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L'invention concerne un procédé de fabrication de profilés, en particulier da tubes et de profilés creux dans lequel on forme à partir de deux ou plusieurs bandes de tôle métallique des profilés préalables et où on assem- ble ensuite ces profilés préalables en réalisant la forme désirée pour le profilé. D'autre part, l'invention con- cerne des dispositifs pour la mise en oeuvre de ce procé- dé.
Il est déjà connu de fabriquer des tubes à par- tir de deux profilés en gouttière semi-circulaire en cou- pe, à l'aide de la soudùre électrique par résistance. On assemblait par soudure les deux profilés semi-circulaires en les plaçant dans une position réciproque telle/que les deux joints soudés viennent se placer verticalement l'un au-dessus de l'autre. Pour pouvoir travailler alors.dtu- ne manière continue, il fallait utiliser un dispositif spécial pour le formage en un profilé préalable de chacu- ne des deux bandes. Une telle installation comprenait par exemple deux machines spéciales séparées de conformation par laminage avec des arbres perpendiculaires qu'il fal- lait synchroniser. Pour chaque section de tube, il fal- lait des jeux individuels d'outillage (cylindres de con- formation, galets électrodes etc...).
En cas de change- ment de programme, il fallait prévoir des périodes de transformation d'une durée considérable pour le changement de l'outillage, de sorte que la fabrication de quantités relativement faibles n'était pas économique et que le de- gré dtutilisation d'une telle installation était faible.
Dans ces conditions, la présente invention a pour but de parvenir à un procédé continu de fabrication de profilés, en particulier de tubes ou de profilés creux et aux dispositifs correspondants, afin d'éviter les in-
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convénients précités. Selon l'invention, ce sont surtout les frais de premier établissement et les dépenses d'ou- tillage qui doivent être abaissés et les périodes d'arrêt qui doivent être évitées.
D'après la présente invention, on parvient à ce résultat en premier lieu par le fait quton transforme de façon continue en des profilés préalables, les unes à côté des autres et dans un même plan, deux ou plusieurs bandes de tôle métallique, et que l'un au moins des profi lés préalables subit de façon progressivement continue une torsion qui l'écarté du plan dans lequel il repose, et qu'on le fait passer dans une position telle que les bords des profilés préalables se trouvent en regard les uns des autres pour former le profilé désiré, à la suite de quoi on assemble ces bords au moyen de deux ou plusieurs soudu res, tandis que, le cas échéant, on procède ensuite à une déformation supplémentaire.
Comme dispositifs de confor- mation sous la forme de profilés préalables des bandes de tôle métallique, on peut utiliser des machines d'étirage ou des machines qui donnent la forme par laminage. Con- formément à la présente invention, et par différence avec le mode opératoire connu, on obtient dans le même train de conformation ou de laminage tous les profilés préalables qui, après l'assemblage par soudure, fournissent le profi- ' lé désiré. Par comparaison avec le mode opératoire anté- rieur,'il y a dans chaque cage du train de laminoir deux cylindres supérieurs et deux cylindres inférieurs, de sor- te,qu'on parvient au résultat désiré avec la moitié du nombre d'étages.
Ce n'est qu'à la fin du train de confor. mation et de laminage qu'on fait subir aux profilés préa- lables, qui s'avancent les uns à côté des autres paral- lèlement et dans le même plan, une torsion mutuelle telle que les borde qui doivent être assemblés par soudure se
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rapprochent les uns des autres. Pour maintenir à une faible valeur les tensions qui éventuellement se produi- sent en pareil cas, on ne dispose pas immédiatement après les appareils de conformation des profilés préalables le dispositif de torsion, mais on prévoit au contraire entre eux une distance convenable.
L'invention peut être utilisée avec avantage à l'obtention de profilés creux, tels que des tubes ronds des tubes de section rectangulaire, triangulaire, hexago- nale, etc..., mais aussi à l'obtention de profilés ouverts par exemple de profilés en croix. Lors de la fabrication de tubes ronds ou de section rectangulaires, on fait subir en général, aux deux profilés préalables en forme de gout- tière ou de cornière, une torsion dans le sens des aiguil- les d'une montre à l'un d'eux et dans le sens contraire à l'autre, de telle sorte que leurs bords d'extrémité libres se trouvent en regard l'un de ltautre pour l'assem-' blage par soudage. Mais l'invention ne se limite pas à cela.
Ainsi que la suite de la description va le montrer, il n'est pas nécessaire de faire subir la torsion à tous les profilés préalables avant l'assemblage par soudage.
Il suffit simplement de faire subir à l'un au moins des profilés préalables une torsion telle que l'on réunisse par ce moyen les bords des profilés préalables qui doivent être assemblés par soudure. Il n'est pas nécessaire non plus que les bords à assembler par soudure soient des bords d'extrémité libres des profilés préalables. Dans la fabrication de profilés en croix, à partir de profilés préalables en forme de cornières, on peut également, selon l'invention, rapprocher des à dos les arêtes obtenues par le pliage sous un angle, puis les assembler par une soudu- re.
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L'un des domaines d'application les plus im- portants et préférés de l'invention est constitué par la fabrication de tubes ronds d'un diamètre pouvant être choisi de façon quelconque et à partir de bandes auxquelle on donne la forme de profilés préalables en gouttière.
Dans cette forme d'exécution de l'invention, les bandes prennent une forme qui, dans une coupe en travers, se com- pose de deux arcs de cercle en quart de rond avec, entre ces arcs, une partie plane d'une longueur, dont on peut choisir la valeur. A la fin du train de conformation, on écarte ces profilés préalables, par une torsion de 90 pour chacun d'eux, du plan dans lequel ils se trouvent, de telle sorte que leurs bords se trouvent en regard les uns des autres, et on les assemble par deux soudures, en obtenant un tube dont la section est celle d'un ovale plat.
Ensuite, on déforme ce tube en ovale plat pour parvenir à un tube rond. Cette forme d'exécution de l'invention a des avantages sensibles par comparaison avec le mode connu de fabrication des tubes ronds, Autrefois, on ne pouvait obtenir, pour les tubes, des diamètres différents que par utilisation de profilés préalables de section se- mi-circulaire ayant également des rayons de courbure dif- férents.
Lors du passage d'un type de tube dtun diamètre relativement grand à un type de tube d'un diamètre moin- dre ou inversement, il fallait par conséquent remplacer tous les cylindres supérieurs et inférieurs du disposi- tif de conformation des profilés préalables, ce qui en- traînait non seulement l'obligation de constituer une ré- serve énorme de jeux d'outillage, mais la mise en oeuvre également d'une importante main-d'oeuvre et des périodes considérables d'arrêt. En revanche, d'après 1& présente invention, on peut obtenir toutes les sections de tube avec les mêmes organes de conformation à section en quart
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de cercle, et cela en ne remplaçant que la partie plane comprise entre ces deux pièces de conformation en quart de cercle,
ce qui peut se faire avec la mise en jeu d'une main-d'oeuvre et de dépenses sensiblement moindres. On obtient les tubes du diamètre le plus faible pouvant être fabriqués de cette manière en supprimant la portion plane intermédiaire. Le diamètre dtun tel tube est égal à 2r, si r désigne le rayon des pièces de conformation à section en quart de cercle. On obtient les tubes du diamètre le plus grand pouvant être fabriqués de cette manière en in- troduisant les éléments intermédiaires plans les plus longs qui trouvent encore de la place sur l'arbre entre les deux pièces de conformation à section en quart de cer- cle.
Si 1 désigne la longueur des pièces intermédiaires planes, et r le rayon des pièces de conformation en quart de cercle, le diamètre du tube à fabriquer est égal à :
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La déformation d'un tube en oale plat obtenu par utilisation de pièces intermédiaires planes, pour par- venir à un tube rond peut se faire après la machine de soudage et au moyen d'un dispositif approprié de conforma- tion, par exemple au moyen d'une machine de calibrage à plusieurs cylindres. On peut toutefois assurer cette transformation en un tube rond à un instant qui peut être quelconque.
Dans bien des cas, il est bien avantageux de mettre les tubes en ovale plat en stock sous cette forme et de les expédier sous cette forme, parce que, dans cet état, ils occupent moins de place, et dé ne procéder à la transformation en un tube rond qu'avant l'utilisation définitive, par exemple à l'emplacement de la construc- tion.
Le procédé ci-dessus décrit pour l'obtention.
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de tubes ronds est applicable également,.sans modifica- tions sensibles, aux tubes de section rectangulaire, he- xagonale et analogues. Lors de la fabrication de tubes rectangulaires, on peut confectionner des profilés préa- lables en forme de U pour des rectangles de diverses sec- tions avec les mêmes outils, par exemple des cylindres de conformation si on modifie d'une menière correspondan- te leurs intervalles sur les arbres des machines de con- formation. Entre les cylindres de conformation, on peut disposer des.cylindres intermédiaires cylindriques.
Pour le montage de tels cylindres intermédiaires sur les ar- bres, il faut en général retirer tous les bâtis extérieurs des machines à cylindres de conformation et tous les cy- lindres préalables. Pour éviter cela, on prévoit des cy- lindres intermédiaires en deux pièces, dans une réalisa- tion particulière de l'invention qui sera décrite ci- après de façon plus détaillée. Ces cylindres intermédiai- res en deux pièces sont montés par exemple par un cône entre les cylindres proprement dits de conformation et sont tenus par eux. Lors de la transformation pour le passage à une taille différente, les montants ou cages ex- térieurs de la machine de conformation par laminage peu- vent rester en place.
Il suffit simplemeht de défaire la puis fixation de l'outillage/de le resserrer..
S'il s'agit de fabriquer selon la présente in- vention des tubas carrés ou des tubes d'une section à peu près carrée, en peut cenaidérer ces tubes comme des rec- tangles et les fabriqua par le procédé qui vient d'être indiqué. Cependant, une ure forme de réalisation de l'invention consiste à fabriquer les tubes c?rrés par as- semblage, par soudure, de deux profilés en cornière. On fait alors subir à deux cornières obtenues l'une à côté de l'autre unetorsion mutuelle de 90 , on les réunit par @
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les bords libres, et on assemble ensuite ces bords par soudure.
Par ce procédé, on peut fabriquer des tubes carrés de diverses dimensions -jans qu'on soit obligé de procéder à des transformations notsbles des outillages, par exemple des cylindres de conformation du profilé prés' lable. Après le soudage, les tubes carrés peuvent être ramenés à des tolérances de dimension étroites, par des outils de calibrage (filières, galets de conformation) qui ne demandent, lors d'un changement de programme, qu'uri changement de réglage, mais non pas un remplacement d'ou- tillage. Par conséquent, on peut, avec un jeu d'outilla-. ge universel, obtenir tous les tubes carrés qui tombent dans la gamme des dimensions de l'installation.
Avec des tubes carrés ayant des arêtes relativement vives (rayon de l'arête inférieur à deux fois l'épaisseur de la paroi); on prévoit selon l'invention que les profilés préalables en forme de cornière ne soient préparés pour le soudage que par l'abattage des arêtes (par laminage ou rabotage).
Dans la fabrication de tubes carrés avec arêtes plus ar- rondies, on peut égalernent commencer par courber d'environ 45 les bords de la bande plate dont on part et ensuite former les angles. Alors que, dans le premier cas, deux soudures d'angle assemblent les profilés préalables en un' tube carré, il s'agit dans le second ces dtun assemblage par soudures bout à bout.
Une autre forme de réalisation de l'invention consiste dans l'obtention de tubes triangulaires à partir de trois bandes. Dans cette forme d'exécution, on recour-' be sous un angle d'environ 60 les bords des trois bandes.
Tandis que la bande du milieu traverse l'installation sans subir de torsion, on fait subir une torsion mutuelle de 1200 aux deux bandes extérieures, de telle sorte qu'il @ y ait chaque fois deux bords des profilés préalables qui
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soient en regard. Si on exécute le soudage par résistan- ce,,on peut prévoit soit trois transformateurs de soudage alimentés chacun par une plase d'un réseau triphasé, soit brancher les trois emplacements de soudage en parallèle sur la même phase du courant alternatif.
Le soudage peut se faire par n'importe quel .'.procédé. La variante de soudage électrique par conduc- tion et la variante de soudage inductif à effet d'entaille se sont révélées comme convenant particulièrement. Les 'procédés de ce genre sont décrits par exemple dans les brevets autrichiens n 169.611 du 15 avril 1951 et n 169.915 du 15 janvier 1951, ou dans le brevet des Etats-
Unis d'Amérique n 2.647.981 du 4 août 1953.
,
Par ce procédé, on peut souder des matières métalliques quelconques comme des aciers alliés et non alliés,, des aciers en chrome, des alliages d'aluminium et de magnésium, le titane, le cuivre, etc...
Selon une forme d'exécution particulière de l'invention, on veille à ce que les différents cordons de soudure qu'on dépose pour la formation du profilé dé- siré soient équivalents les uns des autres. Selon l'in- vention, on peut, à cet effet, disposer les galets élec- trodes de façon qu'ils puissent pivoter, dans le soudage par conduction à effet d'entaille. Si le cordon supé- rieur par exemple est plus froid que le cordon inférieur, on fait pivoter les galets électrodes de façon que leur distance soit réduite du coté supérieur. Par ce moyen la résistance électrique diminue à l'emplacement de soudu- re supérieur (entaille plus courte). L'intensité et la température de soudure augmentent. Le pivotement peut se faire au moyen d'un mécanisme (actionné par le soudeur ou automatiquement).
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Sur le dessin joint sont représentés des exem- ples d'exécution pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, ainsi que des dispositifs correspondants. qui s'étend sur deux planches la figure l'représente, schématiquement en élévation, et qui s'étend également sur deux planches, montre/ - la figure 2,/en plan, une installation d'en- semble servant à la fabrication de tubes ronds; - la figure représente dix coupes en travers L à X des bandes, des profilés préalables et du tube et fait ressortir progressivement les différents stades ca- ractéristiques du processus de fabrication;
- la figure 4 représente d'une manière analogue à la figure 3, sept sections de bandes, de profilés préa- lables et d'un tube rectangulaire qui définissent les stades caractéristiques de la fabrication d'un tel tube rectahgulaire; - la figure 5 représente sept sections de la fabrication d'un tube carré, suivant le même schéma que la figure 4; - la figure 6 représente en détail l'assemblage par soudure de profilés préalables en forme de cornière, pour constituer un tube carré; - la figure 7 représente un détail après qu'à été effectué l'assemblage par soudure en un tube carré de profilés préalables en forme de cornières; - la figure 8 représente sept sections de la fabrication d'un tube carré selon une autre forme d'exé- cution de l'invention;
- la figure 9 représente six sections obtenues au cours de la fabrication d'un tube triangulaire et qui correspondent aux stades caractéristiques de fabrication du procédé ;
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- la figure 10 représente également six sec- tions caractéristiques obtenues au cours de la fabrica- tion d'un tube triangulaire selon une atre forme d'exé- cution du procédé; - la figure 11 représente six sections carac- téristiques obtenues au cours de la fabrication d'un pro- filé ouvert à partir de deux bandes; - la figure 12 est une coupe verticale schéma- tique d'un dispositif de conformation le long de la ligne XII-XII de la figure 2 ; - la figure 13 représente un cylindre intermé- diaire divisé, en une vue en élévation et en coupe;
- la figure 14 représente une coupe verticale schématique du dispositif de soudage, à peu près le long de la ligne XIV-XIV de la figure 2 ; - dans les figures 15 et 16 a été représenté de façon schématique, le principe de procédés de soudure à appliquer de préférence.
Dans l'exemple selon les figures 1 et 2, on utilise comme matière première, pour la fabrication con- tinue de tubes ronds, deux bandes aussi longues que pos- sible de tôles d'acier qu'on dispose en rouleaux 1 et 2 au début de l'installation. A l'aide d'un dispositif 3 de soudage bout à bout, on assemble les extrémités des rou- leaux consommés avec le début des nouveaux rouleaux sui- vants, pour former des bandes sans fin qu'on dirige sur l'installation par exemple par l'intermédiaire d'une bou- cle qui n'est pas représentée. Le jeu 4, à fonctionne- mant intermittent, de galets d'entratnement sert à faire subir le changement de direction et à la constitution de la boucle.
Le jeu 5 de galets fait subir aux bandes à nouveau un-changement de direction et les dirige de
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façon continue vers la suite de l'installation. On peut utiliser, pour détendre les bandes, un double galet 6 qu'on peut faire monter et descendre. S'il s'agit de bandes oxydées, donc laminées à chaud, on peut enlever l'oxyde, disloqué par les galets 4, 5 et 6, dans un dis- positif de nettoyage 7, par exemple par brossage. Dans les paires de galets $/9, 10/11, 12/13 et 14/15 du tra- jet de conformation qui sont disposées l'une derrière l'autre, on déforme les deux bandes progressivement de façon à leur donner la forme des demi-cuvettes 16, 17.
Au lieu des galets de conformation, on pourrait aussi utiliser des matrices d'étirage ou des organes analogues, mais il faut veiller à l'avancement des bandes, par exem- ple au moyen de galets d'entraînement.
Après la traversée des dispositifs de confor- mation, on fait alors subir aux profilés préalables qui s'avancent parallèlement l'un à côté de l'autre une tor- sion de 90 pour chacun, ce qui constitue' la caractéris- tique la plus importante de la présente invention. On fait tourner le profilé préalable 16 de droite en sens con' traire des aiguilles d'une montre, le profilé préalable de gauche 17 dans le sens des aiguilles d'une montre, et on réunit les deux de façon convergente de telle sorte que les bords des profilés préalables qui, jusqu'alors, étaient les bords extérieurs, d'une part, et les bords qui étaient, jusque là, des bords intérieurs, d'autre part, se trouvent en regard. Ensuite, s'effectue le sou- dage simultané et progressif des deux joints.
Ih convient pour cela, ainsi que cela a été indiqué ci-dessus, une série de procédés de soudage. Il est possible d'opérer par le procédé de,soudage autogène par fusion au gaz, par le procédé¯de¯¯soudage électrique à l'arc, par le procédé
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de soudage électrique par résistance (procédé Johnston) ou par d'autres procédés de soudure.
Dans 1''exemple d'exécution représenté, le soudage s'effectue avec la variante par conduction du procédé de soudage électrique à effet d'entaille. Mais on pourrait également prévoir sa variante inductive.
Dans les figures 15 et 16, ces deux variantes sont représentées schématiquement. Leur principe consis- te en ce que, le courant électrique arrivant par conduc- tion ou induction, ce courant est obligé de circuler au- tour de l'entaille formée par les pièces à assembler, et en ce qu'il se produit une concentration si élevée de l'intensité du courant qu'on atteint le chauffage néces- saire à la fusion du métal. Ainsi que cela a été dit ci- dessus, ce procédé de soudage a été décrit en détail dans les brevets.précités du demandeur. Ce mode de soudage s'est révélé particulièrement avantageux pour le procédé selon l'invention.
Dans l'exemple selon les figures 1 et 2, on guide les profilés préalables, après qu'ils ont subi la torsion, au moyen de deux paires de galets 18/19 et 20/21. Ces dernières peuvent être déplacées dans le sens transversal, comme cela est indiqué par les flèches doubles. Les galets intérieurs 19 et 20 agissent en ga- lets d'écartement et poussent, en commun avec le mandrin 22 qu'on peut déplacer dans le sens longitudinal, les profilés préalables 16 et 17 contre les galets 23 et 24 d'amenée dû courant de soudage. Au point 25, les bords des profilés préalables se rencontrent et se soudent.
Les deux galets amenant le courant de soudage sont ali- mentés, à partir d'une source de courant qui n'est pas représentée, en.un courant électrique intense de faible tension, qui est obligé, pour aller d'un galet à l'autre
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de faire le détour par les deux emplacements des profilés préalables où doit se faire la soudure, et qui, à cet endroit, donne naissance, en raison de l'effet dtentail- le, à une concentration élevée de l'intensité, avec un échauffement correspondant. Pour empêcher que (par dé- calage) les bords des profilés s'échappent par glissement l'un de ltautre et pour conformer à chaud le joint soudé; ,on a disposé, à l'arrière des pointes du joint soudé, des' galets de pression 26 et 27 (figure 1).
Deux'outils de coupe 28 et 29 enlèvent ensuite les parties saillantes extérieures de la soudure. On peut travailler d'une ma- nière analogue le côté intérieur des joints soudés, le dispositif selon la présente invention offrant, par com- paraison avec le dispositif servant pour des tubes à un seul joint, des avantages décisifs grâce à un meilleur accès et à des bras de leviers courts.
A la suite du dispositif de soudage est prévu un dispositif 30 de traitement thermique. Cela peut être soit un dispositif de refroidissement, soit un appareil de chauffage après coup. Il peut également reste inuti- lisé.
Le tube abandonne le dispositif de soudage sous la forme dtun tube dont la section est un ovale pla@ posé de champ. Dans les paires de galets 31/32, 33/34, 35/36e le tube en ovale plat est transformé par degrés en un tube rond et est calibré à ltaide des quatre galet 37 à 40 qui se trouvent dans un même plan.
La transformation des tubes en ovale plat en des tubes ronds peut également se faire par d'autres pro- cédés, comme l'étirage ou la dilatation. Quand il y a de graddes distances entre le lieu de la fabrication et le lieu d'utilisation, il est également possible de met-
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tre à profit la meilleure aptitude à l'empilage et le moindre encombrement des tubes en ovale plat, et de ne procéder à la modification de la forme qu'à proximité du lieu d'utilisation.
L'installation représentée peut comporter, à la suite, un dispositif de coupe à la longueur voulue, r qui suit le mouvement.
Les différents stades caractéristiques de la fabrication, conformément à la présente invention, de tu- bes ronds à partir de deux bandes plates sont représen- tés dans la figure 3. Cette dernière représente dans la coupe I (selon la ligne de coupe I-I de la figure 2) les bandes plates non déformées, dans les coupes II et III (selon les lignes de coupe II-II et III-III de la figure
2) des stades intermédiaires des profilés préalables, dans la coupe IV (selon la ligne de coupe IV-IV de la fi- gure 2) la forme définitive des profilés préalables, dans la coupe V (selon la ligne de coupe V-V de la figure 2) les profilés préalables qui ont chacun subi une torsion de 45 l'un en direction de l'autre, dans la coupe VI (se- lon la ligne de coupe VI-VI de la figure 2)
les profilés préalables qui ont chacun subi une torsion de 90 et à un court instant avant le soudage, dans la coupe VII (selon la ligne de coupe VII-VII de la figure 2) le tube en forme d'ovale plat dont la soudure est terminée, dans les coupes VIII et IX (selon les lignes de coupe VIII- VIII et IX-IX de la figure 2) des stades intermédiaires de la transformation qui les fait passer de la forme en ova- le plat à la forme ronde, et enfin dans la coupe X (selon la ligne de coupe X-X de la figure 2) le tube rond termi- né.
La figure 4 représente, suivant le schéma de
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la figure 3, les différents stades caractéristiques par- courus au cours de la fabrication de tubes de section rectangulaire à partir de deux bandes plates quton trans- forme tout d'abord en profilés en U et à qui on fait en- suite subir de façon progressive une torsion de 90 , à la. suite de quoi on les assemble par soudure.
La figure 5 représente de la même manière sché- matique les stades de fabrication de tubes carrés aux arêtes relativement vives, à partir de deux bandes plates, opération au cours de laquelle on transforme les bandes en profilés préalables, semblables à des cornières, à la suite de quoi on leur fait subir une torsion de 90 l'un en direction de l'autre. Quand il s'agit de fabriquer de tels tubes carrés à arêtes relativement vives, il faut prévoir un soudage d'angle, comme cela ressort du dessin.
La préparation des arêtes des profilés préalables en vue de ce soudage peut se faire par biseautage ou par abatage de l'arête en un endroit quelconque au cours du passage entre les galets de conformation. Dans la figure 6, on a représenté à une échelle plus grande deux profilés pré- alables en forme de cornière, dont les arêtes ont été abattues et tels qu'ils existent immédiatement avant leur assemblage par soudage. Les profilés préalables se tou- chent tout d'abord par les faces obtenues par l'abattage des arêtes intérieures. Au cours du soudage qui vient ensuite, on fait fondre le long des deux joints soudés la matière désignée par des hachures serrées, et on refoule cette matière par l'emploi dtune pression.
Selon l'inven- tion, le galet de pression qui se trouve à la suite de l'emplacement de soudage a le profil 43,-de sorte que les arêtes assemblées par soudure du tube carré prennent la même forme d'arrondi que les arêtes 44 et 45 non soudées,
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au cours de la conformation des profilés préalables. La figure 7 représente un tube carré avec des arêtes ainsi assemblées par soudure, après que ce tube a passé le ga- let de pression. L'arête vive intérieure 46 qui se forme alors peut soit être laissée en place, soit être enlevée.
La figure 8 représente de la même manière les stades earactéristiques de la fabrication d'un tube carré à arêtes arrondies, en partant de deux bandes plates que l'on transforme en profilés préalables semblables à des cornière et à qui on fait subir une torsion de 90 en direction'l'un de l'autre. Dans cette forme d'exécu- tion, on relève les bords des profilés préalables suivant une forme courbe par une exécution correspondante des rouleaux ou cylindres de conformation, de telle sorte qu'après la torsion des profilés préalables chacun de 90 , les bords se rencontrent les uns les autres bout à bout.
Dans ce cas, il n'est donc pas nécessaire d'abattre obli- quement les arêtes avant l'assemblage par soudure. Les tubes exécutés selon cette forme de réalisation ont des 'arêtes plus fortement arrondies que ceux qu'on fabrique selon la forme de réalisation des figures 5 à 7.
La figure 9 représente, d'une manière analogue aux précédentes, les stades caractéristiques de la fabri- cation d'un tube triangulaire à arêtes arrondies, en par- tant de trois bandes. Tout d'abord, on relève un peu les bords des bandes au moyen d'un dispositif de confor- mation, et on réalise trois profilés préalables qui ont en coupe la .forme, à peu près, d'une auge. Ensuite, on fait subir à chacun des deux profilés extérieurs une tor- sion de 1200 en direction ltun de l'autre, tandis que le profilé du milieu ne subit pas de torsion, et on assemble par trois soudures les bords qui se rencontrent.bout à
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bout.
La figure 10 représente de la même manière les stades caractéristiques de fabrication d'un tube trian, gulaire à arêtes relativement vives, en partant de trois bandes. Ainsi qu'on le voit, on commence par réaliser trois profilés préalables en forme de cornières ayant un angle d'ouverture de 60 , et on fait subir aux deux profit lés préalables extérieurs de nouveau une torsion de 120 pour chacun dteux, et en direction l'un de l'autre, tandis que le profilé du milieu ne subit pas de torsion. On as- semble par soudure les bords qui se rencontrent bout à bout. Par différence avec la forme d'exécution selon la figure 9, les joints soudés se trouvent non.pas sur les arêtes, mais à peu près dans le milieu des faces du.tube triangulaire.
La figure 11 représente une autre forme d'exé- cution du procédé selon l'invention, et cela d'une manière analogue aux manières précédentes, cette forme d'exécu- tion pouvant être utilisée à la réalisation de profilés 'ouverts. Dans cet exemple, on réalise un profilé en croix à partir de deux bandes planes. On commence par donner aux bandes la forme de profilés préalables en forme de cornière, puis on leur fait subir une torsion de 90 telle qu'ils viennent s'appliquer dos à dos l'un contre l'autre. A l'aide d'un cordon de soudure, on assemble en-' suite ces dos, ce qui donne un profilé eh croix.
Dans la figure 12 est représenté un dispositif de conformation qu'on peut utiliser avec avantage pour le procédé de la présente invention et qui sert à la con- formation de profilés en gouttière pour l'obtention de tu- bes ronds en passant par le stade intermédiaire d'un tube en ovale plat selon la figure 3. Le dispositif comprend
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un bâti qui n'est pas représenté, et dans lequel pivotent l'arbre supérieur 47 et l'arbre inférieur 48. A l'arbre supérieur 47 est relié de façon fixe le jeu de cylindres ou galets formant poinçon, et à l'arbre inférieur 48 le jeu de galets formant matrice. Le jeu de galets formant poinçon se compose des disques de travail 49 et 50, du ga let intermédiaire 51 et des bagues d'entretoise 52 et 53.
Le jeu de galets formant matrice se compose des ga- lets de travail 54 et 55 ainsi que d'un galet intermé- diaire 56.
Ainsi qu'on le voit, les disques de travail 49 et 50 et'les galets de travail 54 et 55 qui coopèrent avec eux présentent une surface de travail en forme de quart de rond en coupe, de sorte qu'on communique à la bande 58 dans les parties du bord un profil en quart de rond, dans une vue en coupe. Les galets intermédiaires cylindriques 51 et 56 peuvent être remplacés. Leur lon- gueur correspond à la longueur de la partie intermédiaire plane comprise entre les courbures en quart de rond du profilé préalable à réaliser.
Selon une forme d'exécution préférée, les
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'1 galets intermédiaires cylindriques peuvent être exécu- tés en deux pièces, comme cela est représenté dans la figure 13 pour le galet intermédiaire 56 du jeu des ga- lets formant'matrice. Le galet intermédiaire peut se composer de deux demi-coquilles 56 et 56' qui sont fixées sur l'arbre 48. Comme organes de fixation, on peut uti- liser des boulons ou des goujons de maintien (qui ne sont pas représentés). Cependant, le mode de fixation repré- senté dans les figures 12 et 13 est très avantageux.
Dans ce mode de fixation, les pièces 56 et 56' du galet intermédiaire sont taillées en biais et en orme de toit
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.aux deux extrémités (57 et 57'), et les 'galets de travail 54 et 55 sont également d'une forme conique correspon- dante. Les parties coniques des galets de travail 54 et 55 passent par-dessus les parties obliques en forme de toit du galet intermédiaire, ainsi qu'on le voit dans la figure 12, et maintiennent solidement les deux pièces 56 et 56' sur l'arbre 48. Cette forme d'exécution, en deux pièces, des galets intermédiaires offre un grand avantage lors du remplacement de ces galets intermédiaires, opéra- tion à laquelle on,est obligé de procéder en cas de chan- gement du diamètre du tube à fabriquer.
Car, pour cela, il n'y a rien d'autre à faire que de défaire la fixation des galets de travail 54 et 55 et dtécarter ces derniers, puis de monter sur l'arbre les deux demi-cuvettes du ga- let intermédiaire suivant, et de resserrer la fixation des pièces 54 et 55. Cependant, on ne remplace jamais les galets de travail 54 et 55 mêmes, et il n'est jamais nécessaire non plus, en cas de changement de programme, de retirer les organes du bâti dans lequel pivote ltarbre 48.
Le galet intermédiaire cylindrique 51 du jeu de galets faisant office de poinçon peut également être exécuté en pièces séparées, de la même manière que le galet intermédiaire 56 du je de galets faisant office de matrice, bien que cela ne soit pas représenté sur le dessin. Quand on doit modifier l'épaisseur de paroi du tube à fabriquer, il suffit simplement de remplacer les galets 49 et 50 faisant office de poinçon. Autrement, en cas de changement du diamètre du tube, on ne remplace que le galet intermédiaire 51, tout comme pour le jeu des galets faisant office de matrice.
Il y a lieu de faire ressortir en .tout cas que, quand on utilise ce dispositif,
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il ne faut qu'un outillage relativement réduit, par com- paraison avec les dispositifs connus, en même temps que les travaux démontage, nécessaires en cas de changement de programme, se trouvent réduits au minimum.
Ainsi que cela a déjà été brièvement indiqué, on veille, selon une forme d'exécution préférée de l'in- vention, à obtenir d'une manière certaine une qualité uniforme pour les joints soudés qu'on réalise pour la formation du profil désiré. On prend des mesures qui assurent des températures égales de soudage. Si on uti- lise par exemple la variante par conduction du procédé de soudage électrique à effet d'entaille pour la fabri- cation de tubes ronds selon le schéma de la figure 3, on dispose selon l'invention les deux galets amenant le courant de soudage de façon que l'on puisse modifier les distances parrapport aux joints soudés. Dans la figure 14, cela est représenté de façon plus détaillée par un exemple.
Les galets d'amenée du courant de soudage sont disposés dans ce cas de manière à pouvoir pivoter autour de deux'axes qui sont aussi rapprochés que possible de l'axe du tube.
On fait arriver le courant électrique, par l'intermédiaire d'un transformateur portant l'enroulement primaire 59, de l'enroulement secondaire 60 aux deux coulisseaux 61 et 62. Sur les axes 63 et 64 pivotent les supports 65 et 66 des galets d'amenée du courant.
Ces supports peuvent subir, par l'intermédiaire d'organes propres, par exemple des tibes 67 et 68, un mouvement de pivotement tel que les galets inférieurs 69 et 70 d'amenée du courant suivant des chemins plus courts que les galets supérieurs 71 et 72. Le courant de soudage peut être amené-aux-galets supérieurs soit par l'intermé-
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diaire d'un second transformateur (qui n'est pas repré- senté), soit au moyen des disques intermédiaires 73 et 74. On le fait arriver sur les parties voisines du joint à souder, des profilés préalables 75 et 76. Si l'on constate que le joint supérieur est plus froid que le joint mnférieur, il faut faire pivoter les galets amenant le courant de soudage ltun en direction de l'autre.
Si c'est le joint inférieur qui est plus froid que celui du haut, il faut faire pivoter les galets d'amenée du cou- rant de soudage de façon à les écarter. Si les deux joints sont trop froids, il faut accroître ltintensité.
Si la distance entre l'extrémité du joint soudé et les galets d'amenée du courant de soudage est trop grande, il faut rapprocher l'un de l'autre les coulisseaux 61 et 62, et par conséquent les galets amenant le courant de sou- dage.
L'invention offre une série d'avantages par comparaison avec les procédés et dispositifs en usage.
Comme les profilés préalables sont accessibles par les deux côtés aux outils, par exemple aux galets de confor- mation et qu'ils peuvent être entièrement entourés par les outils, la présente invention donne une liberté con- sidérablement plus grande en ce qui concerne les sections des tubes. Elle permet la fabrication directe de formes qu'il fallait jusqu'à présent fabriquer au moyen d'une opération consécutive dtétirage. La liberté porte égale- ment sur l'épaisseur relative des parois. En dehors des tubes usuels, 'on peut également réaliser des tubes à pa- roi relativement mince aussi bien que des tubes à paroi relativement épaisse.
Il est possible, de même, de fa- briquer des tubes présentant des gorges, des rainures ou des changements de"section, par assemblage, par soudage,.
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de profilés préalables conformés en conséquence. Un avantage économique très important de l'invention consista en ce que, pour une largeur maximum donnée des bandes, le diamètre maximum d'un tube rond se trouve doublé. Par ce moyen, on accroît le diamètre maximum dans la fabrica- tion continue des grands tubes.
Si le soudage s'effectue à l'aide de l'effet électrique d'entaille, l'invention offre également une grande liberté en ce qui concerne les matériaux. On peut mettre en oeuvre, en dehors des aciers du commerce, des aciers à haute résistance, ,réfractaires et résistant à la corrosion; tout comme l'aluminium, le cuivre ou leurs alliages.
L'invention demande des frais de premier éta- blissement qui sont faibles, en particulier dans les installations pour les tubes de gros diamètre. Elle con- duit à'des périodes d'arrêt plus courtes, à des dépenses d'outillage moindres et à la mise en oeuvre de moyens. moins importants en cas de changement de programme. Les tubes fabriqués selon l'invention peuvent par conséquent être vendus Meilleur marché ou avec un bénéfice.plus grand.
Les possibilités d'application de l'invention sont par conséquent multiples. Elle convient spécialement à la fabrication de tubes pour conduites de grand diamè- tre en acier ou en des alliages d'aluminium et à la fa- brication de tubes carrés et rectangulaires supportant des charges statiques, en particulier de ces tubes en des aciers à résistance supérieure.
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The invention relates to a process for the production of sections, in particular tubes and hollow sections, in which two or more strips of sheet metal are formed into preliminary sections and in which these preliminary sections are then assembled, producing the form. desired for the profile. On the other hand, the invention relates to devices for carrying out this process.
It is already known to manufacture tubes from two sections in a semi-circular gutter section, using electric resistance welding. The two semi-circular sections were assembled by welding by placing them in a reciprocal position such that the two welded joints come to be placed vertically one above the other. In order to be able to work in a continuous way, it was necessary to use a special device for the forming into a preliminary profile of each of the two bands. Such an installation included, for example, two separate special shaping machines by rolling with perpendicular shafts which had to be synchronized. For each section of tube, individual sets of tools were required (shaping cylinders, electrode rollers, etc.).
In the event of a change of program, it was necessary to provide for transformation periods of considerable length for the change of the tooling, so that the manufacture of relatively small quantities was not economical and the degree of use. of such a facility was weak.
Under these conditions, the object of the present invention is to achieve a continuous process for the manufacture of profiles, in particular tubes or hollow profiles and the corresponding devices, in order to avoid interference.
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of the aforementioned. According to the invention, it is above all the initial establishment costs and the tooling costs which must be reduced and the downtime which must be avoided.
According to the present invention, this result is achieved in the first place by the fact that one continuously transforms into preliminary sections, one next to the other and in the same plane, two or more strips of metal sheet, and that at least one of the preliminary profiles undergoes in a progressively continuous manner a torsion which moves it away from the plane in which it rests, and that it is made to pass in a position such that the edges of the preliminary profiles are facing each other others to form the desired profile, following which these edges are assembled by means of two or more welds, while, if necessary, an additional deformation is then carried out.
As shaping devices in the form of preliminary sections of the sheet metal strips, it is possible to use stretching machines or machines which give the shape by rolling. According to the present invention, and in contrast to the known procedure, all the preliminary sections are obtained in the same forming or rolling train which, after assembly by welding, provide the desired profile. In comparison with the previous procedure, there are in each stand of the rolling mill two upper rolls and two lower rolls, so that the desired result is achieved with half the number of stages.
It is only at the end of the comfor train. mation and rolling which are subjected to the preliminary sections, which advance one beside the other parallel and in the same plane, a mutual torsion such that the edges which must be assembled by welding are
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bring each other closer. In order to keep the tensions which may occur in such a case at a low value, the torsion device is not placed immediately after the shaping devices of the previous profiles, but on the contrary a suitable distance is provided between them.
The invention can be used with advantage to obtain hollow profiles, such as round tubes, tubes of rectangular, triangular, hexagonal, etc., but also to obtain open profiles, for example of cross sections. During the manufacture of round or rectangular tubes, the two preliminary sections in the form of a gutter or an angle are generally subjected to a clockwise twist of one of the two. them and in the opposite direction to the other, so that their free end edges face each other for the assembly by welding. But the invention is not limited to this.
As the rest of the description will show, it is not necessary to subject all the preliminary sections to the torsion before assembly by welding.
It suffices simply to subject at least one of the preliminary sections to a twist such that the edges of the preliminary sections which must be assembled by welding are joined together by this means. It is also not necessary that the edges to be assembled by welding are free end edges of the preliminary sections. In the manufacture of cross sections, from preliminary sections in the form of angles, according to the invention it is also possible, according to the invention, to bring the edges obtained by bending at an angle together with the backs together, then to assemble them by welding.
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One of the most important and preferred fields of application of the invention is constituted by the manufacture of round tubes of a diameter which can be chosen in any way and from strips which are given the shape of previous profiles. in gutter.
In this embodiment of the invention, the bands take a form which, in a cross section, consists of two quarter-round arcs of a circle with, between these arcs, a flat part of a length. , whose value we can choose. At the end of the shaping train, these preliminary sections are separated, by a twist of 90 for each of them, from the plane in which they are located, so that their edges are facing each other, and we assemble them by two welds, obtaining a tube whose section is that of a flat oval.
Then, this tube is deformed into a flat oval to obtain a round tube. This embodiment of the invention has significant advantages compared with the known method of manufacturing round tubes. In the past, it was only possible to obtain, for the tubes, different diameters by using preliminary sections of half section. -circular also having different radii of curvature.
When changing from a relatively large diameter pipe type to a smaller diameter pipe type or vice versa, it was therefore necessary to replace all the upper and lower cylinders of the pre-profile shaping device. which entailed not only the obligation to constitute an enormous reserve of sets of tools, but also the use of a large labor force and considerable downtime. On the other hand, according to the present invention, it is possible to obtain all the tube sections with the same quarter-section shapers.
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of a circle, and this by replacing only the flat part between these two pieces of quarter-circle conformation,
which can be done with the involvement of significantly lower manpower and expenses. The tubes of the smallest diameter that can be produced in this way are obtained by eliminating the intermediate flat portion. The diameter of such a tube is equal to 2r, if r denotes the radius of the shaping parts with a quarter-circle section. The tubes of the largest diameter which can be produced in this way are obtained by inserting the longest flat intermediate elements which still find space on the shaft between the two shaping pieces with quarter-circle section. .
If 1 denotes the length of the flat intermediate pieces, and r the radius of the quarter-circle shaped pieces, the diameter of the tube to be manufactured is equal to:
2 1
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r + ## I ##. 1 Î T
The deformation of a flat oale tube obtained by using flat intermediate pieces, to arrive at a round tube can be done after the welding machine and by means of an appropriate conforming device, for example by means of of a calibrating machine with several cylinders. We can however ensure this transformation into a round tube at any time that can be any.
In many cases, it is very advantageous to store oval tubes in this form and ship them in that form, because in this condition they take up less space and do not need to be processed into a round tube only before final use, for example at the site of the construction.
The process described above for obtaining.
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round tubes is also applicable, without substantial modifications, to tubes of rectangular, hexagonal and the like. In the production of rectangular tubes, preliminary U-shaped profiles can be made for rectangles of various cross-sections with the same tools, for example shaping rolls if their corresponding changes are made. intervals on the shafts of the forming machines. Between the shaping cylinders, it is possible to have cylindrical intermediate cylinders.
In order to mount such intermediate rolls on the shafts, it is generally necessary to remove all the outer frames of the shaping roll machines and all the previous cylinders. To avoid this, two-piece intermediate cylinders are provided in a particular embodiment of the invention which will be described in more detail below. These two-piece intermediate rolls are mounted, for example, by a cone between the actual shaping rolls and are held by them. When converting to a different size, the outer uprights or cages of the roll forming machine may remain in place.
It is enough simply to undo the then fixing of the tool / to tighten it.
If, according to the present invention, it is a question of manufacturing square tubas or tubes of an approximately square cross-section, these tubes can be considered as rectangular tubes and manufactured by the process which has just been described. indicated. However, one embodiment of the invention is to make the core tubes by joining, by welding, two angle sections. Two angles obtained next to each other are then subjected to a mutual twist of 90, they are joined by @
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the free edges, and these edges are then assembled by welding.
By this process, one can manufacture square tubes of various dimensions -jans that it is necessary to carry out significant transformations of the tools, for example shaping cylinders of the pres' lable profile. After welding, the square tubes can be brought back to close dimensional tolerances, by calibration tools (dies, shaping rollers) which only require a change of setting when changing the program, but not not a tool replacement. Therefore, one can, with a tool set-. universal ge, get all square tubes that fall within the range of installation dimensions.
With square tubes having relatively sharp edges (radius of the edge less than twice the wall thickness); according to the invention, provision is made for the preliminary profiles in the form of an angle iron to be prepared for welding only by cutting the edges (by rolling or planing).
In the manufacture of square tubes with more rounded edges, it is also possible to start by bending the edges of the flat strip from which one is starting about 45 and then forming the angles. While in the first case two fillet welds join the pre-sections into a square tube, in the second it is a butt weld connection.
Another embodiment of the invention consists in obtaining triangular tubes from three bands. In this embodiment, the edges of the three bands are curved at an angle of about 60.
While the middle strip passes through the installation without being twisted, a mutual twist of 1200 is made to the two outer bands, so that there are each time two edges of the preliminary profiles which
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are opposite. If resistance welding is carried out, it is possible to provide either three welding transformers each supplied by a plate of a three-phase network, or to connect the three welding locations in parallel on the same phase of the alternating current.
Welding can be done by any method. The variant of electric conduction welding and the variant of inductive notch-effect welding have proved to be particularly suitable. Processes of this kind are described, for example, in Austrian Patent Nos. 169,611 of April 15, 1951 and No. 169,915 of January 15, 1951, or in the United States patent.
United States of America n.2647.981 of August 4, 1953.
,
By this process, any metallic materials can be welded such as alloy and unalloyed steels, chromium steels, aluminum and magnesium alloys, titanium, copper, etc.
According to a particular embodiment of the invention, care is taken to ensure that the various weld beads which are deposited for forming the desired profile are equivalent to one another. According to the invention, it is possible, for this purpose, to arrange the electrode rollers so that they can pivot in the notch effect conduction welding. If the upper bead, for example, is colder than the lower bead, the electrode rollers are rotated so that their distance is reduced from the upper side. By this means the electrical resistance is reduced at the upper weld location (shorter notch). The welding intensity and temperature increase. The pivoting can be done by means of a mechanism (actuated by the welder or automatically).
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In the accompanying drawing are shown exemplary embodiments for the implementation of the method according to the invention, as well as corresponding devices. which extends over two boards the figure represents, schematically in elevation, and which also extends over two boards, shows / - figure 2, / in plan, a general installation used for the manufacture of round tubes; - the figure shows ten cross-sections L to X of the strips, of the preliminary sections and of the tube and progressively highlights the different characteristic stages of the manufacturing process;
FIG. 4 represents, in a manner analogous to FIG. 3, seven sections of strips, of preliminary profiles and of a rectangular tube which define the characteristic stages of the manufacture of such a rectangular tube; - Figure 5 shows seven sections of the manufacture of a square tube, according to the same diagram as Figure 4; - Figure 6 shows in detail the assembly by welding of preliminary profiles in the form of an angle, to form a square tube; FIG. 7 shows a detail after the assembly by welding into a square tube of preliminary profiles in the form of angles; FIG. 8 shows seven sections of the manufacture of a square tube according to another embodiment of the invention;
- Figure 9 shows six sections obtained during the manufacture of a triangular tube and which correspond to the characteristic stages of manufacture of the process;
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FIG. 10 also represents six characteristic sections obtained during the manufacture of a triangular tube according to another embodiment of the process; FIG. 11 shows six characteristic sections obtained during the manufacture of an open profile from two strips; FIG. 12 is a diagrammatic vertical section of a shaping device along the line XII-XII of FIG. 2; FIG. 13 shows a divided intermediate cylinder, in elevation and in section;
- Figure 14 shows a schematic vertical section of the welding device, approximately along the line XIV-XIV of Figure 2; - In Figures 15 and 16 has been shown schematically, the principle of welding processes to be applied preferably.
In the example according to FIGS. 1 and 2, two strips of steel sheets as long as possible are used as raw material for the continuous production of round tubes, which are arranged in rolls 1 and 2 at the end. start of installation. Using a butt welding device 3, the ends of the rolls consumed are assembled with the start of the next new rolls, to form endless bands which are directed to the installation for example. via a loop which is not shown. The intermittently running set 4 of drive rollers is used to change direction and to build up the loop.
Shuffleboard 5 again reverses the tapes and steers them away.
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continuously to the rest of the installation. We can use, to relax the bands, a double roller 6 that can be raised and lowered. If these are oxidized strips, and therefore hot-rolled, the oxide, dislocated by rollers 4, 5 and 6, can be removed in a cleaning device 7, for example by brushing. In the pairs of rollers $ / 9, 10/11, 12/13 and 14/15 of the shaping path which are arranged one behind the other, the two bands are gradually deformed so as to give them the shape half-cuvettes 16, 17.
Instead of shaping rollers, it would also be possible to use drawing dies or the like, but care must be taken to advance the bands, for example by means of drive rollers.
After passing through the shaping devices, the previous profiles which run parallel to one another are then subjected to a twist of 90 for each one, which constitutes the most characteristic feature. important aspect of the present invention. The right preliminary section 16 is rotated counterclockwise, the left preliminary section 17 clockwise, and the two are brought together convergently so that the edges of the preliminary sections which, until then, were the outer edges, on the one hand, and the edges which were, until then, the interior edges, on the other hand, are opposite. Then, the two joints are welded simultaneously and progressively.
It is suitable for this, as indicated above, a series of welding processes. It is possible to operate by the process of, autogenous gas fusion welding, by the dē¯ electric arc welding process, by the
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electric resistance welding (Johnston process) or other welding processes.
In the exemplary embodiment shown, the welding is carried out with the conduction variant of the notch effect electric welding process. But we could also provide its inductive variant.
In Figures 15 and 16, these two variants are shown schematically. Their principle consists in that, the electric current arriving by conduc- tion or induction, this current is obliged to circulate around the notch formed by the parts to be assembled, and in that a concentration occurs. the intensity of the current is so high that the heating necessary for melting the metal is reached. As has been said above, this welding process has been described in detail in the aforementioned patents of the applicant. This method of welding has proved to be particularly advantageous for the process according to the invention.
In the example according to FIGS. 1 and 2, the preliminary sections are guided, after they have undergone the torsion, by means of two pairs of rollers 18/19 and 20/21. These can be moved in the transverse direction, as indicated by the double arrows. The inner rollers 19 and 20 act as spacer rollers and push, together with the mandrel 22 which can be moved in the longitudinal direction, the preliminary sections 16 and 17 against the rollers 23 and 24 for feeding the current. welding. At point 25, the edges of the preliminary profiles meet and weld together.
The two rollers carrying the welding current are supplied, from a current source which is not shown, with an intense electric current of low voltage, which is forced, to go from one roller to the next. 'other
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to make the detour via the two locations of the preliminary sections where the welding must be done, and which, at this point, gives rise, due to the tentail effect, to a high concentration of the intensity, with a heating corresponding. To prevent (by shifting) the edges of the profiles sliding away from each other and to heat-conform the welded joint; , was arranged behind the tips of the welded joint, the 'pressure rollers 26 and 27 (Figure 1).
Two cutting tools 28 and 29 then remove the outer protrusions of the weld. The inner side of the welded joints can be worked in a similar way, the device according to the present invention offering, in comparison with the device serving for tubes with a single joint, decisive advantages thanks to better access and to short lever arms.
Following the welding device, a heat treatment device 30 is provided. This can be either a cooling device or an afterthought heater. It can also remain unused.
The tube leaves the welding device in the form of a tube, the section of which is a field-placed oval. In the pairs of rollers 31/32, 33/34, 35 / 36th, the flat oval tube is gradually transformed into a round tube and is calibrated using the four rollers 37 to 40 which are in the same plane.
The transformation of the flat oval tubes into round tubes can also be done by other processes, such as stretching or expansion. When there are gradual distances between the place of manufacture and the place of use, it is also possible to put
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To take advantage of the best stackability and the least space requirement for the flat oval tubes, and to only modify the shape near the place of use.
The installation shown may include, in the following, a device for cutting to the desired length, r which follows the movement.
The various characteristic stages of the manufacture, in accordance with the present invention, of round tubes from two flat strips are shown in Figure 3. The latter shows in section I (along section line II of figure 2) the non-deformed flat bands, in sections II and III (according to section lines II-II and III-III of figure
2) intermediate stages of the preliminary sections, in section IV (according to section line IV-IV of figure 2) the final shape of the preliminary sections, in section V (according to section line VV of figure 2) the preliminary sections which have each undergone a twist of 45 towards each other, in section VI (according to section line VI-VI of figure 2)
the preliminary sections which have each undergone a twist of 90 and at a short time before welding, in section VII (according to section line VII-VII in figure 2) the tube in the form of a flat oval whose weld is completed, in sections VIII and IX (according to the lines of section VIII-VIII and IX-IX of figure 2) of the intermediate stages of the transformation which makes them pass from the shape of flat oval to the round shape, and finally in section X (along section line XX in figure 2) the finished round tube.
Figure 4 shows, following the diagram of
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FIG. 3, the different characteristic stages which have taken place during the manufacture of tubes of rectangular cross-section from two flat strips which are first transformed into U-sections and which are then subjected to a progressive a twist of 90, at the. following which they are assembled by welding.
Figure 5 shows in the same way the stages of manufacture of square tubes with relatively sharp edges, from two flat strips, an operation during which the strips are transformed into preliminary profiles, similar to angles, at the same time. following which they are subjected to a twist of 90 towards each other. When it comes to making such square tubes with relatively sharp edges, fillet welding must be provided, as is apparent from the drawing.
The preparation of the edges of the preliminary sections with a view to this welding can be done by bevelling or by cutting the edge in any place during the passage between the shaping rollers. In FIG. 6, two preliminary profiles in the form of an angle iron have been shown on a larger scale, the edges of which have been knocked down and such as they exist immediately before their assembly by welding. The preliminary sections first touch each other by the faces obtained by cutting down the internal edges. During the subsequent welding, the material designated by tight hatching is melted along the two welded joints, and this material is forced out by the use of pressure.
According to the invention, the pressure roller which is located after the welding location has the profile 43, so that the welded edges of the square tube take the same rounded shape as the edges. 44 and 45 not welded,
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during the shaping of the preliminary sections. FIG. 7 shows a square tube with ridges thus assembled by welding, after this tube has passed the pressure roller. The inner sharp edge 46 which then forms can either be left in place or removed.
Figure 8 shows in the same way the characteristic stages of the manufacture of a square tube with rounded edges, starting from two flat strips which are transformed into preliminary profiles similar to angles and which are subjected to a twist of 90 towards each other. In this embodiment, the edges of the preliminary sections are raised in a curved shape by a corresponding execution of the shaping rollers or cylinders, so that after the twisting of the preliminary sections each of 90, the edges meet. each other end to end.
In this case, it is therefore not necessary to cut off the edges obliquely before assembly by welding. Tubes made according to this embodiment have more sharply rounded edges than those made according to the embodiment of Figures 5 to 7.
FIG. 9 shows, in a manner analogous to the preceding ones, the characteristic stages in the manufacture of a triangular tube with rounded edges, starting from three strips. First of all, the edges of the strips are raised a little by means of a shaping device, and three preliminary sections are produced which have in section the shape, approximately, of a trough. Then, each of the two outer sections is subjected to a twist of 1200 in the direction of each other, while the middle section is not subjected to torsion, and the edges which meet each other are joined by three welds. at
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end.
FIG. 10 shows in the same way the characteristic stages of manufacture of a trian tube, gular with relatively sharp edges, starting from three bands. As can be seen, we begin by making three preliminary profiles in the form of angles having an opening angle of 60, and we subject the two profits to the external preliminary strips again a twist of 120 for each of them, and in the direction of from each other, while the middle section is not twisted. The edges which meet end to end are joined by welding. Unlike the embodiment according to Figure 9, the welded joints are not located on the edges, but roughly in the middle of the faces of the triangular tube.
FIG. 11 shows another embodiment of the process according to the invention, and this in a manner analogous to the previous manners, this embodiment being able to be used for the production of open profiles. In this example, a cross section is made from two flat strips. We start by giving the strips the form of preliminary profiles in the form of an angle, then they are subjected to a twist of 90 such that they come to rest back to back against each other. Using a weld bead, these backs are then assembled, which gives a cross section.
In FIG. 12 is shown a shaping device which can be used with advantage for the process of the present invention and which serves for the shaping of gutter profiles for obtaining round tubes passing through the stage. intermediate of a flat oval tube according to Figure 3. The device comprises
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a frame which is not shown, and in which pivot the upper shaft 47 and the lower shaft 48. The upper shaft 47 is fixedly connected to the set of cylinders or rollers forming a punch, and to the shaft lower 48 the set of rollers forming the die. The punch roller set consists of the working discs 49 and 50, the intermediate ga let 51 and the spacer rings 52 and 53.
The die roll set consists of the working rollers 54 and 55 as well as an intermediate roller 56.
As can be seen, the working disks 49 and 50 and the working rollers 54 and 55 which cooperate with them have a working surface in the form of a quarter-round in section, so that the web communicates 58 in the parts of the edge a quarter-round profile, in a sectional view. The cylindrical intermediate rollers 51 and 56 can be replaced. Their length corresponds to the length of the flat intermediate part between the quarter-round curvatures of the preliminary profile to be produced.
According to a preferred embodiment, the
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The cylindrical intermediate rollers can be made in two pieces, as shown in Figure 13 for the intermediate roller 56 of the matrix roller set. The intermediate roller may consist of two half-shells 56 and 56 'which are fixed to the shaft 48. As fasteners, bolts or retaining studs (which are not shown) can be used. However, the method of attachment shown in Figures 12 and 13 is very advantageous.
In this method of fixing, the parts 56 and 56 'of the intermediate roller are cut at an angle and in roof elm
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at both ends (57 and 57 '), and the work rollers 54 and 55 are also of a corresponding conical shape. The tapered portions of the work rollers 54 and 55 pass over the roof-shaped slanted portions of the intermediate roller, as seen in Figure 12, and securely hold the two pieces 56 and 56 'on the shaft. 48. This embodiment, in two parts, of the intermediate rollers offers a great advantage when replacing these intermediate rollers, an operation which one is obliged to carry out in the event of a change in the diameter of the tube to be manufactured. .
Because, for that, there is nothing else to do than to undo the fixing of the working rollers 54 and 55 and to move them aside, then to fit on the shaft the two half-cups of the intermediate roller. following, and to tighten the fixing of the parts 54 and 55. However, one never replaces the working rollers 54 and 55 themselves, and it is never necessary either, in the event of change of program, to remove the parts of the frame in which the shaft 48 pivots.
The cylindrical middle roller 51 of the punch roller set can also be made in separate pieces, in the same way as the middle roller 56 of the die roller set, although this is not shown in the drawing. When it is necessary to modify the wall thickness of the tube to be manufactured, it suffices simply to replace the rollers 49 and 50 acting as a punch. Otherwise, in the event of a change in the diameter of the tube, only the intermediate roller 51 is replaced, as is the case with the rollers acting as a die.
In any case, it should be emphasized that, when this device is used,
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only a relatively small tool is required, by comparison with known devices, at the same time that the dismantling work required in the event of a program change is reduced to a minimum.
As has already been briefly indicated, care is taken, according to a preferred embodiment of the invention, to obtain in a certain manner a uniform quality for the welded joints which are produced for the formation of the desired profile. . Steps are taken to ensure equal welding temperatures. If, for example, the variant by conduction of the notch-effect electrical welding process is used for the manufacture of round tubes according to the diagram in FIG. 3, the two rollers carrying the current of welding so that the distances can be changed from the welded joints. In Fig. 14 this is shown in more detail by an example.
The welding current feed rollers are arranged in this case so as to be able to pivot about two axes which are as close as possible to the axis of the tube.
The electric current is made to arrive, by means of a transformer carrying the primary winding 59, from the secondary winding 60 to the two slides 61 and 62. On the pins 63 and 64 pivot the supports 65 and 66 of the rollers d 'power supply.
These supports can undergo, by means of own members, for example tibes 67 and 68, a pivoting movement such as the lower rollers 69 and 70 for supplying the current along shorter paths than the upper rollers 71 and 72. Welding current can be supplied to the upper rollers either through the
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diary of a second transformer (which is not shown), or by means of the intermediate discs 73 and 74. It is made to arrive on the neighboring parts of the joint to be welded, the preliminary profiles 75 and 76. If the it can be seen that the upper seal is cooler than the lower seal, the rollers must be rotated bringing the welding current in the direction of the other.
If it is the lower seal which is colder than the upper one, the welding current feed rollers must be rotated so as to move them apart. If both gaskets are too cold, increase the intensity.
If the distance between the end of the welded joint and the welding current feed rollers is too large, the sliders 61 and 62 must be brought closer to each other, and consequently the rollers carrying the welding current. - age.
The invention offers a series of advantages over the methods and devices in use.
As the pre-sections are accessible from both sides to the tools, for example to the shaping rollers and they can be entirely surrounded by the tools, the present invention gives considerably greater freedom as regards the sections. tubes. It allows the direct manufacture of forms which had until now been necessary to manufacture by means of a consecutive stretching operation. The freedom also relates to the relative thickness of the walls. Besides the usual tubes, it is also possible to produce relatively thin-walled tubes as well as relatively thick-walled tubes.
It is also possible to manufacture tubes having grooves, grooves or changes of section, by assembly, by welding ,.
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of preliminary profiles shaped accordingly. A very important economic advantage of the invention consists in that, for a given maximum width of the bands, the maximum diameter of a round tube is doubled. By this means, the maximum diameter is increased in the continuous manufacture of large tubes.
If the welding is carried out using the electric notch effect, the invention also offers great freedom as regards the materials. It is possible to use, apart from commercial steels, high strength steels, refractory and resistant to corrosion; just like aluminum, copper or their alloys.
The invention demands low initial set-up costs, particularly in large diameter pipe installations. It leads to shorter downtimes, less tooling costs and the use of resources. less important when changing the program. The tubes produced according to the invention can therefore be sold cheaper or at a greater profit.
The possibilities of application of the invention are therefore multiple. It is especially suitable for the manufacture of pipes for large diameter pipes in steel or aluminum alloys and for the manufacture of square and rectangular pipes withstanding static loads, in particular such pipes of resistance steels. superior.
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