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" Procédé de soudure par rapprochement et de découpage électrique' ".
Dans le domaine de la soudure par résistance, la soudure par rapprochement nta été utilisée jusqu'à présent que pour la fabrication de tubes de section circulaire. Elle a été égale- ment réduite à des aciers au carbone avec une teneur en carbone inférieure à 0,2 % et ne pouvait pas être appliquée aux aciers alliés ou à d'autres métaux. La cause en est la concentration de courant trop faible à l'endroit de soudure lors du proces- sus de soudure, ce qui ne permet une jonction qu'avec des ma- tières spécialement appropriées et qui, msme alors, ne donne
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que des propriétés mécaniques assez faibles.
Le procédé de soudure par combustion ne présente pas les inconvénients de la soudure par rapprochement. Il peut être utilisé pour des pièces constituées par la majorité des métaux et alliages et permet également la jonction de matières non semblables. Mais, dans ce procédé, la section à souder complète participe au processus simultanément. Il en résulte des limites étroites pour la longueur de la couture et pour les formes des pièces à souder; c'est ainsi que, par exemple, l'épaisseur de la tôle ne peut pas être inférieure à 1,5 mm, valeur qui dépend de la précision de la conduite des mâchoires et qui est encore dépassée lorsqu'on emploie des dispositifs du genre ordinaire.
La présente invention a pour objet de combiner pour la soudure les avantages qualitatifs de la soudure par combustion avec les avantages quantitatifs de la soudure continue par rap- prochement, et a pour but la formation d'un joint de soudure en bout d'excellente qualité, pour des tubes, des profilés et des tôles. Elle convient spécialement pour la fabrication de tubes ronds et profilés, ainsi que pour la jonction de tôles usinées ou non. Hais l'invention permet également de découper électriquement des pièces et offre, dans ce cas, des avantages par rapport au découpage autogène et au cisaillage mécanique.
La présente invention est basée sur le fait que dans des conducteurs que traverse un courant, celui-ci a une densité anormalement élevée aux endroits dans lesquels le courant subit une inversion de direction presque complète par suite de la courbure prononcée du conducteur. Si, par exemple, on pratique dans une tôle une incision allongée sous forme d'une encoche à pointe aiguë, et si l'on y dirige un courant élevé de façon tel- le qu'il doive contourner cette incision, un trou sera formé par combustion à la pointe de cette incision. Hais ce phénomène, suivant la présente invention, peut être utilisé de la même ma- nière pour la soudure par rapprochement de deux pièces, et
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également pour le découpage d'une pièce en deux parties.
Il con- siste en ce que le courant est amené au travers de pièces fai- sant de préférence un angle aigu entre elles, tout au moins autour d'une incision en forme d'encoche formée par ces pièces, ce qui provoque le chauffage à la température de fusion, à l'en- droit de la pointe d'incision, et en ce que ces pièces, tout en étant maintenues dans leur position angulaire respective, sont déplacées en direction du sommet de l'angle dans le cas de la soudure, et dans la direction contraire dans le cas du décou- page. De cette manière, on obtient dans le premier cas, en choi- sissant une vitesse et une pression appropriées, un joint de soudure continu semblable quant au résultat à celui de la sou- dure par combustion.
Mais, à la différence de la soudure par points et par joints, suivant la présente invention, le mouve- ment de la pièce à découper ou des pièces qui doivent être sou- dées, constitue une caractéristique importante du procédé et c'est uniquement grâce à ce mouvement que la position angulaire des arêtes de la pièce est maintenue de façon continue jusqu'à l'endroit de contact, et que le processus de fusion est mainte- nu de façon continue.
La densité de courant à l'endroit de contact, et par sui- te l'effet analogue à la soudure par combustion, peut être ren- forcée par l'utilisation de courant à plus haute fréquence. la matière fondue, y compris les oxydes, est chassée du joint de trois côtés par suite de la pression de soudure, de telle sorte- qu'une jonction d'excellente qualité est obtenue. La superposi- tion d'un courant induit de plus haute fréquence sur un courant de plus basse fréquence amené à l'aide d'électrodes, est employée de préférence dans les cas pour lesquels le point de fusion de la couche d'oxyde est considérablement supérieur à celui de la matière de base, comme par exemple pour Al2O3 ( 2050 C ) par rapport à Al 658 C).
Lors du découpage, en particulier de pièces aplaties comme
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par example des tôles, il faut pratiquer dans celles-ci pour amorcer le processus de fusion une incision à angle aigu en for- me d'encoche, et le long des deux arêtes se faisant vis-à-vis de cette encoche a lieu l'arrivée et le départ du courant. Si, après avoir amené le courant de soudure, la fusion a lieu à la pointe d'incision, l'endroit de fusion en forme de point se dé- place avec une grande vitesse, si en même temps les pièces à usiner divergentes sent écartées mécaniquement l'urede l'autre.
Suivant le procédé de soudure par rapprochement d'après la présente invention, lors de la fabrication de tubes et de profilés, les éléments de tubes et de profilés à souder sont rap- prochés de façon convergente jusqu'à contact par pression de leurs arêtes, et le courant de soudure est amené, soit directe- ment par électrodes à galets, soit par induction de façon telle, qu'il traverse les pièces convergentes et leur endroit de con- tact suivant une trajectoire en forme de noeud.
Dans le premier cas, les pièces à usiner amenées à l'aide de galets de direction ou d'écartement de façon convergente jus- qu'aux électrodes à galets, comme par exemple les deux moitiés du tube, sont appliquées l'une, sur l'autre grâce à une pression provoquant leur déformation lors de l'entrée entre les galets des électrodes.
Si la production du courant de soudure doit avoir lieu par induction dans la pièce à usiner, on dispose, suivant la présente invention, une bobine d'induction entourant le tube ou les deux moitiés du tube, aux endroits où les arêtes de tube qui doivent être soudées et sont amenées de façon convergente, se rejoignent sous pression.
S'il s'agit de la soudure de tôles planes, le courant de soudure est produit par des bobines d'induction disposées co- axialement des deux côtés de l'endroit de contact des tôles rap- prochées de façon convergente, et le courant traverse les bords de tôle convergents et laur endroit de contact à la pointe de
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l'incision aiguë formée par ces bords.
Pour la fabrication de coudes de ,tube ou de serpentins en forme d'hélice ou de spirale, il est nécessaire d'amener l'extérieur des deux moitiés de tube avec une courbure un peu plus grande et une plus grande vitesse que la moitié intérieure à l'endroit de soudure, ceci pour que la vitesse des arêtes venant en contact soit partout la même.
La soudure simultanée de deux tubes peut avoir lieu sui- vant la présente invention à l'aide d'un dispositif dont deux paires d'électrodes à galets forment avec leurs axes le circuit secondaire fermé par la pièce à souder, d'un transformateur de soudure.
Quelques formes de réalisation de dispositifs de soudure suivant la présente invention sont représentées schématiquement sur les dessins.
Les figures 1 et 2 représentent un dispositif de soudure pour la fabrication d'un tube de section circulaire en vue de face et en plan.
La figure 3 représente le chemin que prend le courant en- tre les surfaces d'appui des électrodes à deux endroits de sou- dure d'une section de tube en représentation développée.
Les figures 4 et 5 représentent un dispositif de soudure pour la soudure simultanée de deux tubes de section quadratique, en vue de face et en coupe suivant la ligne V - V de la figure 4.
La figure 6 en représente un détail.
La figure 7 est une vue en plan d'un dispositif de sou dure avec amenée de courant inductive au tube.
La figure 8 est une vue en plan d'un serpentin de tube formé par deux moitiés de tube.
Les figures 9 et 10 représentent un dispositif de soudure avec amenée de courant inductive pour un tube formé d'une bande latérale avec section circulaire, en élévation et en vue en plan.
Les figures 11, 12 et 13 représentent des dispositifs de
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soudure avec amenée de courant inductive pour un tube formé par enroulement hélicoïdal, en vue en plan et en vue de face.
Les figures 14, 15 représentent une vue en plan et une élévation latérale d'un dispositif pour la soudure de tôles planes.
Les figures 16, 17 représentent un dispositif de soudure pour la fabrication d'une poutre en double T en vue antérieure et en vue en plan, et
La figure 18 représente une pièce à découper électrique- ment munie de raccords pour l'amenée et le départ du courant.
L'avantage technique de la présente invention consiste surtout en la fabrication économique de joints de soudure par rapprochement d'une qualité non égalée jusqu'à présent. La con- centration de chaleur extrême dans une région très limitée a pour effet, avec un courant minime, un nettoyage du joint de soudure, comme il n'avait lieu jusqu'à présent que pour la sou- dure par combustion. La possibilité de l'emploi de métaux de bonne conductivité, comme l'aluminium et le cuivre, ainsi que
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de métaux avec une couche d'oxyde très gênante, comme ;âBEosn#BD au chrome et oc l'aluminium,#X. et lesT'aciers/a l'aluminium, pré- sente un avantage supplémentaire important.
L'écaillement de pièces à usiner ne présente pas dtincon- vénients pour l'emploi du procédé de soudure suivant la présen- te invention, avec amenée de courant par induction. Il n'est donc pas nécessaire, comme dans le cas où le courant est amené par des galets d'électrodes à la pièce, de polir métalliquement les surfaces.
Suivant les figures 1 et 2, on emploie pour la fabrication d'un tube de section circulaire un demi-produit composé de deux demi-tubes 1 et 2, qui est fabriqué de façon connue à partir de bandes. Après être passés sur deux galets d'écartement 3 et 4 les demi-tubes passent sur les galets d'électrode 5 et 6, de sorte qu'entre les bords convergents des demi-tubes est formée
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une incision en forme d'encoche, les arêtes de joint des demi- tubes se rencontrant à une certaine distance des endroits d'a- menée du courant à l'endroit de fusion 7, de telle sorte que le courant contourne la partie pointue de l'incision suivant une trajectoire en forme de noeud ( indiquée en traits interrompus).
La pression de soudure est réalisée dans ce cas par le pliage des moitiés de tube lors de l'entrée entre les électrodes à galets.
La distance entre l'endroit de jonction 7 des moitiés de tube et les endroits de contact entre les galets d'électrode et la pièce à souder peut être maintenue à sa valeur optimum grâce à la modification du diamètre des galets et de l'écartement des galets, ce dernier de préférence à l'aide d'un support à chariots croisés. L'ébarbement des joints de soudure 8 et 9, de même que leur usinage supplémentaire a lieu de manière connue.
La figure 3 représente une concentration de courant aux endroits de soudure 7 de la section de tube représentée en dé- veloppement. Les surfaces hachurées 10, Il et 12 représentent les surfaces de contact des électrodes. De ces surfaces, le cou- rant ( en traits interrompus ) se dirige tout en augmentant sa densité vers les points de fusion 7. On pourrait supposer qu'une partie importante du courant traverse également les joints déjà soudés 8 et 9.
Mais ceci n'est pas le cas, car par suite de l'avancement des moitiés de tube dans la direction de la flèche 13, de nouvelles portions d'arête viennent continuellement en contact, et le joint de soudure encore chaud offre une grande résistance, et, de plus, pour du courant alternatif spécialement de fréquence plus élevée, le courant est déplacé vers l'arête, et le chemin passant par l'endroit de soudure 7 est le plus court pour le courant. La densité de courant à cet endroit et la température qui y règne peuvent être augmentées de façon telle que les particules métalliques fondues et chassées se consument dans l'oxygène de l'air. Cela se remarque par la production d'é- tincelles et au bruit qui caractérise la soudure par combustion.
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Dans le dispositif de soudure suivant les figures 4 et 5, pour la soudure simultanée de deux tubes, on a prévu un noyau d'enveloppe 14, et les enroulements primaires 15 et 16 sont disposés autour de la branche centrale de ce noyau de fa- çon telle que les axes 17 et 18 traversant l'entrefer forment des parties de l'enroulement secondaire pour le courant de sou- dure. Le circuit secondaire de ce transformateur est fermé à l'aide des galets d'électrode 19, 20, 21, 22 et par la pièce à souder se trouvant entre ces galets. Les paliers 17', 18' des axes 17 et 18, extérieurs à ces galets, que le courant ne doit pas traverser, sont isolés électriquement de leurs supports.
La déformation des demi-tubes 23, 24, 25 et 26 a lieu à l'aide de deux séries de rouleaux de forme, dont les dernières paires 27, 28, 29, 30 servent également de rouleaux d'écartement. La figure 6 représente une coupe à travers le demi-tube avant la dernière déformation. D'après les figures 4 à 6, on peut consta- ter que le procédé suivant la présente invention n'est pas limi- té à des tubes à section circulaire.
Dans le dispositif pour la soudure d'un tube à l'aide de chauffage par induction suivant la figure 7, le courant de sou- dure secondaire, dont la trajectoire est indiquée en traits in- terrompus, est produit par la bobine d'induction 37, dans les demi-tubes 39, 40, ce courant étant fortement concentré à l'en- droit de contact 38. La pression de soudure peut être obtenue par une position appropriée des rouleaux de forme non représen- tés, et ces rouleaux peuvent également produire l'avancement.
Pour la fabrication de coudes de tube et de serpentins en forme d'hélice et de spirale, les deux demi-tubes 31, 32 comme l'indique la figure 8, sont dirigés vers l'endroit de soudure avec des courbures différentes, et le demi-tube extérieur 31 est avancé avec une plus grande vitesse que le tube intérieur 32.
'amenée et le départ du courant peut avoir lieu de la manière déjà décrite, directement par des électrodes à galets, ou par
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induction. Grâce à ce procédé, on évite le remplissage, le chauffage, le pliage et le vidage du tube, comme cela est né- cessaire dans la fabrication habituelle de tubes repliés de ce genre.
La présente invention convient, de plus, parfaitement pour perfectionner fondamentalement la soudure par rapproche- ment de tubes ronds de section circulaire avec un seul joint longitudinal. Les figures 9 et 10 représentent à titre d'exem- ple un dispositif approprié. Le tube 41 est formé de la façon habituelle à partir d'une bande, à l'aide d'une série de paires de rouleaux. Cependant, la dernière paire de rouleaux 42, 43 ne ferme pas complètement le tube mais y laisse encore subsis- ter une fente a. La bobine d'induction 44 produit dans ce tube un courant de soudure de la manière déjà indiquée. En outre, ou suivant une variante, le courant de soudure peut également être amené à l'endroit de fusion 46 par l'intermédiaire des rouleaux de forme 42, 43.
Un anneau de traction 45 disposé der- rière la bobine d'induction ferme le tube et produit la pres- sion de soudure et le chemin de refoulement nécessaires. Grâce à un choix convenable des dimensions et des écartements des rouleaux et de l'anneau de traction, le courant de soudure est concentré à l'endroit 46, de sorte que le phénomène de fusion désiré a lieu.
Aux avantages déjà cités du procédé suivant la présente invention, tels que l'augmentation de la solidité du joint de soudure et la simplification des moyens de commande, s'ajoute comme perfectionnement supplémentaire, le calibrage à chaud simultané, Tour obtenir une jonction exacte à l'endroit de soudure des arêtes d'un tube à souder, on peut dans toutes les formes de réalisation pour la fabrication de tubes, amener les moitiés de tube ou bien le tube fondu d'un côté, au-dessus d'un mandrin correspondant au diamètre intérieur du tube, vers l'endroit de soudure. Dans chaque cas, on peut augmenter la précision de la forme de la section du tube produit, lorsque ce
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tube est entraîné immédiatement après la soudure, de la façon déjà indiquée, par un anneau de traction.
La soudure à l'aide de courant produit par induction à l'endroit de soudure, peut également être appliquée avec le même résultat favorable dans le cas où le tube est fabriqué par enroulement hélicoïdal d'un ruban. Par opposition à la soudure d'un joint rectiligne parallèle à l'axe, suivant les figures 9 et 10, on dispose, à cause de l'obliquité du joint par rapport à l'axe du tube, la bobine 47 ( figure Il ) de préférence de telle façon autour de l'endroit de soudure 48, que son axe 49 est parallèle à la tangente de l'hélice du joint à l'endroit de soudure, et que, par conséquent, les différentes spires de la bobine sont approximativement perpendiculaires au joint d'en- roulement du tube.
Pour la soudure de tubes de plus grand diamètre, la dis- position de deux bobines d'induction 50, 51 ( figures 12, 13 ), se trouvant des deux côtés de l'endroit de soudure 52, convient spécialement à cause de l'espace disponible à l'intérieur du tube, les axes de ces bobines étant perpendiculaires à l'axe du tube et coupant l'enveloppe du tube près de l'endroit de sou- dure ( voir aussi la figure 15 ).
La présente invention convient également à la soudure par rapprochement de tôles planes. Hais, tandis que la réalisation de cette soudure par prise de courant directe peut être faite suivant la figure 3, la soudure par courant d'induction se présente sous une forme différente de la soudure des tubes. Pour celle-ci, l'axe de la bobine d'induction et l'axe du tube se trouvent sur une même droite, le champ magnétique ayant la di- rection du joint de soudure et le courant de soudure étant en substance perpendiculaire à ce dernier. Pour la soudure de sur- faces planes, par contre, les axes des bobines d'induction sont perpendiculaires au plan de la tôle et au joint de soudure.
Ils coupent ce dernier au point de fusion ou près de celui-ci.
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Le champ magnétique traverse la pièce à souder à angle droit et le courant de soudure contourne l'endroit de soudure dans le plan de la tôle. Par les arêtes libres de la tôle, le cou- rant est à nouveau fortement concentré à leur endroit de con- tact. Les figures 14 et 15 indiquent schématiquement la dispo- sition et la trajectoire du courant. Les tôles 56 et 57 qui doivent être soudées, se trouvent entre les bobines d'induction 58 et 59, et ces dernières induisent dans les tôles le courant indiqué en traits interrompus.
Pour la production de la pression de soudure, on enserre les tôles de façon telle qu'elles ne trouvent de la place que lorsqu'elles se recouvrent quelque peu, ou lorsque les arêtes des tôles sont un peu repliées. A l'endroit de soudure, le joint est poussé à l'aide de dispositifs appropriés, comme des pièces en étain fort ou des rouleaux, dans le plan de la tôle, ce qui provoque la pression de soudure nécessaire.
Les figures 16 et 17 montrent l'application de la présen- te invention à la fabrication de profilés.Le problème consis- tant à exécuter de telles pièces, par exemple en tant que pou- tres de même résistance sur toute leur longueur avec une hau- teur d'âme croissante ou décroissante, peut être résolu de la mène manière que l'emploi de natières différentes pour les bri- des et les âmes. Par opposition aux profilés laminés, la hau- teur des âmes est pratiquement illimitée. Lorsque, casas dans les figures 16 et 17, le courant est amené directement, il pas- se du transformateur 61 à la pièce à souder. Les rouleaux 64 et 65 appliqués aux profilés en T 62 et 63 sont montés en paral- lèle.
Le rouleau d'électrode 67 roulant sur l'âme 66 ferme le circuitsecondaire par l'intermédiaire de la pièce à souder.
Les deux endroits de soudure 68 et 69 sont montés en parallèle.
Une forme de réalisation d'un dispositif de découpage suivant la présente invention est représentée à la figure 18.
La tôle à découper est rainurée à l'endroit de coupe, ou bien,
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au lieu de pratiquer dan's la tôle une incision en forme d'en- coche, on peut aussi appliquer au bord de la tôle 71 deux piè- ces de raccordement dont les arêtes disposées en vis-à-vis for- ment un angle aigu 74. Le courant contourne ainsi la pointe 75 de l'incision se trouvant au bord de la tôle et fait fondre la tôle à cet endroit. En correspondance avec l'avancement auto- matique de l'endroit de fusion, les parties de tôle séparées sont de préférence écartées de façon divergente, pour obtenir la maintien d'une ligne de découpage déterminée à l'avance.
Les avantages spéciaux de ce procédé de découpage résident dans la grande vitesse de coupe qui eut être obtenue et dans la propreté des arêtes de coupe.
Le champ d'application principal du procédé de soudure par rapprochement suivant la présente invention est la fabrica- tion de tubes pour des conduites de gaz et d'eau, de tubes de chaudière et de tubes à haute pression, de tubes profilés pour la construction, et de profilés ouverts. Pour la jonction de tôles planes, le procédé convient spécialement dans les cas pour lesquels la soudure par combustion ne peut pas être appli- qués, comme pour les joints allongés. Des applications spécia- les existent en outre dans le domaine de la construction légère et à bon marché.
REVENDICATIONS.
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"Method of welding by approximation and electric cutting".
In the field of resistance welding, bridging welding has hitherto been used only for the manufacture of tubes of circular section. It was also reduced to carbon steels with a carbon content of less than 0.2% and could not be applied to alloy steels or other metals. The cause is the too low current concentration at the weld location during the welding process, which only allows a junction with specially suitable materials and which, even then, does not give
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only rather weak mechanical properties.
The combustion welding process does not have the drawbacks of bridging welding. It can be used for parts made up of most metals and alloys and also allows the junction of non-similar materials. But, in this process, the entire solder section participates in the process simultaneously. This results in narrow limits for the length of the seam and for the shapes of the parts to be welded; thus, for example, the thickness of the sheet cannot be less than 1.5 mm, a value which depends on the precision of the driving of the jaws and which is still exceeded when using devices of the kind ordinary.
The object of the present invention is to combine for welding the qualitative advantages of combustion welding with the quantitative advantages of continuous butt welding, and aims to form an excellent quality butt weld seam. , for tubes, profiles and sheets. It is especially suitable for the manufacture of round and profiled tubes, as well as for joining sheet metal, whether or not machined. But the invention also makes it possible to electrically cut parts and offers, in this case, advantages over autogenous cutting and mechanical shearing.
The present invention is based on the fact that in conductors through which a current flows, the latter has an abnormally high density at the places where the current undergoes an almost complete reversal of direction as a result of the pronounced curvature of the conductor. If, for example, an elongated incision is made in a sheet in the form of a notch with a sharp point, and if a high current is directed into it in such a way that it has to bypass this incision, a hole will be formed. by combustion at the tip of this incision. But this phenomenon, according to the present invention, can be used in the same way for the welding by bringing together two parts, and
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also for cutting a part into two parts.
It consists in that the current is passed through parts preferably forming an acute angle between them, at least around a notch-shaped incision formed by these parts, which causes heating to. the melting point at the point of the incision point, and in that these parts, while being maintained in their respective angular position, are moved towards the apex of the angle in the case of the weld, and in the opposite direction in the case of cutting. In this way, in the first case, by selecting an appropriate speed and pressure, a continuous weld joint is obtained which is similar in result to that of combustion welding.
But, unlike spot and seam welding, according to the present invention, the movement of the piece to be cut or of the pieces to be welded constitutes an important feature of the process and it is only thanks to to this movement that the angular position of the edges of the part is continuously maintained up to the point of contact, and that the fusion process is continuously maintained.
The current density at the point of contact, and hence the effect analogous to combustion welding, can be enhanced by the use of higher frequency current. the molten material, including the oxides, is forced out of the joint on three sides as a result of the solder pressure, so that an excellent quality joint is obtained. The superimposition of an induced current of higher frequency on a current of lower frequency supplied by means of electrodes is preferably employed in those cases where the melting point of the oxide layer is considerably. higher than that of the base material, as for example for Al2O3 (2050 C) compared to Al 658 C).
When cutting, especially flattened parts like
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for example sheets, it is necessary to make in these to initiate the fusion process an incision at an acute angle in the form of a notch, and along the two edges facing this notch takes place. arrival and departure of the current. If, after supplying the welding current, the melting takes place at the scoring point, the point-shaped melting point moves with great speed, if at the same time the divergent workpieces are spread apart. mechanically the other.
According to the approach welding process according to the present invention, during the manufacture of tubes and profiles, the elements of tubes and profiles to be welded are brought together convergently until contact by pressure of their edges, and the welding current is supplied either directly by roller electrodes or by induction in such a way that it passes through the converging parts and their contact point following a path in the form of a knot.
In the first case, the workpieces fed by means of steering or spacer rollers convergingly to the roller electrodes, such as for example the two halves of the tube, are applied one, on the other thanks to a pressure causing their deformation during the entry between the rollers of the electrodes.
If the production of the welding current is to take place by induction in the workpiece, there is, according to the present invention, an induction coil surrounding the tube or the two halves of the tube, at the places where the edges of the tube which are to be be welded and are brought convergently, join under pressure.
In the case of the welding of flat sheets, the welding current is produced by induction coils arranged co-axially on both sides of the contact point of the sheets approached convergingly, and the current crosses the converging sheet edges and the contact point at the point of
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the sharp incision formed by these edges.
For the manufacture of elbows, tube or coils in the shape of a helix or spiral, it is necessary to bring the outside of the two halves of the tube with a slightly greater curvature and a greater speed than the inner half. at the weld location, so that the speed of the edges coming into contact is the same everywhere.
The simultaneous welding of two tubes can take place according to the present invention by means of a device of which two pairs of roller electrodes form with their axes the secondary circuit closed by the part to be welded, of a transformer. welding.
Some embodiments of welding devices according to the present invention are shown schematically in the drawings.
Figures 1 and 2 show a welding device for the manufacture of a tube of circular section in front view and in plan.
FIG. 3 shows the path taken by the current between the bearing surfaces of the electrodes at two welding points of a section of tube in developed representation.
Figures 4 and 5 show a welding device for the simultaneous welding of two tubes of quadratic section, in front view and in section along the line V - V in Figure 4.
Figure 6 shows a detail.
FIG. 7 is a plan view of a hard solder device with inductive current supply to the tube.
Figure 8 is a plan view of a tube coil formed by two tube halves.
Figures 9 and 10 show a welding device with inductive current supply for a tube formed of a lateral strip with circular section, in elevation and in plan view.
Figures 11, 12 and 13 show devices for
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welding with inductive current supply for a tube formed by helical winding, in plan view and in front view.
Figures 14, 15 show a plan view and a side elevation of a device for welding flat sheets.
Figures 16, 17 show a welding device for the manufacture of a double T-beam in front view and in plan view, and
FIG. 18 shows an electrically cut piece provided with connections for the supply and departure of the current.
The technical advantage of the present invention consists above all in the economical manufacture of solder joints of a quality unmatched until now. The extreme heat concentration in a very limited region has the effect, with minimal current, of cleaning the weld seam, as has heretofore only taken place with combustion welding. The possibility of using metals of good conductivity, such as aluminum and copper, as well as
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metals with a very troublesome oxide layer, such as; âBEosn # BD chrome and oc aluminum, # X. and steels / aluminum, present an important additional advantage.
The chipping of workpieces does not present any disadvantages for the use of the welding process according to the present invention, with current supply by induction. It is therefore not necessary, as in the case where the current is supplied by electrode rollers to the part, to metallically polish the surfaces.
According to Figures 1 and 2, for the manufacture of a tube of circular section is used a semi-finished product composed of two half-tubes 1 and 2, which is manufactured in a known manner from strips. After passing over two spacer rollers 3 and 4 the half-tubes pass over the electrode rollers 5 and 6, so that between the converging edges of the half-tubes is formed
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a notch-shaped incision, the joint edges of the half-tubes meeting at a distance from the places where the current leads to the melting point 7, so that the current bypasses the pointed part of the tube. the incision following a path in the shape of a knot (indicated in broken lines).
The welding pressure is achieved in this case by bending the tube halves as they enter between the roller electrodes.
The distance between the junction point 7 of the tube halves and the places of contact between the electrode rollers and the workpiece can be maintained at its optimum value by changing the diameter of the rollers and the spacing of the rollers. rollers, the latter preferably using a cross-carriage support. The deburring of the weld joints 8 and 9, as well as their additional machining, takes place in a known manner.
FIG. 3 shows a current concentration at the weld locations 7 of the section of tube shown in development. The hatched surfaces 10, II and 12 represent the contact surfaces of the electrodes. From these surfaces, the current (in dashed lines) is directed while increasing its density towards the melting points 7. One could suppose that a significant part of the current also passes through the already welded joints 8 and 9.
But this is not the case, because as a result of the advancement of the tube halves in the direction of the arrow 13, new ridge portions continuously come into contact, and the still hot solder joint offers great resistance. , and, moreover, for alternating current especially of higher frequency, the current is shifted towards the edge, and the path through the weld spot 7 is the shortest for the current. The current density at this location and the temperature therein can be increased so that the molten and expelled metal particles are consumed in the oxygen in the air. This is noticed by the production of sparks and the noise that characterizes combustion welding.
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In the welding device according to Figures 4 and 5, for the simultaneous welding of two tubes, there is provided a casing core 14, and the primary windings 15 and 16 are arranged around the central branch of this core so- Such that the pins 17 and 18 passing through the air gap form parts of the secondary winding for the welding current. The secondary circuit of this transformer is closed by means of the electrode rollers 19, 20, 21, 22 and by the piece to be welded located between these rollers. The bearings 17 ', 18' of the pins 17 and 18, external to these rollers, which the current must not pass through, are electrically isolated from their supports.
The deformation of the half-tubes 23, 24, 25 and 26 takes place with the aid of two series of form rollers, the last pairs of which 27, 28, 29, 30 also serve as spacer rollers. Figure 6 shows a section through the half-tube before the last deformation. From Figures 4 to 6 it can be seen that the process according to the present invention is not limited to tubes of circular section.
In the device for welding a tube using induction heating according to figure 7, the secondary welding current, the path of which is shown in broken lines, is produced by the induction coil 37, in the half-tubes 39, 40, this current being strongly concentrated at the contact point 38. The welding pressure can be obtained by a suitable position of the shaped rollers not shown, and these rollers can be obtained. also produce advancement.
For the manufacture of tube elbows and coils in the form of a helix and a spiral, the two half-tubes 31, 32 as shown in figure 8, are directed towards the weld place with different curvatures, and the outer half tube 31 is advanced with greater speed than inner tube 32.
'supply and departure of the current can take place in the manner already described, directly by roller electrodes, or by
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induction. By this method, filling, heating, bending and emptying of the tube is avoided, as is necessary in the usual manufacture of bent tubes of this kind.
The present invention is, moreover, perfectly suited to fundamentally improve the approximation welding of round tubes of circular cross-section with a single longitudinal joint. Figures 9 and 10 show by way of example a suitable device. Tube 41 is formed in the usual way from a strip, using a series of pairs of rollers. However, the last pair of rollers 42, 43 does not completely close the tube but still leaves a slot a. The induction coil 44 produces in this tube a welding current in the manner already indicated. In addition, or alternatively, the solder stream can also be supplied to the melting point 46 via the form rollers 42, 43.
A pull ring 45 disposed behind the induction coil closes the tube and produces the necessary weld pressure and discharge path. By proper choice of the dimensions and spacings of the rollers and the pull ring, the weld current is concentrated at location 46, so that the desired melting phenomenon takes place.
To the advantages already mentioned of the process according to the present invention, such as the increase in the strength of the weld joint and the simplification of the control means, there is added as a further improvement, simultaneous hot calibration, in order to obtain an exact junction at the place of welding of the edges of a tube to be welded, it is possible in all embodiments for the manufacture of tubes, to bring the tube halves or else the molten tube to one side, above a mandrel corresponding to the inside diameter of the tube, towards the place of welding. In each case, we can increase the precision of the shape of the section of the tube produced, when this
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tube is driven immediately after welding, in the manner already indicated, by a pull ring.
Welding by means of current produced by induction at the place of welding can also be applied with the same favorable result in the case where the tube is made by helical winding of a tape. As opposed to the welding of a rectilinear joint parallel to the axis, according to Figures 9 and 10, there is, because of the obliquity of the joint relative to the axis of the tube, the coil 47 (Figure II) preferably in such a way around the weld location 48, that its axis 49 is parallel to the tangent of the helix of the joint at the weld location, and that, therefore, the different turns of the coil are approximately perpendicular to the tube rolling joint.
For welding tubes of larger diameter, the arrangement of two induction coils 50, 51 (Figures 12, 13), located on both sides of the weld location 52, is especially suitable because of the space available inside the tube, the axes of these coils being perpendicular to the axis of the tube and intersecting the casing of the tube near the place of weld (see also figure 15).
The present invention is also suitable for welding by bringing together flat sheets. But, while the realization of this welding by direct socket can be done according to Figure 3, welding by induction current is in a different form from welding of tubes. For this, the axis of the induction coil and the axis of the tube lie on the same straight line, the magnetic field having the direction of the weld joint and the welding current being substantially perpendicular to this. latest. For welding of flat surfaces, on the other hand, the axes of the induction coils are perpendicular to the plane of the sheet and to the weld joint.
They cut the latter at or near the melting point.
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The magnetic field passes through the workpiece at a right angle and the welding current bypasses the weld spot in the plane of the sheet. Through the free edges of the sheet, the current is again strongly concentrated at their point of contact. Figures 14 and 15 show schematically the arrangement and path of the current. The sheets 56 and 57 which are to be welded are located between the induction coils 58 and 59, and the latter induce in the sheets the current indicated in broken lines.
For the production of the welding pressure, the sheets are clamped in such a way that they only find space when they overlap somewhat, or when the edges of the sheets are slightly bent. At the place of welding, the joint is pushed with the aid of suitable devices, such as strong tin pieces or rollers, into the plane of the sheet, which causes the necessary welding pressure.
Figures 16 and 17 show the application of the present invention to the manufacture of profiles. The problem consists in producing such parts, for example as beams of the same strength over their entire length with a height. - increasing or decreasing soul torment, can be solved in the same way as the use of different natures for the bricks and the souls. As opposed to rolled sections, the height of the webs is practically unlimited. When, as shown in Figures 16 and 17, current is supplied directly, it passes from transformer 61 to the workpiece. The rollers 64 and 65 applied to the T-profiles 62 and 63 are mounted in parallel.
The electrode roll 67 rolling on the core 66 closes the secondary circuit through the workpiece.
The two welding places 68 and 69 are mounted in parallel.
An embodiment of a cutting device according to the present invention is shown in Figure 18.
The sheet to be cut is grooved at the point of cut, or,
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instead of making a notch-shaped incision in the sheet, it is also possible to apply to the edge of the sheet 71 two connecting pieces whose edges arranged opposite form an acute angle 74 The current thus bypasses the point 75 of the incision located at the edge of the sheet and melts the sheet there. In correspondence with the automatic advancement of the melting point, the separated sheet parts are preferably diverged apart, in order to obtain the maintenance of a predetermined cutting line.
The special advantages of this cutting process lie in the high cutting speed that can be achieved and in the cleanliness of the cutting edges.
The main field of application of the bridging welding process according to the present invention is the manufacture of tubes for gas and water lines, boiler tubes and high pressure tubes, profile tubes for construction. , and open profiles. For joining flat sheets, the process is especially suitable in cases where combustion welding cannot be applied, such as for elongated joints. Special applications also exist in the field of low-cost, lightweight construction.
CLAIMS.