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La présente invention a trait à la fabrication des tubes métalliques et plus particulièrement à un procédé du genre dans lequel une bande de métal en bande est déplacée longitu- dinalement et, pendant ce mouvement,, est façonnée transver- salement de façon à recevoir en section transversale une forme creuse ou tubulaire pourvue de parties qui sont dis- .posées à recouvrement et dont des faces adjacentes sont unies entre elles par un métal d'union.
Des tonnages importants de tubes ont été fabriqués par un procédé de ce genre'selon lequel la bande formant le tube est revêtre d'un métal d'union. Après que la bande a reçu sa
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forme creuse en section, elle est soumise a un traitement ' thermique qui provoque la fusion du métal d'union et, après que le métal s'est solidifié, lesdites faces adjacentes sont soudées l'une à l'autre.
L'objet principal de la présente invention réside dans un procédé de fabrication de tubes métalliques selon lequel il est fait usage d'une bande à tube métallique non revêtue de métal d'union et façonnée comme telle sous forme d'une pièce de forme creuse ou tabulaire en section transversale, pourvue de portions de recouvrement tournées l'une vers l'au- tre et selon lequel le métal d'union est fourni au tube sous forme d'une masse, ou corps, qui est physiquement séparé de la bande à tube, au lieu qu'il soit fourni sous forme d'une couche revotant cette bande.
Conformément à la présente invention, le métal d'union est amené à l'intérieur du tube façonné. Des difficultés se présentent toutefois lorsque, après que le métal d'union a été amené à l'état fondu à l'intérieur du tube, on cherche à faire couler ce métal entre lesdites faces tournées l'une vers l'autre des portions de recouvrement de la bande. Les tubes façonnés à partir du métal en bande pendant que la bande se meut longitudinalement avaient jusqu'à ce jour été fabri- qués de telle manière que le joint soit situé au sommet du tube. Le métal d'union fondu que renferme un tube dont le joint est établi au sommet du tube se meut sous l'action de la pesanteur jusqu'à la base du tube et forme de petites flaques ou gouttelettes, au lieu de circuler et d'aller vers le haut pour pénétrer dans le joint.
Par ailleurs, pour fabriquer un tel tube à partir de la bunde, on a fait passer des tronçons de tube, une fois façonnés et avant que les fuces adjacentes à recouvrement aient été soudées ou autrement unies, à travers un four servant à effectuer le traitoment thermique d'union. Il ne serait d'au-
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cune utilité de placer le métal d'union à l'intérieur de tels tronçons de tube destinés à passer à travers un four parce que les tubes se tordraient et tourneraient au cours de leur passage à travers le four et qu'il ne serait pas possible d'assurer le maintien du joint au point le plus bas pour permettre au métal d'union d'y pénétrer, en supposant, bien entendu, que le tube possède une section transversale circulaire.
Conformément à la présente invention, le tube est façonné à partir de la bande se mouvant longitudinalement de telle manière que'le joint se trouve au point le plus bas de la section transversale, et le tube ainsi formé continue son mouvement longitudinal à travers une zone de chauffage pendant qu'il reste attaché intégralement à la portion de bande située en amont, de sorte que le joint est maintenu dans sa position la plus basse. Il s'ensuit que l'opération de façonnage et de chauffage est continue. Le métal d'union est introduit à l'intérieur du tube pendant que celui-ci est en cours de façonnage, ce métal étant fourni sous forme d'un fil ou bande métallique séparé ou sous forme de poudre ou de fines particules.
Au dessin annexé, qui illustre l'invention:
Fig. 1 est une vue générale représentant un laminoir ou train à tubes, une zone de chauffage et un refroidisseur.
Fig. 2 est une coupe transversale à plus grande échelle par la ligne 2-2 de figure 1 et représente le tube façonné à sa sortie du train, ainsi que la façon dont s'effectue la fourniture du métal d'union avant le traitement thermique,
Fig. 3 fait ressortir comment le façonnage de la bande est effectué par- quelques-uns des premiers galets façonneurs du train.
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Fig. 4 représente la bande au moment où le façonnage est presque terminé.
Fig. 5 est une coupe à plus grande échelle, par la ligne 5-5 de fig. l, illustrant les derniers galets du train, qui contractent et façonnent la bande, le mandrin ou arbre de support du train, ainsi que la façon dont le métal d'union est fourni.
Fig. 6 est une vue semblable à la figure 2 représentant le tube f ini.
A la figure 1 est représentée et désignée par 1 une bobine de bande à tube, dont la bande 2 est déroulée et entraînée à travers un laminoir à tubes pourvu d'une série de galets façonneurs, généralement désignés par 3. qui servent à façonner la bande pour lui donner une forme creuse ou tubulaire en section. Ces laminoirs ou trains à tubes sont bien connus et, par conséquent, il n'est pas nécessaire de décrire ici d'une façon détaillée les galets effectuant le façonnage. Le laminoir peut être du type représenté dans le brevet délivré aux Etats Unis d'Améri- .que au nom de E.P. Woeller, sous le N 2.292.810 en date du 11 Août 1942.
Le présent laminoir à tubes diffère toutefois des laminoirs antérieurement connus en ce que la bande est façonnée de telle manière que le joint soit situé au point le plus bas du tube.
Le type de tube préféré est celui construit avec une double paroi, comme représenté aux figures 2 et 6. La bande est cintrée ou façonnée sur environ 720 , de sorte que le tube fini 3 possède une couche ou pli extérieur 4 et une couche ou pli intérieur 5. Les bords de la bande sont inclinés ou biseautés, comme représenté aux figures 2 et 6, et leurs biseaux ou faces inclinées sont tournés l'un vers l'au tre et situés de part et d'autre d'une portion déportée de la zone intermédiaire 7 de la bande. Cette portion
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intermédiaire 7 et les faces biseautées des extrémités de la bande sont indiquées en,8 et 9, 'ces parties 7, @ et constituant le joint 10.
Le laminoir à tubes peut façonner la bande de la ma- nière indiquée aux figures 3 et 4. Un 'des bords de la bande est coudé angulairement, comme indiqué 'en 11, et l'autre bord est soumis en quelque sorte à une action de laminage au cours du façonnage auquel est soumise la bande pour recevoir la forme creuse en section. Le coude 11 a pour rôle de résister aux forces de compression qui inter- viennent lorsque le laminage de la bande s'effectue par un mouvement dirigé en quelque sorte de gauche à droite en regardant la figure 3, ce coude étant redressé au moment où le façonnage final est sur le point d'être terminé de telle sorte qu'il épouse la forme arquée des parois du tube et se trouve incorporé à la couche exté- rieure.
Le tube est façonné autour d'un mandrin 12 qui est maintenu ancré par un support 14., Sur la majeure partie de sa longueur, le mandrin possède.un diamètre qui est moindre que le diamètre intérieur du tube, de sorte qu'il ne joue aucun rôle dans le façonnage de la bande, mais à son extrémité il possède un plus grand diamètre, comme représenté à la figure 5. Les.derniers galets 15 et 16 enserrent étroitement le tube autour de la portion de plus grand diamètre du mandrin afin d'assurer le serrage des portions biseautées de la bande l'une contre l'antre.
Le mandrin est creux, c'est-à-dire qu'il présente un passage central 18, et le métal d'union a été représenté sur les dessins comme étant sous forme d'un fil métallique qui est déroulé d'une bobine 20. Ce fil 21 est entraîné à. travers le mandrin creux et est déposé à l'intérieur du tube, comme Indiqué à la Figure 5, où il tombe ou descend sous l'action do la pesunteur jusqu'à une position située
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à ou près de la portion la plus basse du tube et à proxi- mité du joint 10.
Le tube peut être fait à partir d'une bande d'acier, et le métal d'union peut être le cuivre. Toutefois, on peut faire usage d'autres métaux d'union, par exemple d'alliages de cuivre et de diverses soudures telles celle dite "dure", dont le point de fusion est relativement élevé. Le métal de la bande peut être autre que l'acier. On peut par exemple faire usage de 1.;étal Monel, auquel cas il convien- drait de faire usage d'un métal d'union qui assure conve- nablement l'union des faces mutuellement adjacentes en métal Monel. Le métal pourrait êtrelivré sous fome d'une bande n'ayant pas la section circulaire du fil métallique ordinaire, ou bien encore à l'état finement divisé, par exemple sous forme de poudre qui serait' refoulée le long du passage du mandrin.
L'ensemble du tube façonné animé d'un mouvement longitudinal et du métal d'union qu'il renferme est alors' directement introduit dans un four, ou zone de chauffage qui, de préférence, chauffe le tube par résistance électrique. La zone de chauffage a généralement été représentée et désignée par 25 et renferme, à titre d'électrodes, des rouleaux 26, 27 et 28, à chacun desquels est associé un rouleau de soutien 29,30 et 31, respec- tivement. 34 désigne un transformateur dans la bobine secondaire duquel est induit un courant électrique de faible tension et de grande intensité. Un côté du secon- daire est relié par un conducteur électrique 35 au rouleau formant l'électrode ertême 28, et par un conducteur 36 au conducteur que constitue le galet exrême 26.
L'autre côté du secondaire est relié par le conducteur 37 au rouleau ou électrode intermédiaire 27. En connectant ainsi
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Les électrodes, on réduit au minimum lies- difficultés. que présente le problème de 1.'''isolement des élémens dE; l'appare il.
Pendant le passage du tube à. travers., la zone de; chauffage){ il est chauffé. par, ],la résistance électrique jusqu'à un-point supérieur-au; pont de fusion du métal d'union, L'atosphère Régnant- à l'intérieur de la zone de- chauffage ou four est de préférence oxydante, ou non ré- ductirice. et un gaz approprié' peut être admis à cette zone par un tuyau 40. Le métal d'union fondu descend par son propre poids à la base du tube, où se forme le joint 10.
Par conséquent,., ce métal, fondu se crée un passage immédiat vers la face biseautée 8 du- joint. Les faces d'union du joint sont, ainsi qu'il a précédemment été expliqué, en relation de capillarité étroite et, en fait, sensiblement en contact. En'raison de l'action capillaire, le métal d'union pénètre ainsi rapidement entre lesdites faces, en 8, au point où ces faces intersectent la surface intérieure du tube, et se répand circonférentiellement entre les faces adjacentes des plis ou couches, puis entre les faces biseautées adjacentes situées en 9, les zones ou espaces interstitiels séparant ces diverses faces adjacentes constituant, en fait, un "espacement capillaire".
Cette action est très rapide, Par exemple, lorsque la bande est en acier et que le métal d'union est le cuivre, le joint est d'autant meilleur que les faces de limitation du joint sont plus serrées ou rapprochées l'une de l'autre. Alors même que ces faces auraient été assemblées intimement' à la presse, le cuivre se crée rapidement un passage entre elles et le joint final est d'autant plus solide que les faces de limitation sont plus serrées. A mesure que le tube continue son mouvement longitudinal, il pénètre dans un refroidisseur 42 qu'il traverse. Ce dernier peut être du type à chemise ou enveloppe de refroidissement
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et un liquide réfrigérant peut y être introduit par un orifice d'admission 43 et en .sortir par un orifice d'échappement 44.
Les gaz du four passent à l'intérieur de ladite chemise dans la direction du mouvement du tube et peuvent s'échapper à 3.'état brûlé à l'extrémité de sortie du refroidisseur.
La bande étant façonnée avec celles de ses faces destinées à former le joint placées à son point le plus bas, le joint sera maintenu à la base du tube pendant toute la durée de son passage à travers le four* Il se produira probablement un certain degré de torsion du tube après sa sortie du train et un déplacement résultant du joint par rapport à la position centrale ,inférieure exacte, comme conséquence des efforts et tensions auxquels le métal de la bande a été soumis à l'intérieur du laminoir et pendant les premiers stades du traitement thermique.
Le joint n'a toutefois pas la possibilité de s'écarter dans une mesure exagérée de sa position extrême la plus bas- se et sa position est toujours telle que le métal d'union fondu pénètre dans les interstices séparant les faces de joint. L'attraction capillaire élimine sensiblement .tout le cuivre de l'intérieur du tube, de sorte qu'il n'en reste pas sous forme de petites flaques ou gouttelettes.
Les surfaces intérieures du pli intérieur 5 situées au voisinage du joint peuvent être revêtues d'une très mince pellicule de cuivre résiduel après que le cuivre fondu a pénétré entre les faces d'union, mais cette pellicule est extrêmement mince et ne constitue guère plus qu'une coloration cuivrée. De préférence, la quantité de cuivre fournie, qui peut être déterminée par la section transver- sale du fil, sera de préférence choisie exactement en relation avec le diamètre du tube, de façon que la quantité de cuivre présente soit suffisante pour remplir entièrement
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tous les interstices séparant les faces d'union du joint, ' sans excès sensible.
Le cuivre ne risque pas de s'é- chapper à l'extérieur des faces de joint 9 parce que l'action capillaire cesse là où les dites faces inter- sectent la surface périphérique extérieure du tube.
R É S U M É.
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