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" PROCEDE POUR ENLEVER DU METAL DE LA SURFACE D'UN
CORPS METALLIQUE " @ La présente invention est'relative à un procédé pour enlever du métal, à une température d'inflammation ou d'allumage, de la surface d'un corps métallique, en appliquant progressivement un jet de gaz oxydant sur des parties successives de cette surface; elle vise également les corps métalliques obtenus par ce procédé.
Dans beaucoup de cas, il est à souhater d'enlever du métal d'une partie seulement d'une surface métalli- que de façon à produire une coupe qui soit inclinée vers l'intérieur à partir d'une partie non coupée de la surface et qui aille jusqu'à un bord extrême du corps métallique.
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Ceci est en particulier le cas lorsque l'on désire effectuer des coupes sur le bord de plaques ou objets d'autres formes, qui doivent ensuite être réunis par soudure. Ces coupes ou ces biseaux peuvent avoir la forme d'un demi U, de sorte que, lorsque deux plaques ainsi découpées sont disposées avec leurs bords en biseau l'un contre l'autre, on a une rainure en forme d'U qui convient pour la soudure.
En général, il y a tendance à ce que de la matière formant bavure reste sur les bords de la coupe. La formation de ces bavures est due à l'effet de lavage de la scorie lorsqu'elle est refoulée hors de la coupe et sur la surface du corps métallique par la force du jet de gaz oxydant. La scorie peut comprendre à la fois du métal oxydé et du métal fondu et ce dernier a tendance à se solidifier sur les bords de la coupe et il est extrêmement difficile à enlever.
La présente invention est relative à un procédé perfectionné d'enlèvement du métal de sur une surface sensiblement verticale d'un corps métallique de façon à donner une coupe dont un bord va en s'inclinant vers l'in- térieur à partir d'une partie non coupée de cette surface, ce procédé consistant à diriger sur. cette surface, au voisinage de sa partie non coupée, un jet de gaz oxydant légèrement incliné vers le bas et faisant, un angle aigu avec cette surface, dans la direction des différentes parties successives d'où le métal doit être enlevé et à appliquer progressivement ce jet de gaz sur des parties successives de cette surface.
En inclinant le jet de gaz oxydant à l'écart de la partie non coupée de la surface du bord, toute
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la scorie est chassée effectivement sur le côté de la coupe et en s'éloignant de la nouvelle surface libre produite.
Le procédé selon l'invention peut être efficacement mis en oeuvre de la façon représentée sur le dessin annexé dans lequel :
La figure 1 est une coupe suivant la ligne 1-1 de la figure 2, montrant la position relative d'une tuyère par rapport aux bords d'une plaque métallique d'où le métal est enlevé en donnant une coupe en forme de demi U.
La figure 2 est une vue de côté de la tuyère et de la plaque de la figure 1 montrant l'inclinaison vers le bas de la tuyère à mesure qu'elle se déplace parallèlement àu bord de la plaque et,
La figure 3 est une vue en plan de la tuyère et de la plaque représentées sur la figure 1, montrant l'application du jet de gaz oxydant suivant un angle aigu, par rapport à la surface du bord de la plaque.
De façon à enlever du métal de la surface, on doit le ehauffer ,à une température d'inflammation ou d'allumage avant d'y appliquer le jet de gaz oxydant. Tout le corps métallique peut être chauffé à une température d'inflammation, par exemple dans un four, ou bien on peut utiliser un arc électrique ou une flamme chauffant à température élevée de façon à chauffer des parties successives de métal de la surface à une température d'allumage, avant l'application du jet de gaz oxydant. De préférence, on utilise une tuyère unique N donnant un jet de gaz oxydant et un certain nombre de flammes chauffant à température élevée. La tuyère N du chalumeau peut comporter un passage central 10 pour un gaz oxydant, tel que de
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l'oxygène ou un mélange d'oxygène et d'air de façon à réaliser un jet de gaz oxydant.
On peut prévoir un certain nombre de passages 11 , entourant le passage central 10, dans lesquels passe un gaz combustible, par exemple un mélange d'oxygène et d'acétylène , en vue de donner des flammes de chauffage servant à chauffer le métal à enlever à une température d'inflammation. On a décrit des tuyères de ce genre dans la demande de brevet américain N 536.254 du 9 Mai 1931 aux noms de W.S. Walker et W.J. Jacobsson.
On peut déplacer la tuyère N par rapport au bord de la tôle 12 de toute façon appropriée. De façon à donner des coupes rectilignes, il est préférable d'utiliser un chariot automatique. Un chariot de 'ce genre peut se déplacer sur la surface de la plaque 12 et être guidé par un rail monté sur celle-ci, un bras fixé au chariot s'étendant audelà du bord de la plaque. Sur ce bras, peut être montée une console dirigée vers le bas à laquelle la tuyère N peut être fixée de façon réglable. On a décrit un appareil de ce genre dans la demande de brevet américain ? 1. 470 du 27 Janvier 1935 aux noms de J.H, Bucknam et H.J. Miller.
Pour enlever du méal de surface selon la présente invention, on met en place la tuyère N sur la surface du bord d'une plaque 12 sensiblement horizontale, de façon que son axe longitudinal soit légèrement incliné vers le bas, en faisant en même temps un angle aigu par rapport à la surface. Le jet de gaz oxydant sortant du bec de la tuyère est appliqué au voisinage de la partie non coupée 13 de la surface et sensiblement en direction des parties de surface successives d'où le métal doit être enlevé.
Le gaz combustible sortant des p assages 11 chauffe le métal directement en avant de la tuyère, à une tem-
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pérature d'inflammation et le gaz oxydant qui vient au contact du métal chauffé fait que celui-ci s'enflamme et brûle. En frappant le bord de laplaque 12 suivant un angle aigu, le jet de gaz produit la partie courbe 14 de la coupe. Le jet de gaz oxydant est dévié par la partie courbe 14 qu'il produit et balaye la partie inférieure de la surface chauffée jusqu'au bord extrême inférieur de la plaque, de façon à produire la partie 15 sensiblement rectiligne de la coupe qui fait un angle aigu avec la partie non coupée 13 du bord de la plaque, comme on le voit sur la figure 1.
Cette combustion ou oxydation du métal de surface que l'on vient de décrire a lieu progressivement à mesure que chacune des parties successives du métal de surface chauffé vient au contact du jet de gaz oxydant. En faisant une coupe de cette façon sur le bord vertical de la plaque 12, avec le jet de gaz oxydant légèrement incliné vers le bas et en s'écartant de la partie non coupée de la surface du bord, le métal enlevé est entrainé efficacement, de sorte que la nouvelle surface libre produite est exceptionnellement lisse et de contour uniforme, sans accumulation de scories ou de bavures sur le bord inférieur extrême de la coupe.
En outre, en enlevant du métal d'une
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surface verticale, ".... 1.'¯+iJ';9 1", g....n?+6 pnn..... !J;n..'I" surface , on utilise la gravité pour aider le jet de gaz oxydant à entrainer le métal enlevé de sur la surface coupée.
Quoique le métal de surface enlevé puisse être amené complètement à l'état oxydé, on peut réaliser une économie considérable dans la quantité de gaz oxydant uti-
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lisé, en enlevant une partie sensible de la surface sans l'oxyder complètement. Le métal enlevé, comprenant un mélange de aétal oxydé et de métal fondu, a été appelé une "scorie", et cette scorie chassée en avant ou sur les côtés de la coupe, à mesure que celle-ci est effectuée, est amenée sensiblement à un état granulaire, non adhérent.
Le décuupage à la flamme, suivant le procédé ci-dessus indiqué, a été réalisé en pratique de façon satisfaisante avec des vitesses de gaz oxydant allant de 60 à 300 mètres à la seconde. Toutefois, dans la plupart des applications, on règle la pression du gaz oxydant de façon à avoir un jet de gaz oxydant ayant une vitesse comprise entre 165 et 230 mètres par seconde. Les vitesses des jets de gaz oxydant que l'on vient de donner .sont les vitesses de gaz sortant des tuyères, calculées en supposant qu'une quantité mesurée de gaz sortant dans un temps donné est à une température de 21 et à pression atmosp hérique.
Le procédé suivant l'invention, de découpage à la flamme, est particulièrement intéressant pour la préparation de bords de plaques relativement épaisses en vue de la soudure. La surface terminée, découpée à la flamme, comme on vient de le dire, porte un revêtement très mince d'oxyde de fer une fois que l'oxyde magnéti- que libre a été enlevé de la surface. L'épaisseur de cet- te pellicule d'oxyde de fer est sensiblement égale à une longueur d'onde de lumière et, en dessous de cette pel- licule d'oxyde, se trouve une couche mince de métal con- tenant du carbone, en quantité plus grande que celle du
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métal primitif , avant l'opération de découpage à la flamme.
De cette façon , la surface découpée à la flamme est améliorée et dans un état tel que la soudure subséquente des deux plaques comportant des surfaces de ce genre, se trouve considérablement facilitée et le joint de soudure résultant a une résistance et une régularité supérieures aux joints produits jusqu'ici avec ce genre de soudure.
La forme de la coupe produite dépend de la vi- tesse du jet de gaz oxydant et de sa vitesse de déplacement par rapport à la surface du corps métallique ainsi que de l'angle particulier suivant lequel le jet de gaz est appliqué sur la surf ace. En général, la vitesse du jet de gaz et sa vitesse de déplacement par rapport à la surface sont choisies de façon à obtenir la maximum d'économie du gaz. En faisant varier l'angle suivant lequel le jet de gaz est appliqué sur la surface, on peut obtenir des coupes les ayant en section un contour déterminé.
Il est, par suite, bien entendu que le présent procédé de découpage à la flamme n'est pas limité à la coupe de forme particulière représentée et décrite ci-dessus.
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"PROCESS FOR REMOVING METAL FROM THE SURFACE OF A
METAL BODY "@ The present invention relates to a process for removing metal, at an ignition or ignition temperature, from the surface of a metal body, by gradually applying a jet of oxidizing gas to successive parts. of this surface; it also covers the metallic bodies obtained by this process.
In many cases, it is desirable to remove metal from only a portion of a metal surface so as to produce a cut which slopes inward from an uncut portion of the surface. and which goes to an extreme edge of the metallic body.
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This is in particular the case when it is desired to make cuts on the edge of plates or objects of other shapes, which must then be joined by welding. These cuts or bevels can have the shape of a half U, so that when two plates thus cut are arranged with their edges bevelled against each other, there is a suitable U-shaped groove. for soldering.
In general, there is a tendency for some burr material to remain on the edges of the cut. The formation of these burrs is due to the washing effect of the slag as it is forced out of the cup and onto the surface of the metal body by the force of the jet of oxidizing gas. The slag can include both oxidized metal and molten metal and the latter tends to solidify at the edges of the cut and is extremely difficult to remove.
The present invention relates to an improved method of removing metal from a substantially vertical surface of a metal body so as to provide a cut having one edge slanting inwardly from a section. uncut portion of this surface, this process of directing on. this surface, in the vicinity of its uncut part, a jet of oxidizing gas slightly inclined downwards and making an acute angle with this surface, in the direction of the various successive parts from which the metal must be removed and to be applied gradually this jet of gas on successive parts of this surface.
By tilting the jet of oxidizing gas away from the uncut part of the edge surface, any
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the slag is effectively driven off the side of the cut and away from the new free surface produced.
The method according to the invention can be effectively implemented as shown in the accompanying drawing in which:
Figure 1 is a section taken along line 1-1 of Figure 2, showing the relative position of a nozzle with respect to the edges of a metal plate from which the metal is removed giving a half U-shaped section .
Figure 2 is a side view of the nozzle and plate of Figure 1 showing the downward tilt of the nozzle as it moves parallel to the edge of the plate and,
Figure 3 is a plan view of the nozzle and plate shown in Figure 1, showing the application of the oxidizing gas jet at an acute angle, relative to the surface of the edge of the plate.
In order to remove metal from the surface, it must be heated to an ignition or ignition temperature before applying the jet of oxidizing gas. The whole metallic body can be heated to an ignition temperature, for example in a furnace, or an electric arc or a flame heating at high temperature can be used so as to heat successive parts of metal on the surface to a temperature. ignition, before the application of the oxidizing gas jet. Preferably, a single nozzle N is used, giving a jet of oxidizing gas and a certain number of flames heating at high temperature. The nozzle N of the torch may include a central passage 10 for an oxidizing gas, such as
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oxygen or a mixture of oxygen and air so as to produce a jet of oxidizing gas.
A number of passages 11 can be provided, surrounding the central passage 10, through which a combustible gas, for example a mixture of oxygen and acetylene, passes, in order to give heating flames serving to heat the metal to be removed. at an ignition temperature. Nozzles of this type have been described in US patent application No. 536,254 of May 9, 1931 in the names of W.S. Walker and W.J. Jacobsson.
The nozzle N can be moved relative to the edge of the sheet 12 in any suitable manner. In order to give straight cuts, it is preferable to use an automatic carriage. Such a carriage can move over the surface of plate 12 and be guided by a rail mounted thereon, an arm attached to the carriage extending beyond the edge of the plate. On this arm, can be mounted a console directed downwards to which the nozzle N can be fixed in an adjustable manner. An apparatus of this kind has been described in the US patent application? 1. 470 of January 27, 1935 in the names of J.H, Bucknam and H.J. Miller.
In order to remove surface metal according to the present invention, the nozzle N is placed on the surface of the edge of a substantially horizontal plate 12, so that its longitudinal axis is slightly inclined downwards, at the same time making a acute angle to the surface. The jet of oxidizing gas exiting the nozzle of the nozzle is applied in the vicinity of the uncut part 13 of the surface and substantially in the direction of the successive surface parts from which the metal is to be removed.
The combustible gas leaving the passages 11 heats the metal directly in front of the nozzle, at a temperature.
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ignition temperature and the oxidizing gas which comes into contact with the heated metal causes it to ignite and burn. Upon striking the edge of plate 12 at an acute angle, the gas jet produces the curved portion 14 of the cup. The jet of oxidizing gas is deflected by the curved part 14 which it produces and sweeps the lower part of the heated surface up to the lower extreme edge of the plate, so as to produce the substantially straight part of the cut which forms a acute angle with the uncut part 13 of the edge of the plate, as seen in Figure 1.
This combustion or oxidation of the surface metal which has just been described takes place gradually as each of the successive parts of the heated surface metal comes into contact with the jet of oxidizing gas. By making a cut in this way on the vertical edge of plate 12, with the jet of oxidizing gas tilted slightly downward and away from the uncut portion of the edge surface, the removed metal is carried away effectively, so that the new free surface produced is exceptionally smooth and of even contour, with no buildup of slag or burrs on the extreme lower edge of the cut.
In addition, by removing metal from a
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vertical surface, ".... 1.'¯ + iJ '; 9 1", g .... n? +6 pnn .....! J; n ..' I "surface, we use gravity to aid the oxidizing gas jet to sweep the removed metal onto the cut surface.
Although the removed surface metal can be brought completely to the oxidized state, a considerable saving can be made in the amount of oxidizing gas used.
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smoothed, removing a sensitive part of the surface without completely oxidizing it. The removed metal, comprising a mixture of oxidized metal and molten metal, has been called a "slag", and this slag driven to the front or to the sides of the cut as it is made is brought to substantially a granular, non-adherent state.
Flame decuupage, according to the method indicated above, has been carried out satisfactorily in practice with oxidizing gas velocities ranging from 60 to 300 meters per second. However, in most applications, the pressure of the oxidizing gas is adjusted so as to have a jet of oxidizing gas having a velocity between 165 and 230 meters per second. The speeds of the oxidizing gas jets which have just been given are the speeds of gas exiting the nozzles, calculated by supposing that a measured quantity of gas exiting in a given time is at a temperature of 21 and at atmospheric pressure. .
The flame cutting process according to the invention is particularly advantageous for the preparation of edges of relatively thick plates with a view to welding. The finished flame cut surface, as just said, bears a very thin coating of iron oxide after the free magnetic oxide has been removed from the surface. The thickness of this iron oxide film is substantially equal to one wavelength of light and below this oxide film is a thin layer of metal containing carbon, in quantity greater than that of
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primitive metal, before the flame cutting operation.
In this way, the flame-cut surface is improved and in such a condition that the subsequent welding of the two plates having such surfaces is considerably facilitated and the resulting weld joint has superior strength and smoothness to the joints. products so far with this kind of welding.
The shape of the cut produced depends on the speed of the oxidizing gas jet and its speed of movement relative to the surface of the metal body as well as the particular angle at which the gas jet is applied to the surface. . In general, the speed of the gas jet and its speed of movement relative to the surface are chosen so as to obtain the maximum economy of gas. By varying the angle at which the gas jet is applied to the surface, it is possible to obtain sections having in section a determined contour.
It is therefore of course understood that the present flame cutting process is not limited to the cut of particular shape shown and described above.