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Appareil et procédé pour souder par fusiono
L'invention a trait à des moyens pour souder progres- sivement des joints entre des feuilles, des planchesplaques, eto...., ou entre les bords de tuyaux ou de tubes à joint déoou- vert, et ce par une fusion produite par des jets de flamme à haute température et elle s'applique à la soudure mécanique qui se distingue de la soudure à la maino L'invention se rappor- te, en outre, àoette partie du métier dans laquelle un fil métallique de soudure est amené et guidé mécaniquement jusqu'à
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la région où doit se faire la soudure.
Dans le brevet accordé aux Etats-Unis, No l.438.285, en date du 12 Décembre 1922, est décrit un fer ou chalumau à souder comportant une masse ou tête présentant de nombreux passages disposés pour livrer un double rang de jets, ou un système équivalent de jets s'étendant dans le sens du joint, passages entre lesquels est ménagé un oanal séparé servant à amener le fil métallique de soudure jusqu'à la faoe inférieure de la tête ou masse, en un point Situé entre les extrémités de la zône de chauffage.
Dans ce brevet, le oanal pour le fil métallique est représenté comme étant vertical ou incliné en avant. Un fao- teur qui limite les vitesses linéaires de la soudure obtenue aveo un appareil de ce genre réside dans la vitesse à laquelle le fil peut être amené et convenablement fondu dans le joint.
La présente invention a pour objet de permettre d'ob- tenir des vitesses linéaires de soudure bien plus grandes, ain si que de permettre de remplir des auges profondes entre les bords biseautés d'une matière épaisse, tout en faisant mouvoir le ohalumeau ou la pièce à des viteses bien plus grandes que oelles que l'on pourrait obtenir autrement. D'une manière géné- rale, le but poursuivi réside dans l'obtention de toute profon- deur ou remplissage désiré de Soudure avec l'aide de métal ajou- té et dans la réalisation de la soudure de la totalité de la longueur du joint d'une façon très rapide et avec économie de gaz.
Ce résultat est obtenu en guidant le fil métallique à travers la tête ou masse ou entre les jets dans le sens de haut en bas et d'avant en arrière et de la façon la plus avanta-. geuse en livrant le fil métallique sous un angle très aigu à la faoe de la masse à souder. La dite masse à jets multiples, qui est représentée sur le dessin annexé, est, par conséquent, per-
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oée d'un oanal pour le passage du fil métallique qui s'étend longitudinalement plus que de haut en bas depuis la partie an- téro-supérieure vers un point postérieur situé dans la faoe in- férieure livrant les jets.
L'extrémité du fil métallique qui sort de cette façon est rapidement fondue et, si elle n'est pas fondue avant que ne soit rencontré du métal relativement solide, elle est Suffisant ment plastique pour être posée dans le joint ou raccord à sou- der et fondue Sur place. Les soudures obtenues sont lisses et bien remplies et révèlent une interfusion exoellente entre le métal originel et le métal ajouté.
Le but que l'on se propose d'obtenir aveo la présente invention peut être encore réalisé dans de meilleures conditions si l'on entaille ou éohanore le dessous de la tête ou masse pour permettre au fil métallique d'être exposé à la chaleur rayonnan- te avant de passer sous la dite masseo
La vitesse à laquelle le fil peut être chauffé et fondu peut également être augmentée du fait qu'on prévoit dans la masse un évidement où le fil quitte le canal de guidage et qu'on dirige vers cet évidement un ou plusieurs jets de ohauf- fage du fil, lesquels agissent à un niveau plus élevé que les autres jets et servent à réohauffer le fil avant que celui-ci n'atteigne la zone de fusion.
Cette caractéristique n'est pas nécessairement limitée à une direction ou un angle particulier quelconque du oanal pour le passage du filo
L'invention a encore pour objet de réchauffer le fil métallique de soudure sur une certaine distance avant que celui-. oi n'atteigne la zone de chauffage intensif, et ce au moyen de la chaleur véhioulée par les gaz environnants. Dans ce but, on fait passer le fil à travers un oarneau qui amène ces gaz chauf- fés, prinoipalement de l'hydrogène et de l'oxyde de carbone, en dehors de la région où ils sont mis en liberté.
Ce résultat peut
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être obtenu en donnant au canal guide-fil, qui traverse la masse ou tête à orifices multiples, une largeur Suffisante pour permettre le passage d'une quantité abondante de gaz dans un Sens inverse de celui dans lequel est amené le fil métallique. Il est prévu un orifice d'éohappement à travers lequel les gaz ainsi conduits peuvent S'échapper dans l'atmos- phère Sans être obligés de suivre sur toute sa longueur le tube de guidage allant du mécanisme d'alimentation à la masse ou tête à souder, ce qui assure ainsi l'écoulement voulu à travers le oarneau.
Sur les dessins annexés à la présente description :
La figure 1 est une élévation latérale d'un appareil à souder selon l'invention, montrant un dispositif d'alimenta- tiôn du fil métallique ainsi qu'un support du chalumeau et du dispositif d'amenée du fil métallique,
La figure 2 est une élévation latérale de la masse ou tête à jets multiples Servant à l'entraînement du fil métal.. lique, avec une partie arrachée et en coupe, oette vue montrant la façon de faire une soudure renforoée avec l'assistance du fil métallique de soudure.
La figure 3 est un plan par en dessous de cette mas- se ou tête, et
La figure 4 est une coupe transversale suivant la li- gne 4-4 de la figure 2.
Le dessin représente un chalumeau oxy-aoétylénique 2 monté Sur un support 3 comportant des dispositifs permettant d'amener le chalumeau dans toute position désirée, où il est solidement supporté. 4 et 5 désignent les tubes amenant au chalumeau l'oxygène et l'acétylène et on comprend que le ohalu.. meau dont S'agit est convenablement établi pour mélanger oes gaz et livrer le mélange à la masse à souder 6.
Le mélange pénètre dans la tête ou masse, de préfé.. rence à l'extrémité postérieure,'à travers/un passage d'alimen-
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tation 7 et est fourni à deux nourtices longitudinales sépa- rées 8, D'autres passages 9, ménagés dans la dite masse 6, servent à assurer la circulation de l'eau de refroidissement, comme il est d'usage.
La tête ou masse à souder est disposée sous un oer- tain angle par rapport au chalumeau et est très allongée pour permettre l'extension longitudinale du jointà souder.
Le niveau de la planche ou feuille de métal à sou- der est indiqué en 10. Les bords peuvent simplement se raccor- der bout à bout ou bien être biseautés, comme il est couramment d'usage dans la pratique, pour former une rainure en V de lar- geur nettement Suffisante. En vue de l'application de cette in- vention, c'est oette dernière disposition qu'on adoptera habi- tuellemento On oomprend que des organes sont prévus pour suppor- ter la pièce et que ou bien le ohalumeau ou bien la pièce sont aotionnés par des moyens mécaniques à une vitesse uniforme, la- quelle est réglée suivant les exigences de l'opération effeo- tuée au moment considéré.
Sur la figure 2, la flèohe supérieure désigne le Sens du mouvement lorsque c'est le chalumeau qui est déplacé et, d'une manière correspondante, la flèche inférieure indique le sens du mouvement de la pièce si s'est oette derniè- re qui est déplacées
De nombreux petits jets 11 sont percés dans la faoe inférieure de la masse ou tête et communiquent avec les cham- bres de distribution ou nourrices 80 Les orifices de ces passa- ges peuvent être disposés suivant des lignes en général parallè- les et l'ensemble des jets de flamme qui sont distribués forme une longue zône de ohauffageo Les jets sont également espacés ou étalés dans le sens transversal de manière à assurer le maxi- mum de rendement dans le chauffage.
Lorsque le joint passe sous les jeta ou, au contraire, lorsque les,jets passent le long du joint, le métal des bords du joint ou bien les côtés de la rainure sont chauffes progressi-
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vement jusque près du milieu de la longueur de la nappe de flammes, ou un peu en arrière de celle-ci, pour déterminer la fusion du métal.
Il y a avantage à espaoer les jets antérieurs de ré. ohauffage d'une façon relativement large dans le sens transver- sal et de rapprocher du plan oentral longitudinal des rangs ou groupes successifs de jets. Ce résultat peut. être obtenu en faisant converger les lignes de jets d'avant en arrière ou, oom- me c'est représenté, en prooédant de telle Sorte que les rangs antérieurs soient parallèles et plutôt largement espacés, tan- dis que les rangs suivants le sont moins.
Du métal doit être ajouté à la soudure au moment de sa formation et ce métal ajouté peut constituer soit la majeure partie de la soudure achevée, soit une partie moindre. Le fil de métal de soudure est désigné par 12 et est fourni depuis une bobine d'approvisionnement par un dispositif d'alimentation approprié 13 qui peut être monté sur le chalumeau ou sur un au, tre support. Si c'est le chalumeau qui est aotionné dans le sens longitudinal du joint, le chalumeau et le mécanisme d'alimenta- tion sont évidemment Supportés par le chariot commandé. Le fil est guidé depuis le mécanisme d'alimentation jusqu'à la masse ou tête à travers un tube flexible 14 qui est fixé en 15.
Il est prévu un dispositif pour guider le fil de mé- tal à travers l'ensemble de la tête ou masse à Bouder, lequel consiste de préférence, comme précédemment, en un oanal 16 qui est percé à travers la dite masse, mais, suivant l'invention, le canal, à travers lequel le fil est guidé vers la faoe infé- rieure livrant la flamme, s'étend sous une inclinaison allant de haut en bas et d'avant en arrière. L'orifice de sortie 17 de ce oanal se trouve entre les jets de flamme postérieurs, à une certaine distance en avant de l'extrémité postérieure du sys- tème de jeté, tandis que l'autre extrémité se trouve être bien en avant.
On a oonstaté qu'un angle d'environ 15 degrés entre le
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oanal pour le fil métallique et la faoe de la masse ou tête était très avantageux, mais on oomprend que ce chiffre n'est donné qu'à titre d'indication seulement. Plus l'angle sous lequel le fil métallique est guidé et livré à la zône de fu- sion, au-dessous des jeta de flamme postérieurs, est faible, plus la fusion du fil., ou la pose et la fusion du fil, dans le joint fondu pourront se faire rapidement. La livraison de l'extrémité de fil suivant une direotion vers l'arrière per- met des vitesses linéaires de soudure bien plus grandes que celles qu'il était possible d'obtenir aveo les anciens ohalu- meaux à alimention de fil métallique.
Un angle relativement faible de sortie du fil permet d'en disposer une grande lon- gueur dans la région fortement chauffée qui existe entre la tête ou masse à souder et le fond du raccord ou jointe L'in- vention n'est pas nécessairement limitée à la nature partiou lière des moyens pour guider le fil vers le point où il émer- ge à la base du système à jets multiples,du moment que oes moyens Sent disposés pour livrer le fil sous un angle faible et suivant une direction sensiblement en arrière ou en un point adjacent à la région où @e fil est inoorporé au joint à souder.
Le fil rendu plastique par la ohaleur intense, se ploie avant de fondre. Un prooédé efficace consiste à livrer le fil à une vitesse telle qu'il soit continuellement posé à l'état non fonduou partiellement fondu, dans ou Sur le mé- tal fondu qui existe déjà,, la fusion du fil métallique ainsi posé et son incorporation à la matière originelle fondue étant achevées par lesets de flamme en arrière de l'orifi- ce de sortie 17.
Au contraire, pour certaines opérations, il est bon d'ajouter le métal sous la forme d'un courant fondu ou d'une suite de gouttes ce qui peut être obtenu en utilisant suffi- samment de chaleur par rapport à la vitesse à laquelle le fil est entraîné.
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Dans tous les cas, le présent perfectionnement per- met de livrer une grande quantité de fil par unité de temps, à des vitesses de l'ordre d'environ 15 centimètres à la minute, par exemple, pu même davantage, en permettant ainsi d'opérer la Soudure à une allure notablement plus rapide, tout en asusu- rant la présenoe dé toute quantité désirée de métal dans chaque section transversale de la soudure.
La vitesse à laquelle le fil métallique peut être entraîné et à laquelle son métal peut être incorporé à la Sou- dure peuvent également être augmentées sensiblement par l'em- ploi d'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, dont les applications sont données à titre d'indication seulement, étant donné qu'on peut les réaliser de différentes manières.
0'est ainsi que la région de la partie inférieure de la masse, à l'endroit où sort le fil, est représentée comme étant entaillée pour former un évidement 18, un ou plusieurs passages 19 pour les jets de chauffage étant représentés oom- me étant percés à peu près dans le plan vertical du canal gui- de-fil, pour délivrer leurs jets à l'intérieur des dits évide- ments et leur permettre d'agir sur le fil et de le. chauffer fortement avant son entrée dans la zône de fusion.
La disposition particulière de ces jets de flammes pour le chauffage préalable du fil peut varier; ils peuvent être suffisants pour fondre le fil ou pour amorcer la fusion, ou bien ils peuvent simplement fournir au fil une chaleur suf- fisante pour que ce fil fonde dans l'espace existant entre la masse à souder et la matière à assembler, ou bien encore ils peuvent contribuer à rendre le fil plastique dans les cas où celui-ci est posé dans la soudure à fondre, plus ou moins bien en place.
Un ou plusieurs autres évidements 20 taillés dans la partie inférieure de la masse, exposent le/fil à l'action
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de la ohaleur rayonnante intense qui existe entre la tête ou masse et le jointe avant que ce fil ne Sorte de la masse. L'é- videment 18 contribue également à cette action. Les avantages qui résultent de l'exposition préalable du fil à la chaleur rayonnante intense sont similaires à ceux qui viennent juste- ment d'être expliqués relativement aux jets de flammes pour le ohauffage préalable du fil. L'une ou l'autre de ces oarao- téristiques ou même les deux peuvent être employées aveo avan- tage.
Une autre caractéristique importante réside dans le fait d'obliger les gaz enveloppants ohauffés à 8'écouler au- tour du fil sur une distance assez grande, au fur et à mesure que le fil avance vers la zône de soudure. Cette opération peut être effectuée de diverses manières. Dans la forme de réa- lisation qui est représentée, le oanal 16 est notablement plus grand que le fil à guider et une lumière d'échappement SI est ménagée dans la masse à soudera à l'extrémité supérieure de ce oanal et en un point adjacent à l'extrémité du tube 14, bien qu'elle puisse être placée en un autre pointe Les gaz qui s'é- ohappent de oette lumière ou prifice peuvent être enflammés et brûlent d'une façon inoffensive, comme une flamme à basse tem- pérature. En l'absence d'un orifice de ce genre.,
les gaz au- raient tendanoe à s'écouler Sur toute la longueur du tube 14, ce qu'ils feraient difficilement, tout au moins en quantité suffisante pour pouvoir exercer un effet quelconque, et ce en raison de la résistance par frottement et du mouvement du fil qui s'opposeraient à leur écoulement. Le chauffage préalable du fil obtenu à l'aide de ces gaz oontribue très sensiblement à permettre d'augmenter les vitesses d'entraînement du fil.
Bien que certaines formes de réalisation de l'inven- tion aient été décrites en détail, il va de soi que celles-ci peuvent varier sans s'écarter du prinoipe/de l'invention.