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PROCEDE ET APPAREIL POUR MAINTENIR FIXES, POUR LEUR SOUDURE,
LES EXTREMITES DE TOLES EN CONTACT, BORD CONTRE BORD.
La présente invention se rapporte à des procédés préparatoires à l'exécution de soudures bord contre bord, dans des matériaux en tôle métallique mince, et au mécanisme qu'entrai- - lient ces procédés. L'invention est utile pour l'exécution de soudures, bord contre bord, de tôles ou de bandes quelconques en métal mince, capables de s'unir par fusion, le métal en question étant, sans que cela implique une limitation, l'acier au silicium, l'acier inoxydable, d'autres alliages de l'acier ou du fer, magnétiques ou non magnétiques, ainsi que les divers métaux non ferreux et leurs alliages.
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est
On indiquera, à titre d'exemple, que ce qui/entendu ici par tôles ou bandes minces, s'applique principalement à des matériaux dont l'épaisseur est comprise entre 0,012 pouce et 0,025 pouce, c'est à dire à des matériaux dont le numéro va- rie dans la classification américaine entre 22 ou 24 et 30 ; mais la demanderesse a travaillé également, avec un succès complet, des matériaux plus minces ou plus épais, de sorte que ces valeurs ne sont indiquées qu'à titre d'exemples et ne sont pas limitatives. Le procédé et l'appareil décrits dans ce qui suit s'appliquent spécialement à des matériaux compris entre ces limites, en raison des problèmes particuliers qu'ils posent. Lorsqu'on travaille avec des matériaux sensiblement plus épais, ces problèmes sont dans la plupart des cas moins apparents, ou n'existent pour ainsi dire pas.
En d'autres ter- mes, les mesures et précautions particulières auxquelles se rapporte cette invention, ne sont généralement pas nécessai- res pour la soudure de matériaux plus épais.
L'invention s'applique spécialement à des moyens et à un procédé pour le travail de bandes ou de tôles en métal min- ce, dépourvues de la propriété d'être planes.
Le but fondamental de la présente invention est la réa- lisation de moyens et d'un procédé pour fixer des extrémités de tôles ou de bandes se touchant exactement par leurs bords et pour maintenir ces tôles et bandes en contact, exactement bord contre bord, pendant l'opération de soudure. L'applica- tion de la présente invention n'est pas limitée aux moyens ou à un procédé quelconque pour effectuer ou assurer la fusion du métal aux extrémités en contact, bord contre bord, des tô- les ; elle est applicable par exemple, mais dans ce cas éga- lement sans limitation, à la formation de soudures, bord con- tre bord, par le procédé par résistance électrique.
A titre
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d'exemple de l'application de la présente invention, la demanderesse décrira cette invention en se rapportant aux moyens et appareils de soudure qu'elle emploie industriellement,
Pendant l'opération de soudure, les extrémités adjacentes de tôles ou bandes minces qu'il s'agit de relier, sont serrées dans une position où elles se touchent, bord contre bord, Il n'est pas nécessaire seulement de donner aux extrémités des tôles une forme qui permette leur contact exact sur toute la longueur des extrémités des tôles lorsqu'elles sont serrées, mais il est nécessaire aussi de prendre des mesures grâce auxquelles le contact exact, bord contre bord, des extrémités des tôles, sur toute leur longueur, n'est pas dérangé par des conditions de température qui résultent de l'opération de soudure proprement dite,
ou d'opérations de soudures précédentes. La solution de ces problèmes constitue des buts Subordonnés de la présente invention.
Ces buts et d'autres buts, qui seront exposés ci-après ou qui apparaîtront à 'l'homme de l'art à la lecture de la présente description, sont réalisés par la construction et la disposition de certaines pièces et l'application d'un certain procédé qui sera décrit maintenant à propos du mode d'exécution cité plus haut à titre d'exemple.
Pour plus de clarté, on se reportera maintenant aux dessins annexés, sur lesquels, la figure 1 est un plan plus ou moins schématique d'un appareil découpant, soudant et enroulant du métal en feuilles minces ; la figure 2 est une coupe, fa,ite suivant 2-2, à travers la cisaille représentée sur la figure 1 ; la figure 3 est une élévation de la cisaille ; et la figure 4 est une coupe à travers les organes de ser-
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rage de l'appareil de soudure, la coupe étant faite suivant la ligne 4-4 de la figure 1.
En résumé, on a constaté dans la mise en oeuvre de la présente invention, qu'on ne peut réaliser, pour une opération de soudure, les positions relatives désirées des extrémités de tôles qu'en coupant ces extrémités de tôles alors qu'elles sont serrées de la même façon que celle qui doit être réalisée au cours de la soudure, et en serrant ensuite ces extrémités pendant la soudure, d'une telle façon qu'elle empêche un dérangement de ces positions relatives, comme on le décrira d'une manière plus détaillée dans ce qui suit.
Un dispositif quelconque est évidemment nécessaire pour maintenir les tôles pendant qu'elles se trouvent dans la cisaille, mais lorsque des matériaux ne sont pas plans, la conformation de la tôle ou bande après découpage n'est pas déterminée par la seule conformation de la lame de cisaille, mais aussi par le degré auquel le matériau en tôle mince a été aplati pendant l'opération de découpage. Si les extrémités des tôles sont coupées par la même cisaille et si les mêmes' conditions de pression ont été appliquées pour les maintenir, on peut les mettre bord contre bord correctement, mais seulement dans le cas où la pression de maintien aux points de contact est la même que celle appliquée pendant le découpage.
Cette variation des pressions de maintien aux deux points précités dérangera la position relative, exactement bord contre bord, des extrémités des tôles, pour des raisons qui apparaîtront maintenant.
Bien que des organes mécaniques peuvent être employés pour maintenir les tôles et que la présente invention ne les exclue pas, on a constaté que les organes les plus convenables
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de serrage sont des organes mis en action par la force magnétique. Avec de tels organes les différents facteurs peuvent âtre plus facilement et plus exactement réglés. Parmi ces facteurs se trouvent la pression de serrage et la largeur effective des organes de serrage, ,car il est clair que la conformation des extrémités des tôles n'est pas subordonnée uniquement à la pression sous laquelle elles sont maintenues sur une surface déterminée d'avance, mais aussi par la largeur des organes de maintien, c' est à dire par l'aire de la tôle qui est aplatie, contre la surface, par les organes de maintien.
Sur la figure 1, on a représenté par 1 une table de cisaille, et p,ar 2 une cisaille dont la lame mobile 3 est actionnée par une source convenable 5 d'énergie. La table est évidemment pourvue d'un guide approprié 6. Comme le montre la figure 2, la cisaille comporte un bâti 7 dont la partie supérieure constitue une partie de la table 8. Cette cisaille est pourvue d'une contre-lame 9 et d'une lame mobile 10. Il est entendu que cette dernière est mise en action d'une façon connue quelconque, par une source d'énergie. Les organes de maintien comprennent dans le cas présent un plateau Il monté à glissement d'une façon appropriée quelconque sur le bâti de la cisaille.
On l'a représenté ici monté à glissement sur des tiges 12 que porte le bâ,ti et étant rélié, par un dispositif à temps perdu 13, à la lame mobile de la cisaille, de manière que le soulèvement de cette lame à sa position supérieure, à la fin de sa course de découpage, soulèvera, aussi le plateau de serrage 11. La liaison est telle que le mécanisme de serrage peut, avant le découpage proprement dit, commencer à exercer son action sur la tôle métallique à découper.
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Plusieurs organes à noyau 14 sont fixés au plateau 11, à certains intervalles, et les noyaux sont pourvus d'enroulements magnétiques 15. A la partie inférieure des noyaux 14 est fixé un organe de serrage 16 qui peut être également monté à glissement sur les tiges 12. Les enroulements magnétiques sont reliés à une source d'énergie appropriée, non représentée. L'organe de serrage 16 constitue dans cette construction une pièce polaire commune pour les organes magnétiques comprenant les noyaux 14 et les enroulements 15. On a donné une largeur assez grande à l'organe de serrage 16 ; il est nécessaire en outre que la largeur de cet organe soit sensiblement la même que celle de l'organe de serrage de l' appareil de soudure.
En règle générale, les organes de serrage doivent être aussi larges que possible entre les limites du bon fonctionnement d'une machine déterminée quelconque. Plus la partie serrée de la, surface de la tôle est large, et plus les résultats ont des probabilités d'être précis. Toutefois, la largeur exacte de l'organe de serrage n'est pas déterminante pour autant que le même organe est employé pour le découpage et pour la soudure. La demanderesse emploie couramment des organes de serrage d'une largeur de 20 centimètres et elle a employé avec succès des organes plus étroits.
Il est évident que lorsque, pendant le fonctionnement de la cisaille, une tôle 17 est amenée contre le guide 6, qu'elle est mise à l'alignement pour le découpage et que le mécanisme de découpage est mis en marche, l'organe de serrage 16 viendra en contact d'abord avec la surface supérieure de la tôle. Des moyens mis en action manuellement ou automatiquement sont employés pour appliquer l'énergie à l'appareil de serrage électro-magnétique et, lorsque cette énergie est appliquée, la tôle 17 est
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serrée avec une grande force entre la partie de table 8 et l'organe de serrage 16. Toutefois, on peut régler facilement et exactement cette force suivant l'énergie appliquée. Il en résulte qu'une surface déterminée est aplanie sous une force déterminée et réglable.
Aussitôt que ce résultat est atteint, la lame mobile 10 descend et coupe l'extrémité de la tôle.
A la fin de la course de découpage, la lame s'élève de nouveau et, après que cette lame a dépassé l'extrémité coupée de la tôle, si la lame continue à se déplacer, elle tend à soulever l'organe de serrage, le courant vers les électroaimants ayant été coupé manuellement ou automatiquement. Les diverses figures représentent la disposition d'un appareil établi pour le découpage des extrémités des tôles suivant une coupe rectiligne.
Il est d'usage, lorsqu'on emploie cet appareil, de découper une des extrémités d'un certain nombre de tôles, de les empiler, de les retourner, et ensuite d'en découper l'autre extrémité, après quoi les tôles sont prêtes à être placées bord contre bord et à être soudées, La modification à l'appareil, nécessaire pour travailler avec des bandes au lieu des tôles, est du domaine de l'habileté professionnelle de l'homme de l' art.
Après que les extrémités des tôles ont été découpées, on peut faire passer les tôles sur une table 18, pourvue aussi, de préférence, d'un guide 19 assurant l'alignement longitudinal, et on peut mettre bord contre bord les extrémités des tôles et les serrer pour les souder. Les axtrémités des tôles peuvent être placées exactement bord contre bord, pourvu que les conditions de serrage soient exactement les mêmes que celles réalisées au moment où les extrémités des tôles ont été découpées. A cet effet, le mécanisme de soudure com-
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prend des organes de serrage 20 et 21, de mêmenature que ceux employés pour la cisaille, et capables d'exercer la même force sur la même surface.
Sur la figure 1, on a représenté l'exécution de la soudure à l'aide d'un chalumeau 22, mais cela ne constitue pas une limitation de la présente invention.
En ce qui concerne les appareils de soudure, en particulier lorsqu'on emploie un chalumeau, il y a avantage à disposer au-dessous du niveau de la tôle les parties électro-magnétiques les plus encombrantes des organes de serrage. Mais on peut s'en dispenser aussi, si on le désire. La figure 4 représente un type particulier d'organe de serrage dans lequel on a monté rigidement, sur le bâti 23 de l'appareil de soudure, des organes électro-magnétiques comprenant une piève polaire 24 et une pièce polaire 25, reliées par un noyau 26 qui porte un enroulement 27. L'extrémité supérieure de la pièce polaire 25 est rabattue en 25a et s'approche de l'extrémité de la pièce polaire 24.
Entre l'extrémité de la pièce polaire 24 et celle du prolongement 25a de la pièce polaire 25, on intercale de préférence une masse de métal non magnétique 28 qui, avec avantage, peut être du cuivre déposé par soudure entre les extrémités des pièces polaires. Le bloc 28 peut être perforé, comme indiqué en 29, pour livrer passage à un agent de réglage de la température. La surface supérieure de la pièce polaire 24, ainsi que le bloc 28 et le prolongement de pôle 25a, peuvent alors être usinés de manière à constituer une surface ou table lisse. L'organe de serrage est complété par un organe de serrage supérieur 30, recouvrant la tôle 17.
La largeur de l'organe 30 et celle de l'organe magnétique doivent, comme il a été dit plus haut, avoir la même valeur que la largeur des organes de serrage de la cisaille. On a prévu,
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au point de soudure, des organes de serrage placés en vis-àvis, comme le montre clairement la figure 4.
Pour l'opération de soudure, .il est d'usage de serrer d'abord, au moyen de l'organe de serrage 20, l'extrémité postérieure de la bande, extrémité possédant un bord coupé avec précision. On amène ensuite dans l'organe de serrage 21 l'extrémité antérieure d'une bande ou tôle suivante en contact avec l'extrémité de la bande serrée auparavant, et on serre l'organe 21 pour la maintenir en cet endroit. Comme les organes de serrage 20 et 21 sont mis en action par la force magnétique et qu'ils est la même surface effective que l'organe de serrage de la cisaille, on peut régler l'énergie appliquée de telle façon qu'elle engendre une pression identique et assure le contact précis des extrémités des tôles placées bord contre bord.
Grâce à ces moyens, on a pu écarter complètement les inexactitudes de contact des extrémités des tôles disposées bord contre bord, inexactitudes qui proviennent d'un manque de planéité des bandes de tôle qu'il s'agit d'unir. Si les extrémités des tôles sont pressées sous une pression déterminée et sur une surface déterminée pendant qu'on les découpe, et si ces extrémités de tôles, pendant qu'elles se trouvent bord contre bord, sont serrées de nouveau sous une pression identique agissant sur la, même surface, les extrémités en contact s'ajusteront exactement l'une sur l'autre. Toutefois, un autre facteur entre enjeu pour le maintien d'une position relative exacte bord contre bord ; c' est le facteur tempéra- ture.
Il est bien entendu que même si l'on obtient des bords exacts par le serrage pour la soudure dans les mêmes conditions que par le serrage pour le découpage, les extrémités
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des tôles peuvent cependant encore s'écarter d'une position relative exacte, bord contre bord, si elles sont soumises à des conditions de température différentes. Par conséquent, si deux tôles sont serrées à leurs extrémités, découpées par exemple le long d'une ligne exactement droite, et'si ces tôles sont chauffées plus fortement au milieu qu'aux bords, elles se dilateront davantage au milieu, et une disposition exactement bord contre bord sera impossible, parce que les extrémités des tôles tendent à s'écarter de la ligne droite en s'incurvant en sens contraires.
Il s'ensuit que des moyens doivent être prévus, non seulement pour serrer les tôles, en vue de leur soudure, dans les mêmes conditions que celles réalisées lorsque les tôles ont été coupées, mais aussi pour éviter que ces conditions soient dérangées sous l'effet de la température. Des conditions inégales de température peuvent être imposées aux tôles, non seulement du fait de l'opération de soudure proprement dite, mais aussi à cause de l'absorption de la chaleur dans des parties de l'appareil, à la, suite d'une opération de soudure antérieure. Par conséquent, il est nécessaire, quelle que soit la nature de l'opération de soudure, de limiter le dégagement de chaleur aux bords proprement dits de la tôle et aussi d'éviter un échauffement ou un refroidissement inégal des organes de serrage.
Il est clair qu'il faut que la pression de serrage agisse sur les tôles dans le voisinage immédiat des extrémités des tôles.
Il s'ensuit que des moyens doivent être prévus pour régler la température des organes de serrage tout près des extrémités des tôles. Il a été dit déjà plus haut que le mécanisme inférieur de serrage de la figure 4 peut être pourvu d'un canal de refroidissement 29. Les organes de serrage supérieurs
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30 présentent une perforation 31 au voisinage du joint bord contre bord. Des raccordements convenables d'amenée d'un agent de refroidissement sont établis avec les perforations 29 et 31.
L'eau est un agent de refroidissement convenable. De la façon indiquée, les organes de serrage peuvent être maintenus à une température uniforme de façon à ne pas déranger la disposition exacte, bord contre bord, des extrémités des tôles et de manière à limiter la chaleur développée pa.r la soudure à une surface très voisine des extrémités des tôles. La demanderesse a constaté qu'au moyen du procédé et de l'appareil décrits dans ce qui précède à titre d'exemple d'un mode de réalisation de l'invention, on peut assurer et maintenir la disposition exacte, bord contre bord, des extrémités des tôles, ce qui est indispensable pour la soudure de tôles minces.
Ainsi que cela a été dit plus haut, la soudure peut être effectuée de diverses manières. Par exemple, pour souder de la tôle mince d'acier au silicium, pour exécuter des bobines destinées à alimenter des poinçonneuses dans la fabrication de lamelles de transformateurs, la demanderesse emploie d'ordinaire un ou plusieurs chalumeaux à flamme non exydante, déplacés mécaniquement dans le sens transversal au-dessus de la pièce à travailler. La pression des gaz et l'angle d'attaque de la tôle par la flamme sont réglés de manière à éviter de produire, par le jet des gaz, des trous dans cette tôle.
On peut aussi employer au-dessus de la ligne de soudure et entre les organes de serrage pour l'opération de soudure, un écran pour former un espace dans lequel des produits de combustion peuvent se rassembler pour protéger la soudure contre l'oxydation sur l'envers de la tôle ou qui peut être rempli artificiellement d'un gaz non oxydant.
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Après l'achèvement de l'opération de soudure, un organe
32, servant au déplacement de la bande, peut retirer l'endroit soudé de l'appareil à souder après la suppression de la pres- sion de serrage, et cet organe peut être employé pour placer cet endroit soudé dans un dispositif de laminage 33 de la soudure. Le matériau constituant la bande ainsi formée peut être enroulé ensuite, si on le désire, par un mécanisme dési- gné par 34. Ce mécanisme est destiné à enrouler en une bobine ce matériau formé d'une bande mince d'acier au silicium, mé- canisme dont l'axe est vertical, la bobine reposant sur un rebord et le mécanisme enrouleur tournant sans arrêt, mais le matériau étant retenu périodiquement, grâce à quoi la bobine est serrée.
Des modifications peuvent être apportées à la présente invention sans qu'elles s'écartent de son esprit.
REVENDICATIONS.
1.- Un procédé de soudure d'un matériau formé de tôles ou bandes minces, procédé qui comporte le serrage des extrémités des bandes ou des tôles sous une pression déterminée agissant sur une surface déterminée, au voisinage de la ligne de décou- page envisagée, et le découpage des extrémités des bandes ou tôles suivi de la mise en contact bord contre bord de ces ban- des ou tôles et leur serrage sous la même pression agissant sur la, même surface des bandes ou des tôles, afin de provoquer une conformation exacte des extrémités de ces bandes ou tôles bord contre bord.
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METHOD AND APPARATUS FOR KEEPING FIXED, FOR THEIR WELDING,
THE ENDS OF THE SHEETS IN CONTACT, EDGE TO EDGE.
The present invention relates to preparatory processes for performing edge-to-edge welds in thin sheet metal materials, and to the mechanism involved in these processes. The invention is useful for making edge-to-edge welds, sheets or any strip of thin metal capable of fusing together, the metal in question being, without this being limited, steel. silicon, stainless steel, other alloys of steel or iron, magnetic or non-magnetic, as well as various non-ferrous metals and their alloys.
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is
It will be indicated, by way of example, that what / understood here by thin sheets or strips, applies mainly to materials whose thickness is between 0.012 inch and 0.025 inch, that is to say to materials whose the number varies in the American classification between 22 or 24 and 30; but the Applicant has also worked, with complete success, thinner or thicker materials, so that these values are given only as examples and are not limiting. The method and apparatus described in the following apply especially to materials within these limits, because of the particular problems they pose. When working with significantly thicker materials, these problems are in most cases less noticeable, or virtually non-existent.
In other words, the special precautions and precautions to which this invention relates are generally not necessary for the welding of thicker materials.
The invention is particularly applicable to means and a method for working strips or sheets of thin metal, which lack the property of being flat.
The fundamental aim of the present invention is the realization of means and a method for fixing the ends of sheets or strips touching each other exactly by their edges and for keeping these sheets and strips in contact, exactly edge to edge, during the welding operation. The application of the present invention is not limited to the means or to any method for effecting or ensuring the melting of the metal at the ends in contact, edge to edge, of the sheets; it is applicable for example, but in this case also without limitation, to the formation of welds, edge to edge, by the method by electrical resistance.
As
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As an example of the application of the present invention, the Applicant will describe this invention with reference to the welding means and apparatus that it employs industrially,
During the welding operation, the adjacent ends of thin sheets or strips which are to be joined are clamped in a position where they touch each other, edge to edge. It is not necessary only to give the ends of sheets a shape which allows their exact contact along the entire length of the ends of the sheets when clamped, but it is also necessary to take measures whereby the exact contact, edge to edge, of the ends of the sheets along their entire length , is not disturbed by temperature conditions resulting from the actual welding operation,
or previous welding operations. The solution of these problems constitutes subordinate objects of the present invention.
These and other objects, which will be explained below or which will appear to those skilled in the art on reading the present description, are achieved by the construction and arrangement of certain parts and the application of a certain method which will now be described in connection with the embodiment cited above by way of example.
For greater clarity, reference will now be made to the accompanying drawings, in which, Figure 1 is a more or less schematic plan of an apparatus for cutting, welding and winding metal into thin sheets; Figure 2 is a section, taken along 2-2, through the shears shown in Figure 1; Figure 3 is an elevation of the shear; and Figure 4 is a section through the service members
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rage of the welding device, the cut being made along line 4-4 of Figure 1.
In summary, it has been found in the implementation of the present invention, that it is not possible to achieve, for a welding operation, the desired relative positions of the sheet ends by cutting these sheet ends while they are. tightened in the same manner as that which is to be done during welding, and then tightening these ends during welding, in such a way as to prevent disturbance of these relative positions, as will be described in a in more detail in the following.
Some device is obviously necessary to hold the sheets while they are in the shear, but when materials are not planar, the conformation of the sheet or strip after cutting is not determined by the conformation of the blade alone. shear, but also by the degree to which the thin sheet material was flattened during the cutting operation. If the ends of the sheets are cut by the same shears and if the same pressure conditions have been applied to maintain them, they can be put edge to edge correctly, but only if the holding pressure at the points of contact is the same as that applied during cutting.
This variation in the holding pressures at the two aforementioned points will disturb the relative position, exactly edge to edge, of the ends of the sheets, for reasons which will now appear.
Although mechanical members can be employed to hold the sheets together and the present invention does not exclude them, it has been found that the most suitable members
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clamps are parts put into action by magnetic force. With such organs the various factors can be more easily and more precisely regulated. Among these factors are the clamping pressure and the effective width of the clamping members, since it is clear that the conformation of the ends of the sheets is not dependent only on the pressure under which they are held on a determined surface of advance, but also by the width of the retaining members, that is to say by the area of the sheet which is flattened, against the surface, by the retaining members.
In Figure 1, there is shown by 1 a shearing table, and p, ar 2 a shear whose movable blade 3 is actuated by a suitable source 5 of energy. The table is obviously provided with a suitable guide 6. As shown in Figure 2, the shears comprises a frame 7, the upper part of which constitutes a part of the table 8. This shears is provided with a counter blade 9 and d 'a movable blade 10. It is understood that the latter is put into action in any known manner, by an energy source. The holding members in this case comprise a plate II slidably mounted in any suitable manner on the frame of the shear.
It has been shown here slidably mounted on rods 12 carried by the frame, ti and being linked, by a time-loss device 13, to the movable blade of the shears, so that the lifting of this blade to its position upper, at the end of its cutting stroke, will also lift the clamping plate 11. The connection is such that the clamping mechanism can, before the actual cutting, begin to exert its action on the metal sheet to be cut.
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Several core members 14 are fixed to the plate 11, at certain intervals, and the cores are provided with magnetic windings 15. At the lower part of the cores 14 is fixed a clamp member 16 which can also be slidably mounted on the rods. 12. The magnetic windings are connected to a suitable power source, not shown. The clamping member 16 constitutes in this construction a common pole piece for the magnetic members comprising the cores 14 and the windings 15. The clamping member 16 has been given a fairly large width; it is also necessary that the width of this member is substantially the same as that of the clamping member of the welding apparatus.
As a general rule, the clamps should be as wide as possible within the limits of the correct operation of any given machine. The larger the clamped part of the, the surface of the sheet, the more likely the results are to be accurate. However, the exact width of the clamp is not critical as long as the same member is used for cutting and for welding. Applicants currently employ 20 centimeter wide clamps and have successfully employed narrower members.
It is evident that when, during the operation of the shear, a sheet 17 is brought against the guide 6, when it is brought into alignment for cutting and the cutting mechanism is started, the clamp 16 will come into contact first with the top surface of the sheet. Manually or automatically actuated means are employed to apply energy to the electromagnetic clamping apparatus and, when this energy is applied, the sheet 17 is
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clamped with great force between the table part 8 and the clamping member 16. However, this force can be easily and exactly adjusted according to the energy applied. As a result, a determined surface is flattened under a determined and adjustable force.
As soon as this result is achieved, the movable blade 10 descends and cuts the end of the sheet.
At the end of the cutting stroke, the blade rises again and, after this blade has passed the cut end of the sheet, if the blade continues to move, it tends to lift the clamping member, the current to the electromagnets having been cut manually or automatically. The various figures represent the arrangement of an apparatus established for cutting the ends of the sheets in a rectilinear section.
It is customary, when using this apparatus, to cut one end of a number of sheets, stack them, turn them over, and then cut the other end, after which the sheets are ready to be placed edge to edge and welded. The modification to the apparatus, necessary to work with strips instead of sheets, is within the skill of the art.
After the ends of the sheets have been cut, the sheets can be passed over a table 18, also preferably provided with a guide 19 ensuring longitudinal alignment, and the ends of the sheets can be put edge to edge and tighten them to weld them. The ends of the sheets can be placed exactly edge to edge, provided that the clamping conditions are exactly the same as those achieved when the ends of the sheets were cut. For this purpose, the welding mechanism
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takes clamping members 20 and 21, of the same nature as those used for the shears, and capable of exerting the same force on the same surface.
FIG. 1 shows the execution of the weld using a torch 22, but this does not constitute a limitation of the present invention.
With regard to welding devices, in particular when a torch is used, it is advantageous to have the most bulky electromagnetic parts of the clamping members below the level of the sheet. But we can also dispense with it, if we wish. FIG. 4 shows a particular type of clamping member in which there have been rigidly mounted, on the frame 23 of the welding device, electromagnetic members comprising a pole shoe 24 and a pole piece 25, connected by a core 26 which carries a winding 27. The upper end of the pole piece 25 is folded down at 25a and approaches the end of the pole piece 24.
Between the end of the pole piece 24 and that of the extension 25a of the pole piece 25, there is preferably interposed a mass of non-magnetic metal 28 which, with advantage, can be copper deposited by soldering between the ends of the pole pieces. Block 28 may be perforated, as indicated at 29, to provide passage for a temperature control agent. The upper surface of the pole piece 24, as well as the block 28 and the pole extension 25a, can then be machined so as to constitute a smooth surface or table. The clamping member is completed by an upper clamping member 30, covering the sheet 17.
The width of the member 30 and that of the magnetic member must, as has been said above, have the same value as the width of the clamping members of the shear. We planned,
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at the weld point, clamping members placed opposite each other, as clearly shown in Figure 4.
For the welding operation, it is customary to first tighten, by means of the clamping member 20, the rear end of the strip, the end having a precisely cut edge. The front end of a subsequent strip or sheet is then brought into the clamping member 21 in contact with the end of the previously clamped strip, and the member 21 is clamped to hold it in this location. Since the clamps 20 and 21 are actuated by magnetic force and are the same effective area as the clamping member of the shear, the energy applied can be adjusted in such a way that it generates a identical pressure and ensures precise contact of the ends of the sheets placed edge to edge.
Thanks to these means, we have been able to completely rule out the contact inaccuracies of the ends of the sheets arranged edge to edge, inaccuracies which arise from a lack of flatness of the strips of sheet that are to be joined. If the ends of the sheets are pressed under a determined pressure and over a determined area while being cut, and if these ends of the sheets, while they are edge to edge, are clamped again under an identical pressure acting on the same surface, the ends in contact will fit exactly over each other. However, another factor comes into play for maintaining an exact relative position edge to edge; this is the temperature factor.
It is understood that even if one obtains exact edges by tightening for welding under the same conditions as by tightening for cutting, the ends
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sheets can however still deviate from an exact relative position, edge to edge, if they are subjected to different temperature conditions. Therefore, if two sheets are clamped at their ends, for example cut along an exactly straight line, and if these sheets are heated more strongly in the middle than at the edges, they will expand more in the middle, and an arrangement exactly edge to edge will be impossible, because the ends of the sheets tend to deviate from the straight line by curving in opposite directions.
It follows that means must be provided, not only for clamping the sheets, with a view to their welding, under the same conditions as those carried out when the sheets were cut, but also to prevent these conditions from being disturbed under the effect of temperature. Unequal temperature conditions may be imposed on the sheets, not only because of the actual welding operation, but also because of the absorption of heat in parts of the apparatus, following a previous welding operation. Consequently, it is necessary, whatever the nature of the welding operation, to limit the release of heat to the actual edges of the sheet and also to avoid uneven heating or cooling of the clamping members.
It is clear that the clamping pressure must act on the sheets in the immediate vicinity of the ends of the sheets.
It follows that means must be provided for adjusting the temperature of the clamping members very close to the ends of the sheets. It has already been said above that the lower clamping mechanism of FIG. 4 can be provided with a cooling channel 29. The upper clamping members
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30 have a perforation 31 in the vicinity of the edge-to-edge seal. Suitable connections for supplying a coolant are made with the holes 29 and 31.
Water is a suitable coolant. As indicated, the clamps can be maintained at a uniform temperature so as not to disturb the exact arrangement, edge to edge, of the ends of the sheets and so as to limit the heat developed by the weld to a surface. very close to the ends of the sheets. The Applicant has found that by means of the method and apparatus described in the foregoing by way of example of an embodiment of the invention, it is possible to ensure and maintain the exact arrangement, edge against edge, of the sheet ends, which is essential for welding thin sheets.
As has been said above, soldering can be carried out in various ways. For example, to weld thin sheet of silicon steel, to execute coils intended to feed punching machines in the manufacture of transformer strips, the Applicant usually employs one or more torches with a non-exydant flame, mechanically displaced in the transverse direction above the workpiece. The gas pressure and the angle of attack of the sheet by the flame are adjusted so as to avoid producing, by the jet of the gases, holes in this sheet.
A screen can also be employed above the weld line and between the clamps for the welding operation to form a space in which combustion products can collect to protect the weld from oxidation on the weld. 'back of the sheet or which can be artificially filled with a non-oxidizing gas.
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After the completion of the welding operation, an organ
32, used for moving the strip, can remove the welded place from the welding apparatus after the clamping pressure has been removed, and this member can be used to place this welded place in a rolling device 33 of the welding. The material constituting the strip thus formed can then be wound up, if desired, by a mechanism denoted by 34. This mechanism is intended to wind up in a coil this material formed of a thin strip of silicon steel, m. - canism whose axis is vertical, the reel resting on a rim and the winding mechanism rotating without stopping, but the material being retained periodically, thanks to which the reel is clamped.
Modifications can be made to the present invention without departing from its spirit.
CLAIMS.
1.- A process for welding a material formed from thin sheets or strips, which process involves clamping the ends of the strips or sheets under a determined pressure acting on a determined surface, in the vicinity of the envisaged cutting line , and the cutting of the ends of the strips or sheets followed by bringing these strips or sheets into contact edge against edge and their tightening under the same pressure acting on the same surface of the strips or sheets, in order to bring about a conformation exact ends of these strips or sheets edge to edge.