BE416366A

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Publication number: BE416366A
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Description

Pièces tubulaires et leur mode de fabrication par enroule- ment hélicoïdal.

La présente invention a pour objet des pièces obtenues par enroulement hélicoïdal -tubulaires creuses/ainsi que le mode de fabrication de ces pièces. D'une manière plus précise, l'invention a trait aux pièces où l'ébauche, constituée par des spires enroulées hélicoldalement de matière en bande, forme une pièce tubulaire unitaire par fermeture étanche de la ligne de joint séparait les spires voisines au moyen d'une matière de liaison que l'on fait fondre devant cette ligne.

D'une manière plus précise encore, l'invention cou-

vre des pièces tubulaires du type ci-dessus, de constitu- tion bimétallique, comportant une fourrure ou un recou- vrement extérieur continu ou à la fois une fourrure et un revêtement extérieur continus en métal différent du métal formant l'ébauche enroulée hélicoïdalement.

On connaît le mode de formation d'ébauches tubulaires à enroulement hélicoïdal dans un dispositif approprié, sur un mandrin ou sur ce que l'on appelle un noyau d'air et l'on a déjà fait deéléments de tuyau tubulaires creux en fermant d'une manière étanche la ligne de séparation entre les spires voisines par soudure, brasure ou par une opération analogue. Toute- fois jusqu'à, présent, onn'a effectué ces opérations que sur des ébauches finies, coupées en longueur déterminées que l'on traite de la manière désirée à l'état d'éléments ou d'ensembles distincts.

Le principal objet de l'invention réside dans un perfectionnement des procédés antér ieurs et l'inven- tion vise un nouveau procédé de fabrication en même temps qu'un nouvel appareillage pour son exécution, per- mettant la formation continue d'une piè ce tubulaire creu- se unitaire à partir d'une bande enroulée en hélice, cette pièce étant obtenue à l'état terminée avec ferme- ture étanche de la ligne de séparation et de plus avec re- vêtement superficiel en matière désirée, si un tel revête- ment e st à prévoir.

Un autre objet de l'invention consiste à prévoir un procédé et un appareil grâce auxquels non seulement la formation d'une pièce unitaire continue à partir de matière en bande est rendue po ssible, mais encore grâ- ce auxquels il est possible d'employer avantageusement comme partie du procédé de fabrication continue le traite- ment thermique qui pourra être nécessaire pour l'obtention

d'un produit fini au point de vue métallurgique.Sous un au- tre de ses aspects,

l'invention a pour objet la production d'un nouvel article constitué par une pièce tubulaire creu- se bimétallique comprenant une bande enroulée hélicoïdale- ment en une matière donnée et une fourrure ou un revêtement extérieur continu ou à la fois une fourrure et un revête- ment continus solidarisés intimement par fusion avec la bande et établis en une matière différente de liaison qui sert également à fermer d'une manière étanche la ligne séparant les spires voisines de la pièce.

Suivant une autre forme de réalisation de l'inven- tion on a prévu un procédé de fabrication d'une pièce uni- taire tubulaire et creuse, consistant à enrouler hélicolda- lement une bande métallique pour former une ébauche creuse qui avance suivant son axe tout en étant animée d'un mouvement de rotation depuis l'endroit où. elle est enrou- lée et qui possède un joint continu en hélice, à chauffer par induction l'ébauche mobile à mesure qu'elle avance et à fermer ce joint de façon étanche en faisant fondre un métal de liaison dans le joint de la partie chauffée de l'ébauche.

Suivant une autre variante l'ébauche qui avance est maintenue sous la tension d'enroulement. De préférence on exerce une pression suffisante entre les parois du joint de l'ébauche de manière que le métal de liaison non seule- ment soit fondu dans le joint pour le fermer de façon étanche mais forme une sorte d'alliage du métal de liai- le long son et du métal de l'ébauche/du joint ce qui fournit un joint sensiblement aussi résistant que le métal même de l'ébauche.

L'invention a en outre pour objet un appareil qui comprend d'une part,un dispositif d'enroulement destiné

à enrouler hélicoidalement la matière en bande pour en for- mer une ébauche creuse et à faire avancer cette ébauche suivant son axe avec un mouvement de rotation depuis l'en- droit ou s'effectue l'enroulement et,d'autre part,un four électrique à induction susceptible d'être traversé par 1 t ébauche à mesure qu'elle avance depuis sont point d'enrou- lement et destiné à faire fondre le métal de liaison dans le joint de la partie de l'ébauche qui est-chauffé par ce four .

Enfin la présente invention a également pour objet une pièce unitaire tubulaire creuse qui comprend une bande de métal ferreux enroulé en hélice pour former une série de spires contiguës présentant entre elles un joint continu en hélice, du métal de liaison à base de cuivre étant fondu dans ce joint pour le fermer de façon étanche et pour réaliser un joint sensiblement aussi résistant que le métal qui constitue la bande enroulée en hélice. D'autres objets de l'invention se reférant à des détails apparaîtront au cours de la description ci-après en même temps que les avantages dus à l'application de la dite invent ion.

La description qui va suivre, en regard du des- sin annexé donné à titre d'exemple fera bien comprendre de quelle manière l'invention peut être réalisée.

La fig. 1 est une vue schématique, partiellement en élévation et partie en coupe d'un appareil réduit à ses éléments essentiels destiné à l'exécution de l'inven- tion.

La fig. 2 est une vue plus ou moins schématique partiellement en coupe et à plus grande échelle d'un mode

d'exécution préféré d'un appareil destiné à l'exéoution de certains stades de l'invention.

La fig. 3 est une vue prise suivant la ligne 3-3 de la fig. 2.

La fig. 4 est une vue prise suivant la ligne 4-4 de la fig. 3.

La fig. 5 est une vue en coupe à encore plus gran- de échelle d'une forme de pièce tubulaire avec sa fourruee obtenue conformément à l'invention.

La fig. 6 est une vue analogue à la fig. 5 repré- sentant une autré forme de pièce tubulaire obtenue confor- mément à l'invention.

Pour atteindre les résultats visés par l'inven- tion, on enroule d'abord une bande du métal choisi, géné- ralement un métal ferreux tel que l'acier, dans un dis- positif d'enroulement de type connu pour former une pièce tubulaire creuse présentant des spires oontigués séparées par une ligne hélicoïdale continues . Le dispositif d'en- roulement peut utiliser un mandrin mais il est de préfé- rence du type où la bande est cintrée par des matrices formeuses de manière à s'enrouler sur elle-même sans l'aide d'un mandrin.

On appelle généralement ce mode d'enroulement, enroulement autour d'un noyau d'air. Lors- qu'on a enroulé le métal de cette façon, l'ébauche enroulée hélicoidalement tourne autour de son axe longitudinal en quittant le dispositif d'enroulement tout en avançant le long de son axe en suivant ledit axe vers l'opposé du point d'enroulement.

Conformément au procédé suivant l'invention, on chauffe l'ébauche pendant qu'elle tourne et qu'elle avance jusqu'à la température voulue, la partie de l'ébauche qui est chauffée demeurant reliée au dispositif d'enroulement

et l'on amène un métal de liaison approprié sur la partie chauffée de l'ébauche pendant que celle -ci est refoulée par
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le dispositif d'enroulement en subi 5sant 'un B;ou'Fei,',3i:t fie rotation et d'avancement.

La partie de lTébauche qui est chauffée est de pré- férence chauffée en atmosphère réductrice si le métal de la bande ou le métal de liaison sont de nature à présenter une tendance à l'oxydation à la température de fusion du métal de liaison. Il est évident que dans le cas de métal de liaison à point de fusion bas, tel par exemple qu'une soudure, on peut utiliser un fondant approprié à la place de l'atmosphère réductrice de même que dans certains cas il peut être avantageux d'utiliser un fondant en plus de l'atmosphère réductrice.

Lorsque le métal de liaison est amenée sur la bande dans les conditions indi- quées, il est attiré par capillarité dans l'intervalle séparant les spires voisines et il fond sur le métal de la bande de manière à fermer cet intervalle d'une manière étanche en produisant une pièce continue Unitaire partir de l'ébauche hélicoïdale. En raison du mouve- ment continu de l'ébauche pendant l'opération, il se produit une distribution uniforme du métal de liaison le long de la ligne de joint et l'expérience montre que l'on peut obtenir facilement par ce procédé un joint con- tinu parfait entre les spires voisines.

Pour obtenir les résultats les meilleurs avec ce procédé, il est avantageux de procéder à certaines opérations ------------- complémentaires que l'on va maintenant décrire.

Pour assurer uh écoulement convenable du métal de liaison sur la ligne de joint de l'ébauche, il est avan-

tageux de maintenir les côtés du joint aussi près que pos- sible l'une de l'autre de manière à assurer l'écoulement du métal de liaison'sur la ligne de joint sous l'action de sa tension superficielle. L'invention est applicable aux pièces tubulaires dont la bande peut être enroulée pour former un joint par aboutement entre les bords des spires voisines ou encore par recouvrement entre les dits bords.

Avec un joint de l'une ou l'autre espèce, la fermeture étanche du joint, doit essentiellement se faire pendant que l'ébauche n'est pas ehcore détachée du dispositif d'enroulement. En effet la nature de l'ébau- che est telle que le déroulement des spires jusqu'au point de provoquer l'ouverture de la ligne de joint à un degré exagéré se trouve à peu près empêché tant que l'ébauche n'est pas détachée de la bande en voie d'enroulement dans le dispositif d'enroulement. Dans le cas d'un joint par recouvrement, la tension produite par le dis- positif d'enroulement seul est plus efficace pour maintenir la ligne de joint bien fermée que s'il s'agis- sait d'un joint par aboutement.

La raison en est qu'avec un joint du type à recou. vrement, le déroulement qui pourrait se produire dans une pièce détachée se produit a partir de l'extrémité de la pièce enroulée en dernier. Ainsi, avec ce type de joint, la ligne de joint est maintenue par construction à des dimensions relativement faibles par la tension appliquée à l'ébauche par le dispositif d'enroulement. Là où l'on ob- tient une ligne de joint à aboutement, la fermeture na- turelle de la ligne de joint sous l'action de la ten- sion d'enroulement n'est pas aussi prononcée que dans le

cas d'un joint à recouvrement, mais la ligne de joint demeure néanmoins beaucoup mieux fermée lorsque l'ébauche est encore attachée au dispositif d'enroulement que lorsqu'elle en est détachée.

En raison de la possibilité d'un léger déroulement de l'ébauche encore attachée, il est plus avantageux de maintenir l'ébauche sous une tension d'enveloppement suffisante pour maintenir la ligne de joint aussi fermée qu'il est possible en prati- que jusqu'au moment où. elle est fermée d'une manière étanche par le métal de liaison .

Pour les raisons indiquées ci-dessus, l'avan- tage de l'utilisation d'une telle tension d'enveloppe- ment supplémentaire est plus important dans le cas d'une ébauche ayant un joint entre spires du type à aboutement ou d'un autre type ouvert que dans le cas d'une ébauche présentant un joint à recouvrement ou d'un autre type plus ou moins à auto-verrouillage.

Bien que la tension supplémentaire d'en- veloppement soit plus importante dans le cas d'une ébauche ayant un joint entre spires du type à aboute- ment, on comprendra qu'il peut être également avanta- geux de l'utiliser avec un joint à recouvrement.

A titre d'exemple, on a représenté et décrit ci-après une ligne de joint à recouvrement formée par des éléments de la matière formant la bande qui se recouvrent l'un l'autre et qui ont l'épaisseur entière de la bai de elle-même. Il doit être entendu toutefois que lorsque l'on désire que les spires

se recouvrent tout en conservant aes surfaces de paroi intérieure et extérieure lisses, on peut utiliser une bande de matière à bords biseautés d'une manière ap- propriée pour produire un joint à recouvrement biseau- té.

Lorsque la pièce doit être en acier ou autre matière dont le grain soit susceptible de grossir lors- qu'on la chauffe et cela à un degré qui dépend des con- ditions de temps et de température, on peut réduire au minimum ce grossissement du grain en faisant passer l'ébauche, à mesure qu'elle s'avance en sortant du dispositif d'enroulement dans un four électrique du type à induction par hautes fréquence de manière à amener le métal à la température de fusion désirée du métal de liaison en un temps minimum. La fusion du métal de liaison au contact du métal de l'ébauche en mouvement se fait assez rapidement et l'on a cons- taté qu'en utilisant un tel four, on peut amener le métal à la température voulue et le fondre sans que le grossissement du grain cesse d'être négligeable.

Dans certains cas, les caractères physiques demandés à la pièce tubulaire finie peuvent être tels qu'un traitement thermique de la matière soit nécessaire après le chauffage préliminaire de l'ébau- che et après fermeture étanche de la ligne de joint pour donner à la pièce les caractères physiques dési- rés.

Pour effectuer ce traitement thermique, on peut également prévoir comme stades complémentaires du procédé, la trempe de l'ébauche chauffée à la suite de la fermeture étanche de la ligne de joint, On effectue cette trempe en faisant passer l'ébauche dans une zone

de trempe pendant qu'elle est encore attachée au disposi- tif d'enroulement, après quoi on la fait passer dans une zone ultérieure ou la matière est chauffée à la tem- pérature d'étirage voulue.

Ayant présente à la mémoire la description géné- rale précédente, on va maintenant se reporter à la re- présentation schématique de la fig. 1 et on va décri- re en s'y référant un appareillage approprié pour l'exécution du procédé complet tel qu'il a été décrit ci-dessus. Sur cette figure, 10 désigne la bande conti- nue de matière de composition voulue s'avançant sous l'action de galets d'entraînement 12 vers les mâchoires ou matrices de formation 14 où la bande s'enroule pour former l'ébauche présentant des spires héli- coïdales contiguès 16 séparées par la ligne de joint 18.

Au voisinage du dispositif d'enroulement com- prenant les matrices de formation 14 se trouve le four de chauffage désigné par la référence 20 et que l'on a supposé dans le cas actuel être du type à induction par hautes fréquences. Une forme appro- priée de four de ce type comprend un enroulement hélicoïdal 22 en tube de cuivre formant conclue- teur du courant électrique à haute fréquence et dans lequel passe de l'eau de circulation servant au refroidissement. L'enroulement tubulaire est de préfé- rence protégé et maintenu hors du contact du métal de l'ébauche par l'écran cylindrique en quartz 24.

Dans ce type de four, les éléments du four lui-même

ne sont pas à haute température, mais toute matière ma- gnétique passant dans l'enroulement est portée rapide- ment à haute température par le champ magnétique à haute fréquence produit pas le courant traversant l'en- roulement de chauffage. Il est évident que si l'ébauche tubulaire est en matière non magnétique, il est néces- saire d'utiliser un autre type de four de chauffage.

On peut dire qu'en passant dans un four à induction, l'ébauche traverse une zone de hautes températures puis- que dans cette zone l'ébauche est elle-même amenée à hau- te température sans que le four lui-même soit chaud sauf en ce qu'il peut être chauffé par rayonnement à partir de l'ébauche chaude.

Comme on le voit sur la figure les matrices de formation 14 sont du type destiné à l'enroulement de l'ébauche sur noyau d'air et l'absence de mandrin permet l'introduction facile d'un milieu gazeux à l'in- térieur de l'ébauche à partir de l'extrémité où se fait l'enroulement, ce milieu gazeux devant maintenir une atmosphère réductrice à l'intérieur de la partie d'ébauche qui se trouve dans le four de chauffage. On introduit de préférence à cet effet de l'hydrogène dans la tubulure d'admission représentée en 26 et l'on maintient une atmosphère d'hydrogène autour de la partie d'ébauche se trouvant dansle four au moyen d'une admission d'hydrogène arrivant par la tubulure 28.

Le métal de liaison utilisé est représenté comme introduit sous forme d'un fil 30 traversant le noyau d'air autour duquel l'ébauche est enroulée

et arrivant à une vitesse déterminée en passant entre les galets d'alimentation représentés en 32. Comme on le verra plus en détail ci-après, on peut utiliser d'autres modes d'alimentation en métal liaison.

Si comme il a été déjà dit, la nature de la matière formant l'ébauche est telle qu'un traitement thermique soit désiré, l'ébauche qui s'avance passe dans la zone de trempe représentée d'une manière géné- rale en 34 et dans cette zone l'ébauche chauffée se re- froidit à la vitesse voulue. A titre d'exemple, on a représenté cette zone de trempe comme obtenue au moyen d'un serpentin perforé 36 auquel on fournit un fluide de refroidissement par la conduite d'amenée 38 et d'où il est pulvérisé sur l'ébauche comme représenté en 40.

Le fluide utilisé peut être de l'eau, de l'huile, de l'air ou tout autre fluide désiré suivant la vitesse de trempe que l'on désire.

Si la matière doit être soumise au recuit par étirage, on fait passer l'ébauche qui s'avance dans une où seconde zone de chauffage représentée en 42 /l'on amène à nouveau l'ébauche à une température appropriée par tout moyen convenable que l'on a supposé dans l'exemple représenté être un four à résistance électrique dési- d'une manière générale gné/par la référence 44.

La forme d'ébauche représentée en fig. 1 présen- te un joint par aboutement entre spires voisines et comme il a été indiqué précédemment, il est avantageux, ce genre avec/de joint, de maintenir la portion d'ébauche se trouvant dans la zone de chauffage primitive sous une tension d'enveloppement qui tienne la ligne de joint fermée aussi étroitement que possible.

A cet effet il est prévu comme représenté en 46, une série de galets venant frotter contre l'ébauche pour la maintenir conve-

nablement alignée; un ou plusieurs de ces galets sont commandés par des engrenages appropriés représentés en 48 de manière à tourner avec une vitesse périphérique au moins égale à la vitesse de rotation appliquée à l'ébau- che par le dispositif d'enroulement et même de préférence avec une vitesse périphérique qui soit légèrement supé- rieure à cette dernière, l'excès de vitesse lorsqu'elle existe étant équilibré par legLissement qui se produit entre le ou les galets commandés et l'ébauche.

Il est évi- dent que s'il y a un excès d'entraînement des galets, la tension d'enveloppement appliquée à l'ébauche par ces galets doit être très faible pour qu'il n'y ait pas de déformation de l'ébauche.

D'autresgaletsde support telsque ceux repré- sentés en 48 peuvent être disposés en des points désirés quelconques et l'on coupe l'ébauche après qu'elle a été soumise au stade final de l'opération, quel que soit ce stade, de manière à former des organes tubulaires unitai- res de longueur appropriée.

On a représenté avec plus de détail en fig. 2 @ 4 un appareil utilisé avec succès pour l'obtention de pièces tubulaires creuses brasées présentant une ligne de joint à aboutement. Comme on le voit sur ces figures, la bande d'acier 10 traverse d'abord des galets d'entraînement 12 qui tournent à la vitesse voulue sous l'action d'un méca- nisme non représenté et passe ensuite entre deux cylindres de formation 50 qui forment un rebor latéral 10a (fig. 4) le long d'un des bords de la bande.

Après la traversée des cylindres de formation la bande avec son rebord est amenée à traverser les mâchoires d'alimentation 52 et 54 pour se rendre à une matrice de formation 56 convenablement profilée /pour enrouler la bande et lui agissant en combinaison avec le galet 58 et la matrice 60 donner la forme désirée d'une ébauche hélicoïdaleprésentant la ligne de joint à aboutement représentée en 18a.

La mâchoire d'alimentation 54 sur laquelle passe la bcnde présente une rainure longitudin le 62
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dont une extrémité est incurvée latérale:

.i?nt 64 vers le coté de la mâchoire. Le métal de lied son est amené par cette rainure sous la tome d'un l'il qui tend
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I<. être entrafnê a ic, vites;je Lte:ltr...RIIC.."'LG'iiû -a"e Li. bande contre laquelle frotte Ce fil ..léfalliue. Cette ..e-'Lbe àe 1.iétll peut être i'c..cilitée Tnt..'"3Usai.:ei.T.t i:..r l'action d'un ----!et z.io'ieté 3, le fil ijt.llime ssuxzt .eifre se jalet et le. bande; ce jjalet sut être v-nt'useneat entrafhd R. la vitesse voulue par des eu'reges ..propriés représentes en 68.
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Co:ie on le voit fig. 2, la Liftiers de liuisi. as.3nee de cette Llp-uiè--.e prend la for..3 -l'un nroulee.T.t hélicoïdal L. l'intérieur de l'ébauche tubulir, l3 -il fondan''; en =tt#1,znmnt i sone L haute to-.iper.tur:' 3t s'écoul-int dans la lijne de joint pour la L' #=.--=i à 'ux .manière étanche. Couine on le voit ég i e:.isnt ex l'ic' 2, la zone d'. chEu22,---e haute teuipértu." 3st t =:. =,ir#te bzz un four électrique du. type L induction dont la ooctruction est la 's que c el l oe i é J ri te 1. prop.,s lelL. -'1 -; . I . Go ..'jur comprend le serpentin 22 enroulé autour du tube 24 et
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parcouru par du courant sitematif a haute :'r;:ci¯'ï;ce provenant des conducteurs d'amenée xi.

On :¯,3Cj'...v 1.'e=L de uu serpentin 33 par l'.it'éo 7S, P.'e.u étant évacuée par la tubulure de sortie 74.

Dans ce dernier mode d'exécution, comme dans
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celui représenté sohéatiueuent en 1' l, l'hydrosne est introduit dans le four à l'extérieur de la portion d'ébauche qui trouve, par la tubulure 28 et est dmené à l'intérieur de l'ébauche par la tubulure 26.

On a constaté qu'avec un appareil de ce genre, on peut obtenir une brasure parfaire de la ligne de joint d'une ébauche formée par une bande d'acier et l'on peut obtenir également, à condition de prendre certaines pré- cautions simples, un revêtement parfaitement fondu consti- tué par la matière servant à la fermeture de la ligne de joints.

Il est évident que la bande alimentant la machine à enrouler doit être suffisamment propre et débarrassée de rouille. On a constaté que les bandes ordinaires d'acier du commerce sont suffisamment propres pour l'usage considéré.

Lorsque le métal de liaison utilisé est du cuivre, on a également constaté que le fil de cuivre ordinaire du commerce est généralement suffisamment pur pour assurer une liaison satisfaisante. Dans certains cas, il peut être avantageux d'utiliser du cuivre désoxydé. Il est évident qu'un grand nombre d'alliages de cuivre sont appropriés à être utilisés comme métal de liaison et les termes "métal de liaison au cuivre" désigneront ci-après tous les ..étaux de liaison comprenant du cuivre cornue base.

ON a également découvert qu'en fondant un métal de liaison au contact d'une ébauche qui tourne en s'avon- L@ant à la manière décrite ci-dessus, on peut, si on le désire, obtenir une fourrure uniforme à peu -¯:ils parfaite
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fonlue ur 1:::.. surface interne de 11b,uche, 3n fournissant . ' i;

'2.LlCYle au point de fusion une quantité de J,1tc,1 à liaison on excès de celle nécessûir au remplissage dn 1 -- li@ue de joint. Lorsque le métal de liaison est amené a l'intérieur de l'ébauche, le métal en excès tend se distribuer d'une manière uniforme le long de la surface interne de l'ébauche et de plus, la traction due à l'action

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C3.il:il--' -. à 1.;. 11)F3 , j.)il':'; :''7vl:S= :t:'L.3 .,....¯. ,¯. s J..-- "11'3 t v .^ ¯ ¯ t-'- ¯ ¯ =Ti ±* ¯ . ¯. ¯ - z 1 -e- , , W t .u ta" ''"#"b.L'"E des t3i:iU3S séparant les spires vcisic ...3 la ::i.-.Li3 G.3 joint* I n ui,;.3.t us. oxc3s ::3 --t¯.: ..¯ ?-L=Lia#-, ....il , ' la V vJ li .. 1 i Ulia :ic'J U(:. tu..Í.7J .

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Si l'excès de métal de liaison ament dans la
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zone de fusion est su2"----isamLient L.1partc,ut, le uét""l Flor. seulement sera amené à traverser la ligue de joint 18 sous l'effet de l'action capillaire en formant une four-
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rure interne 76 .:..is il sera également eatraî'në le lon¯1 de la surface extérieure de l'ébaucha entre les spires voisines de la line de joint pour former un rveêtement extérieur 78 conne représenté en fig. 6. Il est ainsi possible d'obtenir très facilement das pièces bimétalliques à revêtement des types représentés en fig. 5 et 6, siple- ment en modifiant la vitesse d'amenée du Liftai de liaison dans la zone de fusion.

Il est évident qu'il n'est pas essentiel pour l'exécution du procédé d'amener le métal de liaison sous
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fOlIDe de fil ou de l'amener L l'intérieur de l'fauche.

Ainsi par exemple, si l'on veut revêtir la surface extérieure de l'ébauche, plutôt que sa surface intérieure,
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s..utr8.--±;J,t dit si l'on veut obtenir le :L'JVt9:.1ent opposé de celui représente en fig. 5, on doit amener le métal de liaison dans la zone de fusion de mani@re à venir

d'abord au contact de la surface extérieure de l'éb@uche
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De r.lê'-.1', on comprendra W iC11Pa1'i1' qu'au lieu d'amener le métal de liaison sous la tome d'un fil,

on pourra l'amener en utilisant une ébauche métallique revêtu du métal qui pourra être utilisé cornue métal de liaison. Ainsi on pourra utiliser une ébauche on métal ferreux préalablement revêtue de cuivre, auquel/cas IL chaleur du four fera fondre le cuivre sur la surface de l'ébauche et le cuivre fondu pénétrera dans le joint en hélice de l'ébauche. On remarquera que, dans les cas ou on utilise une ébauche en métal revêtu de cuivre il n'est pas nécessaire d'utiliser de =il spécial ou de matière de liaison spéciale.

Bien que pour la commodité de l'explication on aitdécrit la fabrication de pièces tubulaires en acier brasé avec un métal de liaison au cuivre, il apparaîtra immédiatement à tout homme de l'art que l'invention n'est aucunement limitée à ces métaux parti- culiers et que l'on peut appliquer les principes de l'invention à la fabrication de pièces de même type obtenus à partir d'un grand nombre de matières y compris celles qui n'exigent pas la présence d'un') atmosphère réductrice pour obtenir l'effet de fusion désiré.

On doit également remarquer qu'alors que pour plus de clarté dans le dessin et dans la description, on @ supposé le procédé ap@liqué à la fabrication de pièces tubulaires do forme cylindrique constante, l'invention est applicable aussi bion à la fabrication de pièces tubulaires pouvant être entièrement ou en partie de forme tronconique. Lorsqu'on veut obtenir de telles pièces, on peut utiliser un dispositif d'enroulement qui forme une

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ébauche continue oonctH;uée par des l'I-:5:it= tisùc#i14>es de diL.l.iGrC successivement croissant et décroiss-ant.

Un peut àvi à> . à.i<J nt traiter une ±- -i < sii i .J # :- ti :: : ;r: ù -l1 ± ..i+. t'0''CO'T.iGU'S c.'* 1%1 1) e=2? ±Ù do 1 1.-i,.-T 1..#±Xà = L'k g UQ l t ébç..t:cte continue 311 2oiî-le de cylindre droit ,ue l'on r.cprésentée à titre dtax08pla.

Il est à =:ale#a#t1t évidsnt que l t G11 '}ut Litilisei d'M.ti'3S formes pe.rtio'...lier3E 1 à ' ai, p #-i .ii 1 o i;r ' le Ji' aul±#= ge , 1 '#-li:-int mtL oii E- :i - .à fi" à9 ' liaison, le tr3 pe etc... s<...ns que l'on sorte pour cela l=u do#=oii#e :le l'invention, suivant 1. nature et 2.;;.. :'01'l.1'3 :le l'ébauche il1si -,.Lue le, nature du produit fin.-..l :iésil->ê....ÍD.si pr exe:::;ple dans le eLs de l'euploi d'une Gbauciie tro:acoizîyue , il est b..vaD.t;eu..>: !la prévoir, si l'on utilisa un fjur L cbs1#±G#-i-* 1 e a ù ri r-. ue du. type L induction, un i-l ..?-- - de curt;::t oo....p3..j.t3ur puisque le. rapidité d= ali..-'-e d'en tel four dépend BltrG """,Ut"3.3S ls = iL it-:#ce -,...t..-e le ta! ohuffer et 1 tenzoulens#it de ohuffa';3.

Cette distance varie ildCGSSdsnt 7ec une Jb#ù L.> Ér5iicJiiLgue mesure ;'li3 celle-ci st""V<.....llC'3 dans Is ±=>t. et il faut Cc..:pllBe. cette variation. Toutefois ooi.e indiqué
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ci-dessus il n'est pas nécessaire d'utiliser un four
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de ce type particulier pour l'application d2 l 'i17e13#iGil ';r-'-3 sous son aspect le plus iénéi.=l.. Il -:;st ..JUt9- fois de :::.'[:..;:lde illPQrt&.1ce pour 1. ' e=Ié>##tLi#i de ±>15 ±fls en certaines ..::tièr9S n raison de = ;;rd =.--==ÀiJ.tl d.e oBau±311p re'il p::rl:3t et u.e 'a s,-#j;j;=osz->:i 1, == JL: ¯i#. 1S complète qui en résulte de 1'==cc-%aîsoea>at does dii.-ensions ,le --ra- qui, s'il se produisait, e;.i .c.#;tait un trait3.i'..it le normalisation du ustal avant le traitement .tii<;=.,..igue

ultérieur.

En utilisant les caractéristiques calorifiques très rapides du four à induction, on peut avec à peu près toutes les matières magnétiques faire passer d@rec- tement l'ébauche de la zone de fusion dans les zones de traitement thermique, ce qui permet de produire d'une manière continue un produit fini à partir de l'ébauche sans interruption entre les différents stades de l'opération.

Un chauffage rapide est également important pour l'exécution optima du procédé pour une autre raison, surtout lorsque le procédé comprend des stades de traitement thermique en plus du .stade du fusion du métal de liaison. En se référant a, la fig. 1 on voit que la force nécessaire au déplacement de l'ébauche à travers l'appareil est transmise par le dispositif d'enroulement par l'intermédiaire de l'ébauche elle-même.

Le chauffage rapide produit par le four à induction a pour résultat que seule une longueur relativement faible de l'ébauche est haute température même quand l'ébauche est refoulée par le dispositif d'enroulement à vitesse relativement élevée et ce faitréduit à
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son tour sensiblement les risdues de jauchisseueni t G.e l'ébauche dans la zone de hautes températures sous l'action des poussées transmises par l'ébauche en cet endroi t.

On voit que si on le désire, le four - induc- tion peut être utilisé en combinaison avec un four à résistance ou d'autre type, le four à induction étant utilisé pour donner un préchauffage très rapide et le four suivant servant à amener le métal à une température

finale déterminée.

De la description précédente, ll se fole que
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''-'on doive être convaincu que ¯8 prjcéd i.it#> '.ie ù# s avantages .:.l2r:lbl3U;= et importants étant ùo '.L:G u .rce L ce procédé, le produit fini peut être obtenu d'une manière coatiue à, t-ne allure Àii u'est liltëe U3 p.r lb. e i¯,a Jî t à .le Cab rl c-ti oi= de '. ' àb=i#sl ## ;¯.:. =. l, 1.# ¯ # ii .t±. d'ext,i>ule:.:e=a3.

De plus, 1# Cusion ±.u :=.lt:1 1* li-is%n u c>:;t;<Jt do :'0bucI1 iilS:' gue l'js td=s ;lli là.i iu=.= lTrenftuei s rle triite=1#:i'c ?termîgue sat tous appliqués une ébauche qui tour?ne e t ri ---V.3c uns ;=1t.#s.,e uni:form6 ce qui réduit au ;:ii:ii:.1tlùi toute tea.do.oe da ".'ébauche à. -,,uchir pondant les différents st;...,::es ::'11. procède, Par suite le produitfini nécessitera peu ou pas
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de pour pouvjir être utilisé cO:"11.:e élé:;ie#it de tige rectiligne.

On a constaté que l'invention est particulière- ment avantageuse en ce qui concerne la fabrication de pièces tubulaires minces en acier pour tiges de cannes de golf ou tiges analogues où la constance de la forme et de la solidité est essentielle. Il doit être entendu Que l'invention n'est aucunement limitée à la fabrication de pièces tubulaires utiliser comme tiges Lais qu'elle est
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';[ë.le:1nt applicable à la fabrication la =.iôce# 3uhil ;.i=,>s pour tous usages.

On a en outre trouvé que s'il a ume presaion suffisante entre les parois du joint le métal de liaison ne fond pas seulement dans le joint mais fond l'intérieur de manière à produire un joint sensiblement aussi résis- tant que le métal constitutif de la bande. Cn suppose que

ce degré élevé de résistance du joint est la conséquence d'un alliage du métal de liaison et du mtal de 1¯'ébauche, cet alliage étant réalisé le long de la ligne de joint. La pression nécessaire à cet effet est avantageusement obtenue au moyen de la tension d'enveloppement produite par les galets 46 ou des dispositifs similaires.

Il est à remarquer, cependant, que lorsqu'on désire fabriquer un tube résistance élevée et que l'on utilise la pres- sion due à la tension d'enveloppement ou à toute autre cause, la pression entre les parois du joint, pression produite par les galets 46 ou dispositifs similaires,, ne doit pas être trop grande pour provoquer une déformation par torsion de la forme de l'ébauche à l'endroit chauffé dans le four.

La facilité et le bon marché de la fabrication de pièces titulaires établies conformément à l'invention sont évidents et ces caractères de l'invention en rendant l'utilisation particulièrement avantageuse pour l'obtention de tubes résistant à la corrosion puisque le revêtement désiré peut être obtenu sans autre supplément de dépense que celui correspondant à la matière supplémentaire utilisée.

Bien entendu, de nombreuses modifications peuvent être apportées aux détails particuliers du procédé décrit ainsi qu'à 1''installation prévue pour son exécution sans que l'on sorte pour cela du domaine de l'invention et de plus certains caractères de l'invention pourront, dans ce domaine lui-même, être utilisés à l'exclusion de certains autres.

Claims

R E V E I D I C A T I O N S 1. Procédé de fabrication de pièces tubulaires creusas unitaires à partir de matière en bande, caractéri- risé par le fait que l'on enroule la bande en hélice pour former une ébauche creuse s'avançant dans la di- rection de son axe avec un mouvement tournant à partir du point d'enroulement et présentant une ligne de joint hélicoïdale continue, que l'on chauffe l'ébauche pen- dant qu'elle avance et que l'on ferme hermétiquement - la ligne de joint en y ammenant un métal de liaison, appro- prié.

2. Procédé suivant 1 , caractérisé par le fait que l'on chauffe l'ébauche par induction .

3.Prooédé suivant 1 caractérisé par le fait que l'on chauffe l'ébauche et que l'on ferme hermétique- ment la ligne de joint dans une atmosphère réductrice.

4. Procédé suivant 1, caractérisé pat le fait que l'on forme une fourrure continue pour l'ébauche en amenant à l'intérieur de celle-ci une quantité de métal de liaison approprié en excès de celle néces- saire pour le remplissage de la ligne de joint.

5. Procédé suivant 4 , caractérisé par le fait que l'on forme, outre la fourrure continue, un revête.. ment extérieur continu en amenant sur l'ébauche une quantité de métal de liaison approprié en excès de celle nécessaire pour le remplissage de la ligne de joint et suffisant à la formation tant de la fourrure que du revêtement.

6. Procédé suivant 1, caractérisé par le fait que la bande est constituée par un métal magnétique et que son chauffage est obtenu par inauction sous l'action d'un courant alternatif à haute fréquence, le métal de liaison étant amené sur la partie chauffée de , <Desc/Clms Page number 23> l'ébauche.

7. procédé suivant 1, caractérisé par le fait que l'on utilise une bande en métal ferreux que l'on chauffe en atmosphère réductrice et que l'on ferme la ligne de joint de l'ébauche obtenue en atmos- phère réductrice par amenée d'un métal de liaison à base de cuivre.

8. Procédé suivant 1, caractérisé par le fait que l'on fait avancer l'ébauche une fois formée succes- sivement dans une zone de chauffage à haute température, dans une zone de trempe et dans une zone de recuit et que l'on ferme la ligne de joint en amenant un métal de liaison approprié dans la première de ces zones.

. Procédé suivant 1, caractérisé par le fait que la ligne de joint comporte un joint par recouvre- ment dont la fermeture est effectuée pendant que les parois de la ligne de joint sont maintenues au contact étroit l'une de l'autre sous l'action de la tension d'enroulement. lu. procédé suivant 9, caractérisé par le fait que l'on assure la fermeture de la ligne de joint en amenant sur la partie chauffée de celle-ci un métal de liaison approprié.

11. Procédé suivant 1, caractérisé par le fait que la ligne de joint comporte un joint par aboutement et que l'on maintient l'ébauche en mouvement sous une tension d'enveloppement suffisant à maintenir les bords du joint au. contact étroit l'un de l'autre pendant le mouvement d'avance de l'ébauche, le chauffage ------ de l'ébauche et la fermeture de la ligne de joint se faisant pendant que les bords de cette dernière sont <Desc/Clms Page number 24> maintenus au contact étroit l'un de l'autre.

12. Procédé suivant 11, caractérisé par le fait que la fermeture de la ligne de joint se fait en y amenant un métal de liaison approprié.

13. Procédé suivant 1, caractérisé par le fait que l'enroulement de la bande se fait autour d'un noyau d'air, la ligne de joint comportant un joint à recouvre- ment que l'on ferme pendant que les parois de la ligne de joint sont maintenues au contact étroit l'une de l'autre sous l'action de la tension d'enroulement.

14. Procédé suivant 1, caractérisé par le fait que l'enroulement de la bande se fait autour d'un noyau d'air et que l'on amène un métal de liaison approprié à l'intérieur de la partie chauffée de l'ébauche à par- tir de l'extrémité d'enroulement pour effectuer la fer- meture de la ligne de joint.

15. Procédé suivant 1, caractérisé par le fait que l'on fait passer l'ébauche dans une zone à haute température, que l'on amène un milieu gazeux formant une atmosphère réductrice à l'intérieur de la partie chauffée de l'ébauche à partir de l'extrémité d'enrou- lement de celle-ci et que l'on ferme la ligne de joint par apport à la partie chauffée de l'ébauche d'un métal de liaison approprié.

16. Procédé suivant 1, caractérisé par le fait que l'on enroule ensemble suivant une ligne hélicoïdale la bande métallique et le fil de métal de liaison pour former une ébauche creuse présentant un enroulement hélicoidal de fil de métal de liaison à l'intérieur de l'épauche et que l'on fait passer l'ébauche dans une zone de hautes températures peur que le métal de liaison coule à l'intérieur de la <Desc/Clms Page number 25> ligne de joint et la ferme d'une manière étanche.

17. Procédé suivant 1, caractérisé car le fait que le métal de liaison, le cuivre par exemple, est apporté sous la forme d'un revêtement préalablement déposé par électrolyse ou de toute autre manière sur les surfaces de la bande de métal (acier) de l'ébauche.

18. Appareil pour l'exécution du procédé suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé par un dispositif assurant l'enroulement hélicoïdal de la bande de matière et sa transformation en ébauche tubulaire s'avançant longitudinalement, tout en tour- nant, au-delà. du point d'enroulement, un dispositif étant prévu pour le chauffage de l'ébauche sortant du point d'enroulement et un autre dispositif amenant un métal de liaison sur la partie chauffée de l'ébauche.

19. Appareil suivant 18, caractérisé par un four de chauffage que traverse l'ébauche provenant du point d'enroulement, le métal de liaison étant amené sur la partie d'ébauche chauffée par le four.

20. Appareil suivant 19, caractérisé par le fait que le four de chauffage est un four électrique.

21. Appareil suivant 19, caractérisé par le fait que le four de chauffage est un four électrique à induction.

22. Appareil suivant 18, caractérisé par des moyens pour former une atmosphère réductrice à l'in- térieur du four ainsi qu'à l'intérieur de la partie d'ébauche se trouvant dans le four.

23. Appareil suivant 18, caractérisé par l'introduction d'un agent gazeux dans l'ébauche du côté de l'enroulement pour créer une atmosphère réduc- trice à l'intérieur de l'ébauche et par l'amenée du <Desc/Clms Page number 26> métal de liaison à l'intérieur de l'ébauche pendant qu'el- le traverse le four de chauffage.

24. Appareil suivant 19 caractérisé par le maintien sous une tension d'enveloppement de la partie de l'ébau- che se trouvant dans le four.

25. Appareil suivant 18 caractérisé par un disposi- tif saisissant l'ébauche du côté du dispositif de chauffa- ge opposé au dispositif d'enroulement pour maintenir convenablement enroulée la partie chauffée de l'ébauche.

26. Appareil suivant 18 caractérisé par le fait que l'ébauche traverse successivement,en sortant du dis- positif d'enroulement,une zone de chauffage à hautes tem- pératures et une zone de trempe, le métal de liaison étant amené sur l'ébauche dans la première de ces zones.

27.Appareil suivant 26 caractérisé par une zone de recuit à la suite de la zone de trempe.

28. Appareil suivant 18 caractérisé par le fait que l'ébauche s'avance travers un four où est introduit le métal de liaison et qu'elle est ensuite soumise à l'action d'un fluide de refroidissement après qu'elle est sortie du four, un second four servant au recuit de l'ébauche après application du fluide de refroidisse- ment.

29. Appareil pour la fabrication de pièces tubu- laires à partir d'ébauches présentant une série de spires voisines caractérisé par le fait que ces ébauches sont obtenues au moyen d'un dispositif d'enroulement com- prenant une amenée de matière en bande, un système d'en- roulement et des moyens pour faire arriver le métal de liaison dans ce système en même temps que la matière en bande. <Desc/Clms Page number 27>

30. Appareil suivant 29 caractérisé par le fait que le métal de liaison est amené sous forme de fil pour que le système d'enroulement enroule le fil sous forme d'une hélice à l'intérieur de l'ébauche.

31. Appareil suivant 29 caractérisé par le fait que l'on assure l'amenée commune dans le système d'enrou- lement de la matière en bande et du fil de métal de liai- son.

32. Appareil suivant 29 caractérisé par des mâchoi- res d'alimentation pour l'amenée de la matière en bande, l'une des mâchoires étant rainurée pour assurer l'arri- vée d'un fil de métal de liaison dans le système d'enrou- lement concurremment avec l'arrivée de la matière en bande.

33. Ebauche métallique creuse destinée à la forma- tion d'une pièce tubulaire unitaire caractérisée par le fait qu'elle est constituée par une série de spires contiguës séparées par une ligne de joint hélicoïdale con- tinue,une longueur continue de métal de liaison étant en- roulée en hélice à l'intérieur de ces spires.

34. A titre de produit industriel nouveau, une piè- ce métallique creuse unitaire caractérisée par le fait qu'elle consiste en une bande de métal enroulée en héli- ce en formant une série de spires contiguës présentant entre elles une ligne de joint hélicoïdale continue, avec un métll de liaisoh venu par fusion sur cette ligne de joint pour la fermer d'une manière étanche et un revête- ment continu du même métal de liaison venu par fusion à la surface de ces spires.

35. Pièce métallique suivant 34 caractérisé par le fait que le revêtement continu recouvre la surface <Desc/Clms Page number 28> extérieure des spires en formant un revêtement extérieur pour l'ensemble de la pièce.

36. Pièce métallique suivant 34 caractérisée par le fait que le revêtement continu recouvre la surface intérieure des spires en formant un revêtement intérieur pour l'ensemble de la pièce.

37. Pièce métallique suivant 34 caractérisée par le fait que le revêtement continu recouvre à la fois la surface intérieure et la surface extérieure des spi- res en formant à la fois un revêtement intérieur et un revêtement extérieur pour l'ensemble de la pièce.

38. Pièce métallique suivant 34 caractérisée par le fait que la bande enroulée est en métal ferreux et que le métal de liaison est à base de cuivre.

39. Pièce métallique suivant 34 caractérisée par le fait que la bande enroulée est en acier et que l'on utilise du cuivre pur pour fermer la ligne de joint et pour former le revêtement continu.