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Procédé de soudure de tubes par compression avec fusion superfi- cielle des bords de contact,.
Dans la fabrication de tubes en acier sur machines à souder, le rendement en mètres par unité de temps n'est toujours pas satisfaisant, tant pour la flamme oxy-acétylénique que pour l'arc électrique, parce que, pour l'obtention d'une qualité suffisante du joint soudé, les bords de la t8le au con- tact l'un de l'autre doivent être largement fondus. Il en est de même pour la soudure dite "Arcatom" qui trouve son emploi principalement pour les alliages d'aciers.
Contrairement à ce procédé de soudure par fusion, le rendement de la soudure peut être notablement augmenté lorsque les bords de contact des bandes tubulaires sont chauffes à une température inférieure au point de fusion et aussitôt fortement
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pressés l'un contre l'autre. Cependant pour des raisons techniques et économiques, le champ d'emploi de ce que l'on appelle la sou- dure par compression est étroitement limité, de sorte que seules des dimensions de tubes et des épaisseurs de tôles bien déter- minées peuvent se travailler selon ce procédé.
L'objet de la présente invention est un nouveau procédé de soudure qui réunit à la fois les avantages des deux procédés de fabrication en ce que, d'une part, on atteint des rendements importants avec une qualité irréprochable du joint soudé et, d'autre part, il n'y a aucune sorte de difficulté à fabriquer des tubes de diamètres et épaisseurs de parois quelconques avec des frais d'installation et d'exploitation relativement faibles.
Le but qu'on s'est ainsi proposé est atteint par le fait que, après un chauffage préalable des bords de la tôle au moyen de brûleurs à souder à plusieurs flammes disposés de ma- nière appropriée, les deux arêtes de contact, placées l'une en face de l'autre, des bandes tubulaires ont subi un léger commen- cement de fusion sur les surfaces de contact se faisant face et sont immédiatement après fortement pressées l'une contre l'autre par des galets compresseurs; en même temps s'effectue un court échauffement à la température de fusion par des séries de brûleurs à couper constitués d'une manière spéciale et dont les buses de chauffe et de coupe se suivent à faibles intervalles,fournissant un effet calorifique suffisamment grand dans l'espace le plus faible et à une profondeur suffisante.
Par ce procédé on réussit à atteindre des vitesses de soudure importantes même pour des dimensions de tubes assez grandes, vitesses qui, jusqu'ici, ne pouvaient être obtenues que par le chauffage de l'ensemble du bord de la tôle dans un four à réchauffer coûteux, caractérisé par une forte oxydation.
Une condition essentielle pour la mise en oeuvre de l'invention est le chauffage préalable des bords à souder. A rencontre des dispositifs usuels, ce chauffage est, selon l'in-
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vention, conduit suivant des points de vue tout à fait déterminés.
Immédiatement au-dessus de la fente ouverte du tube fendu se trouve un brûleur à souder à plusieurs flammes, connu en soi, qui échauffe les bords de tôle à réunir jusqu'à la température du rouge clair. Le flux calorifique qui se produit et qui tend à. s'écouler latéralement vers les zones plus froides de la bande tubulaire, est recueilli par deux rangées de flammes pouvant être déplacées dans toutes les directions et qui sont un peu décalées dans le sens de l'avancement; ce flux est rejeté par ces flammes contre le bord de contact.
Un refoulement naturel de chaleur se produit ainsi justement à l'endroit où la série de brûleurs à souder entre en action..' Pour éviter de plus grandes pertes de température, il est à recommander de munir le tube fendu, sur une longueur dé- terminée, d'un calorifugeage connu en soi qui est constitué de préférence par une enveloppe en acier muni d'un revêtement d'a- miante.
L'un des avantages particuliers du procédé selon l'inven- tion réside dans le fait que l'on peut souder toutes les sortes d'aciers sans aucune exception. Pour les matières premières à plus hautes teneurs en carbone et pour les aciers au chrome et au manganèse, il y a lieu seulement d'alimenter les buses à oxygène de la série des brûleurs à souder, avec un gaz réducteur, par exemple de l'hydrogène pour éviter une scorification des pré- cieux constituant de l'alliage. Par contre, pour des aciers à faible ou moyenne teneur en carbone, il peut même être plus avan- tageux d'alimenter les flammes de chauffage avec un excès d'oxy- gène pour obtenir ainsi des effets thermiques supérieurs, d'au- tant plus que la scorie d'acier produite entre les arêtes de contact est entièrement chassée 'par la compression des galets soudeurs.
Pour recevoir la scorie liquide, on dispose à l'inté- rieur du tube fendu, au-dessous de la série des brûleurs à couper et des galets soudeurs, un mandrin, connu en soi, qui est muni @ .. -- .
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d'une rigole s'élargissant progressivement et s'approfondissant vers l'avant. La scorie d'acier qui s'écoule dans cette rigole en sens inverse de l'avance est pulvérisée et rendue inoffensive, immédiatement avant la fermeture de la bande tubulaire, par un jet de vapeur dirigé sur elle.
Le mandrin à souder, qui derrière les galets compresseurs est muni d'un sectionneur en acier Widia pour supprimer le bourrelet intérieur de la soudure, est de pré- férence refroidi intérieurement au moyen de l'oxygène employé pour l'alimentation du brûleur à couper; cet oxygène arrive ainsi aux buses à couper à l'état réchauffé.
La description qui va suivre en regard des dessins annexés donnés à titre d'exemples non limitatifs, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée, les particu- larités qui ressortent tant des dessins que du texte faisant, bien entendu, partie de celle-ci.
Les dessins représentent un appareil permettant de produire d'une manière continue des tubes soudés par rapproche- ment à partir de bandes de tôle, avec soudage seulement local des bords de contact tournés l'un vers l'autre.
L'installation d'ensemble comprend, de préférence, une machine enrouleuse pour faire à froid des tubes fendus à partir de bandes, des dispositifs de préchauffage et de soudage à la suite immédiate l'un de l'autre, puis un train de lami- noirs réducteur pour le calibrage et le dressage des tubes finis.
La fig. 1 est une vue latérale schématique du train de soudage.
La fig. 2 montre de face la première paire de galets.
La fig. 3 montre la disposition du portique transversal.
La fig. 4 est une vue arrière des derniers galets de cintrage.
La fig. 5 montre la disposition des bruleurs de préchauf- fage.
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La fig. 6 est une coupe transversale du groupe de brûleurs réchauffeurs et coupeurs.
La fig. 7 est une vue par en-dessus du dispositif de soudage.
La fig. 8 représente le mandrin de soudage.
Pour la fabrication continue, la bande de tôle 1 est déroulée de la bobine 2 et amenée en forme d'U par passage sous le premier couple de galets 3-4 (fig. 2). Avant son entrée dans la deuxième paire de galets 5-6, la bande tubulaire 1 doit tra- verser un portique 7 qui, d'en haut, pénètre dans le profil en U de la bande (fig. 3) et sert de dispositif de maintien pour la barre du mandrin 8. Des deux côtés du portique, on remarque deux raccords tubulaires 9 et 10, par lesquels est amené, puis évacué l'oxygène servant de fluide refroidisseur. Entre les deuxième et troisième paires de galets se trouve - au-dessus de la fente en forme de coin - une tuyère 11 qui souffle de la vapeur d'eau ou de l'air comprimé, en vue de réduire en poussière la scorie qui peut se produire.
Le galet supérieur de la paire enrouleuse 12 et 13 est de préférence muni d'un cordon 14, afin que le joint de contact du tube fendu 15 baille un peu jusqu'à l'entrée dans les 'galets compresseurs (fig. 4).
Immédiatement après la sortie du dispositif enrouleur a lieu le réchauffage des bords du tube fendu au moyen du brûleur à souder à plusieurs flammes 16, dont les orifices 17 sont légé- rement inclinés en sens inverse de l'avance. De part et d'autre de la fente ouverte du tube, et à une faible distance des bords à souder, se trouvent deux autres brûleurs à souder 18 et 19 à plusieurs flammes sur un rang, qui n'ont pas été figurés, par raison de simplicité sur la figure schématique 1. Leur emplace- ment dans le sens de l'axe du tube est simplement indiqué en pointillés et leur position dans le sens transversal par rapport à cet axe est représentée sur la fig. 5.
La série des brûleurs à couper 20 se trouve, au contraire, exactement dans le prolon-
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geraent du brûleur à souder à plusieurs flammes 16 (fig. 6). Les buses de chauffage et de coupe 21.et 22, qui sont disposées de préférence en succession alternée, sont dirigées verticalement vers le bas sur le milieu du joint de contact, en vue d'obtenir un bon effet en profondeur.
Le tube fendu 15 arrive, avec ses bords de contact for- tement chauffés et amenés à une légère fusion, entre les galets compresseurs 23-24 et est soudé aux surfaces de contact par la compression exercée transversalement au plan du dessin (fig. 7).
La. suppression du bourrelet qui se produit à l'intérieur et à l'extérieur du cordon de soudure 25, se fait à l'aide de deux couteaux 26 et 27. Tandis que le râcleur placé à l'extérieur est porté par un support en acier 28, le couteau intérieur est insé- ré dans l'extrémité de sortie du mandrin 8. Comme on peut le voir sur la fig. 8, la rigole à scories 30 commence Immédiatement avant, s'approfondit et s'élargit vers l'arrière jusqu'à l'en- droit où le jet de vapeur sort de la tuyère 11. On remarque, sur le mandrin refroidi intérieurement, les raccords tubulaires 9 et
10, qui y sont reliés d'une manière amovible. L'installation se termine par un train réducteur à plusieurs cages, dont la pre- mière paire de galets 31 et 32 est représentée fig. 1.
On ne peut naturellement plus envisager le procédé de fabrication continu pour des tubes de grands diamètres; pour ceux-ci les tôles sont arrondies d'une manière connue sur des rouleaux de cintrage ou autres semblables et amenées au dispo- sitif de soudage sous la forme d'un tube fendu. En pareil cas, il est recommandé de disposer par paires aussi bien les brûleurs à souder à plusieurs flammes que les buses de chauffage et de coupe, de telle manière qu'ils soient inclinés alternativement d'un côté et de l'autre transversalement au sens de l'avance et que la chaleur vienne frapper aussi perpendiculairement quepossible les faces de contact écartées l'une de l'autre des bords de la ,fente.
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Il convient d'adopter la même disposition lorsqu'il s'agit de fabriquer des tubes à parois épaisses, car autrement l'effet en profondeur ne serait pas suffisant. Pour améliorer encore celui-ci et empêcher une dissipation par trop rapide de la chaleur, il s'est révélé avantageux de placer plusieurs buses de chauffage avant chaque buse à couper, leurs position relatives devant être chaque fois adaptées à l'épaisseur de paroi des tubes travaillés.
Il va de soi que, sans sortir du cadre de l'invention, on pourra apporter des modifications, au mode de réalisation.qui vient d'être décrit.