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Perfectionnements à la fabrication des tubes.
La présente invention se rapporte à la fabrication de tubes et particulièrement à la fabrication de tubes à partir d'une ma- tière première constituée par du métal en bandes dont des parties se recouvrent ou sont juxtaposées par des surfaces contiguës sont'unies, pour fermer le tube.
On peut illustrer l'invention par la description de la fabri- cation de tubes à deux couches, à partir de deux bandes de matié- res premières. L'une des bandes, qui peut former la couche in- térieure du tube, est déplacée longitudinalement, et on lui don- ne la forme tubulaire avec le joint s'étendant dans le sens lon- gitudinal, Les bords de la bande sont rapprochés à l'endroit des joints, et on peut mettre ces bords en contact l'un avec l'autre, bord contre bord,Afin que cette couche puisse achever la formation du tube; la bande intérieure a reçu une forme telle que le métal mesuré dans le sens de la circonférence est en léger excès par rapport celui qui est nécessaire pour compléter la forme tubu- laire et que, lorsque les bords sont poussés l'un contre l'autre, le métal est sous tension.
Cette tension maintient les bords
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étroitement serrés l'un contre l'autre. L'autre bande qui peut former la couche extérieure, est déplacée longitudinalement, et on lui donne la forme tubulaire, le long de la forme tubulaire de la couche intérieure. Avec cette forme tubulaire, les joints que lion forme sont unis par du métal que l'on fait passer à l'état fondu, Dans un autre mode d'exécution, le tube est formé par une seule bande enroulée plusieurs fois autour d'elle-même pour former un tube à plusieurs couches.
L'invention a pour objet la formation d'un tube à partir d'u- ne ou plusieurs bandes de matières premières qui se déplacent lon- gitudinalement et auxquelles on donne la forme tubulaire avec un joint continu s'étendant dans le sens longitudinale et l'invention a pour objet plus particulièrement le cas ou de la chaleur engen- drée par le courant électrique effectue l'union des parties qui se recouvrent. L'invention est parfaitement adaptée à la fabri- cation de tubes, dont le corps est formé par une matière en bandes constituées par un métal et dont l'union des parties qui se recou- vrent ou qui sont juxtaposées est effectuée par un ou plusieurs autres métaux dont le point de fusion est intérieur à celui de la matière première en bandes.
A cet effet, le métal servent à effectuer l'union est amené en position à mesure que le tube se déplace, de façon que lorsque la structure est soumise à l'action de la chaleur pour fondre le métal servant à fermer le tube, ce métal s'introduise entre les pièces qui se recouvrent ou entre d'autres pièces juxtaposées de la matière en bandes, pour unir ces parties lorsque ce métal se solidifie. Le métal servant à fermer le tube peut être amené , la position c'onvenable de diver- ses façons, par exemple en recouvrant de ce métal une certaine partie de la bande ou en introduisant ce métal sous forme d'un fil ou d'une bande séparée ou sous forme de poudre.
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On peut employer divers métaux pour la formation du tube par l'appareil et le procédé objets de l'invention, C'est ainsi par exemple que la matière en bandes qui forme le corps du tube peut être un métal ferreux tel que de l'acier à faible teneur en car- bone et que le métal servant à effectuer l'union peut être de la soudure malléable ou dure, par exemple un alliage d'étain et de plomb, un métal à braser, tel qu'un métal cuivreux, ou du cuivre sensiblement pur.
La ou les bandes dont le tube est fait peut être un métal autre que l'acier, par exemple du cuivre ou du lai- ton, ou bien encore du métal tel qu'un alliage de cuivre ou de nickel ou divers autres alliages d'acier et on peut choisir le mé- tal de soudure compte tenu du métal de la bande, afin que le mé- tal de soudure choisi coopère convenablement avec le métal de la bande et que son point de fusion soit plus bas que celui de ce dernier.
Dans la fabrication de tubes, de cette façon, le tube se dé- place longitudinalement à une vitesse considérable. C'est ainsi par exemple qu'un tube façonné à partir de l'acier comme matière première et soudé avec du cuivre, a été exécuté à la vitesse d'en- viron 120 pieds par minute. Le tube se déplace en contact avec des électrodes réparties longitudinalement et il est amené rapide- ment à la température de fusion du métal de soudure.
La présente invention a pour but particulier la création d'une organisation destinée à maintenir le métal de soudure à l'état fondu et à main- tenir le tube chaud pendant une période d'une durée suffisante, bien que ce tube se déplace rapidement et soit amené rapidement à une température égale ou supérieure au point de fusion du métal de soudure. Ceci permet à ce métal d'établir une liaison, entre surfaces, avec la bande par exeniple par diffusion des métaux ou par la formation d'un alliage et donne suffisamment de temps pour que le métal de soudure puisse couler jusqu'à la position lorsque
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ce métal est amené de telle façon qu'un écoulement soit nécessai- re.
Dans le cas de certains métaux tels que le cuivre, les mé- taux cuivreux ou d'autres métaux analogues, il est désirable d'ef- fectuer une grande partie de l'opération dans une atmosphère ré- ductrice ou non oxydante. Une telle atmosphère peut ne pas être nécessaire pour certains métaux. Pour d'autres métaux, tels qu'- une soudure constituée par un alliage d'étain et de plomb, un flux approprié peut être utilisé au lieu d'une atmosphère réduc- trice ou non oxydante. En raison du fait que le tube est chauffé par le passage d'un courant électrique, le procédé convient admi- rablement à la fabrication de tubes en acier, particulièrement avec un métal de soudure, tel que le cuivre, point de fusion relativement élevé.
Lorsque le tube est fait d'une matière en bandes conduisant mieux l'électricité que ne le fait l'acier, on doit évidemment faire varier le courant électrique pour chauffer convenablement la bande ; lorsqu'on emploie par exemple une bande de cuivre avec une soudure tendre telle qu'un alliage de plomb ou d'étain, la température à atteindre ne doit pas être aussi élsvée.
On remarquera qu'on préfère généralement un métal relativement ductile pour des tubes de faible dimension tels que ceux employés dans les tuyauteries des automobiles ou d'essence, les tuyauteries d'huile, les tuyauteries des freins hydrauliques ou pour des tubes employés dans des condenseurs ou des évaporateurs, des appareils de réfrigération ou d'autres appareils échangeurs de température.
Ceci est désirable encore pour d'autres raisons et d'autre part ces tubes peuvent être facilement façonnés ou traités. Lorsqu'un tel tube est fait avec un déplacement longitudinal relativement élevé et lorsqu'on porte ce tube à une haute température, les ap- pareils pour refroidir ce tube à une vitesse suffisamment basse, pour réaliser la ductibilité requise, devraient être tellement longs qu'ils seraient impraticables.
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D'autre part, si on réduit la longueur de l'appareil de re- froidissement à une longueur pratique, et si l'acier est refroidi trop rapidement, le métal du tube fini peut avoir une dureté in- désirable et devenir cassant.
La présente invention a pour but de créer un dispositif pour le refroidissement de tubes faits en bandes d'acier, qui sont sou- mises pendant leur façonnage, à une température élevée et qui se déplacent à une vitesse relativement élevée, dispositif dans le- quel l'action de refroidissement est organisée et réglée de façon que la longueur de l'appareil de refroidissement puisse être ré- duite à des limites pratiques, tandis qu'on donne en même temps au métal les caractéristiques de ductilité désirées. En fait, les caractéristiques du métal peuvent être réglées d'une manière va- riable ; mais afin d'illustrer la présente invention, on la décrira essentiellement en se rapportant à la production de tubes relati- vement ductiles.
Entre certaines limites de température, un re- froidissement rapide peut avoir lieu sans effets nuisibles et, dans ces limites de température, le tube est refroidi à une vi- tesse relativement grande. Entre les autres limites de tempéra- ture, où un refroidissement rapide a comme résultat de provoquer la dureté et la fragilité, on refroidit le tube moins rapidement.
L'invention a également comme objet, un dispositif destiné à régler la température dans le tube à une valeur convenable et pour régler en même temps la position convenable du tube chauffé, dans l'appareil de chauffage. A cet effet, on a combiné un appareil de réglage électrique comprenant une cellule photo-électrique, avec un appareil pour la fabrication des tubes, la cellule électrique étant dans une position telle que des rayons provenant du tube puissent agir sur elle. Conformément à l'invention. après que la machine est entrée en fonctionnement, la température du tube peut être maintenue exactement de même que la position du tube.
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L'invention sera. décrite avec plus de détails dans ce qui suit a,vec des références aux dessins annexés. Sur ces dessins :
Fig. 1 est une coupe montrant une des formes de tubes qu'on peut exécuter conformément à l'invention;
Fig. 2 est une coupe montra.nt une autre forme d'exécution du tube;
Fig. 3 est une coupe transversale montrant les phases succes- sives de formation de la couche intérieure du tube représenté sur la Fig. 1; Fig, 4 est une coupe montrant les phases successives de la formation de la couche extérieure selon la Fig. 1;
Fig. 5 est une représentation schématique d'un appareil pour la fabrication de tubes et des moyens de soudure pour ces tubes; .
Fig. 6 est une élévation latérale d'un appareil pour la mise en oeuvre de l'invention, certaines parties étant représentées d'une façon plutôt schématique;
Fig. 7 est un schéma montrant la courbe de température qui peut être obtenue par l'appareil représenté par la Fig. 6 ; Fig. 8 est une vue en bout de l'appareil représenté par la Fig. 6, la vue étant prise à partir de la droite de cette figure;
Fig. 9 est une vue de détails à plus grande échelle représen- tant une des façons de disposer les électrodes ;
Fig. 10 est une coupe à plus grande échelle, exécutée sen- siblement suivant la ligne 5-5 de la Fig. 6;
Fig. 11 est un schéma analogue à celui de la Fig. 7 et se rapporte au cas d'un mode d'application un peu modifié du courant électrique au tube;
Fig. 12 est un schéma montrant une disposition différente des circuits électriques pour des électrodes du type représenté sur la Fig. 11, ce schéma représentant une courbe de température ob- tenue grâce à cette disposition;
Fig. 13 est une vue d'une autre disposition de circuit pour
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des électrodes du type représenté sur la Fig. 7 ; Fig. 14 est une vue d'une disposition modifiée pour le ré- glage relatif de l'intensité du courant dans les parties de tube;
Fig. 15 est une coupe transversale à travers certaines des électrodes ;
Fig. 16 est une vue générale montrant un appareil pour la fabrication de tubes et représentant .un dispositif de commande électrique ainsi qu'un schéma de connexion représenté plus ou moins sommairement au-dessus de l'appareil;
Fig. 17 est une coupe transversale faite sensiblement suivant la ligne 23-23 de la Fig. 16 et représentant la cellule photo- électrique;
Fig. 18 est une vue détaillée d'un dispositif ouvert pour laisser passer les rayons ;
Fig. 19 est une représentation schématique de l'appareil de refroidissement ;
Fig. 20 est une vue montrant une forme d'exécution modifiée de l'appareil de refroidissement et Fig. 21 représente différentes courbes de température corres- pondant à divers dispositifs de refroidissement.
On peut obtenir différentes constructions de tubes dans la mise en oeuvre de la présente invention, par exemple un tube à paroi en plusieurs couches, tels que les tubes représentés par les Figs. 1 à 4 inclusivement, possédant une couche intérieure et une couche extérieure ou des tubes ne possédant qu'une simple cou- che avec un joint de fermeture ou un joint à recouvrement ou une autre organisation analogue.
La Fig. 1 représente une forme d'exécution préférée du tube objet de 1'invention,
Un des problèmes dans la fabrication d'un tube de ce genre réside dans le maintien des bords étroitement serrés l'un contre
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l'autre avant de remplir le tube de métal fondu et aussi le main- tien des couches intérieure et extérieure en contact l'une avec l'autre.
On a illustré sur la Fig. 3 comment la couche intérieure 291 prend des formes successives à partir du léger cintrage initial jusque la forme circulaire finale et on observera plus particu- librement la forme qu'affecte la bande en 303. En cet état, les parties de la bande voisines des bords sont sensiblement rectili- gnes bien qu'elles puissent avoir une certaine courbure.
Le rayon de courbure à partir d'un point qui se trouve sensiblement en X jusqu'au point désigné par Y est toutefois inférieur au rayon au- quel correspond cette partie du métal dans la couche intérieure finie. Il s'ensuit que lorsque la bande affecte la forme repré- sentée en 303, le métal de chaque côté de cette forme, sensible- ment , partir du point Y jusqu'au point X, ainsi qu'une partie rec- tiligne du métal au delà du point X, se trouve, radialement, vers l'intérieur en comparaison de la position que ce métal doit occu- per dans la couche intérieure finie. Aussi, lorsque les bords 292 des bandes 291 sont amenés l'un contre l'autre comme on l'a indiqué en 304, le métal se trouve sous tension.
Cette tension a pour effet que les bords viennent en contact étroit, en exerçant une pression, et qu'ils sont maintenus en contact par la force du métal soumis à la tension. Il en résulte que la couche intérieure 291 conserve d'elle-même sa forme et que les bords en contact 292 restent en contact de façon à recevoir convenablement le métal qui s'écoule entre ces bords et qui les soude. En d'autres termes, on peut considérer la situation comme si la distance extrême du point Y jusqu'aux bords, pendant que la bande se trouve sous la forme désignée par 303, était plus grande que celle exigée à par- tir du point Y jusqu'au joint bord contre bord pour achever la for- mation de la couche intérieure sous la forme désignée par 304 sur la même figure.
La première opération de formation exécutée sur
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la bande extérieure 293 est désignée par 305 sur la Fig. 4; elle place la, courbe de la bande là où celle-ci recouvre le joint, bord contre bord, de la couche intérieure et, à partir à peu près du point a jusqu'au point désigné par 1, c'est-à-dire jusqu'aux bords de la bande, on donne à la matière un rayon un peu inférieur à celui que cette matière aurait dans le tube fini. La partie intermédiaire entre la partie incurvée et la partie médiane de la bande extérieure, au point.2, peut rester plutôt rectiligne.
Les cylindres façonnent alors la bande extérieure 293 en la poussant vers l'intérieur comme le montre la forme 306 de la Fig. 4, et on remarquera clairement comment les parties de a à b sont formées a,vec un rayon de courbure plus petit que celui du tube fini. Le centre du tube est désigné par,± tandis que les centres de courbu- re des parties a et b sont désignés par e et d.
Il s'ensuit que la partie constituant le bord extrême 294 de la couche extérieure 293 se trouve, dans la forme 306, plus proche de la périphérie ex- térieure de la couche intérieure que de la partie intermédiaire, entre les points a et 16 Les cylindres de façonnage viennent alors en contact avec la couche extérieure et ils achèvent le fa- çonnage de cette couche extérieure en poussant les bords biseautés pour former le joint incurvé 295. De ce fait, le métal entre les points a, et b, qui a été façonné avec un rayon de courbure un peu plus petit est redressé légèrement suivant un rayon de courbure plus grand.
Ceci met le métal sous tension et provoque la mise en prise, par frottement, de la partie de la couche extérieure voisi- ne des bords 1 avec la couche intérieure déjà formée, ce qui est dû à la force élastique de la bande, Le bord de ce joint incurvé qui se trouve le plus près de l'intérieur vient en contact à frot- tement avec la couche intérieure déjà formée jusqu'à son bord ex- trême ; le bord de ce joint incurvé qui se trouve le plus à l'ex- térieur, vient en contact à frottement avec le métal de la couche
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intérieure à pa.rtir d'un point qui commence à l'extrémité du bi- seau. La tension du métal force également la surface biseautée extérieure du joint bord contre bord contre la surface chanfreinée de l'autre bord.
Le tube est ainsi formé de deux bandes de matiè- re dans lesquelles la bande formant la couche intérieure retient sa forme d'elle-même .avec ses bords maintenus en contact, par sui- te de la, tension dans le métal, tandis que la bande qui forme la couche extérieure retient d'elle-même sa forme, la tension du mé- tal maintenant la couche extérieure au voisinage immédiat de la couche intérieure sensiblement sur toute la périphérie et ma,intenant les bords en contact par la, force exercée en raison de la tension dans le métal ; le tube ainsi formé est capable de conserver sa pro- pre forme pendant la période temporaire entre l'achèvement du fa- çonnage du tube et le moment où le métal de remplissage unit les couches et les scelle.
L'opération de façonnage est exécutée dans un appareil représenté par la Fig. 5, la bande 101 en acier desti- née à former la couche intérieure d'un tube fini peut être tirée d'une bobine débitrice 103 et être amenée à travers plusieurs cy- lindres de façonnage d'un appareil à fabriquer les tubes représen- té d'une façon générale en 104, cette matière recevant la forme tu- bulaire, comme le montre la Fig. 1. Dans la forme de tubes repré- sentée, les bords de la bande 101 sont disposés pour un joint bord contre bord. La bande 102 peut être tirée d'une bobine débitrice 105 et passer ensuite entre des cylindres 106 pour le biseautage des bords de la, bande.
Celle-ci peut passer ensuite sur un galet de guidage 107 et à travers une filière de guidage 108; les couches tubulaires intérieures de la bande 102 passent ensuite par plu- sieurs cylindres d'un appa.reil à fabriquer les tubes illustré dans son ensemble en 109, appareil qui donne à la, bande 102 une forme tubulaire autour de la couche intérieure, les bords se rejoignant pour former le joint représenté.sur la Fig. 1. Cette opération
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est simplifiée lorsqu'on exécute des tubes qui peuvent être trai- tés conformément à la présente invention et des appareils de ce type servant à fabriquer les tubes sont bien connus de l'homme de l'art; ils ne seront donc pas décrits dans tous les détails.
On connaît également des appareils pour la fabrication de tubes, à partir d'une simple bande,qui possèdent soit une couche, soit deux couches comme on l'a représenté par exemple sur la Fig. 2. Après qu'il a quitté l'appareil qui le forme, le tube est soumis à un traitement calorifique qui fait fondre le métal de soudure, métal qui, lorsqu'il se solidifie, unit les couches et les joints. Le tube sur lequel on doit travailler, est désigné par 1 et se dirige vers la gauche, si l'on considère la Fig. 6, à partir des cylindres 2 d'un appareil de façonnage. Cet appareil comprend une table ou support approprié 3 qui peut porter des barres de distribution 4 et 5 destinées à la conduction du courant. Un transformateur ap- proprié est désigné par 6.
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Le tube passe d'abord à travers des électrodes ou en contact avec des électrodes en forme de galets, comme ceux qui sont dési- gnés par 7 et 8, ces galets étant de préférence en métal et pou- vant être des galets fous qui tournent en raison de leur contact avec le tube. Le galet inférieur peut être monté à demeure tan- dis que le galet supérieur 7 peut être installé sur un bras 9 mon- té à pivotement ; sur ce bras peut agir un ressort 10 qui maintient le cylindre supérieur en contact élastique avec le tube. Le res- sort peut agir par l'intermédiaire d'un bras 11 fixé à demeure sur le bras 9 de la monture pivotante. Ces deux électrodes sont portées par un support 13 coulissant dans des guidages 14 du sup- port 3. L'arbre fileté 16 tourne dans le support 3.
Cet arbre porte un pignon conique 17 engrenant avec un pignon conique 18 que porte un arbre en porte-à-faux pourvu d'une manivelle 19. Le support 13 est relié à l'arbre fileté 16 pour des besoins de ré- glage. A cet effet, le support est pourvu d'une roue dentée 20
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(Figs. 6, 8 et 9) dont le moyeu rotatif tourne dans le support 13 et est relié, par un taraudage,à l'arbre précité. Le support est pourvu également d'une roue dentée 21 et d'une roue dentée 22 munie d'une manivelle 23.
On remarquera que lorsqu'on fait tour- ner l'arbre 16 au moyen de la manivelle 19, on peut déplacer loni- tudinalement le support de l'arbre fileté et que, lorsque l'arbre fileté ne tourne pas, on peut régler la position du support dans le sens longitudinal de cet arbre en faisant tourner la manivelle 23 et par conséquent la roue dentée 20. Les électrodes sont re- liées au circuit électrique par un conducteur flexible 25, ce dis- positif sera appelé dans ce qui suit la "première électrode".
Une autre électrode, qu'on peut appeler la, \1 deuxième électro- de Il , est reliée au côté opposé du circuit par un conducteur fle- xible 26, la, connexion étant établie avec la barre de distribution 4. La deuxième électrode est disposée dans un carter 30 qui, avec l'ensemble des paliers représenté sur la Fig. 10 est monté dans le guidage 14 et présente un organe descendant 31 qui se visse sur l'arbre 16 (voir Fig. 9). Le carter a un prolongement tubulaire 32 qui, de préférence, comporte des pièces télescopiquement exten- sibles, comme le montre la Figure, et à travers lesquelles passe le tube 1.
L'électrode affecte de préférence la forme d'une roue métal- lique à gorges 33 montée sur un arbre 34, qui est pourvu d'une pou- lie de commande 35 et qui tourne dans un manchon 34a serré dans le bloc 34b. Cette électrode est isolée de la base du chariot par la matière isolante 36 (Fig, 10). L'un des côtés du carter peut comporter une plaque amovible 37 donnant accès à l'intérieur de ce carter, tandis que la partie supérieure de celui-ci comporte un organe maintenu abaissé par une attache 38 qui maintient en place une pièce mince d'une matière 39. Cette matière peut être du mica ou une matière analogue et elle peut être organisée d'une manière
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à éclater en cas d'une perturbation quelconque, telle qu'une ex- plosion ou un excès de pression dans le carter.
Le tube 1 passe sur le galet-électrode 33 et est maintenu en contact avec celui- ci par un galet 40 monté à pivotement, comme on le voit en 41, et maintenu abaissé par un ressort 42 qui agit sur un bras 43. Le galet 40 est formé de préférence de graphite ou de carbone.
Une autre électrode, appelée la "troisième électrode est montée dans un carter 45; cette électrode et ce carter peuvent être sensiblement identiques à l'électrode 33 et au carter 30.
Le carter 45 peut être porté par les chemins de guidage 14 du sup- port et bien que le carter 45 puisse être exécuté de manière qu'on puisse régler sa position manuellement dans le sens de la longueur du support, il n'est pas nécessaire de l'exécuter de manière qu'il soit rapidement réglable. Cette électrode comporte un galet-é- lectrode 46 et un galet 47 en carbone qui maintient le tube abais- sé, l'électrode étant reliée à la barre distributrice 5 par un conducteur flexible 27. Les gorges des galets 46 et 47 ont, de préférence, dans un but qui apparaîtra maintenant, un diamètre lé- gérement plus faible que le diamètre extérieur du tube, comme le montre la Fig. 15.
Un jeu de cylindres de traction 50 peut être monté dans un dispositif de retenue ou carter 51 porté également par le support 3 et servant à venir en contact avec le tube et à seconder sa pro- gression. Mais comme le tube est déplacé par l'appareil et par les électrodes commandées, on peut employer ou ne pas employer les éléments de traction susvisés selon que cette traction supplémen- taire semble ou non désirable ou nécessaire.
De préférence le tube est maintenu confiné dans son passage, particulièrement dans les parties de son trajet où ce tube est chaud. A cet effet, les carters 30 et 45 sont reliés l'un à l'au- tre par une construction tubulaire exécutée de préférence en matiè- re calorifuge, une structure tubulaire désignée par 52 étant re-
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liée au carter 30 et l'autre structure tubulaire 53 étant reliée a.u carter 45 et ces tubes étant ajustés télescopiquement de ma- niére que la.position relative des carters puisse être réglée.
Une structure tubulaire 54 relie le carter 45 et le carter 51.
Un bain de trempe est représenté en 55, et ce bain est utilisé dans les cas où on ne désire pas que le tube fini soit ductile.
De préférence, le tube est maintenu dans un tuyau 56 pendant qu'il passe vers l'appareil de trempe, et un liquide de trempe approprié peut être introduit par un tuyau 57 et être évacué par un tuyau 58. Toutefois, dans la plupart des cas, ce tube passe de préféren- ce par un appareil de refroidissement spécial qui sera décrit plus loin.
Dans certains cas, lorsqu'on désire maintenir autour du tube cnaud du gaz réducteur ou non oxydant, ce gaz peut être introduit par le tuyau 60 et il peut brûler à l'extrémité d'entrée de la structure tubulaire 32 et à l'extrémité de sortie de l'appareil de refroidissement. Lorsque l'atmosphère non oxydante ne doit pas être maintenue, on peut supprimer l'entrée de gaz 60, ou on peut la fermer par un bouchon,
Certains des galets et des électrodes sont commandés et, à cet effet, un moteur 62 fournit de l'énergie par l'intermédiaire d'une courroie ou d'une chaîne silencieuse 63 qui commande l'ar- bre 64, Une courroie 65 passe sur une poulie 66 de l'arbre 64, sur une poulie 35 de l'électrode 33 (Fig.
10) sur une poulie cor- respondante de l'électrode 46 et sur une poulie 70 montée sur un bloc coulissant 71 maintenu en retrait par des moyens appropriés tels qu'un poids 72 suspendu à un câble 73 relié au bloc. Le poids maintient la courroie tendue et permet cependant un réglage, parce que le poids monte et descend selon les nécessités de dépla- cement de la poulie 70 en raison du raccourcissement ou de l'al- longement de la distance sur laquelle fonctionne la courroie. Le moteur 62 commande également les galets d'alimentation 50 au moyen
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d'une courroie ou chaîne 75.
Avant de passer à la description de certains dispositifs mo- difiés, il semble convenable d'expliquer la manoeuvre, et le fonc- tionnement de la machine et du procédé dans ses rapports avec cer- tains appareils électriques sera décrit maintenant. On considère- ra par exemple une construction de tube telle que celle représen- tée par la Fig. 1. sur cette figure, on a représenté différents modes d'amener du métal de soudure en place. On supposera tout d'abord que la matière est de l'acier et que la bande formant la couche intérieure porte un revêtement de cuivre. Ce cuivre peut être appliqué par voie électrolytique ou de toute autre façon ap- propriée. Le tube passe en contact avec la première électrode 7-8 et des parties successives du tube sont chauffées dans l'espace compris entre la première électrode et la seconde électrode 33.
Dans l'espace compris entre l'électrode 33 et la troisième élec- trode 46, la chaleur est sensiblement maintenue. La courbe de température peut être sensiblement celle représentée par la Fig.7 où on remarquera que la température monte jusqu'au dessus du point de fusion du métal de soudure, et cette température est mahtenue sensiblement jusqu'à ce que le tube passe au delà de la troisième électrode 46. La chute de température du tube est indiquée en pointillé, car elle peut être relativement lente ou rapide, selon la façon dont le tube est refroidi.
Le métal de soudure est main- tenu à l'état fondu à partir de l'électrode 33 jusqu'à l'électrode 46, et cela donne au métal le temps d'établir une liaison avec la matière constituant la bande, par exemple par diffusion ou par alliage avec ce métal ; cela donne également au métal le temps de couler, par capillarité ou de toute autre façon pour remplir l'es- pace entre les surfaces juxtaposées. C'est ainsi par exemple qu'une certaine quantité du métal coulera pour remplir l'espace entre les bords de la couche intérieure et de la couche extérieure de la construction représentée par la Fig. 1.
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On peut régler les électrodes de manière à obtenir l'effet de chauffage désiré. On considérera le cas où le tube est chauf- fé par sa, résistance à l'écoulement du courant électrique. La distance entre les électrodes est un facteur important. En fai- sant tourner la manivelle 19 la position de la première et de la deuxième électrode peut être réglée par rapport à la troisième électrode, tout en restant fixe l'une par rapport à l'autre. En faisant tourner la manivelle 23, on peut régler la position de la première électrode par rapport à celle de la seconde et de la troisième.
La distance entre la première et la deuxième électro- de peut être réglée et est de préférence réglée de manière que le tube soit élevé à la température convenable; la distance entre la deuxième et troisième électrode est réglée de façon que cette tem- pérature soit maintenue, ce qui exige essentiellement l'apport d'une quantité d'énergie suffisante pour compenser les pertes de chaleur. Lorsqu'on désire un tube d'acier revêtu de cuivre, la couche extérieure peut être revêtue de cuivre, et on donne pour ce motif au métal fondu à l'extérieur du tube et sur les parois intérieures suffisamment de temps pour s'étaler et diffuser dans l'acier. La même organisation avec les réglages convenables peut être exécutée pour d'autres métaux utilisés comme bandes et avec d'autres métaux de soudure.
Si l'on se reporte à la Fig. 7, on remarquera que la première électrode et la troisième électrode sont reliées à la même borne du secondaire du circuit de soudure et que l'électrode 33 est re- liée à la borne opposée. Il s'ensuit qu'il n'y a pas de différen- ce de potentiel entre la première électrode et la troisième.
Il n'est par conséquent pas nécessaire d'isoler la première et la troisième électrode du reste de l'appareil à fabriquer les tubes ou d'isoler le tube de l'appareil à fabriquer les tubes ou d'une autre partie quelconque de la machine en avant de la première
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électrode, ni aucune partie de la machine du côté de la sortie de la troisième électrode, Ceci facilite la construction de la machine parce qu'il n'y a pas de possibilité de perte de courant ou de dérivation de courant, à travers la machine et à la terre.
Tout le courant s'écoule à partir de l'électrode médiane 33 vers la première et la troisième électrode ou vice-versa.
Un tube tel que celui représenté par la Fig. 2 peut être exé- cuté d'une manière analogue et la matière dont 'le tube est fait peut être revêtu d'un métal de soudure, Un autre mode d'amenée du métal de soudure à sa position consiste à disposer une bande d'un métal de soudure 80 entre les couches du tube (Fig.l). Ce métal fond et, en raison de l'intervalle de temps prévu, il s'é- coule entre toutes les surfaces juxtaposées des couches et des joints.
La partie de la couche extérieure, voisine du métal de sou- dure 80, se trouve sous tension, de sorte que, lorsque le métal de soudure fond, l'espace existant auparavant est sensiblement fer- mé par les parties des couches qui se rapprochent.
Un autre mode d'amenée du métal de soudure à sa position consiste à disposer le métal de soudure librement à l'intérieur du tube, ce qui est représenté également sur la Fig. 1.
Mais il est évident que ces différentes façons d'amener le métal de soudure en place ne doivent pas être employées simulta- nément, une de ces façons étant suffisante pour la mise en oeuvre du procédé. Le métal de soudure désigné par 81 affecte la forme d'un fil, mais il peut affecter aussi n'importe quelle autre for- me géométrique ou se trouver à l'état de poudre. On comprendra aisément que les différentes façons d'amener le métal de soudure en place peuvent être employées lorsqu'il s'agit d'un tube du ty- pe représenté par la Fig. 2 par exemple.
Les électrodes 33 et 46 résolvent de préférence un mouvement
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un peu plus rapide que celui du tube et les rainures de l'électro- de 46 et du galet 47 ont de préférence des dimensions un peu trop petites, comme le montre la Fig. 15. Tl s'ensuit qu'il y a un mouvement d'essuyage ou un travail à chaud des tubes par ces ga- lets, spécialement en ce qui concerne le galet 46, sa tendance étant d'agir sur le métal et d'appliquer une pression sur les tu- bes de manière que les couches et les joints se rapprochent de très près. Lorsqu'on calcule les dimensions des rainures, on doit prendre en considération le fait que le métal du tube se dilate lorsqu'il est chauffé.
Une organisation un peu différente est représentée par la Fig. 11. La modification réside dans le fait qu'on remplace l'é- lectrode 33 (Fig. 6) par deux électrodes 33a et 33b disposées au milieu et relises à la même borne du circuit de soudure, Ces deux électrodes peuvent être montées dans un carter analogue à celui désigné par 30 (Fig. 6), mais disposés de façon à supporter deux électrodes au lieu d'une seule. Ces électrodes peuvent être re- liées mécaniquement l'une à l'autre et être commandées ensemble, ainsi que le comprendra tout homme de l'art. Dans cette organisa- tion, les électrodes sont reliées au circuit, sensiblement de la même façon que celle qui a été décrite plus haut.
De préférence le tube est chauffé à sa température maximum entre la première électrode et l'électrode 33a et une température convenable est maintenue à partir de l'électrode 33b jusqu'à l'électrode 46.
Comme il n'y a pas de courant qui passe dans cette partie du tube qui relie l'électrode 33a et l'électrode 33b, il y aura une chute de température au point indiqué. Cette forme d'exécution présente l'avantage qu'il n'y a pas de différence de potentiel entre la pre- miére et la dernière électrode.
Dans la disposition modifiée représentée par la Fig. 12,
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l'organisation des électrodes est analogue à celle représentée par la Fig. 11. Mais, au lieu de relier les électrodes en un seul circuit, il y a deux circuits de soudure. Les électrodes sont désignées par les mêmes signes de référence que sur la Fig.ll.
Un circuit secondaire est établi à travers la première électrode 7-8 et l'électrode 33a, l'autre circuit est établi à travers l'é- lectrode 33b et la troisième électrode 46. On peut obtenir des de variations/densité de courant dans les parties de tubes en faisant varier les transformateurs et aussi en réglant les organes mécani- ques. Cette solution ne présente pas l'avantage de l'absence de force électro-motrice entre la première et la dernière électrode et, pour ce motif, l'appareil doit être isolé, comme on le montre en 85, aux extrémités opposées du dispositif de soudure. La cour- be de température telle qu'elle est représentée peut être sensi- blement la même que la courbe représentée sur la Fig.ll.
Sur la Fig. 13, la disposition des électrodes est analogue à celle de la Fig. 7, mais il y a des circuits secondaires séparés entre la première et la deuxième électrode, ainsi qu'entre la deu- xiéme et la troisième électrode. Dans cette organisation, on peut modifier la densité de courant entre la première et la seconde et entre la seconde et la troisième électrode en faisant varier l'in- tensité du courant dans les circuits primaires, mais cette forme d'exécution ne présente pas l'avantage de l'absence de potentiel entre la première et la troisième électrode. Pour ce motif, l'appareil externe, c'est-à-dire l'appareil extérieur aux extré- mités avant et arrière du dispositif de soudure doit être isolé comme on l'a représenté schématiquement en 85.
Fig. 14 représente un dispositif analogue à celui de la Fig.7 mais il illustre un mode différent de réglage de la densité de courant dans une partie du tube. Un organe 86 en matière magné- tique peut être disposé autour d'une partie du tube, par exemple
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autour de la partie comprise entre la deuxième et la troisième électrode. Ceci engendre une réactance, de sorte que la tension appliquée est absorbée par la somme de la résistance et de la réactance du circuit. On peut modifier cette réactance pour qu'el- le règle à son tour la densité de courant dans cette partie du tube,
Les températures appliquées sont évidemment variables selon les différents métaux employés.
Lorsque le tube exécuté à partir de bandes d'acier est soudé au cuivre, on chauffe ce tube .de pré- férence à une température comprise entre 1200 et 1250 c. environ, le point de soudure du cuivre étant d'environ 10830 C. Tous les facteurs doivent être coordonnés car l'apport d'énergie électri- que doit être réglé en fonction de la vitesse de déplacement du tube, de la, masse du tube et de la conductivité du métal consti- tuant le tube. On doit tenir compte également des pertes de cha- leur. Dans tous les cas, les parties de tubes qui relient les électrodes sont soumises à l'action de l'énergie électrique né- cessaire pour élever la température au degré désiré et pour main- tenir cette température pendant le temps désiré.
L'appareil de réglage automatique de la température est re- présenté par les Figs. 16,17 et 18. Cet appareil est un disposi- tif automatique photo-électrique. Le dispositif doit être consi- déré comme étant appliqué à l'appareil de façonnage du type re- présenté à la Fig. 5 dans lequel certains des cylindres sont com- mandés par un moteur 206, cet appareil de façonnage fonctionnant en coopération avec un dispositif d'alimentation du type représen- té par la, Fig. 6, dans lequel les électrodes 33 et 46 ainsi que les cylindres de progression 50 sont commandés à partir d'un mo- teur 230 qui correspond au moteur 62 de la Fig. 6.
Sauf cela, les éléments qui constituent les dispositifs de façonnage et d'alimentation sont identiques à ceux que représentent les Figs.5
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et 6 et, pour ce motif, on ne les décrira pas plus qu'il n'est nécessaire pour la compréhension claire du fonctionnement ce l'ap- pareil de réglage automatique. Le fonctionnement de ce disposi- tif de réglage est tel que, si pour une raison quelconque, la tem- pérature s'abaisse au dessous du minimum, l'appareil de réglage provoque la cessation du fonctionnement de la machine.. Si au contraire la température du tube s'élève au dessus du maximum pour une raison quelconque, l'appareil de réglage provoque également l'arrêt de la machine. De même, si le tube se déforme ou sort de l'alignement, le fonctionnement de la machine s'arrête.
On voit sur la Fig. 16 qu'une cellule photo-électrique indi- quée dans son ensemble par 235 est placée dans une position telle qu'elle regoive des rayons propagés par le tube en un endroit con- venable situé entre les électrodes 33 et 46. La cathode 236 et l'anode 237 sont reliées électriquement à un amplificateur 250 par les conducteurs 238. La Fig. 17 montre cette disposition, le tube 1 étant montré à l'intérieur de l'enveloppe 53. Le dis- positif comprend un écran 240 présentant une ouverture 241 allon- gée ou en forme de fente destinée à la propagation des rayons, ces rayons passant par une lentille 242 qui les concentre sur la cel- lule, Une fermeture transparente 243 sépare la chambre du tube.
Comme le montre la Fig. 17, les rayons pour le tube passent par l'ouverture 241 et la fermeture transparente 243, ces rayons é- tant concentrés par la lentille 242. Si le tube se déformait ou sortait de l'alignement, (comme on l'a représenté en pointillé), les rayons seraient dirigés à travers l'ouverture 241 sous un cer- tain angle et ne seraient par conséquent pas concentrés sur la cellule. Ceci aurait pour effet l'arrêt de la machine.
L'amplificateur 250 a un fil d'alimentation 251 et un cir- cuit 252 qui part de ce fil, des solénoldes 253 et 254 étant mon- tés en parallèle dans ce circuit, Ces solénoïdes sont organisés
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de façon à agir sur des armatures afin de commander respective- ment un interrupteur à ressort 255, normalement fermé, et un in- terrupteur à ressort 256, normalement ouvert qui, de préférence, peuvent être réglés en modifiant la tension des ressorts ainsi qu'on l'a indiqué, Ces interrupteurs se trouvent dans unircuit désigné pa,r 257 qui fournit le courant à un solénoïde 258. On a désigné par 260 un interrupteur pour le primaire du circuit de soudure, et cet interrupteur est organisé de façon que l'action d'un solénoïde 261 le ferme.
On a désigné par 262 un interrupteur dans le conducteur d'amenée d'énergie au moteur 206, cet interrup- teur étant organisé de façon qu'un solénoïde 263 le ferme, On a désigné par 264 un interrupteur dans le conducteur d'énergie pour le moteur 230 ; cet interrupteur est organisé de façon que l'action d'un solénoïde 265 le ferme. Le solénoïde 261 se trouve dans un circuit 266 qui passe par un interrupteur monopolaire 267 ; le so- lénoide 265 est dans un circuit 268 qui passe par un interrupteur monopolaire 269 ; le solénoïde 263 est dans un circuit 270 qui pas- se par un interrupteur monopolaire 271; tous les circuits retour- nant aux conducteurs principaux 272.
Un interrupteur d'arrêt 273 est placé entre le conducteur principal et les différents inter- rupteurs monopolaires, cet interrupteur étant normalement fermé, tandis qu'un interrupteur de mise en marche 274 normalement ouvert, est monté en parallèle avec l'interrupteur monopolaire 275. Un so- lénoide 276 est relié à un des conducteurs 272 de façon qu'il soit excité par l'action de l'interrupteur 274 ou de l'interrupteur 275, le circuit du solénoïde étant complété par un conducteur 277 et un conducteur 278. Un conducteur d'amenée de courent 280 pourvu d'un interrupteur de rétablissement 281, normalement fermé, est relié à un Solénoïde 282, qui son tour est relié à un conducteur 283 passant par un interrupteur monopolaire 284.
Un interrupteur monopolaire 285 est monté en parallèle avec l'interrupteur 284.
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Les conducteurs 277 et 278 sont organisés de façon à être reliés par des interrupteurs monopolaires 286 et 287. Ces interrupteurs 286 et 287 sont montés en parallèle comme on l'a indiqué. Le so- lénoide 282 est organisé de façon à commander les interrupteurs 285 et 287, dont l'un est fermé quand l'autre est ouvert, et le solénoïde 258 est ,organisé de façon à fermer les interrupteurs 284 et 286.
Le fonctionnement est le suivant : Lorsque la machine ne fonctionne pas, les différents interrupteurs se trouvent dans les positions représentées sur le dessin. Pour mettre en marche la machine, un opérateur ferme l'interrupteur de démarrage 274. Ceci excite le solénoïde 276 par le conducteur 277, l'interrupteur 287 et le conducteur 278. L'action du solénoïde ferme les interrup- teurs 275, 267, 269 et 271. Dès que l'interrupteur 275 est fermé, l'opérateur peut libérer l'interrupteur de démarrage 274, normale- ment ouvert, parce que l'interrupteur 275 maintient fermé le cir- cuit du solénoïde 276.
L'interrupteur 267 ferme un circuit pas- sant par le solénoïde 261 et excite celui-ci pour qu'il ferme le primaire du circuit de soudure; l'interrupteur 269 ferme un cir- cuit passant par le solénoïde 265 qu'il excite, pour qu'il ferme le circuit du moteur de commande 230; l'interrupteur 271 ferme un circuit et excite le solénoïde 263 afin qu'il ferme le circuit du moteur de commande 206. De cette façon, les moteurs de comman- de et différents cylindres de commande de la machine sont mis en action et le circuit de soudure est fermé, de sorte que le courant passe par les électrodes et à travers le tube pour chauffer ce- lui-ci.
Cet état persiste jusqu'à ce que le tube atteigne une tempé- rature dépassant le minimum admis qui peut être par exemple de 1200 C. A ce moment les rayons provenant du tube et qui agissent sur la cellule provoquent une augmentation de tension dans le cir-
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cuit 252, et le solénoïde 254 ferme 1'interrupteur 256. Mais la tension n'est pas encore suffisante pour amener le solénoïde 253 à ouvrir l'interrupteur 255. Au moment de la fermeture de l'interrupteur 256 le solénoïde 258 est excité et ferme les interrupteurs 284 et 286. Quand l'interrupteur 284 se ferme le circuit du solénoïd 282 se ferme; lorsque l'interrupteur 286 se ferme, le circuit entre les conducteurs 277 et 278 du solénoïde 276 se ferme a,u moyen de cet interrupteur.
Dès que le solénoïde 282 est excité, l'interrupteur 287 s'ouvre, ce qui interrompt le circuit du solénoïde 276, circuit qui passe par cet interrupteur. Mais les interrupteurs 286 et 287 sont réglés dans le temps de façon que l'interrupteur 286 se ferme avant que l'interrupteur 287 s'ouvre @ et de manière que le circuit pour le solénoïde 276 ne s'ouvre pas à ce moment. A cet effet, l'armature du solénoïde 282 peut avoir un mouvement à temps perdu par rapport à l'interrupteur 287 et peut provoquer une rupture de l'interrupteur par l'action d'une butée 290 que présente l'armature et qui vient en prise avec le levier de l'interrupteur 287. A ce moment l'interrupteur 285 est fermé également et les interrupteurs 285 et 284 sont reliés alors en parallèle dans le circuit du solénoïde 282.
On remarquera que par la simple manoeuvre, de fermeture manuelle mouvement et que, lorsque le tube atteint une température minima, déterminée, le solénoïde 254 agit pour fermer le circuit 257 et provoque l'ouverture des interrupteurs 284, 285 et 286 et la fermeture de l'interrupteur 287, ce qui entraîne les conditions nécessaires pour le fonctionnement automatique du système, fonctionnemtn réglé par la température et les conditions dans lesquelles se trouve le tube. La Machine continue à fonctionner aussi longtemps que le tube se trouve dans son trajet correct et dans les limites de température. Si la température du tube tombe ades- @
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sous du minimum requis, la tension diminue dans le conducteur 252, et il en résulte que le solénolde 254 permet l'ouverture de l'in- terrupteur 256.
Ceci interrompt le circuit du solénolde 258 et ouvre les interrupteurs 284 et 286. Toutefois, le solénoïde 282 reste excité par l'interrupteur 285, et il s'ensuit que l'inter- rupteur 287 reste ouvert. L'ouverture de l'interrupteur 286 fait cesser l'excitation du Solénoide 276 et les interrupteurs 275, 267, 269 et 271 s'ouvrent, ce qui interrompt le circuit des dit- férents solénoïdes de réglage pour les moteurs de commande, in- terrompt le circuit de soudure et arrête la machine.
Si au cours du fonctionnement de l'appareil, la température s'élève trop haut, par exemple au-dessus du maximum de 1250 0. déterminé d'avance, la tension dans le conducteur 252 augmente et amène le solénolde 253 à ouvrir l'interrupteur 255. Ceci in- terrompt l'excitation du solénoïde 258 et du solénoïde 276 à la façon décrite plus haut; le circuit de soudure et les circuits de courant pour les moteurs de commande sont ouverts et la machine s'arrête. De même, si pour une raison quelconque, le tube se dé- forme ou sort de l'alignement, comme on l'a indiqué sur la Fig.23, les rayons ne sont plus concentrés sur la cathode, et il en résul- te que la tension du conducteur 252 tombe, ce qui amene le solé- noïde 254 à permettre l'ouverture de l'interrupteur 258.
Ainsi qu'il a été dit plus haut, ceci provoque la cessation de l'excita- tion des solénoïdes 256 et 278, ce qui entraine l'arrêt de la machine.
Lorsque la machine est arrêtée automatiquement par l'une de ces trois conditions, le solénoïde 282 reste excité. Afin de met- tre le système en état de démarrer une deuxième fois, l'interrup- teur de rétablissement 281 est ouvert momentanément, ce qui in- terrompt l'excitation du solénoïde 282 et permet à l'interrup- teur 287 de se fermer et à l'interrupteur 285 de s'ouvrir, de sorte que, lorsque l'on referme l'interrupteur de remise en marche 281,
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le circuit du solénoïde 282 est interrompu par les deux interrup- teurs 285 et 284. Ceci achevé le cycle et, après que la pertur- bation a été écartée et si l'on désire remettre en marche la ma- chine, l'opérateur referme momentanément l'interrupteur 274 pour exciter le solénoïde 276 par l'interrupteur 287.
On remarquera que la machine peut être mise hors d'action à n'importe quel moment par une ouverture de l'interrupteur d'arrêt 273 par l'opérateur. Cette action interrompt l'excitation du so- lénolde 276, ce qui provoque l'ouverture des interrupteurs 275, 267, 269 et 271 et coupe les circuits du courant de soudure et des moteurs de commande. Ceci a pour effet de permettre à la tempéra- ture du tube de s'abaisser immédiatement au-dessous du minimum fi- xé et l'interrupteur 256 s'ouvre, en interrompant l'excitation du solénoïde 258 et en provoquent l'ouverture des interrupteurs 284 et 286.
Après que la machine a. été arrêtée ainsi manuellement, l'interrupteur 281 de remise en marche doit être ouvert momenta- nément pour interrompre l'excitation du solénoïde 282 afin de ra- mener les interrupteurs 287 et 285 respectivement dans leur posi- tion de fermeture et d'ouverture.
Ainsi qu'on l'a déjà mentionné les tubes qui quittent l'ap- pareil de fermeture et de soudure doivent dans la plupart des cas, être refroidis selon un cycle déterminé et, afin que le mé- tal atteigne une certaine ductilité, il faut qu'ils ne soient pas trempés. La Fig. 19 représente un tel dispositif de refroidisse- ment par lequel le tube passe, de préférence aussitôt qu'il quitte les cylindres de sortie du dispositif de fermeture et de soudure.
Une hotte appropriée quelconque peut relier les deux dispositifs.
Une paire de galets, tels que ceux désignés par 125 peuvent être employés pour guider ou pour faire avancer le tube dans le diapo- sitif de refroidissement.
Il semble qu'il convienne de décrire d'abord d'une façon gé-
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nérale les différentes zones de refroidissement et de poursuivre ensuite la description générale, avec des explications plus dé- taillées. La première zone est représentée schématiquement sous la forme d'une construction à chemise d'eau pourvue de la chemise d'eau 127 dans laquelle l'eau entre par le tuyau 128 et sort par le tuyau 129. On peut faire circuler un gaz de refroidissement en contact direct avec le tube, le gaz entrant par un tuyau 130 et sortant par un tuyau 131. La première zone de refroidisse- ment s'étend sensiblement depuis les galets 125 ou l'enveloppe con- tenant ces galets, jusqu'aux cloisons 132.
La deuxième zone de refroidissement est représentée également sous la forme d'un dis- positif refroidi à l'eau et possédant une chemise d'eau extérieu- re 134 à travers laquelle circule l'eau, celle-ci entrant en 135 et sortant en 136. On peut également faire circuler un gaz de refroidissement en contact direct avec le tube, le gaz entrant dans la zone de refroidissement en 137 et sortant de cette zone en 138.
La deuxième zone de refroidissement telle qu'elle est re- présentée, se termine au dispositif de cloisonnement 140. La première partie de la troisième zone de refroidissement est repré. sentée sous la forme d'un dispositif. refroidi par l'air et pré- sentant des ailettes de radiateur 141, cette partie se terminant au dispositif de cloisonnement 142. Cette illustration n'a pas pour but de limiter ces zones au type précis de dispositif de refroidissement représenté, car cette première partie de la troi- sième zone de refroidissement peut être pourvue d'une chemise à eau, ou bien on peut y introduire du gaz et la première ainsi que la seconde zone peuvent être constituées par différents disposi- tifs de refroidissement.
La deuxième partie de la troisième zone de refroidissement est représentée sous la@forme d'un dispositif de trempe ou de
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refroidissement par un liquide, et elle peut être constituée par une enveloppe tubulaire 143 qui entoure le tube. Du métal fondu, par exemple du plomb fondu, un alliage de plomb et d'étain ou un autre métal analogue ou bien encore un sel fondu est mis en cir- culation de préférence au moyen d'engins de pompage approptiés, et ces matières sont refoulées dans l'enveloppe 143 par le tuyau 144 et déchargées aux extrémités opposées de ce circuit par des tuyaux 145 et 146. On peut utiliser n'importe quel moyen appro- prié comme pompe.
Lorsqu'on désire que le tube fini soit recou- vert de plomb ou d'étain, d'un alliage de plomb et d'étain ou d'un autre métal, ce métal fondu peut être employé dans la deuxième partie de la troisième zone. Lorsqu'on ne désire aucun revêtement, on peut employer du sel fondu. Au moment où le tube sort de la deuxième partie de la troisième zone, il peut passer à travers un dispositif d'essuyage 147 qui essuie tout l'excès de métal de re- vêtement qu'il a reçu dans la chambre 143 ou pour essuyer le sel, le tube étant finalement refroidi par son entrée dans l'atmosphère ou pax aspersion d'eau, comme on l'a indiqué en 148. On peut em- ployer également l'aspersion à l'eau chaude (non représentée) pour enlever les dernières traces de sel.
Lorsqu'on emploie des bandes d'acier pour former le tube et lorsque la bande est soudée au cuivre, il est préférable que la température à laquelle le tube est soumis soit de beaucoup supé- rieure au point de fusion du cuivre. Cette température peut se trouver au voisinage de 2200 F. Généralement, dans l'acier à faible teneur en carbone, ce dernier s'y trouve sous la forme d'un constituant connu sous le nom de cémentite généralement entourée de grains de fer appelés ferrite. Mais si l'acier est amené à une température plus élevée que la température supérieure criti- que, c'est-à-dire à 1670 yb, le carbone se dissout à l'état cristallin de fer gamma, pour former le constituant connu sous le
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nom d'austénite.
L'austénite se conserve à des températuresplus élevées que les limites supérieures critiques; à partir de la température supérieure critique, telle que par exemple 1670 F., jusqu'à 1330 F., l'austénite se transforme en un type de disper- sion de cémentite dans le fer alpha.
Comme l'austénite n'a pas de tendance à se transformer à des températures supérieures à la température critique, on re- froidit rapidement le tube à partir de sa température la plus élevée jusqu'à la température supérieure critique, et il ne se pro- duit pas d'effet nuisible. En ceci consiste la fonction de la première zone de refroidissement, et cette zone est cousue de fa- çon à refroidir ainsi le tube dans le temps le plus bref possible.
La deuxième zone de refroidissement est conçue pour refroidir entre les limites de température où se produit la transformation, le tube à une vitesse relativement faible pour réserver suffisam- ment de temps pour la transformation de l'austénite dans les pha- ses ou structures désirées dans le fer Alpha, par exemple dans la phase dite cémentite. A moins que l'on donne à l'austénite l'occasion de se transformer, le métal résultant est dur et cas- sant. Pour ce motif, lorsqu'on désire produire le tube ductile, on organise la deuxième zone de façon à refroidir le métal à tra- vers toute la zone de transformation d'une façon tellement lente qu'elle facilite l'obtention de la ductilité désirée.
Mais la deuxième zone peut être organisée de façon à refroidir le tube et à obtenir toutes les caractéristiques désirées dans le métal.
De plus, il est désirable que la vitesse de refroidissement dans la deuxième zone soit relativement constante. Le tube entre dans cette deuxième zone à une température plus élevée que celle à la- quelle il la quitte et, par conséquent, il devrait normalement y avoir un gradient de température plus grand et par suite un re- froidissement plus rapide dans les premières parties de la deu-
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xième zone que dans les parties suivantes de cette zone. Pour ré- pondre à ces conditions, on peut forcer les gaz de refroidissement à entrer dans la. deuxième zone de refroidissement dans le voisina- ge de son extrémité de sortie.
Ces gaz sont chauffés pendant qu'ils exercent leur action de refroidissement du tube, près de l'extrémité de sortie, et ils se déplacent ensuite vers l'extrémi- té d'entrée de la deuxième zone, d'où il résulte que le gradient de température dans toute la deuxième zone peut être rendu sensi- blement uniforme. Après que le tube a passé cette deuxième zone, le métal ferreux se trouve sous la forme de fer alpha et l'austé- nite a été transformée de façon à se rapprocher d'une condition d'équilibre dans le fer alpha. Toutefois la solubilité du carbo- ne dans le fer est plus élevée à haute température qu'à basse tem- pérature.
Il s'ensuit que si le fer alpha est refroidi trop ra- pidement dans la troisième zone, et particulièrement dans la pre- mière partie de la troisième zone, il se produit un état de sursa- turation , la température ordinaire, Dans ces conditions, on peut constater un phénomène connu sous le nom de vieillissement, c'est-à-dire une augmentation de la dureté du métal, une diminu- tion de ductilité, une augmentation de la limite de rupture et une augmentation de la fragilité. Ce type de vieillissement a comme résultat par conséquent une diminution constante d'un cer- tain nombre des caractéristiques désirables du métal à mesure que le temps s'écoule.
Le refroidissement dans la troisième zone est organisé de façon à écarter cet inconvénient. Un des moyens consiste à évi- ter la sursaturation. La Fig. 21 illustre les différentes courbes représentant des températures en fonction de la longueur du passa- ge de refroidissement selon les différentes variantes du disposi- tif de refroidissement. Les trois courbes A, B et C commencent au même point qui correspond à 2200 F. et elles coïncident jusqu'à la fin de la deuxième zone.
Si l'on se rapporte d'abord à la
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courbe A, qui correspond au dispositif de refroidissement repré- senté par la Fig. 19, on voit que la première partie de la troi- siéme refroidit le métal d'une façon relativement lente jusqu'à environ 1000 F.; de cette façon une grande sursaturation peut ê- tre évitée et la faible sursaturation ainsi que le vieillissement qui en résulte et qui pourrait se produire dépendra entièrement du petit changement de solubilité entre la température de 1000 F. et la température ordinaire. Mais, à partir de 1000 F. vers le bas, il n'y a pas de grands changements.
Un autre moyen consiste à provoquer une action de vieillissement telle que celle qui sera exposée plus loin à propos de la Fig. 20 et des courbes B et 0 de la Fig. 21,
La deuxième partie de la troisième zone peut être organisée de façon à refroidir le tube plus rapidement, mais de préférence encore moins rapidement que le refroidissement final. Lorsque le tube doit être revêtu de métal, on peut faire circuler un métal tel qu'un de ceux mentionnés ci-dessus à travers la deuxième par- tie de la troisième zone, et ceci est organisé de préférence de manière à abaisser la température du tube/6000 F. environ. Dans tous les cas, on refroidit le tube à une température suffisamment basse pour empêcher une oxydation rapide ou une coloration du mé- tal lorsque celui-ci vient en contact avec l'atmosphère.
Si le tu- be ne doit pas être revêtu, on peut faire circuler un selfondu à travers la deuxième partie de la troisième zone. On peut faire passer ensuite le tube dans l'atmosphère et l'excès de métal fon- du ou de sel peut être enlevé par des organes d'essuyage et le tu- be refroidi finalement soit par l'air atmosphérique, soit par aspersion d'eau.
La Fig. 20 représente un mode modifié. La première zone exer- ce la même fonction que la première zone représentée sur la Fig.19, à savoir un refroidissement rapide du métal jusqu'à la températu- re critique supérieure. La deuxième zone est conçue également pour
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exécuter la même fonction que la deuxième zone dans la Fig.
17, à savoir celle de refroidir lentement le métal entre les limites de température où il subit une transf ormation. La troisième zone se distingue de la zone destinée à empêcher la sursaturation en ce qu'elle est conçue pour refroidir d'abord rapidement le fer alpha afin de provoquer un état instable et de permettre ensuite une certaine période pour le vieillissement à des températures élevées, période pendant laquelle il se produit une précipitation ou une floculation de l'excès de carbone avec peu ou pas de durcissement à la température ordinaire.
Cette troisième zone est représentée le sous la, forme d'une chemise 150 dans laquel/ du métal fondu ou du sel peuvent être introduits en 151 et enlevés en 152 et 153, le métal fondu ou le sel étant forcés de circuler à travers la cham- bre constituant la troisième zone. Ceci refroidit rapidement le tube, comme le montre la courbe de température correspondante B de la Fig. 21 et maintient cette température relativement élevée pendant une certaine période, comme on l'a indiqué, pour permettre l'action de vieillissement à températures élevées.
Le vieillisse- ment à température relativement élevée est évidemment beaucoup plus rapide qu'à la température ordinaire, Comme on l'a représen- té, cette troisième zone abaisse rapidement la température à 700 F, et cette température est maintenue pendant une période de temps déterminée, après quoi le tube passe à travers une partie aupplé- mentaire 155 du dispositif de refroidissement, représenté comme dispositif de trempe, dans lequel un liquide de refroidissement approprié peut être introduit et être forcé de circuler en passant par des tuyaux 156 et 157, Ce liquide de refroidissement peut ê- tre également constitué par des liquides ou des sels fondus main- tenus à une température plus basse que celle du métal ou des sels de la troisième zone,
On fait passer alors le tube de l'appareil de refroidissement dans l'organe d'essuyage et on l'asperge d'eau
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comme il a été dit plus haut.
Dans une autre variante, la dernière partie de refroidisse- ment 155 peut être supprimée et on fait passer le tube directement de la partie 150 dans l'organe d'essuyage pour l'asperger d'eau ensuite comme on l'a déjà dit. Les limites de température sont illustrées pour cette variante par la courbe C indiquée en poin- tillé sur la Fig. 21. On remarquera que les signes de référence appliqués à la première et à la deuxième zone ainsi qu'à l'orga- ne d'essuyage final et à celui d'aspersion sont les mêmes que pour les Figs. 19 et 20. La différence ne réside en vérité que dans la troisième zone qui, dans le cas de la Fig. 20, peut refroidir le tube jusqu'à une température désirée pendant une période de vieillissement. La température de vieillissement peut être par exemple comprise entre 700 F et 900 F.
On remarquera donc que le refroidissement du tube à partir d'un point qui se trouve au-dessus de la température critique jusqu'à une température à laquelle le tube peut passer dans l'at- mosphére est divisé en zones. Dans tous ces intervalles de tempé- rature où un refroidissement rapide ne produit pas de r.ésultats nuisibles, le tube est refroidi rapidement ; dans les autres in- tervalles de température où un refroidissement rapide produirait des effets nuisibles, on refroidit le tube d'une fagon relative- ment lente.
Toutefois, dans une forme d'exécution, à savoir la forme représentée sur la Fig. 20, pourvue ou non de la dernière section de refroidissement 155, on refroidit le tube rapidement à partir d'un point qui se trouve au-dessous du point critique in- térieur, ce qui a pour résultat d'engendrer un état de sursatura- tion; le tube est maintenu ensuite à une température relativement élevée pendant une certaine période, ce qui a pour résultat le vieillissement da à la température. Le résultat final est urne ré- duction de la longueur totale de l'appareil de refroidissement.
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D'autre part, les caractéristiques du métal dont est constitué le produit fini peuvent être déterminées et réglées. Si l'on dé- sire pa.r exemple une structure très dure et cassante, la deuxième zone peut être organisée de façon à maintenir une certaine struc- ture transitoire, telle que la martensite, dans le métal lorsqu'on le refroidit. Par contre, la troisième zone peut être organisée de façon à agir connue une zone de trempe ou d'étirage; la struc- ture produite pax le refroidissement relativement rapide dans la deuxième zone, est trempée ou modifiée dans cette troisième zone, de manière que les caractéristiques désirées puissent être obte- nues dans le produit fini.
Résumé.
En résumé l'invention concerne :
1. Un procédé d.e fabrication de tubes façonnés à partir d'une matière constituée par du métal en bandes et comportant des parties qui possèdent des surfaces contiguës, caractérisé en ce que du courant électrique passe longitudinalement par des parties successives du tube, pendant que celui-ci se déplace, de manière à chauffer les parties successives à la température d'union du mé- tal des surfaces contiguës et que du courant électrique passe en- suite dans le sens longitudinal par des parties successives chauf- fées du tube en mouvement, de manière à maintenir sensiblement la température d'union pendant un laps de temps suffisant pour que l'union du métal se produise aux surfaces contiguës.
2. Un procédé de fabrication de tubes selon 1, caractérisé en ce qu'un apport de métal d'union est amené le long du tube à mesure que celui-ci progresse.
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Improvements in the manufacture of tubes.
The present invention relates to the manufacture of tubes and particularly to the manufacture of tubes from a raw material consisting of metal in strips, parts of which overlap or are juxtaposed by contiguous surfaces are united, to close. the tube.
The invention can be illustrated by the description of the manufacture of two-layer tubes from two strips of raw materials. One of the bands, which may form the inner layer of the tube, is moved longitudinally, and it is made tubular with the joint extending in the longitudinal direction. The edges of the band are brought together at the location of the joints, and these edges can be put in contact with each other, edge against edge, so that this layer can complete the formation of the tube; the inner strip has been shaped such that the metal measured circumferentially is in slight excess over that required to complete the tubular shape and that when the edges are pushed together , the metal is under tension.
This tension maintains the edges
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tightly packed together. The other strip which can form the outer layer, is moved longitudinally, and given the tubular shape, along the tubular shape of the inner layer. With this tubular shape, the joints that lion forms are united by the metal which is made to pass in the molten state, In another embodiment, the tube is formed by a single strip wound several times around it -even to form a multi-layered tube.
The object of the invention is the formation of a tube from one or more strips of raw materials which move longitudinally and which are given the tubular shape with a continuous seal extending in the longitudinal direction and The subject of the invention is more particularly the case where the heat generated by the electric current effects the union of the parts which overlap. The invention is perfectly suited to the manufacture of tubes, the body of which is formed by a material in strips constituted by a metal and of which the union of the parts which overlap or are juxtaposed is effected by one or more other metals with a melting point within that of the strip raw material.
For this purpose, the metal used to effect the union is brought into position as the tube moves, so that when the structure is subjected to the action of heat to melt the metal used to close the tube, this metal is introduced between the overlapping pieces or between other juxtaposed pieces of striped material, to unite these parts when this metal solidifies. The metal used to close the tube can be brought in, the appropriate position in various ways, for example by covering a certain part of the strip with this metal or by introducing this metal in the form of a wire or a strip. separate strip or in powder form.
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Various metals can be employed for forming the tube by the apparatus and method of the invention. Thus, for example, the strip material which forms the body of the tube may be a ferrous metal such as low carbon steel and that the metal used to effect the union may be malleable or hard solder, for example an alloy of tin and lead, a metal to be brazed, such as a copper metal, or substantially pure copper.
The strip or bands of which the tube is made can be a metal other than steel, for example copper or brass, or even a metal such as an alloy of copper or nickel or various other alloys of. steel and the weld metal can be chosen taking into account the metal of the strip, so that the weld metal chosen cooperates suitably with the metal of the strip and its melting point is lower than that of the latter .
In the manufacture of tubes, in this way, the tube moves longitudinally at a considerable speed. Thus, for example, a tube formed from steel as a raw material and welded with copper, was executed at the speed of about 120 feet per minute. The tube moves in contact with longitudinally distributed electrodes and is rapidly brought to the melting temperature of the weld metal.
It is a particular object of the present invention to provide an organization for maintaining the weld metal in the molten state and for keeping the tube hot for a period of sufficient time, although this tube moves rapidly and or brought rapidly to a temperature equal to or greater than the melting point of the solder metal. This allows this metal to bond, between surfaces, with the strip eg by diffusion of metals or by the formation of an alloy and gives sufficient time for the weld metal to flow to position when
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this metal is supplied in such a way that flow is necessary.
In the case of certain metals such as copper, cuprous metals or other like metals, it is desirable to carry out much of the operation in a reducing or non-oxidizing atmosphere. Such an atmosphere may not be necessary for some metals. For other metals, such as solder made of an alloy of tin and lead, an appropriate flux can be used instead of a reducing or non-oxidizing atmosphere. Because the tube is heated by the passage of an electric current, the process is admirably suited to the manufacture of steel tubes, particularly with a weld metal, such as copper, which has a relatively high melting point.
When the tube is made of a striped material which conducts electricity better than steel does, the electric current must obviously be varied to properly heat the strip; when, for example, a copper strip is used with a soft solder such as a lead or tin alloy, the temperature to be reached should not be so high.
It will be noted that a relatively ductile metal is generally preferred for small dimension tubes such as those used in automobile or gasoline pipes, oil pipes, hydraulic brake pipes or for pipes used in condensers. or evaporators, refrigeration devices or other heat exchanging devices.
This is desirable for still other reasons and on the other hand such tubes can be easily shaped or processed. When such a tube is made with a relatively high longitudinal displacement and when this tube is brought to a high temperature, the apparatus for cooling this tube at a sufficiently low rate to achieve the required ductibility should be so long that 'they would be impractical.
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On the other hand, if the length of the cooling apparatus is reduced to a practical length, and the steel is cooled too quickly, the metal of the finished tube may have undesirable hardness and become brittle.
The object of the present invention is to provide a device for the cooling of tubes made of steel strips, which are subjected during their shaping to a high temperature and which move at a relatively high speed, in which device. the cooling action is so organized and regulated that the length of the cooling apparatus can be reduced to practical limits, while at the same time giving the metal the desired ductility characteristics. In fact, the characteristics of the metal can be variably controlled; but in order to illustrate the present invention, it will be described primarily with reference to the production of relatively ductile tubes.
Between certain temperature limits, rapid cooling can take place without adverse effects and, within these temperature limits, the tube is cooled at a relatively high rate. Among the other temperature limits, where rapid cooling results in hardness and brittleness, the tube is cooled less quickly.
Another object of the invention is a device intended to adjust the temperature in the tube to a suitable value and at the same time to adjust the suitable position of the heated tube in the heating apparatus. To this end, an electrical adjustment device comprising a photoelectric cell has been combined with an apparatus for the manufacture of tubes, the electrical cell being in a position such that rays coming from the tube can act on it. In accordance with the invention. After the machine is put into operation, the temperature of the tube can be maintained exactly as well as the position of the tube.
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The invention will be. described in more detail in the following a, with reference to the accompanying drawings. On these drawings:
Fig. 1 is a section showing one of the shapes of tubes which can be produced in accordance with the invention;
Fig. 2 is a section showing another embodiment of the tube;
Fig. 3 is a cross section showing the successive stages of forming the inner layer of the tube shown in FIG. 1; Fig, 4 is a section showing the successive phases of the formation of the outer layer according to fig. 1;
Fig. 5 is a schematic representation of an apparatus for the manufacture of tubes and welding means for these tubes; .
Fig. 6 is a side elevation of an apparatus for carrying out the invention, certain parts being shown rather schematically;
Fig. 7 is a diagram showing the temperature curve which can be obtained by the apparatus shown in FIG. 6; Fig. 8 is an end view of the apparatus shown in FIG. 6, the view being taken from the right of this figure;
Fig. 9 is a detail view on a larger scale showing one of the ways of arranging the electrodes;
Fig. 10 is an enlarged-scale section taken substantially along line 5-5 of FIG. 6;
Fig. 11 is a diagram similar to that of FIG. 7 and relates to the case of a slightly modified mode of application of the electric current to the tube;
Fig. 12 is a diagram showing a different arrangement of the electrical circuits for electrodes of the type shown in FIG. 11, this diagram showing a temperature curve obtained by virtue of this arrangement;
Fig. 13 is a view of another circuit arrangement for
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electrodes of the type shown in FIG. 7; Fig. 14 is a view of a modified arrangement for the relative control of the intensity of the current in the tube parts;
Fig. 15 is a cross section through some of the electrodes;
Fig. 16 is a general view showing an apparatus for the manufacture of tubes and showing an electrical control device as well as a connection diagram shown more or less summarily above the apparatus;
Fig. 17 is a cross section taken substantially along line 23-23 of FIG. 16 and representing the photoelectric cell;
Fig. 18 is a detailed view of an open device for passing rays;
Fig. 19 is a schematic representation of the cooling apparatus;
Fig. 20 is a view showing a modified embodiment of the cooling apparatus and FIG. 21 shows different temperature curves corresponding to various cooling devices.
Different tube constructions can be obtained in the practice of the present invention, for example a multi-layered wall tube, such as the tubes shown in Figs. 1 to 4 inclusive, having an inner layer and an outer layer or tubes having only a single layer with a closure seal or lap joint or other like arrangement.
Fig. 1 shows a preferred embodiment of the tube object of the invention,
One of the problems in making such a tube is to keep the edges tightly pressed together.
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the other before filling the tube with molten metal and also keeping the inner and outer layers in contact with each other.
It is illustrated in FIG. 3 how the inner layer 291 assumes successive shapes from the slight initial bending to the final circular shape and we will observe more freely the shape which the strip at 303 affects. In this state, the parts of the strip close to the edges are substantially straight although they may have some curvature.
The radius of curvature from a point which is substantially in X to the point designated by Y is, however, less than the radius to which that part of the metal in the finished inner layer corresponds. It follows that when the strip assumes the shape shown at 303, the metal on either side of that shape substantially from point Y to point X, as well as a straight portion of the metal. beyond point X, lies radially inward compared to the position that this metal is to occupy in the finished inner layer. Also, when the edges 292 of the strips 291 are brought together as indicated at 304, the metal is under tension.
This tension causes the edges to come into close contact, exerting pressure, and they are held in contact by the force of the metal under tension. As a result, the inner layer 291 retains its shape by itself and the contacting edges 292 remain in contact so as to properly receive the metal which flows between these edges and which welds them. In other words, the situation can be considered as if the extreme distance from point Y to the edges, while the strip is in the form denoted by 303, is greater than that required from point Y up to the edge-to-edge joint to complete the formation of the inner layer in the form designated as 304 in the same figure.
The first training operation carried out on
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the outer band 293 is designated 305 in FIG. 4; it places the curve of the strip where it covers the joint, edge to edge, of the inner layer and, from approximately the point a to the point designated by 1, that is to say up to the edges of the strip, the material is given a radius a little less than that which this material would have in the finished tube. The intermediate part between the curved part and the middle part of the outer band, in point 2, can remain rather rectilinear.
The cylinders then shape the outer band 293 by pushing it inward as shown in shape 306 in FIG. 4, and it will be clearly seen how the parts from a to b are formed a, with a radius of curvature smaller than that of the finished tube. The center of the tube is denoted by, ± while the centers of curvature of parts a and b are denoted by e and d.
It follows that the part constituting the end edge 294 of the outer layer 293 is, in the form 306, closer to the outer periphery of the inner layer than to the intermediate part, between points a and 16. Shaping cylinders then come into contact with the outer layer and they complete the shaping of this outer layer by pushing the bevelled edges to form the curved seam 295. Hence the metal between points a, and b, which has been shaped with a slightly smaller radius of curvature is straightened slightly to a larger radius of curvature.
This puts the metal under tension and causes the part of the outer layer adjacent to the edges 1 to engage by friction with the already formed inner layer, which is due to the elastic force of the strip. this curved seal which is closest to the interior comes into friction contact with the interior layer already formed up to its outermost edge; the outermost edge of this curved joint comes into frictional contact with the metal of the layer
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inside from a point that begins at the end of the beam. The metal tension also forces the outer bevelled surface of the edge-to-edge joint against the chamfered surface of the other edge.
The tube is thus formed of two strips of material in which the strip forming the inner layer retains its shape by itself. With its edges kept in contact, by following the tension in the metal, while the strip which forms the outer layer retains its shape of itself, the tension of the metal maintaining the outer layer in the immediate vicinity of the inner layer substantially over the entire periphery and my, keeping the edges in contact by the force exerted due to the tension in the metal; the tube thus formed is able to retain its clean shape during the temporary period between the completion of the shaping of the tube and the time when the filler metal unites the layers and seals them.
The shaping operation is performed in an apparatus shown in FIG. 5, the steel strip 101 for forming the inner layer of a finished tube can be drawn from a supply reel 103 and passed through several forming rolls of a tube making apparatus shown. tee generally at 104, this material receiving the tubular shape, as shown in FIG. 1. In the form of tubes shown, the edges of the strip 101 are arranged for an edge-to-edge seal. The strip 102 can be taken from a supply reel 105 and then pass between rolls 106 for bevelling the edges of the strip.
The latter can then pass over a guide roller 107 and through a guide die 108; the inner tubular layers of the strip 102 then pass through several cylinders of a tube making apparatus shown as a whole at 109, which apparatus gives the strip 102 a tubular shape around the inner layer, edges meet to form the seal shown in Fig. 1. This operation
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is simplified when making tubes which can be treated in accordance with the present invention, and such apparatus for making the tubes are well known to those skilled in the art; they will therefore not be described in all details.
Apparatuses are also known for the manufacture of tubes, from a single strip, which have either one layer or two layers, as shown for example in FIG. 2. After leaving the apparatus which forms it, the tube is subjected to a heat treatment which melts the weld metal, which metal, when it solidifies, unites the layers and the joints. The tube to be worked on is designated by 1 and goes to the left, if we consider Fig. 6, from the rolls 2 of a shaping apparatus. This apparatus comprises a table or suitable support 3 which can carry distribution bars 4 and 5 intended for the conduction of the current. A suitable transformer is designated by 6.
@
The tube first passes through electrodes or in contact with electrodes in the form of rollers, such as those designated by 7 and 8, these rollers preferably being of metal and can be idle rollers which rotate. due to their contact with the tube. The lower roller can be permanently mounted while the upper roller 7 can be installed on an arm 9 mounted to pivot; on this arm can act a spring 10 which maintains the upper cylinder in elastic contact with the tube. The spring can act by means of an arm 11 permanently fixed to the arm 9 of the pivoting frame. These two electrodes are carried by a support 13 sliding in guides 14 of the support 3. The threaded shaft 16 rotates in the support 3.
This shaft carries a bevel pinion 17 meshing with a bevel pinion 18 carried by a cantilever shaft provided with a crank 19. The support 13 is connected to the threaded shaft 16 for adjustment needs. For this purpose, the support is provided with a toothed wheel 20
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(Figs. 6, 8 and 9), the rotary hub of which rotates in the support 13 and is connected, by an internal thread, to the aforementioned shaft. The support is also provided with a toothed wheel 21 and a toothed wheel 22 provided with a crank 23.
It will be noted that when the shaft 16 is turned by means of the crank 19, the threaded shaft support can be moved lengthwise and that, when the threaded shaft is not rotating, the thread can be adjusted. position of the support in the longitudinal direction of this shaft by rotating the crank 23 and consequently the toothed wheel 20. The electrodes are connected to the electrical circuit by a flexible conductor 25, this device will be called in what follows the "first electrode".
Another electrode, which may be called the second electrode II, is connected to the opposite side of the circuit by a flexible conductor 26, the connection being made with the distribution bar 4. The second electrode is connected to the opposite side of the circuit. arranged in a housing 30 which, with the set of bearings shown in FIG. 10 is mounted in the guide 14 and has a descending member 31 which screws onto the shaft 16 (see FIG. 9). The housing has a tubular extension 32 which preferably has telescopically extendable parts, as shown in the figure, and through which the tube 1 passes.
The electrode preferably takes the form of a grooved metal wheel 33 mounted on a shaft 34, which is provided with a control pulley 35 and which rotates in a sleeve 34a clamped in the block 34b. This electrode is isolated from the base of the carriage by the insulating material 36 (Fig, 10). One of the sides of the casing may include a removable plate 37 giving access to the interior of this casing, while the upper part of the latter comprises a member held lowered by a clip 38 which holds in place a thin piece of matter 39. This matter may be mica or the like and it may be organized in a manner
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to burst in the event of any disturbance, such as an explosion or excess pressure in the crankcase.
The tube 1 passes over the electrode-roller 33 and is maintained in contact with the latter by a roller 40 pivotally mounted, as seen at 41, and kept lowered by a spring 42 which acts on an arm 43. The roller 40 is preferably formed from graphite or carbon.
Another electrode, referred to as the "third electrode, is mounted in a housing 45; this electrode and housing may be substantially identical to electrode 33 and housing 30.
The housing 45 can be carried by the guideways 14 of the support and although the housing 45 can be made so that its position can be adjusted manually along the length of the support, it is not necessary. to execute it so that it is quickly adjustable. This electrode comprises an electrode roller 46 and a carbon roller 47 which keeps the tube lowered, the electrode being connected to the distributor bar 5 by a flexible conductor 27. The grooves of the rollers 46 and 47 have, of preferably, for a purpose which will now appear, a diameter slightly smaller than the outside diameter of the tube, as shown in FIG. 15.
A set of traction cylinders 50 can be mounted in a retaining device or casing 51 also carried by the support 3 and serving to come into contact with the tube and to assist its progress. However, as the tube is moved by the apparatus and by the controlled electrodes, the aforementioned traction elements may or may not be employed depending on whether or not this additional traction seems desirable or necessary.
Preferably the tube is kept confined in its passage, particularly in the parts of its path where this tube is hot. For this purpose, the casings 30 and 45 are connected to each other by a tubular construction preferably made of heat-insulating material, a tubular structure designated by 52 being shown.
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connected to the casing 30 and the other tubular structure 53 being connected to the casing 45 and these tubes being telescopically adjusted so that the relative position of the casings can be adjusted.
A tubular structure 54 connects the casing 45 and the casing 51.
A quench bath is shown at 55, and this bath is used in cases where the finished tube is not desired to be ductile.
Preferably the tube is held in pipe 56 as it passes to the quenching apparatus, and a suitable quench liquid can be introduced through pipe 57 and discharged through pipe 58. However, in most cases In this case, this tube preferably passes through a special cooling apparatus which will be described later.
In certain cases, when it is desired to maintain reducing or non-oxidizing gas around the cnaud tube, this gas can be introduced through the pipe 60 and it can burn at the inlet end of the tubular structure 32 and at the end. outlet of the cooling device. When the non-oxidizing atmosphere must not be maintained, the gas inlet 60 can be suppressed, or it can be closed with a plug,
Some of the rollers and electrodes are controlled and, for this purpose, a motor 62 supplies power through a silent belt or chain 63 which drives the shaft 64. A belt 65 passes. on a pulley 66 of the shaft 64, on a pulley 35 of the electrode 33 (Fig.
10) on a corresponding pulley of the electrode 46 and on a pulley 70 mounted on a sliding block 71 held back by suitable means such as a weight 72 suspended from a cable 73 connected to the block. The weight keeps the belt taut and yet allows adjustment, because the weight rises and falls as required by the movement of pulley 70 due to the shortening or lengthening of the distance the belt operates. The motor 62 also controls the feed rollers 50 by means of
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a belt or chain 75.
Before proceeding to the description of certain modified devices, it seems convenient to explain the maneuver, and the operation of the machine and of the process in its connection with certain electrical apparatus will now be described. Consider for example a tube construction such as that shown in FIG. 1. in this figure, there are shown different modes of bringing the weld metal into place. It will first be assumed that the material is steel and that the strip forming the inner layer has a copper coating. This copper can be applied electrolytically or in any other suitable way. The tube passes into contact with the first electrode 7-8 and successive parts of the tube are heated in the space between the first electrode and the second electrode 33.
In the space between electrode 33 and third electrode 46, heat is substantially maintained. The temperature curve can be substantially that shown in Fig. 7 where it will be noted that the temperature rises to above the melting point of the weld metal, and this temperature is increased substantially until the tube passes beyond of the third electrode 46. The temperature drop of the tube is indicated by a dotted line, as it can be relatively slow or fast, depending on how the tube is cooled.
The weld metal is held in the molten state from electrode 33 to electrode 46, and this gives the metal time to bond with the material constituting the strip, for example by diffusion or by alloying with this metal; it also gives the metal time to flow, by capillary action or otherwise to fill the space between the juxtaposed surfaces. Thus, for example, a certain amount of the metal will flow to fill the space between the edges of the inner layer and the outer layer of the construction shown in FIG. 1.
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The electrodes can be adjusted to achieve the desired heating effect. Consider the case where the tube is heated by its resistance to the flow of electric current. The distance between the electrodes is an important factor. By rotating the crank 19 the position of the first and the second electrode can be adjusted relative to the third electrode, while remaining fixed relative to each other. By turning the crank 23, the position of the first electrode can be adjusted relative to that of the second and the third.
The distance between the first and the second electrode can be adjusted and is preferably adjusted so that the tube is raised to the proper temperature; the distance between the second and third electrode is adjusted so that this temperature is maintained, which essentially requires the input of a sufficient quantity of energy to compensate for the heat losses. Where a copper coated steel tube is desired, the outer layer can be copper coated, and for this reason the molten metal on the outside of the tube and on the inside walls is given sufficient time to spread and. diffuse in the steel. The same organization with the proper settings can be done for other metals used as bands and with other weld metals.
Referring to Fig. 7, it will be noted that the first electrode and the third electrode are connected to the same terminal of the secondary of the solder circuit and that the electrode 33 is connected to the opposite terminal. It follows that there is no potential difference between the first electrode and the third.
It is therefore not necessary to isolate the first and third electrodes from the rest of the tube making apparatus or isolate the tube from the tube making apparatus or from any other part of the tube. machine ahead of the first
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electrode, nor any part of the machine on the output side of the third electrode, This facilitates the construction of the machine because there is no possibility of current loss, or current bypass, through the machine and to the earth.
All current flows from the middle electrode 33 to the first and third electrodes or vice versa.
A tube such as that shown in FIG. 2 can be carried out in an analogous manner and the material of which the tube is made can be coated with a solder metal. Another mode of bringing the solder metal to its position is to provide a strip of solder. a weld metal 80 between the layers of the tube (Fig.l). This metal melts and, due to the expected time interval, it flows between all the juxtaposed surfaces of the layers and joints.
The part of the outer layer, adjacent to the weld metal 80, is under tension, so that when the weld metal melts, the previously existing space is substantially closed by the parts of the layers which come close together. .
Another way of bringing the weld metal to its position is to arrange the weld metal freely inside the tube, which is also shown in FIG. 1.
However, it is obvious that these different ways of bringing the weld metal into place should not be used simultaneously, one of these ways being sufficient for carrying out the process. The weld metal designated 81 has the shape of a wire, but it can also affect any other geometric shape or be in a powder state. It will be readily understood that the various ways of bringing the weld metal into place can be employed in the case of a tube of the type shown in FIG. 2 for example.
The electrodes 33 and 46 preferably resolve a movement
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somewhat faster than that of the tube and the grooves of the electrode 46 and of the roller 47 are preferably of somewhat too small dimensions, as shown in FIG. 15. It follows that there is a wiping motion or hot working of the tubes by these rollers, especially with regard to the roller 46, its tendency being to act on the metal and apply pressure to the tubes so that the layers and joints come together very closely. When calculating the dimensions of the grooves, one must take into consideration that the metal of the tube expands when heated.
A slightly different organization is represented by Fig. 11. The modification lies in the fact that one replaces the electrode 33 (Fig. 6) by two electrodes 33a and 33b arranged in the middle and connected to the same terminal of the soldering circuit. These two electrodes can be mounted in a housing similar to that designated by 30 (Fig. 6), but arranged so as to support two electrodes instead of just one. These electrodes can be mechanically connected to each other and be driven together, as will be understood by any person skilled in the art. In this arrangement, the electrodes are connected to the circuit, substantially in the same way as that which has been described above.
Preferably the tube is heated to its maximum temperature between the first electrode and the electrode 33a and a suitable temperature is maintained from the electrode 33b to the electrode 46.
Since there is no current flowing through that part of the tube which connects electrode 33a and electrode 33b, there will be a drop in temperature at the point indicated. This embodiment has the advantage that there is no potential difference between the first and the last electrode.
In the modified arrangement shown in FIG. 12,
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the organization of the electrodes is similar to that shown in FIG. 11. But, instead of connecting the electrodes in one circuit, there are two solder circuits. The electrodes are designated by the same reference signs as in Fig.ll.
A secondary circuit is established through the first electrode 7-8 and the electrode 33a, the other circuit is established through the electrode 33b and the third electrode 46. Variations / current density can be obtained in parts of tubes by varying the transformers and also by adjusting the mechanical parts. This solution does not have the advantage of the absence of electro-motive force between the first and the last electrode and, for this reason, the apparatus must be isolated, as shown at 85, at the opposite ends of the device. welding. The temperature curve as shown may be substantially the same as the curve shown in Fig.ll.
In Fig. 13, the arrangement of the electrodes is similar to that of FIG. 7, but there are separate secondary circuits between the first and the second electrode, as well as between the second and the third electrode. In this arrangement, the current density between the first and the second and between the second and the third electrode can be modified by varying the intensity of the current in the primary circuits, but this embodiment does not have the same effect. 'advantage of the absence of potential between the first and the third electrode. For this reason, the external apparatus, that is to say the external apparatus at the front and rear ends of the welding device must be insulated as shown schematically at 85.
Fig. 14 shows a device similar to that of FIG. 7 but it illustrates a different mode of adjusting the current density in a part of the tube. A member 86 of magnetic material may be arranged around a part of the tube, for example
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around the part between the second and the third electrode. This generates reactance, so that the applied voltage is absorbed by the sum of the resistance and the reactance of the circuit. We can modify this reactance so that it in turn regulates the current density in this part of the tube,
The temperatures applied are obviously variable depending on the different metals used.
When the tube made from steel strip is welded to copper, this tube is preferably heated to a temperature between 1200 and 1250 ° C. approximately, the solder point of the copper being approximately 10830 C. All the factors must be coordinated because the electric energy input must be regulated according to the speed of movement of the tube, the mass of the tube. and the conductivity of the metal constituting the tube. Heat losses must also be taken into account. In all cases, the parts of tubes which connect the electrodes are subjected to the action of the electrical energy necessary to raise the temperature to the desired degree and to maintain this temperature for the desired time.
The automatic temperature control apparatus is shown in Figs. 16, 17 and 18. This device is an automatic photoelectric device. The device is to be considered as being applied to the shaping apparatus of the type shown in FIG. 5 in which some of the cylinders are driven by a motor 206, this forming apparatus operating in cooperation with a feed device of the type shown in FIG. 6, in which the electrodes 33 and 46 as well as the advancement cylinders 50 are controlled from a motor 230 which corresponds to the motor 62 of FIG. 6.
Except that, the elements which constitute the shaping and feeding devices are identical to those shown in Figs. 5
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and 6 and, for this reason, they will not be described more than is necessary for a clear understanding of the operation of the automatic adjustment device. The operation of this adjustment device is such that, if for any reason the temperature drops below the minimum, the adjustment device stops the operation of the machine. tube temperature rises above the maximum for some reason, the regulator also causes the machine to stop. Likewise, if the tube bends or goes out of alignment, machine operation will stop.
It can be seen in FIG. 16 that a photoelectric cell indicated as a whole by 235 is placed in a position such that it returns rays propagated by the tube to a suitable place between electrodes 33 and 46. The cathode 236 and the anode 237 are electrically connected to an amplifier 250 by the conductors 238. FIG. 17 shows this arrangement, the tube 1 being shown inside the casing 53. The device comprises a screen 240 having an elongated or slit-shaped opening 241 intended for the propagation of the rays, these rays passing through. by a lens 242 which concentrates them on the cell, a transparent closure 243 separates the chamber from the tube.
As shown in Fig. 17, the rays for the tube pass through the opening 241 and the transparent closure 243, these rays being concentrated by the lens 242. If the tube warps or goes out of alignment, (as shown in dotted), the rays would be directed through aperture 241 at a certain angle and therefore would not be focused on the cell. This would have the effect of stopping the machine.
Amplifier 250 has a power wire 251 and a circuit 252 extending from this wire, solenoids 253 and 254 being mounted in parallel in this circuit. These solenoids are organized
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so as to act on armatures to control respectively a spring-loaded switch 255, normally closed, and a spring-loaded switch 256, normally open, which preferably can be adjusted by varying the tension of the springs as well as as indicated, These switches are found in a circuit designated pa, r 257 which supplies the current to a solenoid 258. We have designated by 260 a switch for the primary of the welding circuit, and this switch is organized so that the The action of a solenoid 261 closes it.
262 denotes a switch in the power supply conductor to the motor 206, this switch being organized so that a solenoid 263 closes it. 264 denotes a switch in the power conductor for the motor 230; this switch is organized so that the action of a solenoid 265 closes it. Solenoid 261 is in a circuit 266 which passes through a monopolar switch 267; solenoid 265 is in circuit 268 which passes through monopolar switch 269; the solenoid 263 is in a circuit 270 which passes through a monopolar switch 271; all circuits returning to main conductors 272.
A stop switch 273 is placed between the main conductor and the various monopolar switches, this switch being normally closed, while a normally open start switch 274 is mounted in parallel with the monopolar switch 275. A solenoid 276 is connected to one of the conductors 272 so that it is energized by the action of the switch 274 or the switch 275, the circuit of the solenoid being completed by a conductor 277 and a conductor 278. A current lead 280 with a reset switch 281, normally closed, is connected to a solenoid 282, which in turn is connected to a lead 283 passing through a monopolar switch 284.
A monopolar switch 285 is mounted in parallel with switch 284.
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The conductors 277 and 278 are organized so as to be connected by monopolar switches 286 and 287. These switches 286 and 287 are connected in parallel as indicated. Solenoid 282 is organized to control switches 285 and 287, one of which is closed when the other is open, and solenoid 258 is, organized to close switches 284 and 286.
The operation is as follows: When the machine is not working, the various switches are in the positions shown in the drawing. To start the machine, an operator closes the start switch 274. This energizes the solenoid 276 through the lead 277, the switch 287 and the lead 278. The action of the solenoid closes the switches 275, 267, 269 and 271. As soon as the switch 275 is closed, the operator can release the start switch 274, normally open, because the switch 275 keeps the circuit of the solenoid 276 closed.
Switch 267 closes a circuit passing through solenoid 261 and energizes the latter so that it closes the primary of the solder circuit; switch 269 closes a circuit passing through solenoid 265 which it energizes, so that it closes the circuit of drive motor 230; switch 271 closes a circuit and energizes solenoid 263 so that it closes the circuit of drive motor 206. In this way, the drive motors and various drive cylinders of the machine are activated and the circuit solder is closed, so that current flows through the electrodes and through the tube to heat the tube.
This state persists until the tube reaches a temperature exceeding the minimum allowed which can be for example 1200 C. At this moment the rays coming from the tube and which act on the cell cause an increase in tension in the circuit. -
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fired 252, and solenoid 254 closes switch 256. But the voltage is not yet sufficient to cause solenoid 253 to open switch 255. When closing switch 256, solenoid 258 is energized and closes switches 284 and 286. When switch 284 closes the circuit of solenoid 282 closes; when switch 286 closes, the circuit between leads 277 and 278 of solenoid 276 closes by means of this switch.
As soon as the solenoid 282 is energized, the switch 287 opens, which interrupts the circuit of the solenoid 276, which circuit passes through this switch. But switches 286 and 287 are time-set so that switch 286 closes before switch 287 opens and so that the circuit for solenoid 276 does not open at this time. To this end, the armature of the solenoid 282 may have a movement in lost time relative to the switch 287 and may cause the switch to break by the action of a stop 290 that the armature presents and which comes engaged with switch lever 287. At this time switch 285 is also closed and switches 285 and 284 are then connected in parallel in the circuit of solenoid 282.
It will be noted that by the simple maneuver of manual closing movement and that, when the tube reaches a determined minimum temperature, the solenoid 254 acts to close the circuit 257 and causes the opening of the switches 284, 285 and 286 and the closing of switch 287, which brings about the conditions necessary for the automatic operation of the system, operation regulated by the temperature and the conditions in which the tube is located. The Machine will continue to run as long as the tube is in its correct path and within temperature limits. If the temperature of the tube falls ades- @
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below the minimum required, the voltage decreases in conductor 252, resulting in solenoid 254 allowing switch 256 to open.
This interrupts the circuit of solenoid 258 and opens switches 284 and 286. However, solenoid 282 remains energized by switch 285, and as a result, switch 287 remains open. The opening of the switch 286 stops the energization of the solenoid 276 and the switches 275, 267, 269 and 271 open, which interrupts the circuit of the various tuning solenoids for the control motors. interrupts the welding circuit and stops the machine.
If during operation of the device, the temperature rises too high, for example above the maximum of 1250 0. determined in advance, the voltage in the conductor 252 increases and causes the solenoid 253 to open the switch 255. This interrupts the energization of solenoid 258 and solenoid 276 in the manner described above; the welding circuit and the current circuits for the drive motors are open and the machine stops. Likewise, if for some reason the tube deforms or goes out of alignment, as shown in Fig. 23, the rays are no longer focused on the cathode, and the result is voltage to conductor 252 drops causing solenoid 254 to allow switch 258 to open.
As mentioned above, this causes the energization of solenoids 256 and 278 to cease, which causes the machine to stop.
When the machine is automatically stopped by one of these three conditions, the solenoid 282 remains energized. In order to put the system in a condition to start a second time, the reset switch 281 is opened momentarily, which interrupts the energization of the solenoid 282 and allows the switch 287 to close. and the switch 285 to open, so that when the reset switch 281 is closed,
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the circuit of the solenoid 282 is interrupted by the two switches 285 and 284. This completes the cycle and, after the disturbance has been removed and if it is desired to restart the machine, the operator closes momentarily switch 274 to energize solenoid 276 through switch 287.
It will be noted that the machine can be put out of action at any time by opening the stop switch 273 by the operator. This action interrupts the energization of the solenoid 276, which causes the opening of the switches 275, 267, 269 and 271 and cuts the circuits of the welding current and of the drive motors. This has the effect of allowing the temperature of the tube to drop immediately below the set minimum and switch 256 opens, interrupting the energization of solenoid 258 and causing it to open. switches 284 and 286.
After the machine has. been stopped in this way manually, the restart switch 281 must be opened momentarily to interrupt the energization of the solenoid 282 in order to return the switches 287 and 285 respectively to their closed and open position.
As already mentioned, the tubes which leave the closing and sealing device must in most cases be cooled according to a determined cycle and, in order for the metal to reach a certain ductility, it they must not be soaked. Fig. 19 shows such a cooling device through which the tube passes, preferably as soon as it leaves the outlet cylinders of the sealing and sealing device.
Any suitable hood can connect the two devices.
A pair of rollers, such as those designated 125 may be used to guide or advance the tube through the cooling slide.
It seems appropriate to describe first in a general way.
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the various cooling zones and then continue with the general description, with more detailed explanations. The first zone is shown schematically as a water jacketed construction with water jacket 127 into which water enters through pipe 128 and exits through pipe 129. A gas can be circulated. cooling in direct contact with the tube, the gas entering via a pipe 130 and exiting via a pipe 131. The first cooling zone extends substantially from the rollers 125 or the casing containing these rollers, to the partitions 132.
The second cooling zone is also shown as a water-cooled device having an external water jacket 134 through which the water circulates, entering at 135 and exiting at. 136. It is also possible to circulate a cooling gas in direct contact with the tube, the gas entering the cooling zone at 137 and leaving this zone at 138.
The second cooling zone as shown terminates at the partitioning device 140. The first part of the third cooling zone is shown. felt in the form of a device. cooled by air and having radiator fins 141, this part ending at the partitioning device 142. This illustration is not intended to limit these areas to the precise type of cooling device shown, because this first part of the third cooling zone can be provided with a water jacket, or else gas can be introduced therein and the first as well as the second zone can be constituted by different cooling devices.
The second part of the third cooling zone is shown in the form of a quenching or cooling device.
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cooling by a liquid, and it may be constituted by a tubular envelope 143 which surrounds the tube. Molten metal, for example molten lead, an alloy of lead and tin or the like, or alternatively a molten salt is preferably circulated by means of suitable pumping devices, and these materials are circulated. discharged into the casing 143 by the pipe 144 and discharged at the opposite ends of this circuit by the pipes 145 and 146. Any suitable means can be used as a pump.
When it is desired that the finished tube be coated with lead or tin, an alloy of lead and tin or some other metal, this molten metal can be used in the second part of the third zone. . When no coating is desired, molten salt can be used. As the tube exits the second part of the third zone, it can pass through a wiper 147 which wipes away any excess coating metal that it has received in chamber 143 or to wipe off. salt, the tube being finally cooled by its entry into the atmosphere or by sprinkling water, as indicated at 148. Hot water sprinkling (not shown) can also be used for remove the last traces of salt.
When steel strips are used to form the tube and when the strip is welded to copper, it is preferred that the temperature to which the tube is subjected is much higher than the melting point of copper. This temperature can be in the vicinity of 2200 F. Generally, in low carbon steel, the latter is found there in the form of a constituent known as cementite generally surrounded by grains of iron called ferrite. . But if the steel is brought to a temperature higher than the critical upper temperature, i.e. 1670 yb, the carbon dissolves in the crystalline state of gamma iron, to form the constituent known as the
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name of austenite.
Austenite keeps at temperatures higher than the upper critical limits; from the upper critical temperature, such as for example 1670 F., up to 1330 F., austenite turns into a type of dispersion of cementite in alpha iron.
Since austenite has no tendency to transform at temperatures above the critical temperature, the tube is cooled rapidly from its highest temperature to the highest critical temperature, and it does not protrude. - has no harmful effect. This is the function of the first cooling zone, and this zone is sewn together so as to cool the tube in the shortest possible time.
The second cooling zone is designed to cool between the temperature limits where transformation occurs, the tube at a relatively low rate to reserve sufficient time for the transformation of the austenite into the desired phases or structures within. alpha iron, for example in the so-called cementite phase. Unless austenite is given the opportunity to transform, the resulting metal is hard and brittle. For this reason, when it is desired to produce the ductile tube, the second zone is organized so as to cool the metal through the whole transformation zone in such a slow manner that it facilitates the achievement of the desired ductility. .
But the second zone can be organized so as to cool the tube and obtain all the desired characteristics in the metal.
In addition, it is desirable that the cooling rate in the second zone be relatively constant. The tube enters this second zone at a temperature higher than the one at which it leaves it and, therefore, there should normally be a greater temperature gradient and therefore faster cooling in the first parts. of the deu-
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xth zone as in the following parts of this zone. To meet these conditions, the cooling gases can be forced into the. second cooling zone in the vicinity of its outlet end.
These gases are heated as they exert their action of cooling the tube near the outlet end, and they then move to the inlet end of the second zone, whereby the temperature gradient throughout the second zone can be made substantially uniform. After the tube has passed this second zone, the ferrous metal is in the form of alpha iron and the austenite has been transformed to approach an equilibrium condition in alpha iron. However, the solubility of carbon in iron is higher at high temperature than at low temperature.
It follows that if the alpha iron is cooled too rapidly in the third zone, and particularly in the first part of the third zone, a state of supersaturation occurs, at room temperature. , there can be seen a phenomenon known as aging, ie an increase in the hardness of the metal, a decrease in ductility, an increase in the breaking point and an increase in brittleness. This type of aging therefore results in a constant decrease in some of the desirable characteristics of the metal as time passes.
The cooling in the third zone is organized so as to eliminate this drawback. One of the ways is to avoid over-saturation. Fig. 21 illustrates the different curves representing temperatures as a function of the length of the cooling passage according to the different variants of the cooling device. The three curves A, B and C start at the same point which corresponds to 2200 F. and they coincide until the end of the second zone.
If we refer first to the
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curve A, which corresponds to the cooling device shown in FIG. 19, it is seen that the first part of the third cools the metal relatively slowly to about 1000 F .; in this way a large supersaturation can be avoided and the small supersaturation and the resulting aging which may occur will depend entirely on the small change in solubility between the temperature of 1000 F. and the room temperature. But, from 1000 F. down, there are no big changes.
Another way is to bring about an aging action such as that which will be explained later with regard to FIG. 20 and curves B and 0 of FIG. 21,
The second part of the third zone can be organized so as to cool the tube more quickly, but preferably even less quickly than the final cooling. When the tube is to be coated with metal, a metal such as one of those mentioned above can be circulated through the second part of the third zone, and this is preferably arranged so as to lower the temperature of the tube. tube / 6000 F. approx. In all cases, the tube is cooled to a temperature sufficiently low to prevent rapid oxidation or coloring of the metal when it comes into contact with the atmosphere.
If the tube is not to be coated, a self-coil can be made to flow through the second part of the third zone. The tube can then be passed into the atmosphere and the excess of molten metal or salt can be removed by wipers and the tube finally cooled either by atmospheric air or by spraying with water. 'water.
Fig. 20 shows a modified mode. The first zone performs the same function as the first zone shown in Fig. 19, namely rapid cooling of the metal to the upper critical temperature. The second zone is also designed for
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perform the same function as the second zone in Fig.
17, namely that of slowly cooling the metal between the temperature limits where it undergoes a transformation. The third zone differs from the zone intended to prevent supersaturation in that it is designed to first rapidly cool the alpha iron in order to cause an unstable state and then to allow a certain period for aging at high temperatures, period during which there is precipitation or flocculation of excess carbon with little or no hardening at room temperature.
This third zone is shown in the form of a jacket 150 in which molten metal or salt can be introduced at 151 and removed at 152 and 153, the molten metal or salt being forced to flow through the chamber. - bre constituting the third zone. This quickly cools the tube, as shown by the corresponding temperature curve B in Fig. 21 and maintains this relatively high temperature for a period of time, as indicated, to allow the high temperature aging action.
Aging at relatively high temperature is obviously much faster than at room temperature. As has been shown, this third zone rapidly lowers the temperature to 700 F, and this temperature is maintained for a period of time. determined, after which the tube passes through an additional part 155 of the cooling device, shown as a quenching device, into which a suitable coolant can be introduced and be forced to flow through pipes 156 and 157, This cooling liquid can also consist of liquids or molten salts maintained at a temperature lower than that of the metal or salts of the third zone,
The tube of the cooling device is then passed through the wiping member and sprinkled with water
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as it was said above.
In another variation, the last cooling part 155 can be omitted and the tube is passed directly from part 150 into the wiping member to then sprinkle water on it as already mentioned. The temperature limits are illustrated for this variant by the curve C indicated by dotted lines in Fig. 21. It will be noted that the reference signs applied to the first and to the second zone as well as to the final wiping unit and to the sprinkler unit are the same as for Figs. 19 and 20. The difference really lies only in the third zone which, in the case of FIG. 20, can cool the tube to a desired temperature during an aging period. The aging temperature can be for example between 700 F and 900 F.
It will therefore be noted that the cooling of the tube from a point which is above the critical temperature to a temperature at which the tube can pass into the atmosphere is divided into zones. In all those temperature intervals where rapid cooling does not produce deleterious results, the tube is cooled rapidly; in other temperature intervals where rapid cooling would produce deleterious effects, the tube is cooled relatively slowly.
However, in one embodiment, namely the form shown in FIG. 20, whether or not provided with the last cooling section 155, the tube is cooled rapidly from a point which is below the internal critical point, resulting in a state of supersaturation. tion; the tube is then kept at a relatively high temperature for a period of time, which results in temperature aging. The end result is a reduction in the total length of the cooling apparatus.
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On the other hand, the characteristics of the metal of which the finished product is made can be determined and regulated. If, for example, a very hard and brittle structure is desired, the second zone can be organized so as to maintain some transient structure, such as martensite, in the metal as it is cooled. On the other hand, the third zone can be organized so as to act known as a quenching or stretching zone; the structure produced by the relatively rapid cooling in the second zone is quenched or modified in this third zone, so that the desired characteristics can be obtained in the finished product.
Summary.
In summary, the invention relates to:
1. A method of manufacturing tubes shaped from a material consisting of strip metal and having parts which have contiguous surfaces, characterized in that electric current passes longitudinally through successive parts of the tube, while that -ci moves, so as to heat the successive parts to the union temperature of the metal of the contiguous surfaces and that electric current then passes in the longitudinal direction through successive heated parts of the moving tube, so as to substantially maintain the bonding temperature for a period of time sufficient for the bonding of the metal to occur at the adjoining surfaces.
2. A method of manufacturing tubes according to 1, characterized in that a supply of union metal is brought along the tube as the latter progresses.
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