobine 27' est excitée, les contacts normalement ouverts 65, 66, 67, 68 se ferment. Lorsque l'un ou l'autre -des contacts 61 et 65 se ferme, soit une lampe verte 50' ou une lampe rouge 51' s'allume du fait qu'elle reçoit alors du courant venant des conducteurs principaux <I>L, L'</I> par les conducteurs 19", 69, 70 et 71, de sorte qu'un surveillant peut tourner à la.
main la manette H' .du rhéostat H pour augmenter ou réduire, semi-automatiquement, la vitesse du moteur de commande 1'l, .selon -celle des lampes qui s'est allumée.
A cet effet, an met les trois lames 72, 73, 74 d'un commutateur à deux positions, J, en prise avec des plots 72', 73', 74', respectivement; mais, lorsque le réglage doit être entièrement automatique, on manoeu- vre le commutateur J de façon que ses lames se trouvent en prise avec les contacts 72", 73", 74", respectivement.
Normalement, une résistance réglable U' est mise hors -du cir cuit inducteur du moteur l11, par des conduc teurs 75, 76 connectés -aux contacts normale ment fermés 64, et une résistance réglable 55' est normalement intercalée dans ce circuit inducteur.
Lorsque le .commutateur J est en position pour un fonctionnement complète ment automatique et que la. bobine 26' vient à se trouver excitée, les contacts 64 s'ouvrent et intercalent instantanément la résistance 54' dans le circuit, en effectuant par cela même une augmentation immédiate dans la vitesse d'entraînement de la pièce.
En même temps, les contacts 62 et 63 se ferment et complètent le circuit du moteur & régulation P' sur le trajet suivant: conducteur princi pal L', conducteur 77, enroulement inducteur 78, conducteurs 79 et 80, contacts 63, conduc teur 81, induit 82, conducteurs 83 et 84, con tacts 62, conducteurs 85 et 86, lame 74; con ducteur 87, enroulement inducteur 88, con ducteur 19", conducteur principal L.
L'ar bre de l'induit 82, relié qu'il est û la manette I4', fait tourner cette dernière en sens inverse du mouvement des aiguilles d'une montre pour augmenter la résistance du rhéostat jus qu'à ce qu'un soudage normal soit rétabli et que le courant photoélectrique accru fasse que l'aiguille du relais E ouvre le circuit -de la bobine 26'; alors, les contacts 61, 64, 62, 63 reviennent à leurs positions normales.
Lors que la bobine 27' vient à se trouver excitée, les contacts 66 se ferment pour mettre ins tantanément hors circuit la résistance 55' par un shunt consistant en les conducteurs <B>76,</B> 89, les contacta 66, le conducteur 90, la lame 73 et le conducteur 91, ce qui effectue par cela même une réduction immédiate de la vitesse d'entraînement @de la pièce.
En même temps, les contacts 67 et 68 se ferment et complètent le circuit,du moteur auxiliaire g' sur le tra jet suivant: conducteur principal L', conduc- teur <B>77,</B> enroulement inducteur 78, conducteur 79, contacts 68, conducteur 83, induit 82, con ducteurs 81 et 92, contacts 67: conducteur 86, lame 74,.-conducteur 87, enroulement indue= teur 88;- conducteur 19<B>"</B>, oonductëur "principal L.
L'induit 82 tourne alors dans le sens du mouvement -des aiguilles d'une montre en agissant sur la manette H' pour mettre une partie de la. résistance -du rhéostat hors -de -cir cuit ,jusqu'à ce qu'un soudage normal se trouve rétabli et que le courant diminué de la cellule photoélectrique fasse que l'aiguille 19 ouvre les contacts 32, 31 (comme .sur les fig. 1 et 2) et .désexcite la bobine -de relais 27'; alors, les contacts 65, 66, 67 et .68 se rouvrent.
Une ré sistance réglable 53' peut être intercalée au- tomatiquement dans le circuit inducteur du moteur -de commande par un mécanisme qui ouvre un interrupteur normalement fermé, 94, au moment voulu près de la fin d'une sou dure, de façon que le moteur de commande augmente rapidement la vitesse -d'entraîne ment -de la pièce et compense la rapide accu mulation .de chaleur et la surchauffe dans la dernière partie -de la soudure.
Bien qu'il soit praticable et avantageux de mettre au point une cellule photoélectrique sur la plaque -de métal de soudure fondu, et ,de régler par cela même instantanément la vitesse de soudage .selon des changements sur venant dans l'énergie rayonnante ou l'inten sité lumineuse ou couleur -de cette plaque, on a trouvé que, dans un soudage à flammes multiples, dans lequel une série de jets .chauf fants peuvent être successivement appliqués aux bords à souder et le long de ceux-ci,
-de plus grands changements d'énergie rayon nante se manifestent à une courte distance en avant de la plaque. Pour cette raison, dans bien -des cas, il est préférable de mettre la cellule photoélectrique au point sur une par tie fortement chauffée des bords -du métal, située à une courte distance en avant -de la plaque fondue, partie que l'on peut, pour plus de commodité, appeler le "point guide". Par exemple, lorsqu'on soude à la machine une couture entre les bords de tôle mince,
en fai sant usage d'un .chalumeau oxyaeétylénique à flammes multiples, la flamme -de soudage qui agit sur la plaque produit une soudure correctement pénétrée lorsque les flammes chauffantes successives sont disposées -de telle manière que ce qu'on appelle la flammt de préchauffage arrière fonde légèrement les bords à une courte distance en avant .de la flamme -de soudage.
On peut (lonner à cette flamme de préchauffage arrière le nom de ,,flamme guide" et le "point guide" sur le quel on met au point la cellule photoélectrique est, de préférence, la région légèrement fon due située le long de la couture immédiate ment après que cette .dernière a passé la "flamme guide".
Lorsque la cellule photo électrique est convenablement mise au point sur le "point guide", des changements relati vement grands dans l'intensité de l'énergie rayonnante sont produits par le rétrécisse ment ou l'élargissement -de la zone de métal fondu en -ce point, changements que l'on peut utiliser, dans les systèmes représentés sur les fig. 1, 2 et 3, pour régler la vitesse d'entraî nement de la pièce. Par suite, lorsque la "flamme guide" ne fond pas les bords de la tôle, les indications, au "point guide",
sont que les bords du métal n'ont pas été chauffés suffisamment pour permettre à la flamme -de soudage de produire une soudure normale ou complètement pénétrée; par conséquent, la cellule photoélectrique fait instantanément que la vitesse d'entraînement -de la pièce est retardée jusqu'à ce que l'état préchauffé dé siré soit obtenu;
-d'un autre côté, lorsqu'il y a beaucoup trop .de fusion par la "flamme guide", le "point guide" indique que la sou- -dure finale dénotera une pénétration de soudure excessive -et le système de réglage répond alors instantanément pour accélérer la vitesse d'entraînement -de la pièce.
La façon de procéder que l'on vient de décrire est représentée schématiquement sur la fig. 4, dans laquelle une soudure 4e la pé nétration normale préférée est montrée en cours .de formation. Les bords<I>x, y</I> -des parties X, Y de la plaque, tuyau ou pièce métallique similaire sont disposés bout à bout ou légère ment séparés pour produire la couture S à souder. La partie terminée de la soudure est représentée en Z et la plaque fondue en P.
Le nombre de flammes oxyacétylénique appli quées- à la couture par le chalumeau à flamnie,# multiples peut varier; comme re présenté, une flamme de soudage 60' peut jouer directement sur la plaque, une flamme de préchauffage arrière, ou flamme guide 6l.', peut fondre légèrement les bords non sou dés à une courte distance de la plaque et une paire de flammes de préchauffage avant, (i2' et 63',
peuvent appliquer de la chaleur aux bords non soudés à une courte distance en arrière -de la couture et avant que ces bords passent sous la flamme guide. Comme indi qué en 61', le tube de mise au point de la cellule photoélectrique peut présenter une ou verture allongée qui s'étend en travers .de la couture, au point guide, entre les flammes 60' et 61', pour recevoir de l'énergie rayonnante des bords légèrement fondus et du métal for tement chauffé contigu et transmettre cette lumière à la cellule photoélectrique.
Le chalu meau produisant les flammes 60', 61', 62', 63' et le tube cle mise au point, présentant l'ou verture 6.1', peuvent être immobiles, tandis due les parties X et Y -de la pièce peuvent être entraînées ensemble dans le sens de la lon- giiLur de la couture, comme indiqué par la flèche; alors, la cellule photoélectrique et le mécanisme y associé, comme représenté sur les fi-. 1. 2 .et 3, régleront s-emi-automatique- ment ou automatiquement la vitesse d'entraî nement de la pièce pour produire une soudure continue uniforme.
On voit d'après ce qui précède qu'on peut produire une soudure continue uniforme en fai#ant varier convenablement la quantité de chaleur fournie à. la couture pour former la soudure comme, par exemple, en faisant va rier le mouvement -du chalumeau et de la pièce l'un par rapport à l'autre, tout en fai sant usage d'une source de chaleur constante et, dans la façon de procéder, avantageuse, décrite en détail, on peut faire varier la vi tesse d'entraînement de la pièce, tandis que le chalumeau est immobile.
D'un autre côté, si la vitesse d'entraînement -de la pièce est maintenue pratiquement constante, on peut obtenir d'excellents résultats, soit en faisant varier les pressions des gaz fournis au chalu meau, ce qui fait ainsi varier la grosseur -des flammes de chalumeau, soit en faisant varier la distance entre la, pièce et la flamme de chalumeau; dans l'un comme dans l'autre de ces deux cas, la quantité -de chaleur appliquée à la couture est réglée, bien entendu, selon les variations de l'énergie rayonnante émise par la pièce chauffée et décelée par une cellule photoélectrique.
Le mécanisme de réglage faisant varier les pressions -des gaz, tandis que la vitesse d'entraînement -de la pièce reste constante, peut comprendre une cellule photoélectrique mise au point sur le métal chauffé, une unité amplificatrice et un milliampèremètre à -con tacts, comme cela a été décrit -déjà, ainsi que des relais, tels que ceux représentés en 26 et <B>27,</B> qui ouvrent ou ferment -des valves com mandant des orifices dans les conduites d'a menée de gaz, pour livrer -de l'oxygène et de l'acétylène au chalumeau dans une mesure ré glée et assurer par cela même des flammes de soudage plus grosses ou plus petites et, ainsi, augmenter ou diminuer la.
quantité de chaleur fournie à la couture par le chalumeau conformément à la variation dans l'énergie rayonnante émise par le métal chauffé.
Pour faire varier la distance entre la flamme de chalumeau et 1a couture en cours de soudage et régler par .cela même la qua lité de la soudure, tandis que la vitesse d'en traînement,de la pièce et les pressions des gaz restent constantes, on peut rapprocher et éloigner le chalumeau -de la pièce sur laquelle il est dirigé. à mesure que l'émission d'énergie rayonnante par le métal -chauffé varie. Cela peut être effectué par un mécanisme de ré glage similaire @à celui déjà décrit en détail et pouvant comprendre une cellule photo électrique mise au point sur le métal chauffé.
une unité amplificatrice, un milliampère- mètre à contacts et un moteur électrique ré versible dont le sens de rotation peut être régi par des relais convenables en série avec les contacts -du milliampèremètre. Le moteur réversible peut être relié par un moyen con venable, tel qu'un engrenage<B>à</B> vis sans fin, à un dispositif propre soit à relever ou à abais ser le chalumeau et sa flamme par rapport à la pièce qui passe.
Lorsque l'énergie rayon nante transmise de la pièce chauffée à la cellule photoélectrique indique que la soudure est surchauffée, le mécanisme est actionné pour éloigner automatiquement le chalumeau de la pièce, afin -de réduire son effet chauf fant et, si l'énergie rayonnante passant par la cellule photoélectrique indique que la sou dure est insuffisamment chauffée, le méca nisme rapprochera automatiquement le cha lumeau de la pièce pour augmenter la cha leur appliquée à celle-ci.
Il rentre également dans le cadre -de la présente invention d'employer des combinai sons des méthodes et mécanismes déjà décrits; c'est-à-dire qu'on pourrait faire varier la vi tesse d'entraînement de la pièce et, en même temps, faire varier aussi les pressions des gaz de soudage ou la distance entre le chalumeau et la pièce.
Par exemple: des résistances fixes commandées par relais, similaires à celles re présentées en 54, 55 et 54', 55' sur la fig. 3, lorsqu'elles sont intercalées en circuit, ou mises hors circuit, peuvent changer rapide- dement la vitesse du moteur principal M, d'entraînement de la pièce et un moteur auxi liaire, commandé<I>par</I> relais, peut simultané ment actionner un mécanisme pour rappro cher ou éloigner le chalumeau et sa flamme ,
de la pièce pour- obtenir -des -changements gra- 4uels .dans la chaleur -de soudage fournie à la soudure. Une telle combinaison est désirable dans le cas où un changement de chaleur re lativement grand .doit être fait graduellement encore plus rapidement que celui qu'on peut effectuer en manoeuvrant le rhéostat de ré glage H -du moteur de commande principal.
On a -décrit ci-dessus en détail plusieurs réalisations de l'invention dans le but -d'en faire ressortir les principes généraux. Ces principes, bien que particulièrement avanta geux dans un soudage par fusion, peuvent également être employés pour unir des mé taux par brasage et soudure à l'argent;
dans ce qu'on appelle le soudage à, chaude .suante dans lequel, par exemple, une maquette chauffée dans un four à une température soudante peut être tirée ou entraînée à tra-
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vers <SEP> une <SEP> matrice <SEP> convenable <SEP> ou <SEP> di- <SEP> i"u@-t-us
<tb> convenables <SEP> appliquant <SEP> une <SEP> pression <SEP> et <SEP> >on dée <SEP> bout <SEP> à <SEP> bout <SEP> ou <SEP> à <SEP> recouvremeni, <SEP> uii
<tb> sans <SEP> chauffage <SEP> supplémentaire <SEP> au <SEP> liuiut <SEP> @le soudage ou près -de celui-ci;
dan, le décoiiliüÏ;e de matières, comme ce que l'on appelle le .dé coupage .de métaux à la flamme oxyacétylé- nique consistant en jets chauffants et oxy dants gazeux et -dans le traitement thermi que de métaux pour régler, par exemple, l'en traînement ou avance d'une tige ou fil métal lique devant -des moyens -de chauffage ou à travers un four ù recuire, la cellule photo électrique -du mécanisme de réglage de l'en traînement ou de la chaleur étant, dans -cha que cas, mise au point sur le métal fortement chauffé soumis au traitement. La source -de chaleur employée pour ces buts peut être soit une flamme chauffante gazeuse ou un courant électrique chauffant, ou les deux.
La cellule photoélectrique ou moyen sensible à. l'énergie rayonnante, au lieu d'être mise au point -sur l'extérieur, ou appliquée à l'exté rieur, de la pièce comme représenté -sur la fis. 1, peut être mise au point .sur le dessous, ou côté interne, de la couture en un endroit adjacent au point de soudage, le tube con voyeur de lumière C, étant supporté en dedans du tube W et dirigé sur une zone fortement chauffée, sur le côté de la couture qui est opposé à celui où agit la flamme. ou l'arc, de chauffage.
L'ouverture -du tube -convoyeur peut être d'une forme qui expose à la cellule photoélectrique tant le point guide qu'une partie de la plaque de soudure, et ledit élé ment peut recevoir son énergie rayonnante di rectement ou par l'intermédiaire d'un sys tème de prismes.
Bien qu'il soit préférable de régler automatiquement ou semi-automati- quement les opérations décrites, au moyen de la cellule photoélectrique du type à ampoule, bien .connu, on .pourrait, au lieu de celui-ci, faire usage de la -cellule au sélénium et, à la place de ces -cellules, on pourrait faire usage d'un -dispositif, tel qu'un pyromètre électri que, qui est sensible ou obéit à des change ments dans la température du métal de sou dure fondu.
De plus, on pourrait supprimer le type d'amplificateur et le système de re- la,is et de résistances représentés sur les fig. 1 et ? en mettant la.
cellule photoélectrique C en cirouit avec une lampe amplificatrice -con- venable, capable d'être traversée par un cou rant de grande intensité, et connectée dans le circuit inducteur -du moteur @de commande, -de façon que des changements de courant prove nant de la cellule photoélectrique soient cause de changements similaires dans le circuit in ducteur du moteur et aient pour résultat des changements dans la vitesse de ce moteur.
D'autres modifications pourraient être appor tées aux détails des mécanismes décrits sans sortir -du domaine de l'invention.