Procédé de fabrication d'un tube On connaît divers procédés de fabrication d'un tube à partir d'une bande d'acier, rendu étanche et soudé à l'aide d'un métal de liaison tel que le cuivre ou un alliage de cuivre tel que le bronze ou le laiton.
Par exemple, l'un de ces procédés consiste à former le tube à partir d'une bande en acier qu'on enroule et à introduire dans le tube un fil de cuivre ou du cuivre en poudre sur un support qui doit fondre et couler en formant un joint rendant le tube étanche. Une difficulté à laquelle donne lieu ce procédé consiste dans l'obligation de maintenir le joint du tube en bas, ce qu'il n'est pas possible de faire lorsqu'il s'agit d'une fabrication en série. De plus, l'excès de cuivre apparaît sur la surface inté rieure du tube sous forme de nappes ou de gouttelettes.
De plus, dans 1e cas du cuivre en poudre, le support, lorsqu'on le chauffe, fond et coule en laissant subsister des intervalles entre les faces en contact, de sorte que la quan tité de cuivre est insuffisante pour remplir ces intervalles et qu'on n'obtient pas un joint uni forme.
Un autre procédé préconisé consiste à fa briquer des tubes à double paroi à partir de deux bandes, dont l'une forme la couche exté rieure. Au point de vue pratique, il n'est pas possible de fabriquer ces tubes en série avec la certitude que la paroi du tube est à double épaisseur dans toute son étendue. Des varia tions des tolérances de largeur et d'épaisseur des bandes sont inévitables et il en résulte un intervalle entre les bords de la couche inté rieure ou de la couche extérieure. Même si la quantité de cuivre est suffisante pour remplir cet intervalle, la résistance du tube, dans l'in tervalle précité, ne dépasse pas celle d'une seule bande d'acier, étant donné la faible résistance du cuivre.
En outre, si la bande intérieure est trop étroite ou si la bande extérieure est trop large, les deux bandes ne sont pas en contact étroit entre elles.
La présente invention a pour objet un pro cédé de fabrication d'un :tube à partir d'une bande d'acier, visant à remédier aux inconvé nients signalés et caractérisé en ce qu'on fait avancer la bande dans 1e sens longitudinal et, au fur et à mesure de son avancement, on la roule sur elle-même dans le sens de sa largeur d'au moins 720 pour obtenir un tube à cou ches superposées, on fait avancer sur la bande, dans le même sens et avant qu'elle n'ait été complètement enroulée sur elle-même, un ru ban d'un métal de liaison de façon que celui-ci soit pris, une fois la bande enroulée, entre les couches de celle-ci en un endroit éloigné des bords de la bande enroulée,
on agit sur la bande pour que le contact entre ses couches soit tel que, en chauffant le tube pour fondre le ruban, le métal de liaison fondu puisse cou ler entre les couches en contact et remplir com plètement l'intervalle très petit existant entre ces couches, et l'on refroidit enfin le tube de façon à solidifier le métal de liaison.
Le ruban de métal de liaison, par exemple de cuivre, une fois fondu coule rapidement hors de l'espace qu'il occupait à l'état solide et remplit complètement par capillarité l'intervalle entre les couches du tube. La dimension ra diale de cet intervalle est plus petite que celle dudit espace, ce qui facilite l'écoulement par capillarité. Quel que soit le degré de serrage appliquant les faces l'une contre l'autre, il sub siste un certain intervalle entre elles et plus les couches sont enroulées serrées l'une sur l'autre, plus le cuivre fondu a tendance à couler facile ment dans les intervalles étroits. On a constaté que 1a limite de l'action capillaire exercée par le cuivre fondu est d'environ 0,1 mm.
Lorsque le cuivre coule entre les couches du tube, il ne s'écoule pas en dehors du joint. L'écoulement s'arrête à la surface périphérique du tube, en réunissant ainsi complètement, avec certitude, les faces intérieure et extérieure du tube.
L'invention a également pour objet le tube obtenu par le procédé ci-dessus, caractérisé en ce qu'il consiste en une bande en acier enroulée dans le sens de sa largeur sur 7200 de manière à constituer un tube à deux couches superpo sées, la portion de bande séparant les deux cou ches à l'endroit du joint s'étendant obliquement et ses deux faces étant en contact avec les bords de la bande, les faces en contact desdites cou ches étant réunies entre elles au moyen d'un métal de liaison. Le dessin représente, à titre d'exemple, des machines pour la mise en oeuvre du procédé revendiqué et deux formes d'exécution du tube revendiqué. La fig. 1 représente, sous forme schémati que, une desdites machines.
La fig. 2 est une coupe transversale d'un tube à un stade de sa fabrication. La fig. 3 représente un four de traitement thermique des tubes. La fig. 4 est une coupe transversale tielle à plus grande échelle du tube fini.
La fig. 5 représente une autre machine pour la fabrication des tubes.
La fig. 6 est une coupe suivant la ligne de la fig. 5.
La fig. 7 est une coupe à plus grande échelle d'un tube fabriqué au moyen de la ma chine des fig. 5 et 6.
Dans la machine représentée à la fig. 1, une bande en acier 2 est déroulée d'une bobine 1 pour avancer dans le sens longitudinal, entre plusieurs cylindres de façonnage, qui roulent cette bande sur elle-même dans le sens de la largeur d'environ 720,, pour former un tube à deux couches superposées. Un mandrin 4, maintenu par un support 5 s'engage dans l'ébauche de tube formée à partir de 1a bande à l'endroit où celle-ci est encore ouverte, et comporte une portion de bout 6, disposée entre les deux derniers cylindres opposés de façon que ceux-ci compriment fortement l'une contre l'autre les couches du tube.
Un ruban 21 de cuivre se déroule à partir d'une bobine 20 pour être pris entre les cou ches du tube, après être passé sur un tendeur 22. Le ruban de cuivre 21 (fig. 2) est disposé entre la couche intérieure 10 et la couche exté rieure 11 à un endroit éloigné des bords de la bande enroulée, de préférence à 90o de ces bords.
La pression exercée sur le tube par les deux derniers cylindres et par 1e mandrin est telle que les couches du tube, à l'endroit où se trouve le ruban de cuivre, et ce ruban, se dé forment de manière qu'ils soient en contact intime entre eux et que les couches soient, de part et d'autre du ruban, en contact intime entre elles, si bien qu'aucun espace vide ne subsiste, d'une part, entre ces couches et, d'au tre part, entre le ruban et les couches. La fig. 2 représente le tube tel qu'il se présente au moment où il sort des cylindres de façonnage.
La bande est enroulée sur 720e environ, de façon à présenter une couche intérieure 10 et une couche extérieure 11, dont les faces 12 sont en contact. La portion de bande séparant les deux couches à l'endroit du joint s'étend obliquement, comme représenté en 13, et ses deux faces 14 et 15 sont en contact avec les bords de la bande. Les bords sont de préfé rence biseautés de façon à pouvoir s'appliquer étroitement contre la portion décalée 13. Le ruban est en contact avec les couches qui le serrent, de sorte que le tube, pendant son mou vement longitudinal, entraîne le ruban à partir de la bobine. Le tube ainsi formé et le ruban disposé entre ses couches avancent dans le sens longitudinal d'un mouvement continu.
Le tube ainsi formé peut être coupé en tronçons relativement longs, pour pouvoir su bir un traitement thermique. La fig. 3 repré sente un four 25 auquel fait suite un refroidis seur 26 et qui comporte plusieurs tuyaux de guidage 27 le traversant et par lesquels on peut faire passer simultanément dans le four et dans le refroidisseur plusieurs tronçons de tubes. De préférence, on maintient une atmosphère non oxydante ou réductrice dans le four, en y in troduisant par un tuyau d'admission 28 un gaz non oxydant ou réducteur ; on peut ensuite faire brûler le gaz à l'extrémité d'entrée du four.
On soumet le tube à une température suf fisante pour faire fondre le ruban de cuivre sur toute la longueur du tube; le cuivre fondu coule ainsi par capillarité entre les couches du tube en remplissant l'intervalle 30 (fig. 4) existant entre ces couches et en laissant à peu près vide l'espace 21a dans lequel il se trouvait à l'état solide. Dans certains cas, un petit excès de cuivre 31 reste dans ledit espace.
La machine représentée aux fig. 5 et 6 est semblable à la machine décrite ci-dessus et ses organes, qui sont les mêmes que ceux décrits ci-dessus, sont désignés par les mêmes référen ces. La machine des fig. 5 et 6 comprend deux cylindres 36 et 37 destinés à former une rai nure 35 (fig. 7) dans la bande, le cylindre 36 comportant une nervure 38 provoquant le dé placement du métal de la bande et formant ladite rainure dont la section est pratiquement la même que celle du ruban de cuivre. Celui- ci arrive dans la rainure 35 au fur et à mesure de la formation du tube, par exemple au moyen d'un dispositif de guidage 39 (fig. 5).
Cependant, le contact et le serrage par friction entre le ruban et la bande à l'endroit de la rai nure sont suffisants pour tirer le ruban hors de la bobine et provoquer son mouvement con tinu.
Dans la mise en #uvre du procédé, on peut amener les faces de la bande en acier nu en contact direct, en ne formant qu'un intervalle de dimensions très faibles entre les couches d'acier. Ce résultat est avantageux, car ainsi qu'il a déjà élé dit, le cuivre fondu a tendance à couler dans cet intervalle étroit, et le résultat est d'autant meilleur que l'intervalle est plus étroit. La quantité de cuivre nécessaire pour remplir ledit intervalle n'a pas besoin d'être réglée avec une grande précision, car si le cui vre est en excès il reste dans la rainure 35. En effet, le cuivre fondu coule entre les couches par capillarité et ne peut donc pas couler hors du joint ni à l'intérieur, ni à l'extérieur du tube.
Les dimensions du ruban doivent être dé terminées d'après les dimensions. du tube et l'usage auquel il est destiné, pour que la paroi présente, à l'endroit de l'espace qu'occupait le cuivré à l'état -solide, approximativement la même résistance à la traction et à la flexion que le reste de la paroi. En pratique, on détermine la largeur et l'épaisseur du ruban de façon que la longueur périphérique dudit espace ne dé passe pas le quart de la longueur périphérique du tube et que la dimension radiale de cet espace ne dépasse pas le cinquième de l'épais seur de la paroi du tube.
Par les mises en oeuvre du procédé décri tes, on évite de devoir appliquer sur une face de la bande une couche de métal de liaison, ce qui constitue une opération coûteuse. De plus, pour ménager entre les couches du tube un intervalle permettant l'écoulement par capilla rité du cuivre fondu, il n'est pas nécessaire de serrer ces couches aussi fortement que dans le cas d'une couche de métal de liaison. Par suite de la capillarité, le cuivre remplit tout ledit intervalle, assurant ainsi une liaison ininterrom pue entre les couches du tube.
On réalise en outre une économie dans la quantité de cuivre consommée ; .en effet, il suffit d'une quantité de cuivre égale environ au tiers de celle qui est nécessaire pour fabriquer un tube avec une bande recouverte d'une couche de cuivre.
Le tube obtenu présente des surfaces inté rieure et extérieure propres, sans bavure ni saillie.
Bien entendu, on peut employer deux ou plusieurs rubans de métal de liaison, bien qu'on donne généralement la préférence à un seul ruban. Cependant, si l'on désire fabriquer un tube susceptible de résister à de grands efforts de déformation, il peut être nécessaire de ré duire la largeur du ruban, en particulier s'il s'agit de tubes de grand diamètre ; dans ce cas, on utilisera deux rubans décalés angulairement et ayant chacun une largeur à peu près égale à la moitié de celle d'un ruban unique de même épaisseur.
Le métal de liaison, au lieu d'être du cui vre, pourrait être un alliage contenant du cuivre.
Method of manufacturing a tube Various processes are known for manufacturing a tube from a steel strip, sealed and welded using a bonding metal such as copper or a copper alloy. such as bronze or brass.
For example, one of these methods consists of forming the tube from a steel strip which is wound up and introducing into the tube a copper wire or powdered copper on a support which must melt and flow into it. forming a seal making the tube waterproof. One difficulty to which this process gives rise consists in the obligation to keep the seal of the tube at the bottom, which is not possible in the case of mass production. In addition, excess copper appears on the inside surface of the tube in the form of sheets or droplets.
In addition, in the case of powdered copper, the support, when heated, melts and flows leaving gaps between the contacting faces, so that the quantity of copper is insufficient to fill these gaps and that 'one does not obtain a uniform joint.
Another recommended process consists in making double-walled tubes from two strips, one of which forms the outer layer. From a practical point of view, it is not possible to manufacture these tubes in series with the certainty that the wall of the tube is of double thickness throughout its extent. Variations in the width and thickness tolerances of the webs are inevitable and a gap results between the edges of the inner layer or the outer layer. Even if the quantity of copper is sufficient to fill this gap, the resistance of the tube, in the aforementioned interval, does not exceed that of a single steel strip, given the low resistance of copper.
Also, if the inner band is too narrow or the outer band is too wide, the two bands are not in close contact with each other.
The present invention relates to a process for manufacturing a: tube from a steel strip, aiming to remedy the drawbacks indicated and characterized in that the strip is advanced in the longitudinal direction and, as it advances, it is rolled on itself in the direction of its width of at least 720 to obtain a tube with superimposed layers, it is advanced on the strip, in the same direction and before qu 'it has not been completely wound up on itself, a ru ban of a bonding metal so that it is taken, once the strip has been wound up, between the layers of this one in a place far from the edges of the wound tape,
the strip is acted upon so that the contact between its layers is such that, by heating the tube to melt the strip, the molten bond metal can flow between the layers in contact and completely fill the very small gap existing between these layers, and the tube is finally cooled so as to solidify the bond metal.
The ribbon of bonding metal, for example copper, when molten quickly flows out of the space which it occupied in the solid state and completely fills the gap between the layers of the tube by capillary action. The radial dimension of this gap is smaller than that of said gap, which facilitates the flow by capillary action. Whatever the degree of tightening applying the faces against each other, there is a certain gap between them and the more the layers are wound tightly one on the other, the easier the molten copper tends to flow. ment in narrow intervals. It has been found that the limit of capillary action exerted by molten copper is about 0.1 mm.
When copper flows between the layers of the tube, it does not flow outside the joint. The flow stops at the peripheral surface of the tube, thereby completely and securely joining the inner and outer faces of the tube.
The subject of the invention is also the tube obtained by the above process, characterized in that it consists of a steel strip wound in the direction of its width over 7200 so as to constitute a tube with two superposed layers, the strip portion separating the two layers at the location of the joint extending obliquely and its two faces being in contact with the edges of the strip, the surfaces in contact of said layers being joined together by means of a metal link. The drawing shows, by way of example, machines for carrying out the claimed method and two embodiments of the claimed tube. Fig. 1 shows, in schematic form, one of said machines.
Fig. 2 is a cross section of a tube at one stage in its manufacture. Fig. 3 shows a heat treatment furnace for tubes. Fig. 4 is an enlarged cross section of the finished tube.
Fig. 5 shows another machine for the manufacture of tubes.
Fig. 6 is a section taken along the line of FIG. 5.
Fig. 7 is a section on a larger scale of a tube manufactured by means of the machine of FIGS. 5 and 6.
In the machine shown in FIG. 1, a steel strip 2 is unwound from a reel 1 to advance in the longitudinal direction, between several shaping rolls, which roll this strip on itself in the width direction of about 720 ,, to form a tube with two superimposed layers. A mandrel 4, held by a support 5, engages in the tube blank formed from the strip where the latter is still open, and comprises an end portion 6, disposed between the last two rolls. opposites so that they strongly compress the layers of the tube against each other.
A copper tape 21 unwinds from a coil 20 to be taken between the layers of the tube, after passing over a tensioner 22. The copper tape 21 (fig. 2) is placed between the inner layer 10 and the outer layer 11 at a location remote from the edges of the wound strip, preferably 90 ° from these edges.
The pressure exerted on the tube by the last two cylinders and by the mandrel is such that the layers of the tube, where the copper tape is, and this tape, deform so that they are in contact. intimate between them and that the layers are, on either side of the tape, in intimate contact with each other, so that no empty space remains, on the one hand, between these layers and, on the other hand, between the tape and the layers. Fig. 2 shows the tube as it looks when it comes out of the shaping rolls.
The strip is wound over approximately 720th, so as to present an inner layer 10 and an outer layer 11, the faces 12 of which are in contact. The strip portion separating the two layers at the location of the joint extends obliquely, as shown at 13, and its two faces 14 and 15 are in contact with the edges of the strip. The edges are preferably bevelled so that they can be pressed tightly against the offset portion 13. The tape is in contact with the layers which clamp it, so that the tube, during its longitudinal movement, drives the tape away. of the coil. The tube thus formed and the tape disposed between its layers advance in the longitudinal direction in a continuous movement.
The tube thus formed can be cut into relatively long sections, in order to be able to undergo heat treatment. Fig. 3 shows an oven 25 which is followed by a cooler 26 and which comprises several guide pipes 27 passing therethrough and by which several sections of tubes can be passed simultaneously into the oven and into the cooler. Preferably, a non-oxidizing or reducing atmosphere is maintained in the furnace, by introducing therein through an inlet pipe 28 a non-oxidizing or reducing gas; the gas can then be burnt at the inlet end of the furnace.
The tube is subjected to a temperature sufficient to melt the copper tape over the entire length of the tube; the molten copper thus flows by capillary action between the layers of the tube, filling the gap 30 (FIG. 4) existing between these layers and leaving the space 21a in which it was in the solid state almost empty. In some cases, a small excess of copper 31 remains in said space.
The machine shown in fig. 5 and 6 is similar to the machine described above and its members, which are the same as those described above, are designated by the same references. The machine of fig. 5 and 6 comprises two cylinders 36 and 37 intended to form a groove 35 (fig. 7) in the strip, the cylinder 36 comprising a rib 38 causing the displacement of the metal of the strip and forming said groove, the section of which is practically the same as that of the copper tape. The latter arrives in the groove 35 as the tube is formed, for example by means of a guide device 39 (FIG. 5).
However, the contact and friction grip between the tape and the tape at the groove is sufficient to pull the tape off the spool and cause its continuous movement.
In carrying out the process, the faces of the bare steel strip can be brought into direct contact, forming only a very small gap between the steel layers. This result is advantageous, because as it has already been said, the molten copper tends to flow in this narrow gap, and the result is better the narrower the gap. The quantity of copper necessary to fill said gap does not need to be regulated with great precision, because if the copper is in excess it remains in the groove 35. Indeed, the molten copper flows between the layers by capillary action. and therefore cannot flow out of the seal, neither inside nor outside the tube.
The dimensions of the tape should be determined from the dimensions. of the tube and the use for which it is intended, so that the wall presents, at the location of the space occupied by the copper in the solid state, approximately the same tensile and bending strength as the rest of the wall. In practice, the width and the thickness of the tape are determined so that the peripheral length of said space does not exceed a quarter of the peripheral length of the tube and that the radial dimension of this space does not exceed one fifth of the thickness. sor of the tube wall.
By implementing the method described, the need to apply a bonding metal layer to one face of the strip is avoided, which constitutes an expensive operation. In addition, in order to leave an interval between the layers of the tube allowing the capillary flow of the molten copper to flow, it is not necessary to tighten these layers as strongly as in the case of a bonding metal layer. As a result of capillary action, the copper fills the entire said gap, thus ensuring an uninterrupted bond between the layers of the tube.
There is also a saving in the quantity of copper consumed; . indeed, it suffices a quantity of copper equal to about a third of that which is necessary to manufacture a tube with a strip covered with a layer of copper.
The tube obtained has clean interior and exterior surfaces, without burrs or protrusions.
Of course, two or more tapes of bonding metal can be employed, although preference is generally given to a single tape. However, if it is desired to manufacture a tube capable of withstanding great deformation forces, it may be necessary to reduce the width of the strip, in particular if it is a question of tubes of large diameter; in this case, two ribbons angularly offset and each having a width approximately equal to half that of a single tape of the same thickness will be used.
The bond metal, instead of copper, could be an alloy containing copper.