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APPAREIL DE CHAUFFAGE PAR-INDUCTION POURLA SOUDURE CONTINUE DE
TUBES..
La présente invention concerne un appareil de chauffage par in- duction pour la soudure continue de tubes du genre comportant un inducteur qui entoure la pièce à la manière d'un enroulement mais présente complémen- tairement un coude s'étendant en épingle à cheveux le long des bords à réu- nir par soudure. L'effet d'un appareil de ce genre c'est que les courants induits circulent le long des bords à souder et les portent progressivement à des températures de plus en plus élevées dont le maximum au fond du coude en épingle à cheveux correspond à la température de soudure. Les courants induits se ferment au point de soudure où la résistance de passage plus grande engendre une augmentation complémentaire de la température.
Les appareils de ce genre ont fait leurs preuves. Ils donnent lieu cependant à des difficultés en ce sens que, dans certains cas,la tem- pérature nécessaire à la soudure n'est pas atteinte au point de soudure, de sorte que le joint longitudinal du tube n'est pas soudé ou n'est que mal soudé.
L'invention consistè essentiellement à maintenir un rapport dé- terminé entre la distance séparant le point de soudure de l'inducteur en- tourant la pièce et le diamètre extérieur du tube. Suivant l'invention, cette distance doit être égale à environ 75% de ce diamètre, et 'elle ne doit pas être inférieure ni supérieure de plus de-15% à cette valeur. Il est vrai que la fréquence du courant d'induction exerce également une action sur le choix de la distance, mais le technicien sait qu'il doit opérer avec 10. 000 périodes environ pour des épaisseurs de 1 à 2 mm. du tube, et avec 2. 000 périodes environ pour des épaisseurs de 3 à 6 mm. Pour les épaisseurs intermédiaires, on choisit des fréquences intermédiaires proportionnelles.
Pour un choix judicieux de ce genre de la fréquence du courant d'induction, la règle précitée est d'ailleurs valable pour la mise en oeuvre sans qu'il soit nécessaire de tenir spécialement compte de la fréquence. En principe,
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une fréquence relativement élevée déplace le point de soudure le plus favo- rable dans le sens d'un raccourcissement de la longueur du coude qui est cependant comprise dans la longueur précitée de 75%,du diamètre extérieur du tube si la fréquence est convenablement choisie en fonction de l'épais- seur de paroi du tube. De plus, on peut choisir la longueur du coude de l'inducteur de façon que le fond de l'épingle à cheveux soit placé à proxi- mité immédiate du point de soudure réel.
Toutefois, il peut être indiqué dans certains cas de prévoir ce fond de l'épingle à cheveux au delà du point de soudure réel, pour augmenter la tension magnétique dans la zone du point de soudure et, par conséquent, l'induction, et pour permettre égale- ment le contrôle des conditions de refroidissement du joint de soudure.
Pour ce cas, il convient donc de choisir la longueur du coude de fagon qu' elle soit un peu supérieure à la distance entre le point de soudure et la partie de l'inducteur qui l'entoure.
L'inducteur suivant l'invention comporte donc un coude en for- me d'épingle à cheveux dont la longueur correspond à peu près à 75 % du diamètre extérieur du tube à souder, et qui n'est surtout pas inférieure ni supérieure de plus de 15% à cette valeur.
Avec un inducteur de ce genre suivant l'invention, il est pos- sible de fermer les joints longitudinaux de tubes avec certitude, même avec une vitesse de soudure élevée. Cependant, il peut être avantageux de chauf- fer préalablement davantage les bords à souder, ce qui permet d'augmenter davantage la vitesse de soudure. A cet effet, on fait précéder l'appareil de chauffage à induction et de soudure de deux serpentins de conducteurs de chauffage montés en parallèle ou en série dans la direction de l'avancement de la pièce, l'agencement étant tel qu'une branche de chaque serpentin soit disposée le long des bords à souder. On a trouvé qu'il est particulièrement indiqué de faire circuler les courants dans des directions opposées dans les branches placées à proximité des bords.
On comprend immédiatement que l'enroulement avec son coude en épingle à cheveux, ainsi que les deux serpentins formés de conducteurs chauf- fants destinés au chauffage préalable des bords, peuvent être branchés sur le même générateur. Toutefois il est particulièrement avantageux d'alimen- ter ces deux parties de l'ensemble à partir de générateurs séparés, ce qui augmente les'possibilités de réglage de l'opération de soudure et n'exige également que des transformateurs relativement petits, capables d'assurer séparément l'opération de soudure, à condition que la vitesse de soudure soit réduite à une valeur inférieure à la moitié.
Les particularités de l'invention donnent par conséquent un en- semble fonctionnant avec sûreté et à grande vitesse, dont l'avantage ré- side par ailleurs dans ce fait qu'il est largement à l'abri des pannes des organes électriques.
Le dessin annexé représente schématiquement deux modes de réali- sation possibles de l'invention.
La fig. 1 est une vue en élévation de l'inducteur entourant la pièce et présentant un coude en épingle à cheveux.
La fig. 2 représente le même inducteur précédé de deux serpentins formés de conducteurs chauffants.
Il s'agit de fermer par un joint de soudure continu 2 le tube fendu 1. A cet effet, on utilise un inducteur dont la partie 3 entoure le tube 1 à la manière d'un enroulement. ,En regard du joint de soudure 2, l'en- roulement 3 présente un coude 4 en forme d'épingle à cheveux, dont le fond 5 est placé en regard du point où doit avoir lieu la soudure 6 ou au delà de ce point pour permettre l'augmentation de la tension magnétique dans la zone du point de soudure, et le contrôle du refroidissement de la soudure dans certaines limites.
Suivant le principe sur lequel est fondée l'invention, il s'agit d'obtenir que la distance 7 entre le point de soudure 4 et l'inducteur en- tourant le tube se trouve' dans un rapport déterminé avec le diamètre de la
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partie 1, si l'on désire que la partie 3 de l'inducteur entourant le tube porte le pourtour de celui-ci à des températures très élevées dans les zones 8, alors que le point de soudure réel 6 reste froid ou ne présente qu'une température insuffisante, la soudure n'ayant alors pas lieu ou n'ayant lieu que défectueusement.
La distance et, par conséquente la longueur 7 du coude doit correspondre à environ 75% du diamètre du tube 1. De toute façon elle ne doit pas être inférieure ni supérieure de plus de 15% à ces 75% du diamètre.
Ainsi que,le montrent les figures, il est également avantageux de porter le fond du coude5 de l'épingle à cheveux à une certaine distance au delà du point de soudure réel, parce qu'il en résulte une distribution favorable du courant en ce point de la pièce. Cette distribution exerce une action favorable non seulement sur la soudure en soi, mais également sur le refroidissement du joint de soudure.
Si l'on remplit ces conditions, on obtient une courbe de chauf- fage caractérisée en ce que les bords à souder 9 s'échauffent de plus en plus en direction du point de soudure 6 pour atteindre finalement la température de soudure en ce point. L'échauffement des bords 9 est tel qu'il est possi- ble d'opérer à des vitesses de soudure très élevées sans risquer une réduc- tion de la qualité du joint de soudure. Si l'on désire augmenter davantage la vitesse de soudure,on prévoit (Fig. 2) en dehors de l'inducteur 3-4 deux serpentins formés de conducteurs chauffants 10 et 10' de façon que chaque branche 11 ou 11' s'étende le long des bords à souder 9. De préférence, le sens de circulation du courant dans la branche Il est opposé au sens de cir- culation dans la branche 11' ainsi que l'indiquent les flèches dans la fig.
2. Il en résulte que les bords sont le lieu d'une circulation intense de courants induits, qui sont concentrés à proximité de la surface des bords par l'effet du rapprochement. On peut augmenter davantage l'effet de chauf- fage à l'aide de culasses feuilletés 12 et 12' en fer doux.
On voit que, grâce à cet agencement, les bords à souder de la pièce déjà portés à une température élevée entrent dans cet état dans l'in- ducteur 3-4 où les courants induits sont de nouveau obligés de circuler sous une forte concentration le long des bords. On voit également qu'on peut atteindre de cette manière des températures de soudure extrêmement élevées, ou des vitesses de soudure très élevées pour. les matières n'exigeant pas des températures de soudure aussi élevées.
Les serpentins des conducteurs de chauffage 10 et 10' peuvent être connectés en parallèle ou en série, et il est parfaitement possible de les brancher au même générateur que l'inducteur 3-4.
Cependant il est avantageux d'alimenter les serpentins des con- ducteurs de chauffage 10 et 10' en parallèle ou en série à l'aide d'un géné- rateur séparé, notamment si l'on opère à des fréquences de 5000 périodes et plus. En effet, on obtient de cette manière des montages plus simples, et il suffit d'utiliser deux générateurs de puissance relativement faible qui peuvent être considérés dans une certaine mesure comme des générateurs de réserve l'un pour l'autre. En effet, en cas de panne d'un générateur pour des raisons d'ordre électrique, on peut dans certaines conditions con- tinuer de souder avec le ou les inducteurs branchés à l'autre générateur, quoique la vitesse de soudure soit alors réduite au delà de la moitié.
Les détails de réalisation constructives de l'appareil peuvent être modifiés, sans s'écarter de l'invention, dans le domaine des équiva- lences techniques.