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"Perfectionnements relatifs aux procédés et aux appareils de soudure",
Les procédé et appareil pour soudure auto- gène qui font l'objet de l'invention s'appliquent par- ticulièrement aux machines pour la fabrication des roues d'artillerie à rais, à partir de métal en feuil- les. Au fond;, cependant, le problème qui consiste à effectuer une soudure autogène des éléments destinés à former, à partir de feuilles de métal, les rais
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destinés à remplacer les rais en bois communément utilisés pour les roues d'automobiles, équivaut au problème consis- tant à effectuer une soudure autogène d'éléments dont les sections ont des dimensions relativement faibles, ces élé- d' ments étant fermés ou sensiblement fermés.
L'accès intérieur de ces éléments, à section relativement faible, pour les machines à souder du type courant, est très difficile, si- non impossible ; outre, il est difficile, sinon impossible, de serrer extérieurement lesdits. éléments par contact des matrices des machines précitées. D'ailleurs, même si ces éléments étaient accessibles intérieurement et pouvaient venir en contact avec les machines précitées, l'épaisseur du métal utilisé dans ces éléments est fréquement si fai- ble que ledit métal se déforme facilement sous l'effet des pressions qui doivent nécessairement être appliquées comme pression de serrage pour que le courant électrique soit transmis efficacement auxéléments à souder.
De plus, d'au- tres difficultés se présentent, par exemple les difficul- tés d'alignement; si l'on se souvient de cette principale difficulté, les avantages réalisés par la présente invention apparaîtront clairement aux personnes qui sont au courant de la fabrication en question. L'invention vise principale- ment à vaincre ces difficultés, aussi bien que toutes les autres qui sont relatives à la soudure autogène de ces élé- ments à faible section.
Conformément au procédé qui fait l'objet de l'invention, on effectue une soudure autogène des éléments dont les sections fermées ou sensiblement fermées ont des dimensions relativement faibles en serrant, au moyen d'une matrice, les éléments à souder, la surface de contact de la matrice extérieure étant généralement parallèle au plan
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de jonction deséléments à souder ; on applique, en même temps, à l'intérieur des éléments, une force de serrage par l'in- termédiaire des éléments eux-mêmes, sans tenir compte du joint entre les éléments ni de la liaison mécanique avec la matrice extérieure ;
onapplique, d'une façon élastique, cette force'en rapprochant l'un vers l'autre les éléments à souder, les éléments étant, de préférence, amenés exté- rieurement en contact sur une surface embrassant sensible- ment l'ensemble; enfin, on applique intérieurement la for- ce coopérante de serrage sur une surface ayant sensible- ment la même étendue que la surface précitée,
L'appareil complémentaire utilisé pour l'applica- tion du procédé précité comporte des matrices opposées qui sont appliquées extérieurement et qui soumettent les élé- ments opposés de la pièce à travailler à des pressions ex- térieures opposées; l'appareil comporte, en outre, un dis- positif interposé pour le serrage élastique de la matrice, ce dispositif reposant à l'intérieur de la pièce à travail- ler.
De préférence, ce dispositif de serrage élastique dé la matrice a la forme d'un coin élastique, dans l'applica- tion particulière de l'invention à la fabrication des roues, ce coin étant appliqué longitudinalement par rapport aux rais. Ces dispositifs de serrage de matrice peuvent se dilater et se contracter indépendamment du mouvement de la matrice opposée, de façon à mettre en contact ou à sépa- rer les surfaces intérieures des éléments opposés à souder.
En outre, les dispositifs en question peuvent se déplacer d'un bloc, suivant un mouvement de translation, pour pénétrer @ dans l'espace compris entre les éléments à souder ou pour s'en éloigner. Cette translation est obtenue au moyen d'un organe de commande; un second organe de commande permet
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d'effectuer la dilatation et la contraction précitées. Ce dernier organe peut, lui-même, se déplacer d'un bloc, suivant un mouvement de translation, sous l'action de l'organe de commande de la translation, le long du dispositif de serrage de la matrice.
Sur le dessin annexé, on a représenté le mode de réalisation qui est actuellement le plus familier à la de- manderesse, bien qu'évidemment d'autres modes de réalisation, dont on a représenté quelques exemples, soient possibles'.
La figure 1 est une coupe verticale de l'appareil à souder ;
La figure 2 est une coupe transversale par 2-2 de la figure 1, coupe qui est faite entre les matrices extérieures opposées;
La figure 3 est une coupe verticale d'un dispositif élastique de serrage de matrice, avec les organes de commande qui lui sont associés;
La figure 4 est une coupe horizontale des organes de commando représentés sur la figure 3, le dispositif de ser- rage de matrice, associé à ces organes, étant montré en plan;
La figure 5 est une vue en élévation latérale des dis- positifs de commande représentés sur les figures 3 et 4 ;
La figure 6 est une vue en plan par dessus de ces mêmes organes ;
Les figures 7 à 9 sont des coupes par 7-7, 8-8 et 9-9 de la figure 3, ces coupes correspondant également à des lignes de coupe pouvant être tracées sur d'autres figures;
Les figures 10 et 11 sont des coupes du dispositif élastique interne de serrage de matrice agissant en liaison avec les éléments à souder, ces figures montrant le-dispo- sitif en question respectivement dans sa position
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d'extension et dans sa position rétractée;
La figure 12 est une coupe d'une variante du dis- positif de serrage précité dans la position rétractée;
La figure 13 est une coupe analogue d'une autre variante;
Les figures 14 et 15 sont des vues en élévation longitudinale, avec coupe verticale partielle, d'une autre variante du dispositif élastique interne de ser- rage de matrice;
La figure 16 est une coupe de détail par 16-16
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de la figure 14; La -figure 17 est une vue en ' une roue à rais, cette figure montrant 1vapplicatio des figures 14 et 1;
La figure 18 est une coupe diamétrale transver- sale d'une roue à rais fabriquée par le procédé perfec- tionné qui fait l'objet de l'invention;
Les figures 18 à,22 inclusivement montrent dif- férentes phases de la soudure effectuées conformément au procédé qui fait l'objet de l'invention et au moyen de l'appareil qui fait également l'objet de l'invention.
Les machines à souder à l'autogène telles qu'elles sont construites habituellement comportent des matrices de serrage venant en contact, d'une fa- çon générale, avec la pièce à travailler, suivant des plans sensiblement disposés à angle droit du plan de jonction des éléments de la pièce. Par exemple, pour la soudure habituelle à l'autogène de grandes pièces embouties à section relativement ouverte, on utilise des matrices de soudure qui serrent mécaniquement sur les côtés opposés de chaque élément aussi près que
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possible du plan de jonction, en laissant, cependant, espace convenable pour l'opération oudur et un espace convenable pour l'opération de sou'dure etat , ..e--. ,ûc?/..,.w en raison des conditions c'wSdu jeu etc.
Les matrices et la pièce à travailler portée par celles-ci peuvent se déplacer l'une vers l'autre et également sensiblement à angle droit du plan de jonction de la pièce à travailler.
Dans la machine utilisée conformément à la présente invention, les matrices embrassent, d'une façon générale, les éléments de la pièce à souder, suivant des plans sensiblement parallèles au plan de jonction. Cette machine comporte une matrice inférieu- re 30 et une matrice supérieure mobile 31. Chacune de ces matrices est munie de surfaces de contact cor- respondant à la surface de l'élément avec laquelle la matrice est en contact pour la soudure. Dans l'exemple représenté, la roue à fabriquer est formée de deux pièces estampées 32 et 33 qui constituent les moitiés métalliques d'une roue 34 à rais, divisée en deux moitiés par le plan médian 35. Ainsi qu'il apparaît clairement sur les figures 19 à 22, les matrices 30 et 31 embrassent, d'une façon sensiblement complète, la surface extérieure des rais à section relativement faible.
Mais il existe entre ces matrices, à, chaque joint des éléments, un espace suffisant pour que les conditions usuelles ci-dessus mentionnées pour la soudure autogène soient remplies.
Ces matrices sont disposées en face l'une de l'autre et elles peuvent se rapprocher l'une par rap- port à l'autre et s'éloigner l'une de l'autre grâce à un moteur hydraulique 36 dont le piston supporte la
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matrice mobile 31.Un socle 37 supporte directement : matrice fixe 30 et des colonnes 38, qui partent de ce socle, non seulement supportent le moteur 36 mais guident également la matrice supérieure 31 grâce à un
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pièce de support appropriée. I.-I -<,; Le courant de soudure arrive aux matrices d'une série de transformateurs 39 disposés annulai - ment, les bornes de chacun de ces transformateurs étan respectivement reliées aux matrices 30 et 31 de telle manière que le courant traverse un circuit comprenant; en série, les éléments de la pièce à souder.
Les con- nexions de ces transformateurs aux matrices sont dis- posées angulairement, de manière à obtenir un courant très uniforme de soudure..
La machine décrite ci-dessus, d'une façon générale, et se distinguant du dispositif de matrice précédemment décrit et de l'appareil qui sera décrit, ci-dessous ne constitue pas l'objet de la présente in- vention, mais elle peut être appliquée en combinaison'. avec les matrices et l'appareil qui font l'objet de l'invention.
Entre les matrices 30 et 31, est interposé.,,
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/de dans la direction de l'axe de chaque rai/"la roue re- présentée,un des dispositifs de serrage élastique de matrice ci-dessus mentionnés. Ces dispositifs sont dé- signés, d'une façon générale, partout où ils sont re- présentés sur les figures 3à 13, par le nombre 40.
Le dispositif en question est constitué par un coin pouvant se dilater et se contracter et comprenant une
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partie inférieure 41 et une partie supérieure 42; ce r . - l5 coin e ltip 9 afin d'obtenir une contraction
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et une dilatation maxima pour un mouvement relatif minimum des deux parties 41 et 42. Comme on le voit sur les figures 10 et 11, la section de ce coin est relativement petite, la surface de ladite section étant plus petite que la surface interne xxx de la section 32-33 de l'élément à souder, particulièrement lorsque ledit coin se trouve dans sa position contrac- tée. En longueur, le dispositif occupe sensiblement toute la longueur de l'élément auquel il est appliquée. dans l'exemple représenté, toute la longueur du rai de la roue.
Les surfaces supérieure et inférieure des pièces 41 et 42 ont une forme qui correspond aux sur- faces internes des éléments 32-33 à souder sur une surface dont l'étendue est sensiblement égale à l'é- tendue du contact des matrices de soudure 31, comme on peut le voir clairement sur les figures 19 à 22.
L'ensemble de ces dispositifs 40 peut se dé- placer suivant un mouvement de translation, dans le sens de l'axe, vers l'intérieur de la pièce à souder ou vers l'extérieur de cette pièce, grâce à des orga- nes de commande de translation 43 disposés radialement et actionnés par des moteurs à air comprimé dont les pistons 44 sont fixés à des prolongements 45, du so- cle 37 de la machine, et dont les cylindres 46 peu-
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vent avoir u mouvement de va-et-vient sur des glissiè- /#AJ'..J...
oAU..-u<L- wuar-<.L(..r...u.L.u c>& (!AMIf res 47 dans le sens de l'axe flet organe e c mnan e de translation 43 porte le coin,40 grâce à un long pro-
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lonégement 47' formant bras et partant de l'extrémité avant du cylindre 46, ledit bras étant .5,.e telle façon que, lors du mouvement de va-et-vient 4 cylindre 46, il se produise une translation du coin 40 vers
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l'intérieur de la pièce à travailler ou vers l'ex- rieur de cette pièce.
Chaque organe de commande de translation
43 porte, à son extrémité avant, un organe de comm de 48 pour la dilatation ou la contraction du disp< tif précité; ce dernier organe est également cornmat par un moteur à air comprimé. Il comporte un cylinc
49 faisant corps avec le cylindre 46 et, en outre, piston 49'. Le prolongement 47' est relié à la pièc inférieure 41, du dispositif 40.
Le piston 49' est relié par une biellette 50 à la pièce supérieure 42, de telle manière que, lorsque l'air comprimé est adn sur le côté arrière du piston 49', la pièce 42 soit tirée vers l'extérieur, ce qui a pour effet de dilat le dispositif 40, tandis que lorsque l'air ainsi adm peut s'échapper et que l'air comprimé est admis à l'extrémité extérieure du cylindre 49, la pièce 42 est poussée vers l'intérieur, ce qui a pour effet de contracter le dispositif 40. Si l'on maintient la pression sur le côté intérieur du piston 49', le dis- positif 40 est maintenu élastiquement dans la positiot dilatée représentée sur la figure 5.
Les organes de commande 43-48 disposés annulairement et groupés au- tour de l'ensemble de la machine, comme on le voit ' clairement sur la figure 2, sont reliés ensemble, de façon à être actionnés simultanément grâce à l'ensem- ble des conduits réglés par des valves communes, comme on l'a représenté sur la figure 3. Il n'est pas néces- saire de décrire cette organisation en détail; il suffit de dire que toutes les entrées et les sorties analogues des différents organes de commande partent
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de la même valve et sont réglées par cette dernière et que toutes les valves sont réglées ensemble par un dispositif de tringlerie 50 qui les relie les unes aux autres,.
Le mode de réalisation du dispositif 40, re- présenté sur les figures 10 et 11, comporte des plaques 51 et 52 formant guides et disposées sur les côtés op- posés des pièces 41 et 42 respectivement; ces plaques
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sont disposées de façon à s'appuyer l'une sur l'autre i / et de façon à maintenir ae4w#?, es pièces 41 et 42. Une disposition similaire est utilisée dans les variantes représentées sur les figures 12 et 13.
Dans le mode de réalisation représenté sur
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les figures 10 et 11, une plaque de support 53 est 4ce-1- upêrieure e'Y Cette utilisée .àt t!f;='f[UPérieure ]<42. Cette plaque est destinée a éviter l'usure du d spositif en contact avec l'élément supérieur à souder. Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 13, les plaques intérieures formant guides 51 et 52, qui sont reliées à la pièce inférieure 41, sont formées de fibre ; elles embrassent complètement la pièce infé- rieure 41 et l'isolene la pièce supérieure 42.
L'extérieur des plaques de guidage 52 est constitué par les côtés d'une pièce de guidage 54 en forme d'U embrassant l'ensemble} cette pièce servant, d'une part, au guidage et, d'autre part, au moyen de sa surface supérieure, à éviter l'usure due au contact avec la pièce à travailler. La surface inférieure de la pièce 51-52 de la figure 13 est recouverte, par - projection, de métal, de façon à mieux éviter l'usure au contact de l'élément inférieur à souder.
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La forme de la pièce 40 représentée sur les figures 14, 15 et 16 peut '* 2es parties essen- tiell-es-,'-anogueo la forme du d spositif préoêdem- tiellG*&ogue$ à la forme du dispositif précédem- ment d crit. Mais l'organe de commande de la dilata- tion et de la contraction, au lieu d'être commandé par de l'air comprimé, est commandé par un ressort 55 disposé axialement entre les pièces 41 et 42 du coin, les extrémités dudit ressort venant respecti- vement en contact avec les butées 56 et 57 associées à ces pièces. Ce dispositif pouvant se dilater et se contracter peut être déplacé à la main, suivant un mouvement de translation, pour le rapprocher ou l'é-' loigner des éléments à souder ensuite de la manière qui est représentée sur la figure 17.
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Lors du fonctionnement de la machine qui fait l'objet de l'invention, les opposées 30 et 31 sont, d'abordé éloignées l'une de l'autre. Les dispositifs 40 sont amenés par translation vers l'ex- térieur au delà de la zone des matrices 30 et 31; grâce aux organes de commande 43, les dispositifs 40 en question se trouvent dans leur position contrac- tée. L'élément inférieur à, souder est alors mis en
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place sur, la matrice inférieure 30 dont la forme é4 Je...u uJ: tf'ft. u1I<-- tL#¯¯¯¯ a l'élément en question et qui embrasse le- dit élément. Dans le cas où l'on utilise les disposi- tifs 40 représentés sur les figures 10 et 11, des feuilles d'isolant 58 sont placées sur les surfaces internes de l'élément,, sur toute la longueur de chaque rai dans le cas où il s'agit de fabrication de roues à rais.
Ces feuilles d'isolant ont une lon- gueur et une largeur suffisantes pour isoler efficacement
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les dispositifs 4(/lorsqu'ils sont appliqués sur l'é- lément inférieur 32 à souder. Les organes de commande 43 sont alors mis en action pour déplacer les disposi- tifs 40 suivant un mouvement de translation radial vers l'intérieur et suivant l'axe des éléments 32 de la pièce à souder. Simultanément à ce mouvement de trans- lation ou un moment quelconque après le commencement de ce mouvement, les organes de commande 48 sont mis en action de façon à dilater les dispositifs 40 et les ame- ner à la position représentée sur les figures 10 et 14.
L'élément supérieur 33 à souder est, ensuite, posé sur les surfaces supérieures des dispositifs 40 ; cela, la matrice supérieure 31 est déplacée vers le bas sous l'action de la poussée exercée par le moteur 36 ; cette matrice vient en contact avec l'élément 33.
Les circuits de commande de la soudure étant fermés et actionnés par un organe de commande manuel ou automa-
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tique, relié convenablemen rtr moteur 36, les élé- ments 32 et 33 sont rapprochés l'un vers l'autre, mal- gré la résistance élastique des dispositifs 40, les or- ganes de commande 48 (ou 55, dans le cas des figures 14 et 15) s'opposant à la contraction de ces dispositifs;
le contact pour la soudure autogène se fait suivant le plan de jonction 59 entre les éléments (figures 19 et 22) et la soudure autogène est effectuée par le pro- cédé bien connue
Pendant toute l'opération de soudure, la ré- sistance offerte, par les pièces 40, au rapprochement des éléments 32 et 33, du fait des rapprochements des matrices 30 et 31, est suffisamment grande pour serrer fortement les éléments 32 et 33 respectivement sur les
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matrices supérieure et inférieure 30 et 31 appliquées extérieurement à l'opposé l'une de l'autre-. La soudure étant terminée, les organes de commande 48 sont mis en, action pour contracter les dispositifs 40 et les organes de commande 43 le sont également pour déplacer radialement les dispositifs en question suivant un mouvement de translation,
indépendamment des éléments à souder. Ces deux opérations peuvent avoir lieu simul- tanément. En même temps, également, ou à peu près en même temps, le moteur 36 est mis en action, de fa- çon à éloigner la matrice supérieure et extérieure 31 de la matrice inférieure 30. Le produit fini est alors enlevé de la machine.
Le procédé appliqué au moyen de cet appareil est celui qui a été décrit ci-dessus. La section re- lativement faible de la pièce à travailler( dans.le cas présent cette section est fermée) est efficace- ment soudée. En premier lieu, les éléments 32-33 à souder sont serrés par une matrice du fait que la surface de contact de la matrice extérieure est géné- ralement parallèle au plan 59 (voir figures 19 à 22) de la soudure, du fait de la pression de serrage appliquée intérieurement par la matrice associée aux éléments, par l'intermédiaire des éléments à souder eux-mêmes, indépendamment de la liaison existant en- tre ces éléments et indépendamment des liaisons méca- niques avec la matrice extérieure,
et du fait de l'opposition élastique au rapprochement des éléments l'un vers l'autre. La surface de contact de la matrice embrasse sensiblement toute la surface de l'élément à section relativement petite, cette
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surface étant, d'une façon générale,J,u.ùiJ.ifl .',
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parallèle au plan de soudure et étant située au- dessus de ce plan. Les. phases initiales du procédé sont les suivantes : application de la force élastique d'abord sur un élément tel que l'élément 32 et ensuite sur l'élément 33 assemblé à l'élément 32 ; limitation du courant, grâce à l'isolant 58 allant aux joints eux- mêmes; enfin, translation simultanée,.
On devra noter que le fonctionnement de la machine est amélioré du fait des caractéristiques de détail suivantes, lorsque le coin 40, dans sa trans- lation à l'intérieur du rai, est amené dans sa posi- tion supérieure: cette translation évite le contact avec l'isolant 58 placé sur le fond de la pièce es- tampée inférieure et évite, par conséquent, le dépla- cement de cet isolant; en outre, la translation est obtenue par l'organe de guidage 60 du type à tête oscillante, un tel organe étant fixé de chaque côté du cylindre 46 et chaque organe ayant des faces de glissement 61 et 62 disposées à des distances diffé- rentes, de façon à glisser sur la glissière 63;
les organes de détente 64 et. 65 sont disposés aux extré- mités opposées de la glissière et sont destinées à heurter un bouton 66 placé sur la tête 60, ce qui a pour effet de renverser alternativement cette tête dans ses deux positions ; pendantla translation du coin 40 vers l'intérieur du rai, la surface inférieure 62 est en contact avec la glissière 63 et, pendant la translation du coin dans le sens opposé, là surface 61 est en contact avec la glissière; le coin est alors soulevé au-dessus de la pièce estampée inférieure 32 qui se trouve en place sur la matrice 30.
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Bien que le coin 40, pendant le fonctionnement, serre les éléments estampés 32-33 sur les matrices 30 et 31, une pression réduite, par rapport à la pres- sion relativement élevée régnant habituellement dans les conduites d'air comprimé, est ordinairement ample- ment suffisante; c'est pourquoi à l'extrémité avant
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du piston 49 y t9f otours 49-49' existe une conduite 64' amenant de air sous pression réduite. L'extré- mité arrière du piston 49'est cependant en communica- tion, par la conduite 65', avec une source d'air sous forte pression ; conséquent, cette extrémité du cylindre est soumise à une pression élevée.
Il en résulte que, lorsque le coin se rétrécit, la haute pression est utilisée et que toute tendance du coin à se fixer ou à se coller, à la suite de l'o- pération de soudure ou pour toute autre cause, est évitée; le coin peut ainsi se retirer sans difficulté.
En outre, cette forte pression assure une rapidité d'action telle que le mouvement simultané de transla- tion du coin vers l'extérieur du rai n'est pas gêné par le mouvement précédemment indiqué. Une conduite 66', normalement fermée par un robinet 67, peut relier la conduite 65' à forte pression à la conduite 64' à basse pression, de sorte que l'air sous forte pression peut, si on le désire, être facilement introduit, lors- que cela est nécessaire, à l'avant du piston 49'.
Le produit obtenu par ce procédé est excel- lent et possède un joint, parfaitement soudé, non dé- formé. En outre, il peut être obtenu par le procédé ci-dessus indiqué et au moyen de l'appareil précité, avec une très grande rapidité et à très peu de frais.
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"Improvements relating to welding processes and apparatus",
The process and apparatus for autogenous welding which form the subject of the invention are particularly applicable to machines for the manufacture of spoked artillery wheels from sheet metal. Basically, however, the problem of performing an autogenous welding of the elements intended to form, from metal sheets, the spokes
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intended to replace the wooden spokes commonly used for automobile wheels, is equivalent to the problem of carrying out an autogenous weld of elements whose sections have relatively small dimensions, these elements being closed or substantially closed .
Access to the interior of these elements, with a relatively small section, for welding machines of the common type, is very difficult, if not impossible; furthermore, it is difficult, if not impossible, to tighten said externally. contact elements of the dies of the aforesaid machines. Moreover, even if these elements were accessible internally and could come into contact with the aforementioned machines, the thickness of the metal used in these elements is often so small that the said metal is easily deformed under the effect of the pressures which must. necessarily be applied as clamping pressure so that the electric current is transmitted efficiently to the elements to be welded.
In addition, other difficulties arise, for example alignment difficulties; If this main difficulty is remembered, the advantages realized by the present invention will be apparent to those familiar with the manufacture in question. The main object of the invention is to overcome these difficulties, as well as all the others which relate to the autogenous welding of these small section elements.
In accordance with the process which is the subject of the invention, an autogenous weld is carried out on the elements whose closed or substantially closed sections have relatively small dimensions by clamping, by means of a die, the elements to be welded, the surface of contact of the external matrix being generally parallel to the plane
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junction of the elements to be welded; at the same time, a clamping force is applied to the inside of the elements via the elements themselves, without taking into account the joint between the elements or the mechanical connection with the external die;
this force is applied in an elastic manner by bringing the elements to be welded towards one another, the elements preferably being brought into contact externally on a surface substantially embracing the assembly; finally, the cooperating clamping force is applied internally on a surface having substantially the same extent as the aforementioned surface,
The complementary apparatus used for the application of the above method comprises opposing dies which are applied externally and which subject the opposing elements of the workpiece to opposite external pressures; the apparatus further comprises an interposed device for elastic clamping of the die, this device resting inside the workpiece.
Preferably, this elastic clamping device of the die has the shape of an elastic wedge, in the particular application of the invention to the manufacture of wheels, this wedge being applied longitudinally with respect to the spokes. These die clamps can expand and contract regardless of movement of the opposing die, so as to contact or separate the interior surfaces of the opposing elements to be welded.
In addition, the devices in question can move as a unit, following a translational movement, to penetrate into the space between the elements to be welded or to move away from it. This translation is obtained by means of a control member; a second control device allows
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perform the aforementioned dilation and contraction. The latter member can, itself, move as a unit, following a translational movement, under the action of the translation control member, along the die clamping device.
The accompanying drawing shows the embodiment which is at present most familiar to the applicant, although obviously other embodiments, of which a few examples have been shown, are possible.
Figure 1 is a vertical section of the welding apparatus;
Figure 2 is a cross section through 2-2 of Figure 1 which is taken between the opposing outer dies;
FIG. 3 is a vertical section of an elastic die clamping device, with the actuators associated therewith;
FIG. 4 is a horizontal section through the commando members shown in FIG. 3, the die clamping device associated with these members being shown in plan;
Figure 5 is a side elevational view of the control devices shown in Figures 3 and 4;
FIG. 6 is a top plan view of these same members;
Figures 7 to 9 are sections through 7-7, 8-8 and 9-9 of Figure 3, these sections also corresponding to cutting lines can be traced in other figures;
Figures 10 and 11 are cross-sections of the internal elastic die clamping device acting in connection with the elements to be welded, these figures showing the device in question respectively in its position.
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extension and in its retracted position;
Figure 12 is a sectional view of a variant of the aforementioned clamping device in the retracted position;
Figure 13 is a similar section of another variant;
Figures 14 and 15 are longitudinal elevational views, in partial vertical section, of another variation of the internal elastic die clamping device;
Figure 16 is a detail section through 16-16
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of Figure 14; Figure 17 is a view in a spoke wheel, this figure showing the application of Figures 14 and 1;
Fig. 18 is a cross section of a spoked wheel made by the improved process which is the subject of the invention;
Figures 18 to 22 inclusive show various phases of the welding carried out in accordance with the process which is the subject of the invention and by means of the apparatus which is also the subject of the invention.
Autogenous welding machines as they are usually constructed have clamping dies coming into contact, generally, with the workpiece, along planes arranged substantially at right angles to the junction plane. elements of the room. For example, for the usual autogenous welding of large stampings with a relatively open section, welding dies are used which mechanically clamp on the opposite sides of each member as close as
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possible of the junction plane, leaving, however, suitable space for the oudur operation and a suitable space for the soldering operation state, ..e--. , ûc? / ..,. w due to game conditions etc.
The dies and the workpiece carried by them can move towards each other and also substantially at right angles to the junction plane of the workpiece.
In the machine used in accordance with the present invention, the dies generally embrace the elements of the part to be welded, along planes substantially parallel to the junction plane. This machine comprises a lower die 30 and a movable upper die 31. Each of these dies is provided with contact surfaces corresponding to the surface of the element with which the die is in contact for welding. In the example shown, the wheel to be manufactured is formed of two stamped parts 32 and 33 which constitute the metal halves of a spoke wheel 34, divided into two halves by the median plane 35. As is clearly seen in the figures. Figures 19 to 22, the dies 30 and 31 embrace, in a substantially complete manner, the outer surface of the spokes of relatively small section.
However, between these dies, at each joint of the elements, there is sufficient space for the usual conditions mentioned above for autogenous welding to be fulfilled.
These dies are arranged opposite one another and they can move closer to one another and move away from each other thanks to a hydraulic motor 36 whose piston supports the
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mobile die 31. A base 37 directly supports: fixed die 30 and columns 38, which start from this base, not only support the motor 36 but also guide the upper die 31 by means of a
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appropriate support piece. I.-I - <,; The welding current arrives at the dies of a series of transformers 39 arranged annularly, the terminals of each of these transformers being respectively connected to the dies 30 and 31 in such a way that the current passes through a circuit comprising; in series, the elements of the part to be welded.
The connections of these transformers to the dies are arranged angularly, so as to obtain a very uniform welding current.
The machine described above, in general, and differing from the die device described above and from the apparatus which will be described below, does not constitute the object of the present invention, but it can be applied in combination '. with the dies and the apparatus which are the subject of the invention.
Between the matrices 30 and 31, is interposed. ,,
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/ from in the direction of the axis of each spoke / "the wheel shown, one of the above-mentioned elastic die clamping devices. These devices are generally referred to wherever they are found. represented in Figures 3 to 13, by the number 40.
The device in question consists of a wedge which can expand and contract and comprising a
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lower part 41 and an upper part 42; this r. - l5 corner e ltip 9 in order to obtain a contraction
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and a maximum expansion for a minimum relative movement of the two parts 41 and 42. As can be seen in Figures 10 and 11, the section of this wedge is relatively small, the area of said section being smaller than the internal area xxx of section 32-33 of the element to be welded, particularly when said wedge is in its contracted position. In length, the device occupies substantially the entire length of the element to which it is applied. in the example shown, the entire length of the spoke of the wheel.
The upper and lower surfaces of the parts 41 and 42 have a shape which corresponds to the internal surfaces of the elements 32-33 to be welded on a surface whose extent is substantially equal to the extent of the contact of the welding dies 31 , as can be clearly seen in Figures 19 to 22.
All of these devices 40 can move in a translational movement, in the direction of the axis, towards the inside of the part to be welded or towards the outside of this part, by means of organs. of translation control 43 arranged radially and actuated by compressed air motors whose pistons 44 are attached to extensions 45 of the base 37 of the machine, and whose cylinders 46 can be
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wind have a back and forth movement on slides- / # AJ '.. J ...
oAU ..- u <L- wuar - <. L (.. r ... uLu c> & (! AMIf res 47 in the direction of the axis flet mechanical organ of translation 43 carries the wedge, 40 thanks to at a long time
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lonégement 47 'forming an arm and starting from the front end of cylinder 46, said arm being .5, .e such that, during the reciprocating movement of cylinder 46, there is a translation of the wedge 40 towards
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inside or out of the workpiece.
Each travel control member
43 carries, at its front end, a 48 comm organ for the expansion or contraction of the aforementioned disp <tif; the latter member is also cornmat by a compressed air motor. It features a cylinc
49 integral with the cylinder 46 and, in addition, piston 49 '. The extension 47 'is connected to the lower part 41 of the device 40.
The piston 49 'is connected by a link 50 to the upper part 42, so that, when the compressed air is on the rear side of the piston 49', the part 42 is pulled outwards, which has the device 40 expands, while when the air thus admitted can escape and the compressed air is admitted to the outer end of the cylinder 49, the part 42 is pushed inwards, which has the effect of contracting device 40. If pressure is maintained on the inner side of piston 49 ', device 40 is resiliently held in the expanded position shown in Figure 5.
The controls 43-48 arranged annularly and grouped around the whole of the machine, as can be seen clearly in FIG. 2, are connected together, so as to be actuated simultaneously by means of the assembly. conduits regulated by common valves, as shown in Figure 3. It is not necessary to describe this organization in detail; it suffices to say that all the analog inputs and outputs of the various control devices go
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of the same valve and are adjusted by the latter and that all the valves are adjusted together by a linkage device 50 which connects them to each other ,.
The embodiment of the device 40, shown in Figures 10 and 11, comprises plates 51 and 52 forming guides and disposed on the opposite sides of the parts 41 and 42 respectively; these plates
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are arranged so as to rest on each other i / and so as to hold ae4w # ?, the parts 41 and 42. A similar arrangement is used in the variants shown in Figures 12 and 13.
In the embodiment shown in
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Figures 10 and 11, a support plate 53 is 4ce-1- upèrieure e'Y This used .at t! f; = 'f [UPerior] <42. This plate is intended to prevent wear of the positive d in contact with the upper element to be welded. In the embodiment shown in Fig. 13, the inner guide plates 51 and 52, which are connected to the lower part 41, are made of fiber; they completely embrace the lower part 41 and isolate the upper part 42.
The exterior of the guide plates 52 is formed by the sides of a U-shaped guide piece 54 embracing the assembly} this piece serving, on the one hand, for the guidance and, on the other hand, for the means. of its upper surface, to avoid wear due to contact with the workpiece. The lower surface of the part 51-52 of FIG. 13 is covered, by projection, with metal, so as to better prevent wear in contact with the lower element to be welded.
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The shape of the part 40 shown in Figures 14, 15 and 16 can '* 2es essential parts -,' - anogueo the shape of the preoedemtiellG * & ogue $ to the shape of the device previously d crit. However, the expansion and contraction control member, instead of being controlled by compressed air, is controlled by a spring 55 disposed axially between the parts 41 and 42 of the wedge, the ends of said spring respectively coming into contact with the stops 56 and 57 associated with these parts. This device which can expand and contract can be moved by hand, in a translational movement, to bring it closer to or away from the elements to be subsequently welded in the manner shown in FIG. 17.
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During the operation of the machine which is the object of the invention, the opposites 30 and 31 are approached far from each other. The devices 40 are brought by translation outwards beyond the zone of the dies 30 and 31; thanks to the control members 43, the devices 40 in question are in their contracted position. The element lower than, welded is then put in
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place on, the lower matrix 30 whose form é4 I ... u uJ: tf'ft. u1I <- tL # ¯¯¯¯ has the element in question and which embraces said element. In the case of using the devices 40 shown in Figures 10 and 11, sheets of insulation 58 are placed on the internal surfaces of the element, along the entire length of each spoke in the case where it is about the manufacture of spoked wheels.
These insulation sheets are of sufficient length and width to insulate effectively.
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the devices 4 (/ when they are applied to the lower element 32 to be welded. The control members 43 are then put into action to move the devices 40 in a radial translational movement inward and following the axis of the elements 32 of the workpiece 32. Simultaneously with this translational movement or any time after the commencement of this movement, the actuators 48 are actuated so as to expand the devices 40 and core them. - go to the position shown in Figures 10 and 14.
The upper element 33 to be welded is then placed on the upper surfaces of the devices 40; this, the upper die 31 is moved downwards under the action of the thrust exerted by the motor 36; this matrix comes into contact with the element 33.
The welding control circuits being closed and actuated by a manual or automatic control member.
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tick, suitably connected to the motor 36, the elements 32 and 33 are moved towards each other, despite the elastic resistance of the devices 40, the control members 48 (or 55, in the case of Figures 14 and 15) opposing the contraction of these devices;
the contact for the autogenous weld is made along the junction plane 59 between the elements (figures 19 and 22) and the autogenous weld is carried out by the well-known process
During the entire welding operation, the resistance offered by the parts 40 to the bringing together of the elements 32 and 33, due to the coming together of the dies 30 and 31, is sufficiently great to strongly tighten the elements 32 and 33 respectively on the
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upper and lower dies 30 and 31 applied externally opposite one another. The welding being completed, the control members 48 are put into action to contract the devices 40 and the control members 43 are also in order to radially move the devices in question following a translational movement,
independently of the elements to be welded. These two operations can take place simultaneously. At the same time, also, or about the same time, the motor 36 is put into action, so as to move the upper and outer die 31 away from the lower die 30. The finished product is then removed from the machine.
The method applied by means of this apparatus is that which has been described above. The relatively small section of the workpiece (in this case this section is closed) is effectively welded. First, the elements 32-33 to be welded are clamped by a die because the contact surface of the outer die is generally parallel to the plane 59 (see Figures 19 to 22) of the weld, due to the clamping pressure applied internally by the matrix associated with the elements, by means of the elements to be welded themselves, independently of the connection existing between these elements and independently of the mechanical connections with the external matrix,
and because of the elastic opposition to the bringing together of the elements towards each other. The contact surface of the matrix embraces substantially the entire surface of the element with a relatively small section, this
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surface being, in general, J, u.ùiJ.ifl. ',
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parallel to the weld plane and lying above this plane. The. initial stages of the process are as follows: application of the elastic force first on an element such as element 32 and then on element 33 assembled to element 32; current limitation, thanks to the insulator 58 going to the joints themselves; finally, simultaneous translation.
It should be noted that the operation of the machine is improved due to the following detail characteristics, when the wedge 40, in its translation inside the spoke, is brought into its upper position: this translation avoids contact. with the insulator 58 placed on the bottom of the lower shielded part and consequently prevents the displacement of this insulator; furthermore, the translation is obtained by the guide member 60 of the type with an oscillating head, such a member being fixed to each side of the cylinder 46 and each member having sliding faces 61 and 62 arranged at different distances, so as to slide on the slide 63;
the trigger members 64 and. 65 are arranged at the opposite ends of the slide and are intended to strike a button 66 placed on the head 60, which has the effect of reversing this head alternately in its two positions; during translation of the wedge 40 inwardly of the spoke, the lower surface 62 is in contact with the slide 63 and, during the translation of the wedge in the opposite direction, the surface 61 is in contact with the slide; the wedge is then lifted over the lower stamped part 32 which sits in place on die 30.
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Although wedge 40, during operation, clamps stampings 32-33 to dies 30 and 31, reduced pressure, compared to the relatively high pressure usually prevailing in compressed air lines, is usually ample. - sufficiently sufficient; that's why at the front end
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of the piston 49 y t9f otours 49-49 'there is a pipe 64' supplying air under reduced pressure. The rear end of the piston 49 ′, however, is in communication, through line 65 ′, with a source of high pressure air; Therefore, this end of the cylinder is subjected to high pressure.
As a result, when the wedge narrows, high pressure is used and any tendency of the wedge to set or stick, as a result of the welding operation or for any other cause, is avoided; the wedge can thus be withdrawn without difficulty.
In addition, this strong pressure ensures rapidity of action such that the simultaneous translational movement of the wedge towards the outside of the spoke is not hampered by the movement indicated above. A line 66 ', normally closed by a valve 67, can connect the high pressure line 65' to the low pressure line 64 ', so that the high pressure air can, if desired, be easily introduced, when necessary, in front of piston 49 '.
The product obtained by this process is excellent and has a perfectly welded, undistorted joint. In addition, it can be obtained by the above-indicated process and by means of the above-mentioned apparatus, very quickly and at very little cost.