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Procédé et dispositif pour la production de joints longitudinaux soudés.
11 est connu de souder les joints longitudinaux, en particulier de tubes et de corps creux, aussi bien au moyen de la soudure par arc à gaz ou à flamme que parla soudure à résistance. On a alors observé que le procède par résistance fonctionne de façon plus économique et mieux exempte d'inconvénients que les autres procédés. Aussi bien lors de la soudure au gaz que lors de la soudure par arc à flamme, une forte oxydation du joint soudé est inévitable de sorte que pendant la soudure cette couche d'oxyde est enfermée dans le joint soudé et nuit à la solidité du tube.
D'autre part, ce mode de chauffage peut aussi être employé -cour 1'échauffement préalable, mais alors l'inconvénient dé-
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orit apparait encore plus fortement.
Lors du chauffage préalable au moyen du principe de la résistance , il se produit une minime oxydation mais il est redouter que ce joint garni d'oxyde soit introduit sous la soudure. On n'avait pas la possibilité, ..aigre les dispositions mécaniques compliquées antérieu- res, comme par exemple le découpage des arêtes, d'amener le joint à souder déjè, à l'état réchauffé, exempt d'oxy- de, à la zone de soudure.
Initialement on a essayé d'exécuter la soudure de joints longitudinaux, par exemple de tubes en fer plat, lainé à chaud et recourbé, sans usinage des arêtes.
Cr, les arêtes de fers plats laminés à chaud sont en général fondes et rugueuses, forment dans la fente des ecartements très différents l'un de l'autre et offrent au passage du courant une surface très désavantageuse.
Par suite de ces défautsd'uniformité, il arrivait même fréquentent que les arêtes ne pouvaient être amenées en contact au point de la soudure. On s'est vu forcé par consiquent, pour ne pas devoir abandonner le procédé, d'usiner mécaniquement les arêtes. De ce fait on pro- daitbien des surfaces notablement plus lisses mais on ne pas - produire le caractère lisse qui est né- cessaire peur une soudure absolument avantageuse sans cheinille de soudure notable. la présente invention écarte ces inconvénients et procure quelques avantages qui conduisent à une amé- lioration de la soudure ainsi une utilisation plus économique du procédé.
La chaleur produite par la première électrode est employée suivant la présente invention, en partie pour lisser les deux joints lors du rapprochement par pres- sion des arêtes qui se produit en mène temps que le
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chauffage préalable et pour établir les surfaces s'adaptant exactement. La valeur de ce fait consiste avant tout en ce que les surfaces s'adaptent absolument l'une à l'autre et s' appliquent l'une contre l'autre de façon absolument solide. La fente est ainsi fermée de façon étanche à l'état plastique et chaud de la matière. Cette phase de. l'opération doit toutefois se faire de telle façon que les arêtes ne se relient pas l'une à l'autre et n'adhèrent pais l'une à l'autre.
La fente à souder est alors conduite fermée sous une tension élastique, et est ouverte légèrement seulement sous les électrodes de soudure. Par conséquent, une oxydation des joints entre le chauffage préalable et la soudure n'est pas possible. L'ouverture de la fente sous les roulettes de soudure.poursuit le but d'obtenir aux arêtes une fusion. Cette fusion ne doit pas être produite brusquement, au contraire les arêtes sont chauffées dans une mesure croissante dépendant de la matière et de l'épaisseur de paroi . Si le chauffage est réalisé de cette manière, la fusion est tranquille de tella faon que lors du rapprochement des arêtes se produisant ensuite, peu de matière est expulsée du joint soudé et qu'il ne se produit par conséquent pas de chenille de soudure notable.
Après la soudure, la pièce soudée est conduite , si c'est nécessaire, à l'opération de recuit, Le chauffage de la matière se trouvant à la température du local sous les électrodes est un chauffage commençant brusquement et très intense, qui, comme son apport se fait plus rapidement que son écoulement dans la matière, est limité seulement à un espace relativement étroit à proximité des deux arêtes. Une chaleur apportée ainsi brusquement à l'inconvénient de provoquer de grandes différences de température étroitement limitées dans l'espace. Un échauffèrent brusQue se 'produira lorsque la soudure n'a pas été précédée
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d'un chaffage préalable ou a été précédée d'un chauffage préalable insuffisant.
Par suite des différences de tem- pérature mentionnées, il se produit dans la matière des tensions qui provoquent des fendillements dans le voisina- ,= du joint soudé. Le recuit a pour but d'empêcher, par l'apport de chaleur supplémentaire dans une plus grande quantité de matière, la différence intense de température et de compenser les tensions se produisant dans la matière.
Il en résulte le fait que le recuit doit être en corrélation intime avec le chauffage préalable lorsqu'on veut produire une soudure irréprochable, ne donnant pas des chenilles de soudure considérables et ne provoquant pas dans la pièce des tensions inadmissibles. la fonction du chauffae préalable est donc de chauffer le joint à souder.
Par le fait qu'au moyen du chauffage préalable le tube a déjà une certaine température lors de l'arrivée aux électrodes de soudure, l'accroissement de chaleur provoqué par les électrodes de soudure n'est pas brusque. Le chauffage - à la température de seddure ne se produit donc pas à la manière d'une se- cousse, en particulier pour cette raison que sur le trajet de l'électrode de réchauffage jusqu'aux électrodes de soudure, le tube est encore constamment sous le courant et conserve par conséquent sa chaleur. Dans le cas où le procédé de recuit mentionné est nécessaire, il ne faut apporter, dans le cas d'un chauffage préalable suffisant, qu'aune quantité de chaleur minime au tube.
Si le chauffage préalable est, suivant le but, minime, il est évidement pour tout homme de métier que pour éliminer de nouveau du tube les tensions ayant pris naissance lors de la soudure, l'opération de recuit doit avoir lieu. insi s'explique le rapport de dépendance déterminé entre la chaleur du réchauffage et la chaleur du recuit.
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La. présente invention permet, par un dispositif simple, de conserver la dépendance entre les deux opérations mentionnées.
L 'électrode de chauffage préalable et l'électrode de recuit sont raccordées à la même phase d'un réseau triphasé. Lorsque donc l'opération de soudure est déterminée par la matière et les dimensions de celle-ci, on dispose d'un courant déterminé pour la phase sur laquelle se trouvent la roulette de récahauffage et la roulette de recuit. Si donc pour, le réchauffage on consomme plus de courant, il en reste moins pour le recuit et vice-versa. par une disposition particulière dont une forme de réalisation est décrite ci-après, il est possible d'effectuer d'une part la répartition du courant entre la roulette de réchauffage et la roulette de recuit, et d'autre part d'influencer la quantité de courant pour cette phase?.
La fig. 1 représente un dessin schématique .d'un dispositif de soudure construit suivant la présente invention. Le tube à souder 1 est attiré sous les électrodes de réchauffage 2, ensuite sous les deux électrodes de soudure 3 et finalement sous l'électrode de recuit 4. Le passage se fait alors dans le sens de la flèche. Le guidage du tube est produit par plusieurs roulettes 5,6 et 7 disposées horizontalement et verticalement. Le tube parvient à l'état façonné, avec la fente ouverte, à l'électrode 2 de chauffage préalable. Il est ici comprimé de façon que la, fente se ferme de la manière décrite précédemment et subisse un chauffage préalable.
Après que les arêtes, ont été lissées suivant la description qui précède, le tube s'ouvre de nouveau par suite de sa tension élastique et parvient alors sous les électrodes de soudure 3 où se produit la fusion et la compression subséquente en vue du soudage. Sous la roulette-électrode 4 se produit finalement le recuit.
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en vue de face fig. 4/et à la fig. 5 en vue de côté. Chacune des deux roulettes-électrodes mentionnées est guidée par deux porte- électrodes 7,7. Ces porte-électrodes présentent une fente horizontale dont les bords sont maintenus rapprochés par une vis avec intercalation d'un ressort.
On a ainsi la cer- titude que le palier s'applique toujours parfaitement sur la ro@lette-électrode. Dans les réalisations actuelles, la fente n'existait pas, de sorte qu'un réglage du palier n'é- tait pas possible ou bien le support était en deux pièces avec des moitiés de palier amovibles. Ceci avait l'incon- vénient que l'amenée du courant était très défavorable vu que la section transversale pour le passage du courant vers le tourillon de l'électrode s'établissait seulement sur la moitié de la périphérie et que le courant parvenait seule- ment dans une mesure minime au coussinet détaché du palier.
La présente invention évite ces inconvénients. Elle assure, comme on le voit en particulier sans difficulté à la fig. 4 ; un bon passage du courant du porte-électrode au tourillon de l'électrode sur presque toute la périphérie.
Un outre la vis avec le ressort placé sous elle assure une liaison permanente, se fermant, mais cependant élastique en- tre le porte-électrode et le tourillon de la roulette-élec- trode. Les deux porte-électrodes 7,7 sont maintenus ensem- ble par les vis 8,8,8. L'amenée du courant se fait par les câbles 9 et 10 qui sont toutefois raccordés à la même phase.
Si l'opération dans une des deux électrodes en rou- lettes plus de courant que dans l'autre, on fait tourner le volant à main 11 ou 12. Par ce fait la roulette-électro- de est appliquée plus ou moins fortement sur le tube et offre ainsi au courant une possibilité de passage plus ou moins bonne. Mais comme les deux câbles 9 et 10 sont rac- cordés à la même phase, une augnentation du passage du cou- rant dans la roulette-électrode 4 signifie une diminution
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de celui-ci dans la roulette-électrode 2 et inversement.
L'augmentation ou la diminution de la pression qui est exercée par les deux roulettes-électrodes 3 et 4 est produite par les deux ressorts 13 et 14 ; outre, la disposition élastique des électrodes en roulettes présente l'avantage que ces électrodes peuvent céder devant les inégalités du tube. Suivant lamanière dont les roues à main 11 et, 12 sont tournées, les ressorts en hélice sont tendus ou détendus en concordance et exercent une pression correspondante.
Les deux roulettes-électrodes 2 et 4 peuvent, être déplacées indépendamment l'une de l'autre de telle manière que leur distance de l'électrode de soudure 3 se modifie.
En cas d'augmentation de cette distance, la résistance donnée par la longueur de tube augmente. Par conséquent, une plus grande quantité de courent est amenée pour la réalisa- tion de l'opération nécessaire pour que, avec la résistance modifiée, la température nécessaire soit atteinte. Les porte- électrodes 7,7sont fixés à deux chevalets 15 et 16 qui peuvent être déplacéspâr une manivelle avec tige filetée, comme on l'a représenté à la fig. 1, ou par des dispositifsanalogues.
L'amenée du courant aux électrodes de soudure 3,3 se faisait jusqu' à présent de telle manière que les câbles ou des contacts frottants fixés à ceux-ci étaient amenés à l'axe des roulettes d'électrode sur le côté de l'appui de celle-ci. La fig. 3 montre les deux roulettes de soudure en vue de face; la fi'g. 2 l'une dé celles-ci en vue de c6té.
Dans la disposition suivant la présente invention le câble ou la bague 17 fixée à celui-ci s'attache à l'axe d'électrode 18 du côté de la roulette d'électrode opposé à. l'appui, c' est à dire des .côtés des deux roulettes-électrodes qui sont tournés l'un vers l'autre. La bague 17 est en deux pièces et est pressée par la vis 19 avec ressorts in-
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tercalés 20, autour de l'axe 18. La 'bague 17 est de forme conique intérieurement et 1 'axe 18 est conique extérieu- rement de sorte que lors du serrage de la vis 19, la bague 17 estpressée non seulement constamment contre le cône de l'axe 18 mais aussi contre l'extérieur de la roulette-élec- (,rode.
Grâce à ce dispositif, on procure donc un contact permanent et aussi grand que possible entre la bague de frottement 17 et la roulette-électrode. La pression est élastique c'est à dire que les ressorts 20 font en sorte qu'en cas d'usure éventuelle, les deux moitiés de bague s'appliquent solidement toujours à nouveau contre le cône de l'axe.
Grâce à cette conformation conique de la bague et de l'axe de l'électrode, le dispositif compliqué qui a été nécessaire jusqu'à présent pour la fixation de la bague sur l'axe cylindrique de la rouletteélectrode est devenu superflu., Par le fait que les bagues sont mainte- nant fixées sur les deux côtés tournés l'un vers l'autre des roulettes-électrodes, le câble cers les deux roulettes- électrodes est raccourci, la construction est simplifiée et la perte de courant est plus minime.
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Method and device for the production of longitudinal welded joints.
It is known to weld longitudinal joints, in particular of tubes and hollow bodies, both by means of gas or flame arc welding and by resistance welding. It was then observed that the resistance process works more economically and better free from drawbacks than the other processes. Both in gas welding and in flame arc welding, strong oxidation of the welded joint is inevitable so that during welding this oxide layer is trapped in the welded joint and adversely affects the strength of the tube. .
On the other hand, this heating method can also be used -cour preliminary heating, but then the disadvantage
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orit appears even more strongly.
During the preliminary heating by means of the principle of resistance, a minimal oxidation occurs but it is feared that this gasket filled with oxide is introduced under the weld. The previous complicated mechanical arrangements, such as the cutting of the edges, did not have the possibility of bringing the joint to be welded already, in the heated state, free of oxide, to the weld area.
Initially, attempts were made to weld longitudinal joints, for example of flat iron tubes, hot-rolled and curved, without machining the edges.
Cr, the edges of hot-rolled flat irons are generally solid and rough, form very different spacings in the slot from one another and provide a very disadvantageous surface to the passage of the current.
As a result of these defects of uniformity, it even often happened that the edges could not be brought into contact at the point of the weld. Consequently, in order not to have to abandon the process, we were forced to machine the edges. As a result, noticeably smoother surfaces are produced, but the smoothness which is necessary for an absolutely advantageous weld without noticeable weld pins is not produced. the present invention obviates these drawbacks and provides some advantages which lead to an improvement in the weld thus a more economical use of the process.
The heat produced by the first electrode is employed in accordance with the present invention, in part to smooth the two joints during the pressure-approximation of the ridges which occurs in the course of the heating.
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pre-heating and to establish exactly matching surfaces. The value of this fact consists above all in that the surfaces adapt absolutely to each other and press against each other absolutely firmly. The slot is thus sealed in the plastic and hot state of the material. This phase of. the operation must however be done in such a way that the edges do not connect to each other and do not adhere to each other.
The weld slot is then driven closed under elastic tension, and is opened slightly only under the weld electrodes. Therefore, oxidation of the joints between preheating and solder is not possible. The opening of the slot under the welding rollers continues the goal of obtaining a fusion at the edges. This melting should not be produced suddenly, on the contrary the edges are heated to an increasing extent depending on the material and the wall thickness. If the heating is done in this way, the fusion is quiet so that when the edges come together next, little material is expelled from the welded joint and therefore no noticeable weld crawl occurs.
After welding, the welded part is taken, if necessary, to the annealing operation.The heating of the material to the temperature of the room under the electrodes is a heating that begins suddenly and very intensely, which, as its input occurs more quickly than its flow in the material, is limited only to a relatively narrow space near the two edges. A heat thus brought abruptly has the disadvantage of causing large temperature differences which are narrowly limited in space. A sudden heat up That will happen when the weld has not been preceded
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pre-heating or was preceded by insufficient pre-heating.
Due to the temperature differences mentioned, stresses occur in the material which cause cracks in the vicinity of the welded joint. The purpose of annealing is to prevent, by adding additional heat to a larger quantity of material, the intense temperature difference and to compensate for the stresses occurring in the material.
This results in the fact that the annealing must be intimately correlated with the preliminary heating when it is desired to produce an irreproachable weld, not giving considerable weld tracks and not causing inadmissible stresses in the part. the function of the preliminary heater is therefore to heat the joint to be welded.
Due to the fact that by means of the preliminary heating the tube already has a certain temperature when it arrives at the welding electrodes, the increase in heat caused by the welding electrodes is not abrupt. The heating - to the seddure temperature therefore does not take place in the manner of a jerk, in particular for this reason that in the path from the heating electrode to the welding electrodes the tube is still constantly under the current and therefore retains its heat. In the event that the mentioned annealing process is necessary, only a minimal amount of heat has to be supplied to the tube with sufficient preheating.
If the preliminary heating is, according to the goal, minimal, it is obviously for any person skilled in the art that in order to eliminate again from the tube the tensions which have arisen during the welding, the annealing operation must take place. This explains the determined dependency ratio between the heat of reheating and the heat of annealing.
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The present invention makes it possible, by means of a simple device, to maintain the dependence between the two operations mentioned.
The pre-heating electrode and the annealing electrode are connected to the same phase of a three-phase network. When therefore the welding operation is determined by the material and the dimensions thereof, there is a current determined for the phase on which the reheating wheel and the annealing wheel are located. If therefore for reheating more current is consumed, less is left for annealing and vice versa. by a particular arrangement, one embodiment of which is described below, it is possible on the one hand to distribute the current between the reheating wheel and the annealing wheel, and on the other hand to influence the quantity current for this phase ?.
Fig. 1 is a schematic drawing of a welding device constructed in accordance with the present invention. The weld tube 1 is drawn under the heating electrodes 2, then under the two welding electrodes 3 and finally under the annealing electrode 4. The passage then takes place in the direction of the arrow. The guide of the tube is produced by several rollers 5, 6 and 7 arranged horizontally and vertically. The tube arrives in the shaped state, with the slit open, at the preheating electrode 2. It is here compressed so that the slit closes in the manner described above and undergoes preliminary heating.
After the ridges have been smoothed out according to the above description, the tube opens again as a result of its elastic tension and then reaches under the welding electrodes 3 where the fusion and subsequent compression takes place for the purpose of welding. Annealing finally takes place under the wheel electrode 4.
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in front view fig. 4 / and in fig. 5 in side view. Each of the two mentioned electrode wheels is guided by two electrode holders 7,7. These electrode holders have a horizontal slot whose edges are held together by a screw with the interposition of a spring.
This ensures that the bearing always applies perfectly to the wheel electrode. In current embodiments, the slot did not exist, so adjustment of the bearing was not possible or the carrier was in two pieces with removable bearing halves. This had the disadvantage that the supply of the current was very unfavorable since the cross section for the passage of the current to the journal of the electrode was established only on half of the periphery and that the current only reached- to a minimal extent to the bush detached from the bearing.
The present invention avoids these drawbacks. It ensures, as can be seen in particular without difficulty in FIG. 4; good current flow from the electrode holder to the electrode journal over almost the entire periphery.
Besides, the screw with the spring placed under it ensures a permanent connection, closing, but nevertheless elastic between the electrode holder and the journal of the wheel-electrode. The two electrode holders 7,7 are held together by the screws 8,8,8. The current is supplied via cables 9 and 10 which are however connected to the same phase.
If the operation in one of the two electrodes in rollers more current than in the other, the handwheel 11 or 12 is rotated. By this fact the wheel-electro- de is applied more or less strongly on the tube and thus offers the current a more or less good possibility of passage. But as the two cables 9 and 10 are connected to the same phase, an increase in the flow of current in the wheel-electrode 4 means a decrease.
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of this in the wheel electrode 2 and vice versa.
The increase or decrease in the pressure which is exerted by the two roller electrodes 3 and 4 is produced by the two springs 13 and 14; Furthermore, the elastic arrangement of the electrodes in rollers has the advantage that these electrodes can give way to the unevenness of the tube. Depending on the manner in which the hand wheels 11 and 12 are rotated, the helical springs are tensioned or relaxed in accordance with and exert a corresponding pressure.
The two wheel electrodes 2 and 4 can be moved independently of one another in such a way that their distance from the welding electrode 3 changes.
As this distance increases, the resistance given by the tube length increases. Therefore, more current is supplied to perform the necessary operation so that with the modified resistance the necessary temperature is reached. The electrode holders 7, 7 are fixed to two trestles 15 and 16 which can be moved by a crank with a threaded rod, as shown in FIG. 1, or by similar devices.
The supply of current to the welding electrodes 3,3 has hitherto been done in such a way that the cables or rubbing contacts attached to them were brought to the axis of the electrode rollers on the side of the support thereof. Fig. 3 shows the two welding rollers in front view; the fi'g. 2 one of these for side view.
In the arrangement according to the present invention the cable or ring 17 attached thereto attaches to the electrode shaft 18 on the side of the electrode roller opposite to. the support, that is to say the sides of the two wheel-electrodes which are turned towards one another. The ring 17 is in two pieces and is pressed by the screw 19 with internal springs.
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tercalées 20, around the axis 18. The ring 17 is tapered internally and the axis 18 is tapered externally so that when tightening the screw 19 the ring 17 is not only pressed constantly against the cone. of axis 18 but also against the outside of the roulette-élec- (, rode.
By virtue of this device, therefore, a permanent and as large as possible contact is obtained between the friction ring 17 and the wheel electrode. The pressure is elastic, that is to say that the springs 20 ensure that in the event of possible wear, the two ring halves always rest firmly against the cone of the axle.
Thanks to this conical conformation of the ring and of the axis of the electrode, the complicated device which has been necessary until now for the fixing of the ring on the cylindrical axis of the wheel electrode has become superfluous. Because the rings are now attached to the two facing sides of the electrode rollers, the cable to the two electrode rollers is shortened, construction is simplified, and current loss is less.
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