Procédé de soudure électrique de tubes et machine pour sa mise en #nvre. On connaît déjà des machines à souder les tubes d'une façon continue, dans lesquelles on -mène le courant<B>à</B> l'aide de galets presseurs <B>,</B> a #D ou de galets de contact, disposés sur les côtés ou la partie supérieure du tube, ou encore sur les rebords de la fente.
La plupart des machines proposées jusqu'à ce jour présentent l'inconvénient que la production de chaleur par le courant électrique n'est pas convena blement localisée et que la pression destinée à, assurer le rapprochement des parties à unir ne se fait pats convenablement au moment opportun de sorte que la vitesse de soudure reste faible et que le rendement est très mau vais.
Notamment, on connaît des machines dans lesquelles un premier galet électrode, connecté à ,l'un des pôles, est amené en contact avec les deux bords du tube, tandis que les galets électrodes connectés à l'autre pôle sont dé calés par rapport au premier galet dans le sens du joint soudé, de telle. façon que le cou rant passe essentiellement de long des bords du tube à souder. Cette disposition cornue ne permet pas l'obtention d'une soudure rapide et de bonne qualité.
En effet, la soudure ne peut pas se faire au point de contact du pre mier galet électrode disposé, sur les bords du tube, car le tube est encore froid lorsqu'il passe sous ce premier galet.
Dans ce procédé connu, le soudage s'effec tue au niveau du galet aval, car le galet amont est impuissant à faire passer directe ment et instantanément l'ébauche depuis la température ambiante jusqu'à une tempéra ture de fusion. Il n'y a pats de localisation de l'endroit où s'effectue la soudure, d'où résul tent des pertes de chaleur, -des bavures, etc. On est donc amené à faire passer une densité ,de courant trop élevée telle que le métal est brûlé sous le galet amont avant d'être soudé.
Pour remédier à cet inconvénient, on a donc proposé de faire subir au tube un ré- chauffage à l'aide de galets auxiliaires; à cet effet, on a proposé l'emploi de galets de sou dage indirect disposés de chaque côté du joint du tuyau et d'un galet de soudage direct dis posé sur le joint. On a également proposé l'emploi de deux galets entre lesquels on in troduit une différence de potentiel auxiliaire; mais ces différents dispositifs sont très com pliqués et d'un rendement incertain.
La présente invention a pour but de re médier aux inconvénients précédents; elle a pour but notamment d'assurer la soudure di recte et la soudure indirecte dans une seule opération et à l'aide d'un dispositif très sim ple et très efficace.
Elle concerne dans ce but un procédé de soudure électrique, procédé caractérisé par ce que l'on soumet tout d'abord le tube à un chauffage général par diffusion du courant de soudure dans une certaine longueur du tube, au ,moyen de galets électrodes d'amenée du courant disposés en amont du point de soudure, puis l'on localise le chauffage du tube <B>de</B> façon intense au point de soudure, au moyen d'un seul galet électrode de départ de courant appliqué sur la fente du tube à souder.
Ainsi la caractéristique essentielle du pro cédé conforme à l'invention consiste dans le sens de déplacement de l'ébauche par rapport aux galets électrodes, le tube passant d'abord entre les galets latéraux réunis au même po tentiel et ensuite sous le galet unique disposé sur la fente du tube.
Ce procédé, par suite du chauffage de l'é bauche dans toute sa section, supprime dans le tube soudé tout effet d'écrouissage prove nant des opérations de fermage du tube par enroulement du feuillard sur lui-même. On supprime par là même les tensions internes qui peuvent prendre naissance.
Pour toutes ces raisons, le recuit qui était une opération indispensable dans les procédés connus, devient inutile dans le procédé sui vant l'invention, ce qui économise des instal lations et réduit au minimum les dépenses en main-d'a:uvre et en calories.
La. suppression du four à recuit évite éga lement la déformation du tube en métal, ra molli par le recuit au four; de ce fait, les opérations de dressage du tube sont réduites dans des proportions considérables, ce qui abaisse encore le prix de revient du produit fini.
Enfin, on accroît la vitesse de production dans des proportions considérables.
Le procédé conforme à l'invention est beaucoup plus simple que les procédés connus, c'est-à-dire permet de faire varier les densités de courant dans des limites beaucoup plus grandes, cet accroissement de la densité pou vant d'ailleurs être utilisé sans risque de brû lure du tube, étant donné que les galets d'a mont s'appliquent sur le tube par de très grandes surfaces, évitant ainsi en tout point du tube la formation d'une densité de courant dangereuse.
Les produits finis obtenus par ce procédé présentent un aspect lisse, fini et de couleur bleuâtre, par suite de la suppression de toute pellicule de calamine, c'est-à-dire d'oxyde de fer, noir. Ce tube se trouve ainsi dans les conditions optima pour recevoir une couche très adhérente de zinc.
Suivant un mode de réalisation, on dispose du côté amont, latéralement de part et d'au tre du tube, deux galets d'amenée de courant et l'on fait agir ces galets de manière à. pres ser le tube et à maintenir ses lèvres à écarte ment convenable.
Suivant une variante, on règle la quantité de chaleur dégagée par les électrodes à l'aide d'une électrode supplémentaire en contact avec le tube, cette électrode étant portée à des potentiels variables par rapport aux électrodes de soudure.
Suivant une variante, on fait agir locale ment un champ magnétique, ce champ modi fiant la répartition du passage du courant et localisant le dégagement de chaleur maximum dans la région de la soudure.
Ce champ peut être produit par un aimant soumis à l'action d'un courant magnétisant. Enfin la pression appliquée aux galets électrodes d'amenée de courant disposés en amont du tube à souder, peut être supérieure a celle exercée sur le galet électrode aval.
Le procédé -de l'invention peut être mis en oeuvre ainsi qu'il est représenté schémati quement sur da fig. 1 du dessin annexé.
On dispose sur le métal froid plusieurs galets en parallèle, de façon à assurer un excellent contact. Les galets "amont" sont, de préférence, disposés latéralement en 13 et électriquement réunis à l'un des pôles du transformateur.
La quantité de chaleur dégagée sous les galets latéraux 13 est relativement faible, et il n'y a pas à craindre en ce point une fusion prématurée du métal; en même temps, la to talité du tube en 17 est portée à la tempéra ture correspondant à la limite d'élasticité, ce qui évite les efforts internes et permet un forgeage facile et un rapprochement aisé des deux lèvres à souder.
On dispose en aval un galet 15 unique; par suite, la quantité de cha leur dégagée sous ce galet est relativement importante en 18, et suffisante pour assurer un excellent contact des deux lèvres, en réali sant la température convenable et uniforme du métal au point exact de la soudure.
Ainsi la localisation de la chaleur s'effec tue parfaitement et d'une façon aussi efficace que possible; aucun dégagement inutile de chaleur ou d'énergie ne se produit; la machine peut fonctionner avec une très grande vitesse et avec une grande régularité; les aspérités qui peuvent se trouver à la surface du tube sont sans inconvénient sur le débit total de la machine puisque le tube offre une grande sur face dd contact aux galets 13.
La fig. 2 permet de se rendre compte de la façon dont passe le courant à l'intérieur du tube, ce qui permet d'assurer la soudure à l'intérieur en 18' d'une façon aussi parfaite qu'à l'extérieur en 18; le résultat est obtenu grâce aux galets latéraux 13 qui obligent le courant à passer à l'intérieur du tube.
Dans la variante de la fig. 3, on améliore encore le procédé précédent, en introduisant un galet presseur latéral 21 présentant une certaine .différence de potentiel par rapport au galet soudeur 20.
Comme dans le cas de la fig. 1, on retrouve les deux galets "amont" 19, le transformateur principal tl'alimentatim 22 et le galet unique 20 disposé en aval au point de soudure; on a représenté en pointillés un galet éventuel 19', relié électriquement au galet 19.
Les galets presseurs 21 sont connectés à l'enroulement secondaire d'un transformateur 24, dont la borne opposée est reliée avec les galets "amont" 19 et éventuellement 19'.
Lorsque l'on place le commutateur 25 sur un plot mort, aucun courant ne passe par le circuit secondaire du transformateur 24, eu raison de la grande réactance de celui-ci. Le courant débité par le transformateur 22 est totalement canalisé dans .le tube entre les ga lets 19 et 20.
Si, par contre, on règle le commutateur 25 du transformateur 24, de façon à faire passer un courant dans le sens indiqué par les flèches et à doser ce courant convenablement, on ré duit l'intensité du courant qui traverse le tube de 19 à 21 et on augmente le courant qui passe de 21 à 20. Il s'ensuit un chauffage plus faible de la partie du tube se trouvant entre 19 et 21, et néanmoins un chauffage plus intense du métal à l'endroit précis où doit s'effectuer la soudure, sous le galet aval 20.
Etant donné que le transformateur 22 peut être réglé au moyen du commutateur 23, on a donc là un moyen de réglage indépen dant du chauffage du tube, d'une part, et du chauffage de la fente à l'endroit précis où doit s'effectuer la soudure, d'autre part, ce qui n'est pas possible avec aucun des sy6tè- mes connus.
L'invention s'étend également à une ma chine pour la mise en oeuvre des procédés ci- dessus exposés; une forme d'exécution de cette machine est représentée, à titre d'exemple, sur le dessin ci-joint dans lequel: La fig. 4 est une élévation avec coupe du support du galet de soudure.
La fig. 5 représente une forme d'exécution des organes permettant le réglage individuel de la pression dudit galet, et son déplacement rapide pour dégager l'ébauche.
Les fig. 6 et 7 sont des coupes du dispo sitif de support et d'amenée de courant aux galets électrodes.. La fig. 8 est une vue d'ensemble de la machine.
Le dispositif représenté sur la fig. 4 est destiné à régler la pression de contact du galet "aval" ou -de soudure sur le tube, en fonction des variations pouvant intervenir dans le courant d'alimentation de la machine.
Le galet de soudure 27, dont l'amenée de courant est supprimée pour la simplicité du schéma, reçoit la pression du ressort 28, par l'intermédiaire d'un levier 29 ayant son point d'articulation en 30. Un volant 31 sert à ré gler la pression fournie par le ressort 28, la réaction étant prise en partie par le tube à l'endroit de contact du galet 27 (pression de soudure) et en partie par la butée 32, qui la reçoit de la tige filetée 33, laquelle tige est réglable à l'aide du volant 34.
Sur cette tige est fixé un noyau de fer 35 soumis à l'action magnétique de la bobine 36 qui est solidaire du bâti, et qui est branchée à la source de courant 37, par l'intermédiaire d'un rhéostat réglable 38.
L'effet de l'attraction exercée sur le noyau de fer 35 par la bobine 36 soulève la tige 33 de la butée 32 et a pour effet de comprimer davantage le ressort 28 et, par suite, d'aug menter la pression de contact du galet 27.
Laà position du rhéostat 38 permet de ré gler l'action de la bobine 36.
On suppose maintenant que la tension du courant diminue; l'attraction du noyau de fer 35 sera réduite et la pression de la molette sur le tube sera également diminuée, ce qui aura pour effet d'augmenter la résistance de contact entre la molette 27 et le tube, et de compenser automatiquement la réduction de courant, tout en conservant le même effet ca lorifique.
On peut évidemment intercaler la bobine dans le circuit primaire ou secondaire du transformateur 22 de la fig. 1, en sorte que le courant agira comme compensateur direct et automatique de la température de soudure.
La variation automatique de la pression des galets soudeurs en fonction du courant de soudure ou de la tension d'alimentation peut être évidemment obtenue par d'autres moyens que celui indiqué, à. titre d'exemple, sur la fig. 4, sans que l'on sorte du cadre de la pré sente invention.
Dans la fig. 5, on a représenté séparément et dans sa forme d'exécution pratique le dis positif mécanique de pression. Le levier 29 est guidé par la tige 39, qui coulisse dans le support 40. Un écrou 41, solidaire de la tige 39, permet de limiter la course de cette tige et, par conséquent, de la molette 27 en venant buter sur le fond du trou 42.
De cette façon, on empêche la. molette de plonger dans la fente du tube au cas où, pour une raison quel conque, le métal chaud viendrait à céder ou à s'écarter, sous la pression de la molette. Le jeu 43 détermine la course totale en hau teur de la molette 27, sous l'effet de la pres sion du ressort 28. Le volant 34 permet, de son côté, de relever la molette de l'ébauche par action sur la vis 33, dont l'extrémité su périeure, munie d'un écrou, vient buter sur la pièce pivotante 32. Le volant 31 sert au réglage de la pression du ressort.
Pour pou voir connaître la valeur de compression de ce dernier, on a prévu un cadran 44 sur lequel se déplace une aiguille solidaire d'une petite roue dentée 45 qui est commandée par une crémaillère 46, dont le déplacement en hau teur accompagne celui du volant 31 et indique par conséquent la valeur linéaire de compres sion du ressort 28. On voit que, grâce à. ce dispositif, il est possible de relever instanta nément la molette de l'ébauche, par action sur le volant 34, sans que la pression déter minée parlé volant 31 se trouve déréglée.
La fig. 6 reproduit dans leurs détails la molette de soudure 27 et le dispositif de gui dage, d'amenée de courant et de circulation d'eau de cette dernière.
La molette 27 est montée au moyen de vis et d'écrous 47, sur un arbre creux 48. Cet arbre creux porte, d'une part, la cuvette 68 au moyen de la bague filetée 49 et du cha peau 50 et, d'autre part, un tube 52 au moyen de la bague 51 vissée dans l'extrémité opposée de l'arbre creux 48. L'arbre creux 48 com porte une partie renflée 48a entourée par une cuve fixe 53, dans laquelle elle peut tourner. Une chambre 54 est formée entre la paroi extérieure de la partie renflée à l'intérieur de la cuve 53.
L'étanchéité de cette chambre est assurée par des joints 55 et 56, agencés de façon à ne pas s'opposer à la ,rotation de l'arbre creux 48. Cette cuve est remplie de mercure par un bouchon 57, un autre bouchon 76 servant pour la vidange.
Le joint 55 est constitué par un ruban d'amiante tissé 73, enroulé en une ou quelques couches autour d'une partie lisse 74 de l'ar bre 48. Sur ce ruban est disposée une bague en caoutchouc souple 75 qui, grâce à son extensibilité, peut être emmanchée par-dessus la pièce 48a. Lors du montage du palier 58, qui se compose de deux moitiés, cette bague 57 se trouve .comprimée dans le logement.
Ce joint assure une parfaite étanchéité, l'amiante permet un glissement très doux de l'arbre, le caoutchouc assure une pression douce et cons tante sur l'amiante, tout en empêchant le mer cure de passer sur les côtés.
La cuve 53 forme, à l'extérieur, deux loge ments de forme conique 59 et 59a, dans les quels sont montées les cosses 60 et 60a d'ame née :de courant.
Ces dernières étant serrées au moyen des goujons filets 61. Dans ces cosses sont sou dées les extrémités des câbles venant du se condaire du transformateur de soudure.
Le courant passe par ces cosses, puis par la pièce 53 et le bain de mercure contenu dans la chambre 54 est amené au support de la molette et à cette dernière. On obtient de cette façon des contacts aussi satisfaisants que possible, une étanchéité constante de l'enceinte de mercure et un frottement minime de l'axe de la molette.
L'eau destinée à refroidir cette dernière est amenée par un ajutage 62. Cet ajutage est solidaire @de la partie fixe 63, l'étanchéité entre la partie tournante et la partie fixe étant obtenue au moyen des joints 64 et 65 soumis à l'action d'un ressort 66.
L'eau passe à l'intérieur du tube 52, puis dans les -canaux 67 prévus dans le bouchon 49 et circule dans la chambre 68, en effectuant le refroidissement de la molette 27.
L'eau est évacuée ensuite par les canaux 69 et la partie 70 comprise entre l'intérieur de la pièce 48 et la paroi extérieure du tube 52, pour passer par les lumières 71 prévues dans la douille 51, dans les chambres 72 de façon à refroidir les contacts des cosses 60 et aussi la cloison 53 qui entoure le bain de mercure. L'eau est évacuée enfin dans un ajutage latéral 62'.
La pièce 48, 48a est en alliage de cuivre. Afin d'éviter l'action du mercure sur la pièce et les fuites qui en résulteraient, on recouvre ,les surfaces en contact avec le mercure d'un métal non-attaquable par ce dernier, par exemple d'une couche électrolytique de chrome.
La fig. 7 représente les deux galets "amont" avec leur dispositif d'amenée de cou rant et d'eau de refroidissement. Les deux galets 7 7 tourillonnent sur les deux supports 78 dont la disposition sur la machine est vi sible sur la fig_ 8.
L'arbre 79 est fixé au galet par des vis; il est développé dans sa partie supérieure en forme de cuve 80, remplie de mercure. Cet arbre et sa cuve suivent par conséquent le mouvement de rotation du galet. Une pièce conductrice 81 plonge par ses deux extrémités recourbées dans les -deux cuves. Elle est mu nie, à sa partie supérieure, d'une surface de contact hémi-cylindrique, sur laquelle est ser rée, par le couvercle 82 et ses vis @de fixation, une tige cylindrique 83, conductrice de cou rant qui relie la pièce 81 avec le pôle du transformateur opposé à celui du galet sou deur (fig. 6).
Chacun -des arbres 79 est creux et reçoit l'eau de refroidissement par l'intermédiaire de son tuyau solidaire 84, ,sur lequel est- appliqué par un ressort 85, un ajutage fixe d'amenée d'eau 86. Des trous 87 prévus sur les galets 77 permettent la sortie de l'eau de refroidis sement. La tige 83 elle-même est creuse et également refroidie par circulation d'eau.
Les mêmes dispositions que pour les pièces 53 et 48c4 (fig. 9) sont prises en vue .de protéger leurs surfaces contre l'action du mercure. Le jeu prévu en 88 permet le déplacement des deux galets (et de leur pièce solidaire) l'un par rapport à l'autre, sans que la pièce fixe 81 se trouve entraînée. Le couvercle 89 pro tège le mercure contre les agents extérieurs.
La fig. 8 représente, à titre d'exemple, l'ensemble d'une machine réalisée conformé ment à l'invention. Le courant circule comme l'indiquent les flèches.
Le transformateur 90 alimente, d'une part, le galet supérieur 91, d'autre part, les deux galets latéraux 92 et 93.
L'arrivée du courant aux molettes 9'2 et 93 disposées en parallèle, se fait par l'inter médiaire d'un bain de mercure, conformément à la fig. 7.
Le départ du courant se fait par un galet unique 91 disposé sur la fente. Le passage da courant et sa liaison au transformateur ont déjà été décrits dans la fig. 1.
Les deux, galets 92 et 93 sont monté' sur un chariot 94, de position réglable. Le serrage du tube entre le galet 92 et le galet 93 est assuré à l'aide de la vis 95.
Au niveau de la molette 91 se trouvent deux galets presseurs 96 et 97, qui permettent le rapprochement intime des deux côtés de la paroi .du tube, au voisinage du point où s'ef fectue la soudure.
Ces deux galets sont réglables au moyen de la vis 98. L'ensemble de ces deux galets est d'ailleurs monté sur un chariot 99 dont on peut régler la position. L'ébauche du tube qui a été convenablement préparée passe dans un galet guide 100, avant de pénétrer entre les deux galets d'amenée de courant 92 et 93.
Immédiatement après que la soudure est effec tuée, le tube est guidé par un galet 101, sus ceptible d'être orienté dans toutes les direc tions et un outil racleur 102, réglable, achève la finition du travail en enlevant les bavures en excès.
La pression du galet 91 est assurée par un système de leviers 103, l'ensemble étant suspendu sur un chariot 104. L'ensemble du dispositif qui permet d'assurer une pression réglable, un écartement rapide de la molette, etc. a déjà été décrit en détail sur la fig. 5.
La position du chariot 104 qui supporte la molette 91 peut être réglée parallèlement au tube, à l'aide de la vis 105, ainsi qu'il ressort clairement de l'aspect de la figure.
Tous les organes peuvent être réglés indé pendamment les uns des autres, la longueur qui sépare les deux galets "amont" du galet "aval" peut être modifiée à volonté en vue de régler la vitesse de passage du tube. De méme, la pression des galets latéraux peut être mo difiée, ainsi que la position des galets pres- seurs par rapport aux galets soudeurs, ctc.
L'ébauche du tube peut être dégagéa très facilement de la machine.
L'ensemble du mécanisme est monté sur un bâti général 106 qui est solidaire dit châs sis<B>1,07</B> qui supporte les transformateurs.
Pour plus de clarté, on n'a pas figttr;' la circulation d'eau servant au refroidisàement des différentes pièces de la machine; de même on a supprimé le commutateur qui sert ait réglage du courant de soudure.