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" VIROLE POUR LA SOUDURE ELECTRIQUE DES GOUJONS "
La présente invention concerne la soudure des goujons sur des plaques et elle a pour but principal de réaliser une virole perfectionnée pour constituer un bouclier autour de l'extrémité du goujon, pendant la soudure.
Un but plus précis de l'invention est de réaliser une virole du genre ci-dessus qui ne nécessite pas de réglage précis pour exécuter des soudures parfaites mais qui, entre de
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larges limites de réglage, détermine automatiquement la position relative convenable du goujon et de la plaque et de l'arc qui jaillit entre ces pièces.
D'autres buts et caractéristiques intéressantes de l'invention sont exposés dans la description ci-après. Il doit être bien entendu que l'invention ne se limite pas à la forme de réalisation précisément représentée et décrite et que cette forme est susceptible de variantes également comprises dans le cadre de l'invention.
Aux dessins annexés tracés à grande échelle :
La figure 1 est une vue en élévation, avec coupe axiale partielle, d'une virole selon l'invention.
La figure 2 est une vue en bout correspondante.
La figure 3 est une élévation latérale, avec coupes partielles de l'ensemble dont fait partie la virole, cet ensem- ble étant représenté en position contre la plaque sur laquelle doit être soudé un goujon, la plaque étant représentée en coupe verticale et la virole étant dans la position qu'elle occupe pendant l'exécution de la soudure.
Dans les divers types de construction en acier, et spécialement dans les constructions navales, il est nécessaire de souder d'énormes quantités de goujons sur des plaques de pont, sur des poutres et autres éléments de c onstruction. Afin de protéger les surfaces du goujon et de la plaque à souder et aussi pour retenir et localiser la chaleur produite par l'arc à l'endroit de la soudure, on prévoit, selon l'invention, un bouclier circulaire ou virole. Ce dispositif a aussi pour effet de confiner le flux, le métal fondu et les gaz chauds dans l'espace qui entoure immédiatement l'extrémité du goujon. la perfection de la soudure dépend d'un équilibrage convenable de tous ces facteurs.
C'est ainsi que si l'on doit
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rechercher un certain emprisonnement des gaz au voisinage immédiat de la soudure, il convient que cet emprisonnement ne soit pas trop étroit ou trop complet. Des évents de sortie, régulièrement espacés dans la paroi de la virole aut'our de la soudure, permettent l'échappement d'une partie des gaz tout en empêchant les éclaboussures et le souffle magnétique.
Dans l'application de l'invention qui est envisagée dans la présente description, le goujon 2 doit être soudé à une plaque verticale 2. On doit ménager une enceinte étroite- ment associée avec le chauffage du goujon et de la plaque autour de l'extrémité du goujon et de l'arc pendant qu'on exé- cute la soudure. A cet effet, on a avantageusement recours à un manchon ou une virole 4 de porcelaine ou autre matériau réfractaire et dont la formé est de préférence celle représen- tée aux figures 1 et 2. La virole coulisse facilement sur le goujon mais son alésage axial 6 qui est légèrement plus grand . que le goujon avec lequel elle est utilisée, est agrandi d'une certaine quantité de façon qu'une petite chambre 7- entoure l'extrémité du goujon.
Une des extrémités de la virole est conformée pour présenter un col plus étroit 8 à surface externe légèrement conique pour recevoir les spires jointives de l'extrémité d'un ressort en hélice à grand pas par l'intermédiaire duquel la virole est maintenue sur le goujon. L'autre extrémité du ressort est aussi à spires jointives 12-et le pas de l'hélice du corps de ressort et le diamètre du fil sont choisis de pré- férence pour correspondre à une gorge hélicoïdale peu profonde
14 taillée sur une courte longueur, et bien en arrière de leurs extrémités externes, sur les mors 16 du mandrin 17 de la machine à souder.
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Comme montré à la figure 3, l'extrémité filetée du goujon est serrée élastiquement dans les mors du mandrin et le ressort de maintien est poussé sur les extrémités lisses des mors jusqu'aux filets. Une virole est alors glissée sur le goujon et montée à l'extrémité libre du ressort dont les spires jointives serrent élastiquement le col conique 8.
Le ressort et la virole sont alors tournés sur le mandrin pour régler la position de la virole de façon que son bord antérieur affleure l'extrémité du goujon ou la dépasse d'une distance pouvant atteindre 6 millimètres. Ce réglage n'est pas absolument déterminant et peut être effectué rapidement par l'opérateur sans attention particulière. C'est en vue d' augmenter sensiblement la production, qu'un réglage approxima- tif au lieu d'un réglage précis rend possible qu'on prévoit des évents à la base de la virole.
Les évents sont constitués par des entailles 18 pratiquées dans l'extrémité de la virole, orientées radiale- ment et régulièrement espacées. Ils ont pour fonction de per- mettre à une certaine quantité des gaz chauds dégagés au mo- ment de la soudure, de s'échapper. En conséquence, lorsque le goujon est pressé contre la plaque, puis retiré d'une courte distance pour étirer l'arc de soudure, la virole est appliquée élastiquement contre la plaque et entoure l'extrémité du gou- jon lorsqu'on exécute la soudure. Pendant cette exécution, une partie des gaz chauds dégagés s'échappe uniformément de tous les côtés, à travers les évents, au lieu de souffler et de faire jaillir le métal au hasard d'un côté ou de l'au- tre en s'opposant à la fusion uniforme et complète du métal qui est nécessaire pour une bonne soudure.
On comprend qu'un opérateur adroit puisse, lorsqu'il utilise des viroles sans évents, soigneusement régler la viro- le par rdpport à l'extrémité du goujon pour déterminer l'é-
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chappement des gaz qui convient à l'obtention de bons résul- tats. Mais, la nécessité de ce réglage ralentit son travail et ce ralentissement est encore accent ué éventuellement par des soudures défectueuses. Avec une virole à évents selon l'invention, le souci d'un réglage soigné est absolument écarté et on obtient un gain sensible sur la vitesse de tra- vail, avec des résultats en principe parfaits.
Quello que soit la position dans laquelle on utilise le dispositif selon l'invention, on obtient toujours un chauf- fage uniforme des surfaces à souder, le souffle magnétique est éliminé et le métal fondu est étroitement confiné sur les parties en fusion et s'étale à la base du goujon en une bordure uniformémenb répartie marquée par quatre petites ner- vures à l'endroit où le métal pénètre dans les évents. Cette répartition uniforme de la bordure contribue évidemment dans une large mesure à la résistance de la jonction et elle est favorisée par l'effet des évents qui réduisent et égalisent la pression dans la petite chambre qui entoure la soudure.
Quand une soudure est terminée, la machina est pla- cée dans un nouvel endroit, les mors du mandrin étant tirés pour les libérer de leur serrage élastique et les séparer du goujon soudé. Les spires du ressort qui serrent élastique- ment le col conique de la virole sont aussi retirées, la coni- cité facilitant leur dégagement, La virole, ou ce qu'il en reste, est laissée à la base du goujon. Quand le goujon doit être engagé dans un trou d'une pièce de bois, la virole est laissée telle quelle. S'il est nécessaire de dégager le goujon pour y monter une bride de support de tuyau, on brise la virole d'un coup de marteau..
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"FERRULE FOR ELECTRIC WELDING OF STUDS"
The present invention relates to the welding of studs to plates and its main aim is to produce an improved ferrule to form a shield around the end of the stud, during welding.
A more precise aim of the invention is to produce a ferrule of the above type which does not require precise adjustment to perform perfect welds but which, between
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wide adjustment limits, automatically determines the proper relative position of the stud and plate and the arc that springs between these parts.
Other interesting objects and characteristics of the invention are set out in the description below. It should of course be understood that the invention is not limited to the embodiment precisely represented and described and that this form is susceptible of variants also included within the scope of the invention.
In the attached drawings drawn on a large scale:
FIG. 1 is an elevational view, with partial axial section, of a ferrule according to the invention.
Figure 2 is a corresponding end view.
FIG. 3 is a side elevation, with partial sections of the assembly of which the ferrule forms part, this assembly being shown in position against the plate on which a stud is to be welded, the plate being shown in vertical section and the ferrule being in the position it occupies during the execution of the weld.
In various types of steel construction, and especially in shipbuilding, it is necessary to weld huge quantities of studs on deck plates, beams and other structural members. In order to protect the surfaces of the stud and of the plate to be welded and also to retain and locate the heat produced by the arc at the location of the weld, a circular shield or ferrule is provided according to the invention. This device also has the effect of confining the flow, the molten metal and the hot gases in the space which immediately surrounds the end of the stud. the perfection of the weld depends on a proper balance of all these factors.
This is how if we must
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look for a certain confinement of the gases in the immediate vicinity of the weld, this confinement should not be too narrow or too complete. Outlet vents, regularly spaced in the wall of the shell around the weld, allow the escape of part of the gases while preventing splashing and magnetic blast.
In the application of the invention which is contemplated in the present description, the stud 2 must be welded to a vertical plate 2. An enclosure must be provided closely associated with the heating of the stud and the plate around the. end of the stud and arc while welding is being performed. For this purpose, use is advantageously made of a sleeve or a ferrule 4 made of porcelain or other refractory material, the shape of which is preferably that shown in Figures 1 and 2. The ferrule slides easily on the stud but its axial bore 6. which is slightly larger. that the stud with which it is used, is enlarged by a certain amount so that a small chamber 7- surrounds the end of the stud.
One of the ends of the ferrule is shaped to present a narrower neck 8 with a slightly conical outer surface to receive the contiguous turns of the end of a helical spring with large pitch by means of which the ferrule is held on the stud . The other end of the spring also has 12 contiguous turns - and the pitch of the spring body helix and wire diameter are preferably chosen to match a shallow helical groove.
14 cut over a short length, and well behind their outer ends, on the jaws 16 of the mandrel 17 of the welding machine.
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As shown in Figure 3, the threaded end of the stud is resiliently clamped into the jaws of the chuck and the retaining spring is pushed over the smooth ends of the jaws to the threads. A ferrule is then slipped over the stud and mounted at the free end of the spring, the contiguous turns of which elastically clamp the conical neck 8.
The spring and the ferrule are then rotated on the mandrel to adjust the position of the ferrule so that its front edge is flush with the end of the stud or exceeds it by a distance of up to 6 millimeters. This adjustment is not absolutely decisive and can be carried out quickly by the operator without special attention. It is with a view to increasing production appreciably that coarse adjustment instead of fine adjustment makes it possible to provide vents at the base of the ferrule.
The vents are formed by notches 18 made in the end of the shell, oriented radially and regularly spaced. Their function is to allow a certain quantity of the hot gases given off during welding to escape. As a result, when the stud is pressed against the plate and then withdrawn a short distance to stretch the weld arc, the ferrule is resiliently pressed against the plate and surrounds the end of the stud as the weld is performed. . During this execution, a part of the hot gases given off escapes evenly from all sides, through the vents, instead of blowing and causing the metal to shoot out at random from one side or the other in s' opposing the uniform and complete melting of the metal which is necessary for a good weld.
It will be understood that a skilled operator could, when using ferrules without vents, carefully adjust the ferrule by connection to the end of the stud to determine the e-
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exhaust gas which is suitable for obtaining good results. However, the need for this adjustment slows down its work and this slowing down is further accentuated possibly by defective welds. With a shell with vents according to the invention, the concern for careful adjustment is absolutely avoided and a substantial gain in working speed is obtained, with results which are in principle perfect.
Regardless of the position in which the device according to the invention is used, a uniform heating of the surfaces to be welded is always obtained, the magnetic blast is eliminated and the molten metal is tightly confined to the molten parts and spreads out. at the base of the stud to a evenly distributed border marked by four small ribs where the metal enters the vents. This even distribution of the edge obviously contributes a great deal to the strength of the junction and is aided by the effect of the vents which reduce and equalize the pressure in the small chamber which surrounds the weld.
When a weld is complete, the machina is placed in a new location, the jaws of the chuck being pulled to release them from their elastic clamping and separate them from the welded stud. The coils of the spring which resiliently clamp the tapered neck of the ferrule are also removed, the taper facilitating their release. The ferrule, or whatever is left of it, is left at the base of the stud. When the stud is to be engaged in a hole in a piece of wood, the ferrule is left as it is. If it is necessary to release the stud to fit a pipe support flange, the ferrule is broken with a hammer blow.