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PROCEDES ET DISPOSITIFS DE SOUDURE ET DE COUPURE DES
METAUX AU MOYEN D'UN COURANT ELECTRIQUE.
La présente invention se rapporte à des procédés et dispositifs de soudure et de coupure des métaux au moyen d'un courant électrique, et à un dispositif particulier d'application desdits procédés.
Les procédés prévus par l'invention sont particuliè- rement avantageux en ce qu'ils suppriment de façon totale les problèmes soulevés par les-'méthodes de soudure antérieures en ce qui concerne l'adduction de courant à la pièce à souder.
Ainsi, par exemple, on a utilisé antérieurement des dispositifs dont les électrodes avaient la forme de galets. Dans de tels dispositifs, on éprouvait des difficultés à obtenir un passage satisfaisant du oourant entre la source de courant et les galets et entre les galets et la pièce à souder. De plus, l'invention procure l'avantage important que la distribution du courant dans les surfaces à chauffer peut, dans une large mesure, être pré-
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déterminée, ce qui permet une commande efficace de la distribu- tion calorifique obtenue.
Les procédés conformes à l'invention sont caractéri- sés en ce que les parties voisines d'une fente, d'une solution de continuité, ou analogues, existant dans la pièce à souder ou produites au cours de l'opération de soudure, sont alimentées en courant alternatif de façon telle que les courants induits pas- sent autour d'une extrémité de la fente, la fréquence (le fonc- tionnement étant choisie telle et l'organe induisant les courants dans la pièce à souder (bobine ou analogue) étant appliqué de façon telle qu'une concentration du courant se produise à l'ex- trémité de la fente, ou solution de continuité analogue.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description suivante et à l'examen des dessins joints, dans les- quels la figure 1 illustre les caractéristiques fondamentales de l'invention, les figures 2 et 3 donnant des exemples de l' application de l'invention à la soudure d'une coupure sur des tubes.
Sur la figure 1, le chiffre de référence 1 désigne une feuille métallique pourvue d'une fente 2 à laquelle on ap- plique une bobine 4 à l'extrémité 3 de la fente 2, de façon telle que l'axe de ladite bobine soit approximativement perpen- diculaire à la feuille, c'est à dire que les lignes de force magnétique soient pratiquement perpendiculaires à la surface de ladite feuille. La bobine 4 est alimentée en courant alterna- tif, de fréquence de préférence relativement élevée. Elle in- duit, dans la plaque 1, des courants circulant suivant les lignes indiquées en pointillé en 5.
A cause des différences de potentiel existant entre les bords de la fente, les courants induits sont contrainte de faire un détour autour de l'extrémité de ladite fente et une concentration de courant très considérable se produit à cette
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extrémité, ce qui chauffe fortement le métal en ce point. Le degré de concentration de courant peut être réglé par un choix convenable de la fréquence de fonctionnement, de la forme de la bobine et de son mode d'application. L'échauffement qui se pro- duit à l'extrémité de la fente porte la matière de la feuille à l'incandescence ou la brûle. En brûlant la matière par déplace- ment de la bobine, dans une direction désirée tout le long de la fente, de manière à la prolonger, on obtient une méthode a- vantageuse de coupe.
Pour éviter que la coupure ainsi obtenue ne se remifie ou ne s'étende dans une direction indésirable, la bobine 4 est, de préférence, de diamètre relativement faible et sa section peut être conformée de manière à être plus longue dans la direction de fonctionnement, par exemple en triangle un des angles du triangle ayant pour but de concentrer la dis- tribution du courant à l'extrémité de la fente. Si, au contrai- re, on transporte la bobine 4 le long de la fente 3, en pressant l'un contre l'autre les bords de ladite fente, ou en amenant une matière fusible sur le joint, on obtient une méthode de soudure avantageuse.
Le principe de la soudure d'une coupure de tube con- formément à la figure 2 est analogue au procédé ci-dessus décrit.
Dans l'exemple représenté, on suppose que le tube doit être fer- mé au cours de la même opération pendant laquelle la soudure a lieu. Cette formation peut évidemment se faire de façon quel- conque, et elle n'est point partie de l'invention. Sur la fi- gure 2, la bobine 6 est disposée essentiellement de la même ma- nière que la bobine 4 de la figure 1. Le tube 7 à droite de la dite bobine a ses bords déjà soudés entre eux, les bords de la plaque destinée à former ledit tube, à gauche de la bobine étant encore séparés. Il se produit ainsi une fente 8 dans la partie intermédiaire entre ces deux parties du tube. Par des moyens convenables, on déplace le tube 7 vers la droite de la
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figure, en le mettant en forme de façon progressive.
L'extré- mité de la fente 8 située au dessous de la bobine est alors chauffée de façon continue et, comme les extrémités de la feuil- le sont automatiquement pressées l'une contre l'autre au cours de la mise en forme, une soudure en couture est obtenue.
L'exemple d'application indiqué sur la figure 3 ne diffère de celui décrit à propos de la figure 2 qu'en ce que la bobine 9 est appliquée d'une manière différente, ladite bobine entourant le tube. Les lignes de force produites par la bobine 9 sont ainsi pratiquement parallèles à la surface du tube 7. La distribution du courant est donc évidemment différente, mais on peut aisément comprendre que, dans ce cas également, il se pro- duit une concentration dudit courant à l'extrémité de la fente 8.
Il est évident que de nombreuses variantes et modifi- cations peuvent intervenir, sans sortir des limites de l'inven- tion. Comme déjà indiqué, la bobine inductrice peut, de préfé- rence, avoir une forme telle qu'elle coincide, à un degré plus ou moins grand avec la fente, de manière à limiter la surface effective de la bobine à ladite fente, ou à la ligne de coupe.
De plus, le dispositif inducteur n'a pas besoin d'avoir la forme d'une bobine normale, mais il peut consister en un simple con- ducteur, par exemple replié en V. D'ordinaire, à cause de la grande concentration de puissance obtenue, un refroidissement de la bobine par circulation forcée d'un fluide est nécessaire, par exemple par circulation d'eau, selon une méthode connue.
Dans toutes les applications de la méthode à la sou- dure, un fondant peut être ajouté, si nécessaire. De plus, il n'est pas nécessaire que la soudure s'effectue uniquement par chauffage par induction et le procédé décrit peut également être utilisé à l'obtention d'un pré-chauffage concentré de la pièce à souder, pour faciliter une soudure à l'arc, ou au chalumeau.
En conséquence, bien que l'invention n'ait été ci-
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dessus décrite et représentée qu'en relation avec des modes de réalisation particuliers, on comprendra que cette description @ @ n'a été faite qu'à titre d'exemple et ne saurait limiter le do- maine de l'invention.
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METHODS AND DEVICES FOR WELDING AND CUTTING
METALS BY MEANS OF AN ELECTRIC CURRENT.
The present invention relates to methods and devices for welding and cutting metals by means of an electric current, and to a particular device for applying said methods.
The methods provided by the invention are particularly advantageous in that they completely eliminate the problems raised by previous welding methods with regard to the supply of current to the workpiece.
Thus, for example, devices have previously been used whose electrodes were in the form of rollers. In such devices, it was difficult to obtain a satisfactory passage of the current between the current source and the rollers and between the rollers and the workpiece. In addition, the invention provides the important advantage that the distribution of the current in the surfaces to be heated can, to a large extent, be pre-
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determined, which allows efficient control of the heat distribution obtained.
The methods according to the invention are characterized in that the neighboring parts of a slot, a break of continuity, or the like, existing in the part to be welded or produced during the welding operation, are supplied with alternating current in such a way that the induced currents pass around one end of the slot, the frequency (the operation being chosen such and the member inducing the currents in the part to be welded (coil or the like) being so applied that a concentration of current occurs at the end of the slot, or the like.
The invention will be better understood on reading the following description and examining the accompanying drawings, in which Figure 1 illustrates the fundamental characteristics of the invention, Figures 2 and 3 giving examples of the application. of the invention to the welding of a cut on tubes.
In FIG. 1, the reference numeral 1 designates a metal sheet provided with a slot 2 to which a coil 4 is applied at the end 3 of the slot 2, so that the axis of said coil is approximately perpendicular to the sheet, ie the lines of magnetic force are substantially perpendicular to the surface of said sheet. The coil 4 is supplied with alternating current, preferably of relatively high frequency. It induces, in plate 1, currents flowing along the lines indicated in dotted lines at 5.
Because of the potential differences existing between the edges of the slot, the induced currents are forced to make a detour around the end of said slot and a very considerable current concentration occurs at this.
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end, which strongly heats the metal at this point. The degree of current concentration can be regulated by a suitable choice of the operating frequency, the shape of the coil and its mode of application. The heating which occurs at the end of the slit causes the material of the sheet to glow or burn it. By burning the material by moving the coil, in a desired direction along the length of the slit, so as to extend it, an advantageous method of cutting is obtained.
To prevent the cut thus obtained from re-forming or extending in an undesirable direction, the coil 4 is preferably of relatively small diameter and its section can be shaped so as to be longer in the direction of operation, for example, in a triangle, one of the angles of the triangle intended to concentrate the distribution of the current at the end of the slot. If, on the other hand, the coil 4 is transported along the slot 3, by pressing the edges of said slot against each other, or by bringing a fusible material over the joint, a welding method is obtained. advantageous.
The principle of welding a cut in a tube in accordance with FIG. 2 is analogous to the process described above.
In the example shown, it is assumed that the tube is to be closed during the same operation during which the welding takes place. This training can obviously be done in any way, and it is not part of the invention. In figure 2, the coil 6 is arranged essentially in the same way as the coil 4 of figure 1. The tube 7 to the right of said coil has its edges already welded together, the edges of the plate intended to form said tube, to the left of the coil being still separated. There is thus a slot 8 in the intermediate part between these two parts of the tube. By suitable means, the tube 7 is moved to the right of the
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figure, gradually shaping it.
The end of the slit 8 below the reel is then continuously heated and, as the ends of the foil are automatically pressed against each other during shaping, a seam welding is obtained.
The example of application indicated in figure 3 differs from that described in connection with figure 2 only in that the coil 9 is applied in a different way, said coil surrounding the tube. The lines of force produced by the coil 9 are thus practically parallel to the surface of the tube 7. The current distribution is therefore obviously different, but it can easily be understood that, in this case also, a concentration of said current occurs. at the end of the slot 8.
It is obvious that numerous variations and modifications can take place, without departing from the limits of the invention. As already indicated, the induction coil may preferably have a shape such that it coincides, to a greater or lesser degree with the slot, so as to limit the effective area of the coil to said slot, or to the cut line.
In addition, the inductor device does not need to be in the form of a normal coil, but it can consist of a simple conductor, for example folded in V. Usually, because of the large concentration of power obtained, cooling of the coil by forced circulation of a fluid is necessary, for example by circulation of water, according to a known method.
In all applications of the solder method, a flux may be added, if necessary. In addition, it is not necessary that the welding be carried out only by induction heating and the method described can also be used to obtain a concentrated preheating of the workpiece, to facilitate a welding. arc, or torch.
Accordingly, although the invention was not here-
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described above and shown only in relation to particular embodiments, it will be understood that this description @ @ was given only by way of example and could not limit the field of the invention.