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La présente invention a trait à la fabrication des tubes métalliques à partir d'un métal en bande. Elle concerne particulièrement la fabrication des tubes du genre dans lequel les borda de la bande sont unis entre eux par l'apport d'un métal fondu.
Cette invention est applicable, mais non limitée à un tube du genre dans lequel la bande est façonnée de manière à posséder une paroi d'épaisseur simple pourvue de portions marginales disposées face à face de manière à former un joint.
Les bords peuvent être juxtaposés et former ainsi ce qu'on
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appelle habituellement un joint abouté, mais les portions mar- ginales peuvent aussi être établies de manière qu'on obtienne d'autres types ou formes de joint, ces modifications étant par exemple obtenues en façonnant les dites portions de manière à augmenter leurs surfaces de contact.
Conformément à l'invention, on forme la bande en la recourbant sur elle-même d'une manière inversée de telle sorte que, une fois le tube formé, les bords de jonction soient à la partie inférieure. Avec une telle disposition, le tube peut être soumis à une flexion pendant qu'il se meut longitudinale- ment, de façon que, sa partie la plus basse puisse recevoir du métal d'union et dtobturation à l'état fondu. Ce métal fondu, directement appliqué sur la zone des bords, coule entre ceux- ci et, en se refroidissant, les unit l'un à l'autre. Ceci s'ob- tient sans faire usage d'un excès' de métal d'union et sans dé- former la bande de métal qui forme le corps du tube.
Pour mieux comprendre l'invention ainsi que ses avantages et autres objets, on la décrira ci-après en se référant au dessin annexé, dans lequel :
Figure 1 est une vue d'ensemble illustrant le procédé et représentant l'appareil à fabriquer les tubes;
Figure 2 est une coupe transversale à grande échelle par la ligne 2-2 de figure 1 et représente des rouleaux pres- seurs;
Figure 3 est une coupe transversale à grande échelle par la ligne 3-3 de figure 1, représentant l'application de métal d'union fondu ;
Figure 4 est une coupe transversale représentant un ' tube pourvu d'une forme de joint modifiée;
Figure 5 est une coupe transversale d'un tube pourvu d'une autre forme de joint.
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La figure 1 représente la bande de métal 1 déroulée d'une bobine 2. Cette bande est de préférence un feuillard d'acier, bien que d'autres métaux puissent être utilisés con- jointement avec un métal d'union approprié. La bande 1 est ani- mée d'un mouvement longitudinal à travers un laminoir à tubes, désigné en son ensemble par 5. Les laminoirs de ce genre sont bien connus et comprennent des rouleaux ou cylindres convenable- ment façonnés de manière à cintrer la bande transversalement pour lui donner une forme creuse en section transversale.
Tou- tefois, contrairement à la méthode classique, le laminoir 5 fa- çonne le tube de façon que le joint soit situé à la base du tube, Il est pourvu, à ou près de son extrémité de sortie, de rouleaux presseurs qui peuvent être disposés avec leurs axes verticaux, comme représenté à la figure 2, Ces rouleaux, dési- gnés par 7 et 8, présentent une gorge semi-circulaire destinée à entrer en contact avec le tube T. On voit à la figure 2 que les bords de la bande sont disposés à la partie inférieure du tube et juxtaposés en 10.
La pression exercée par les rouleaux 7 et 8 est de préférence telle qu'elle ait pour effet de presser fortement les surfaces des bords l'une contre 1!autre, Cette pression peut être suffisante pour étamper ou écraser légèrement les bords. Il va de soi que certains des rouleaux du laminoir fa- çonneur seront commandés par des moyens appropriés de manière à entraîner la bande longitudinalement et que, étant donné que la gorge formée par les rouleaux presseurs ? et 8 est quel- que peu.'limitée, il est préférable que ces rouleaux.soient eux- mêmes entraînés, afin qu'une pression soit exercée sur le tube, de même qu'il est préférable que les rouleaux 7 et 8 soient en- traînés à une vitesse périphérique légèrement plus élevée que celle de certains des rouleaux du laminoir,
A l'intérieur du
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lamineur le tube peut être disposa à peu près horizontalement*
De préférence, le laminoir fait un angle avec l'hori- zontale, afin que la bande et le tube qui en est fait se meuvent longitudinalement et obliquement vers le bas. Le but de cette disposition, ainsi qu'il ressortira de ce qui suit, est de pla- cer le tube dans la position voulue pour permettre d'appliquer le métal de jonction fondu.
Le tube est chauffé préalablement à l'apport du mé- tal fonda, et, 4,cette fin, il est avantageux d'utiliser une ré- sistance électrique. Cornue représenté, il est prévu une premiè- re électrode 20 en forme de rouleau avec laquelle coopère un rouleau de soutien 21, une seconde électrode-rouleau 22 avec laquelle coopère un rouleau de soutien '23. et une troisième électrode établie sous forme d'une masse fondue-25 de métal d'union, qui peut être contenue dans un récipient approprié 26.
30 désigne le primaire d'un transformateur dont le secpndaire est indiqué en SI., le rôle de ce transformateur étant de four- nir un courant électrique alternatif à basse tension, de forte intensité. Un côté du secondaire 31 est connecté par un fil 33 avec l'électrode 25 et par un fil 34 avec l'électrode 20, son autre c6té étant relié par un fil 35 à l'électrode intermédiai- re 22. De cette fanon, le courant est divisé, à partir d'un des côtés du secondaire, entre les deux électrodes extérieures, ce qui simplifie l'isolement électrique de la machine et du tube.
Le métal 25 peut être maintenu, à l'état fondu par un dispositif de chauffage, représenté dans ce cas sous forme d'éléments de résistance électriques 37 pourvus de -conducteurs 38 destinés à être reliés à une source, convenable de courant électrique, Au-dessus du récipient 26. qui est ouvert au semmet. est disposée une roue 40 présentant uns gorge 45, de forme
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semi-circulaire en. section. Cette roue peut être composée de parties respectivement intérieure 41 et extérieure 42, entre lesquelles est prévue une matière d'isolation électrique, dési- gnée par 43.
La roue 40 est montée pour tourner autour d'un axe 44 et est entraînée pour tourner à une vitesse périphérique qui correspond sensiblement à la vitesse linéaire du tube,
La partie de tube qui s'étend obliquement vers le bas s'engage dans la gorge 45 de la roue 40, dont la position par rapport au niveau du métal fondu est telle que le côté in- férieur du tube plonge dans le métal fondu pendant le mouvement du tube le long du segment ou arc de la roue qui est situé le plus bas. Ceci est indiqué à la figure 3. La gorge 45 possède de préférence une profondeur approximativement égale au rayon extérieur du tube, afin que celui-ci Boit étroitement reçu dans cette gorge et que les bords juxtaposés 10 soient ainsi mainte- nus l'un contre l'autre.
Au moment où.le tube passe sous la roue 40 d'un côté à l'autre du plan vertical contenant l'axe de cette roue, il épouse la forme courbe de la roue de façon à former une boucle aplatie ou coude puis est guidé vers le haut et obliquement à travers un groupe de rouleaux 46 dont quelques- uns au moins sont commandés à une vitesse telle qu'ils entraî- nent le tube et le soumettent à une tension propre à le mainte- nir en contact avec la roue 40. Les rouleaux 46 se comportent aussi comme des rouleaux refroidisseurs destinés à refroidir le tube à une température suffisamment basse pour solidifier le métal d'union.
En quittant les rouleaux de refroidissement et d'entraînement 46,le tube pénètre dans un refroidisseur 48, qui peut être une structure tubulaire enveloppée et de forme allongée comportant une chemise extérieure 49 et une chemise intérieure 50. Un agent réfrigérant, par exemple de l'eau, peut être introduit entre les chemises par des tuyaux 51 et 52, et le tube fini sort du/refroidisseur par l'extrémité de celui-ci,
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comme indiqué.
La roue de guidage et de façonnage 40 occupe une po- .sition telle que la portion inférieure- saillante du coude du tu- be plonge dans le métal fondu, comme indiqué à la figure 3. Le tube a été préchauffé à la température qui convient pour l'ap- plication du métal d'union, et le métal s'infiltre rapidement, par capillarité, entre les bords juxtaposés, en formant ainsi entre ces bords une pellicule d'union continue et uniforme,
L'invention est particulièrement applicable à la formation d'un tube d'acier hermétiquement joint par une bra- @ sure au cuivre. Dans ce cas, le métal de la masse 25 est le cuivre, 'celui-ci pouvant être sensiblement de la pureté du cui- vre commercial.
Il ne reste tout au plus qu'une très faible tion qui adhère aux surfaces extérieures immergées dans le bain de cuivre fondu, mais par capillarité le cuivre s'infiltre rapidement entre les bords 'du. joint. Ce métal ne passe toute- fois pas entre les bords au point de pénétrer à L'intérieur du tube parce que, à l'intérieur des bords, il ne s'exerce aucune force de capillarité. Bien entendu, des métaux de brasage autres que le cuivre pur-considéré ici comme un.métal de brasage- peu- vent être appliqués avec l'acier. On peut fabriquer un tube par le présent procédé en utilisant' une bande d'acier dont les bords sont unis entre eux par une forme de soudure tendre, . telle qu'un alliage d'étain et de plomb, ou par une des soudures @ dites dures, qui peuvent contenir de l'argent.
De .plus, on peut employer pour le tube d'autres métaux, tels quturie bande de cuivre ou de métal Monel, auquel cas la soudure ou métal d'union serait convenablement choisi en vue de son application avec le ' cuivre ou le métal Monel, ce métal d'union consistant par exem- ple en un alliage de plomb et d'étain, ou encore' en une soudure dure, pourvu que le point de fusion de la soudure dure soit in- férieur au--point de fusion du métal de la bande.
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Le chauffage du tube, surtout lorsque le cuivre est appliqué pour unir l'acier, peut être tel qu'il élève la tempé- rature à un point où l'élasticité du métal du tube diminue ou est entièrement supprimée. Toutefois, dans ce cas, comme le tube est déjà façonné avec ses bords étroitement appliqués l'un contre l'autre, la perte d'élasticité ne provoque pas l'ouvertu- re ou l'élargissement des bords, par conséquent, au moment où le tube chauffé quitte la roue de guidage 40 et passe entre les rouleaux de traction et de refroidissement 46, les bords et la pellicule de métal d'union existant entre eux restent en rela- tion intime, et au moment où le tube traverse le train de rou- leaux 46,
le métal d'union s'est solidifié à tel point que le léger cintrage communiqué au tube à son entrée dans le refroi- disseur n'a pas d'effet nuisible sur le joint,
Il est préférable de maintenir le tube chauffé et le métal fondu dans un milieu non oxydant ou réducteur. A Cet ef- fet, une enveloppe appropriée 55 est disposée autour des élec- trodes-rouleaux 20 et 22, ainsi qu'autour de l'espace séparant ces électrodes, cette enveloppe étant raccordée à une enveloppe 56 qui entoure la roue de guidage 40 et le récipient 26 à métal fondu. Une troisième enveloppe 57 est raccordée à l'enveloppe 56 et renferme les rouleaux de traction, l'enveloppe 57 etant d'autre part raccordée au refroidisseur.: par exemple par un élément d'enveloppe tubulaire 58.
Les enveloppes 56 et 57 se comportent à la façon d'un pré-refroidisseur propre à abaisser la température de manière à solidifier le métal d'union, les rouleaux 46 contribuant à cette action. Un gaz réducteur ou non oxydant approprié peut être admis par un tuyau 60.. Une partie de ce gaz peut s'échapper par l'extrémité d'entrée de l'envelop- pe 55, comme indiqué par des flèches, et une autre partie peut s'échapper par l'extrémité du refroidisseur. Le tube est de
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préférence refroidi jusqu'à ce que, lo.sau'i7¯ p.3.ü;;e îir.:leme.t à l'air libre, sa temperature ait été réduite à une valeur tel- le qu'aucune oxydation nuisible n'a lieu.
L'invention est applicable à la fabrication de tubes pourvus de joints très divers. Le joint décrit, qui est du type dans lequel les bords de la bande sont directement juxtaposés, est un joint dit "abouté". Une autre forme de joint est repré- sentée à la figure 4, où l'on voit que les bords de la pièce T sont formés de façon à se recouvrir mutuellement, comme indiqué en 65.
Bien que ce joint soit'une forme de joint à recouvre- ment, les bords des parties à recouvrement sont abrupts, de sorte que le joint peut être soumis à une compression avant que les interfaces aient été unis entre eux.Une autre forme de joint est représentée à la figure.5, dans laquelle un des bords de la pièce T2 est-pourvu de faces convergentes qui se terminent sensiblement par une arête, le bord opposé étant rainuré de fa- çon correspondante de telle sorte que les deux bords s'ajustent l'un à l'autre pour former un joint 66. Ce type de joint peut aussi être soumis à une pression avant que les bords aient été unis par un apport de métal.
'Les avantages -de l'invention peuvent être illustrés d'une manière plus évidente si l'on considère, à titre d'exem- ple, la fabrication d'un tube dont le diamètre extérieur est de l'ordre de 9 à 12 mm à partir d'une bande au feuillard d'a- cier dont l'épaisseur est de l'ordre de 0,7 mm, les bords étant unis à l'aide de cuivre. La surface de contact des bords est très petite, et la quantité de matière est faible. La quantité de cuivre dont on a besoin pour établir le meilleur joint est si faible qu'il ne serait guère possible d'appliquer le cuivre à l'état solide.
Une mince pellicule représentent la quantité correcte de cuivre ne pourrait pas être appliquée parce qu'elle
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serait trop petite, délicate et trop faible pour sa manutention* Un. tronçon, bande ou fil métallique; ayant !' une section suffisan- te pour pouvoir être manutentionné 'fournirait une trop grande quantité de cuivre, et il en résulterait un joint affaibli et, peut-être, la formation de dépôts ou gouttelettes de cuivre le long du tube; Pour qu'on puisse fournir le métal au poste de jonction sous forme d'un fil ou bande de métal solide, il fau- drait façpnner préalablement les borde de manière à constituer une cavité propre à recevoir ledit métal, et ceci aurait pour effet d'affaiblir le joint.
En fournissant le cuivre à l'état fondu, après que le tube a été façonné et chauffé, l'intervalle qui sépare les bords reçoit par capillarité juste la quantité de cuivre nécessaire pour remplir ledit intervalle, outre que, au voisinage du joint, la matière de la bande n'est déformée en aucune façon, 'Résumé,
I- Procédé de fabrication dun tube, caractérisé par les points suivants, séparément ou en combinaisons ;
1- il consiste à faire mouvoir longitudinalement une bande de métal en feuille, à façonner cette bande transversale- ment pour lui donner la forme tubulaire et pour amener des par- ties marginales de cette bande en contact face 4 face de telle sorte que celles des parties des faces qui intersectent la pé- riphérie extérieure du tube soient situées à la base du tube, à appliquer un métal d'union fondu à la base du tube de telle sorte que ce métal fondu s'infiltre par capillarité entre les faces, et à refroidir ledit métal d'union entre les faces pour le solidifier-et unir ces faces;
2- on maintient une masse de métal d'union à l'état fondu, on fait passer le tube, au coursde son mouvement longi- tudinal, suivant un chemin qui présente une courbure vers le bas de telle sorte que la base du tube plonge dans le métal d'union
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fondu et traverse ce metal, de norte que le métal d'union j'oins s'infiltre par capillarité entre les faces en contact, et on refroidit alors le metal d'union situé entre les faces, après que le tube a traverse le métal d'union fonda, afin de solidi- fier ledit métal et unir les faces;
3- le tube est chauffé avant d'être immergé dans le métal d'union fondu et de traverser ce métal;
4- une atmosphère non oxydante est maintenue autour de la masse de métal fonda. et autour du tube pendant que celui-ci est à l'état chaud;
5- le chemin parcouru- par le tube s'incline d'abord obliquement vers le bas, puis obliquement vers le haut, de sor- te que la partie la plus basse du tube plonge dans le métal d'union fondu et traverse ce métal;
6- la masse de métal d'union fondu est placée de fa- çon que la base du tube, dans la partie la plus basse du che- min suivi par le tube, plonge dans cette masse et la traverse;
7- le façonnage auquel on soumet la bande pour lui donner la forme tubulaire est effectué pendant que ladite bande effectue son mouvement oblique vers le bas et de telle manière que les parties de la bande amenées en contact face à face soien situées à la base du tube, le tube étant guidé sur une partie de son parcours qui forme un coude, puis obliquement de bas en haut à partir de ce coude, de sorte que ledit coude constitue la partie la plus basse du chemin parcouru par le tube;
8- le refroidissement du tube est effectué en aval de son parcours à partir du coude et au fur et à mesure que le tube se meut obliquement vers le haut;
9- le métal de la masse de métal à l'état fondu est le cuivre.,
II- Appareil pour la mise en oeuvre du procédé spécifié
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sous I, caractérisé par les points suivants, séparément ou en combinaisons :
10- il comprend des moyens pour cintrer transversale- ment une bande de métal en feuille, au cours d'un mouvement longitudinal,de cette bande, sous forme d'un tube dans lequel des parties de la bande sont disposées en contact face à face à la base du tube, des moyens pour faire mouvoir ce tube obli- quement vers le bas, puis suivant un coude, et ensuite oblique- ment vers le haut, le coude étant situé à la partie la plus bas- se du chemin .suivi par le tube,
un récipient destiné à contenir du métal d'union à l'état fondu placé au-dessous du coude et disposé de façon que la base du tube située au coude plonge dans le métal d'union fondu et que, par suite, du métal d'union fondu s'infiltre entre les faces, et des moyens situés en aval du récipient pour refroidir le métal fondu de manière à unir lesdites faces;
11- le tube façonné est reçu par une roue de guidage qui est disposée au-dessus de lui dans une position telle que la partie périphérique la plus basse de ce tube soit à un ni- veau plus bas que certains éléments des moyens de façonnage, afin qu'elle guide le tube suivant un chemin coudé vers le bas le récipient à métal fondu étant placé au-dessous du coude du tube;
12- le refroidissement du métal d'union fondu est ef- fectué en aval de la roue de guidage par une chambre de refroi- dissement traversée par le tube;
13- la roue de guidage présente une gorge de section .sensiblement semi-circulaire et dont le rayon est à peu près égal à celui du tube;
14- un dispositif est prévu pour chauffer le tube au moment où. il est sur le point d'atteindre la roue de guidage;
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15- la roue de guidage, le récipient à métal fondu et le tube chauffé sont renfermés à l'intérieur d'une enveloppe commune contenant une atmosphère non oxydante;
16- le façonnage du tube est effectué à l'aide d'un laminoir à tube dont les paires de cylindres sont disposées à des niveaux s'abaissant successivement de manière que la bande et le tube soient guidés par elles suivant un chemin s'inclinant obliquement vers le bas; 17- l'enveloppe est pourvue, en aval du coude et de la roue de guidage, d'une partie propre à constituer une chambre de refroidissement
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The present invention relates to the manufacture of metal tubes from strip metal. It relates in particular to the manufacture of tubes of the type in which the edges of the strip are joined together by the addition of a molten metal.
This invention is applicable, but not limited to a tube of the kind in which the strip is shaped to have a single wall thickness provided with marginal portions disposed face to face so as to form a seal.
The edges can be juxtaposed and thus form what is
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usually called a butt joint, but the marginal portions can also be made so that other types or shapes of joint are obtained, such modifications being obtained for example by shaping said portions so as to increase their contact surfaces. .
According to the invention, the strip is formed by bending it back on itself in an inverted manner so that, once the tube is formed, the junction edges are at the bottom. With such an arrangement the tube can be flexed as it moves longitudinally so that its lower part can receive molten bonding and sealing metal. This molten metal, applied directly to the area of the edges, flows between them and, cooling, unites them to each other. This is achieved without making use of an excess of bonding metal and without deforming the band of metal which forms the body of the tube.
To better understand the invention as well as its advantages and other subjects, it will be described below with reference to the accompanying drawing, in which:
Figure 1 is a general view illustrating the method and showing the apparatus for manufacturing the tubes;
Figure 2 is an enlarged cross section taken on line 2-2 of Figure 1 and shows pressure rollers;
Figure 3 is an enlarged cross section taken through line 3-3 of Figure 1, showing the application of molten bonding metal;
Figure 4 is a cross section showing a tube provided with a modified seal shape;
Figure 5 is a cross section of a tube provided with another form of seal.
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Figure 1 shows the metal strip 1 unwound from a coil 2. This strip is preferably steel strip, although other metals can be used in conjunction with a suitable bonding metal. The strip 1 is moved longitudinally through a tube rolling mill, generally designated 5. Rolling mills of this kind are well known and include rolls or cylinders suitably shaped to bend the strip. transversely to give it a hollow shape in cross section.
However, unlike the conventional method, the rolling mill 5 shapes the tube so that the seal is located at the base of the tube. It is provided at or near its outlet end with pressure rollers which can be arranged with their vertical axes, as shown in FIG. 2. These rollers, designated by 7 and 8, have a semi-circular groove intended to come into contact with the tube T. It can be seen in FIG. 2 that the edges of the strip are arranged at the lower part of the tube and juxtaposed at 10.
The pressure exerted by the rollers 7 and 8 is preferably such that it has the effect of strongly pressing the surfaces of the edges against one another. This pressure may be sufficient to stamp or lightly crush the edges. It goes without saying that some of the rolls of the forming mill will be controlled by suitable means so as to drive the strip longitudinally and that, since the groove formed by the pressure rollers? and 8 is somewhat limited, it is preferable that these rollers are themselves driven, so that pressure is exerted on the tube, just as it is preferable that the rollers 7 and 8 are in position. - dragged at a peripheral speed slightly higher than that of some of the rolling mill rollers,
Inside of
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laminator the tube can be arranged approximately horizontally *
Preferably, the rolling mill makes an angle with the horizontal, so that the strip and the tube made from it move longitudinally and obliquely downwards. The purpose of this arrangement, as will emerge from what follows, is to place the tube in the desired position to allow the molten junction metal to be applied.
The tube is heated prior to the addition of the molten metal, and, 4, for this purpose, it is advantageous to use an electrical resistance. Retort shown, there is provided a first roller-shaped electrode 20 with which a backing roller 21 cooperates, a second roller electrode 22 with which a backing roller 23 cooperates. and a third electrode established as a melt-25 of union metal, which may be contained in a suitable vessel 26.
30 designates the primary of a transformer whose secpndaire is indicated in SI., The role of this transformer being to supply an alternating electric current at low voltage, of high intensity. One side of the secondary 31 is connected by a wire 33 with the electrode 25 and by a wire 34 with the electrode 20, its other side being connected by a wire 35 to the intermediate electrode 22. From this dewlap, the current is divided, from one side of the secondary, between the two outer electrodes, which simplifies the electrical isolation of the machine and the tube.
The metal 25 may be maintained in the molten state by a heater, shown in this case as electrical resistance elements 37 provided with conductors 38 intended to be connected to a suitable source of electric current, Au. -above the container 26. which is open every semmet. is disposed a wheel 40 having a groove 45, shaped
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semicircular in. section. This wheel can be made up of respectively inner 41 and outer 42 parts, between which is provided an electrically insulating material, denoted by 43.
The wheel 40 is mounted to rotate about an axis 44 and is driven to rotate at a peripheral speed which substantially corresponds to the linear speed of the tube,
The obliquely downwardly extending portion of tube engages groove 45 of wheel 40, the position of which relative to the level of the molten metal is such that the underside of the tube plunges into the molten metal for movement of the tube along the lowest segment or arc of the wheel. This is shown in Figure 3. The groove 45 preferably has a depth approximately equal to the outer radius of the tube, so that the latter is tightly received in this groove and the juxtaposed edges 10 are thus held against each other. the other.
At the moment when the tube passes under the wheel 40 from one side to the other of the vertical plane containing the axis of this wheel, it follows the curved shape of the wheel so as to form a flattened loop or bend then is guided upwards and obliquely through a group of rollers 46, at least some of which are controlled at a speed such as to drive the tube and subject it to a tension suitable for keeping it in contact with the wheel 40 The rollers 46 also behave as chill rollers intended to cool the tube to a temperature sufficiently low to solidify the joining metal.
Leaving the cooling and driving rollers 46, the tube enters a cooler 48, which may be a tubular, enveloped and elongated structure having an outer jacket 49 and an inner jacket 50. A coolant, for example water, can be introduced between the jackets by pipes 51 and 52, and the finished tube leaves the / cooler through the end thereof,
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as indicated.
The guide and shaping wheel 40 occupies a position such that the lower protruding portion of the elbow of the tube immerses in the molten metal as shown in Figure 3. The tube has been preheated to the correct temperature. for the application of the joining metal, and the metal infiltrates rapidly, by capillary action, between the juxtaposed edges, thus forming between these edges a continuous and uniform bonding film,
The invention is particularly applicable to the formation of a steel tube hermetically joined by copper brazing. In this case, the metal of bulk 25 is copper, which may be substantially of the purity of commercial copper.
At most, only a very small amount remains which adheres to the outer surfaces immersed in the bath of molten copper, but by capillary action the copper quickly seeps between the edges of the. attached. This metal, however, does not pass between the edges to the point of penetrating the interior of the tube because, within the edges, no capillary force is exerted. Of course, brazing metals other than pure copper - considered here as a brazing metal - can be applied with the steel. A tube can be made by the present process using a steel strip whose edges are joined together by a soft weld shape. such as an alloy of tin and lead, or by one of the so-called hard solders, which may contain silver.
In addition, other metals, such as copper strip or Monel metal, may be employed for the tube, in which case the solder or joining metal would be suitably chosen for its application with copper or Monel metal. , this joining metal consisting for example of an alloy of lead and tin, or else of a hard solder, provided that the melting point of the hard solder is lower than the melting point of the solder. band metal.
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The heating of the tube, especially when copper is applied to join the steel, can be such as to raise the temperature to a point where the elasticity of the metal in the tube decreases or is completely removed. However, in this case, since the tube is already shaped with its edges tightly pressed against each other, the loss of elasticity does not cause the edges to open or widen, therefore, at the time. where the heated tube leaves the guide wheel 40 and passes between the pulling and cooling rollers 46, the edges and the bonding metal film existing between them remain intimately related, and as the tube passes through the roller train 46,
the joining metal has solidified to such an extent that the slight bending imparted to the tube as it enters the cooler has no harmful effect on the joint,
It is preferable to keep the tube heated and the molten metal in a non-oxidizing or reducing medium. To this end, a suitable envelope 55 is arranged around the roller electrodes 20 and 22, as well as around the space separating these electrodes, this envelope being connected to a envelope 56 which surrounds the guide wheel 40. and the molten metal vessel 26. A third casing 57 is connected to the casing 56 and encloses the traction rollers, the casing 57 being on the other hand connected to the cooler: for example by a tubular casing element 58.
The envelopes 56 and 57 behave in the manner of a pre-cooler suitable for lowering the temperature so as to solidify the joining metal, the rollers 46 contributing to this action. A suitable reducing or non-oxidizing gas can be admitted through a pipe 60. A part of this gas can escape through the inlet end of the casing 55, as indicated by arrows, and another part. may escape through the end of the cooler. The tube is
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preferably cooled until, lo.sau'i7¯ p.3.ü ;; e ir .: leme.t in the open air, its temperature has been reduced to a value such that no harmful oxidation does not take place.
The invention is applicable to the manufacture of tubes provided with very diverse joints. The joint described, which is of the type in which the edges of the strip are directly juxtaposed, is a so-called "butted" joint. Another form of seal is shown in Figure 4, where it is seen that the edges of the piece T are formed so as to overlap each other, as indicated at 65.
Although this gasket is a form of lap joint, the edges of the lap portions are steep so that the gasket may be subjected to compression before the interfaces have been joined together. is shown in Fig. 5, in which one of the edges of the part T2 is provided with converging faces which end substantially in an edge, the opposite edge being grooved in a corresponding manner so that the two edges are s' fit together to form a gasket 66. This type of gasket can also be subjected to pressure before the edges have been joined by an addition of metal.
The advantages of the invention may be illustrated more clearly if one considers, by way of example, the manufacture of a tube having an outside diameter of the order of 9 to 12. mm from a strip to the steel strip the thickness of which is of the order of 0.7 mm, the edges being joined with copper. The contact area of the edges is very small, and the amount of material is small. The amount of copper needed to make the best seal is so small that it would hardly be possible to apply the copper in the solid state.
A thin film represent the correct amount of copper could not be applied because it
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would be too small, delicate and too weak to handle * A metal section, strip or wire; having !' a cross section sufficient to handle would supply too much copper, resulting in a weakened seal and, possibly, the formation of copper deposits or droplets along the tube; In order to be able to supply the metal to the junction station in the form of a solid metal wire or strip, it would be necessary to shape the edges beforehand so as to constitute a suitable cavity to receive said metal, and this would have the effect of 'weaken the joint.
In supplying the copper in the molten state, after the tube has been shaped and heated, the gap between the edges receives by capillary action just the quantity of copper necessary to fill said gap, besides, in the vicinity of the joint, the tape material is not distorted in any way, 'Summary,
I- A method of manufacturing a tube, characterized by the following points, separately or in combinations;
1- it consists in making a strip of sheet metal move longitudinally, in shaping this strip transversely to give it the tubular shape and to bring the marginal parts of this strip into contact with the face 4 face so that those of the parts of the faces which intersect the outer periphery of the tube are located at the base of the tube, to apply a molten union metal to the base of the tube so that this molten metal infiltrates by capillary action between the faces, and in cooling said joining metal between the faces to solidify it and to unite these faces;
2- we maintain a mass of union metal in the molten state, we pass the tube, during its longitudinal movement, following a path which has a downward curvature so that the base of the tube plunges in the union metal
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melted and crosses this metal, so that the union metal is infiltrated by capillary action between the surfaces in contact, and the union metal located between the faces is then cooled, after the tube has passed through the metal of union fonda, in order to solidify said metal and unite the faces;
3- the tube is heated before being immersed in the molten union metal and passing through this metal;
4- a non-oxidizing atmosphere is maintained around the mass of molten metal. and around the tube while it is hot;
5- the path traveled by the tube tilts first obliquely downwards, then obliquely upwards, so that the lowest part of the tube plunges into the molten union metal and passes through this metal ;
6- the mass of molten union metal is placed so that the base of the tube, in the lowest part of the path followed by the tube, plunges into this mass and crosses it;
7- the shaping to which the strip is subjected to give it the tubular shape is carried out while said strip performs its oblique downward movement and in such a way that the parts of the strip brought into contact face to face are located at the base of the tube, the tube being guided on a part of its path which forms an elbow, then obliquely from the bottom upwards from this elbow, so that said elbow constitutes the lowest part of the path traveled by the tube;
8- the cooling of the tube is carried out downstream of its path from the bend and as the tube moves obliquely upwards;
9- the metal of the mass of metal in the molten state is copper.,
II- Apparatus for carrying out the specified process
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under I, characterized by the following points, separately or in combination:
10- it comprises means for transversely bending a strip of sheet metal, during a longitudinal movement, of this strip, in the form of a tube in which parts of the strip are placed in contact face to face at the base of the tube, means for making this tube move obliquely downwards, then along an elbow, and then obliquely upwards, the elbow being situated at the lowest part of the path. through the tube,
a vessel for containing molten bond metal placed below the bend and so arranged that the base of the tube at the bend is immersed in the molten bond metal and hence metal d 'molten union infiltrates between the faces, and means located downstream of the container for cooling the molten metal so as to unite said faces;
11- the shaped tube is received by a guide wheel which is disposed above it in a position such that the lowest peripheral part of this tube is at a level lower than certain elements of the shaping means, so that it guides the tube in a downward bent path with the molten metal container being placed below the bend of the tube;
12- the cooling of the molten joining metal is carried out downstream of the guide wheel by a cooling chamber through which the tube passes;
13- the guide wheel has a groove of .sensibly semi-circular section and whose radius is approximately equal to that of the tube;
14- a device is provided to heat the tube when. it is about to reach the guide wheel;
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15- the guide wheel, the molten metal container and the heated tube are enclosed within a common envelope containing a non-oxidizing atmosphere;
16- the shaping of the tube is carried out using a tube rolling mill whose pairs of rolls are arranged at successively lowering levels so that the strip and the tube are guided by them following a sloping path obliquely downwards; 17- the casing is provided, downstream of the elbow and of the guide wheel, with a part suitable for constituting a cooling chamber