CH331299A - Procédé pour souder un tube métallique et dispositif pour la mise en eouvre de ce procédé - Google Patents

Procédé pour souder un tube métallique et dispositif pour la mise en eouvre de ce procédé

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CH331299A
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Inventor
C Rudd Wallace
J Stanton Robert
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Magnetic Heating Corp
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K13/00Welding by high-frequency current heating
    • B23K13/04Welding by high-frequency current heating by conduction heating
    • B23K13/043Seam welding
    • B23K13/046Seam welding for tubes

Description


  Procédé pour souder un tube     métallique     et dispositif pour la     mise    en     aeuvre    de ce procédé    La présente invention a pour objets un  procédé pour souder un tube métallique et  un dispositif pour la mise en     aeuvre    de ce  procédé.  



  On     connait    déjà des procédés de soudure  de tubes métalliques consistant à faire avancer  d'une manière continue un tube comportant  une fente le long d'une génératrice, à soumet  tre ensuite ce tube à un chauffage et à une  pression exercée par des galets de manière à  fermer la fente et à souder l'un sur l'autre les  deux bords de celle-ci.

   Il était d'un usage cou  rant jusqu'à présent, dans l'application de ce  procédé à la soudure de tubes d'acier, de  souder les bords de la fente par un chauffage  à résistance électrique ; on appliquait un cou  rant électrique intense en utilisant des contacts  constitués par des galets de cuivre, qui pres  saient fortement le métal du tube de chaque  côté de la fente, de manière que le courant  passe de l'un de ces galets à l'autre galet direc  tement à travers la fente à l'endroit du point  de soudure, et aussi     circonférentiellement    au  tour de celui-ci, à travers le métal du tube.

    On utilisait généralement un courant alter  natif d'une fréquence comprise à peu près  entre 60 et 180 cycles, ou atteignant quelque  fois 300 cycles dans le cas où le tube avançait  rapidement et où on désirait éviter des effets    appréciables des pulsations du courant sur la       structure    de la soudure.

   Puisqu'il est essentiel  dans un tel procédé de     faire    passer un cou  rant très intense à travers le métal du tube  afin de chauffer rapidement la masse entière  de celui-ci, il est également nécessaire     d7appli-          quer    les galets de contact avec une forte pres  sion contre le tube afin d'assurer un bon  contact électrique ; le tube d'acier est capable  dans la plupart des cas de résister à une     telle     pression ;

   par contre, si le tube est en un  métal non ferreux plus mou, par exemple en  aluminium, ou possède des parois minces, on  ne peut pas appliquer     facilement    par les galets  une pression     suffisante    pour assurer le bon  contact nécessaire avec le tube sans risquer de  déformer celui-ci. En conséquence, on s'est  efforcé, pour souder les tubes à parois minces  ou tubes constitués par des métaux relative  ment mous, d'utiliser le     chauffage    par induc  tion, en entourant par exemple le tube en  mouvement par une bobine de     chauffage    à  induction, à un endroit précédant immédiate  ment la zone de soudure.

   Cependant, il est       difficile    d'induire par ce procédé dans le tube  un courant suffisant pour le     chauffer    rapi  dement,. en particulier si le tube est en un métal  non magnétique, parce que la pièce consti  tuant le tube est un cylindre ouvert le long      d'une génératrice, et aussi parce qu'il doit  y avoir une distance radiale appréciable entre  la bobine de     chauffage    et le tube de manière à  réaliser un jeu mécanique     suffisant    permettant  de déplacer le tube à grande vitesse.

   Ce pro  cédé consistant à     chauffer    par induction le tube  en l'entourant d'une bobine présente l'incon  vénient qu'un     chauffage    assez important se  produit dans les parois du tube, y compris les       parties    opposées à la fente.  



  La présente invention permet d'éviter les  difficultés que présentent les deux procédés  décrits ci-dessus. Le procédé selon l'inven  tion pour souder ensemble les bords d'une  fente longitudinale d'un tube métallique, con  siste à faire avancer le tube longitudinalement  tout en lui appliquant une pression pour  fermer la fente dans une zone     déterminée    où  s'opère la soudure, et à     chauffer    les bords de  la fente<B>a</B> de manière à porter cette zone à la  température de soudure ;

   il est caractérisé par  le fait qu'on réalise ce chauffage en amenant  au tube un courant électrique à haute fré  quence en appliquant sur le tube les bornes  de polarités opposées d'une source de courant  en des endroits situés au voisinage de chacun  des deux bords de la fente et en avant de  ladite zone de soudure, ce courant ayant une  fréquence d'au moins environ 50 000 cycles  par seconde, de sorte que la plus grande partie  de ce courant suit le trajet de plus faible impé  dance qui lui est     offert    dans le tube et passe  le long des bords de la fente jusqu'à la zone  de soudure,     l'effet    de     chauffage    de ce courant  se trouvant ainsi concentré dans les bords de  la fente entre les endroits où le courant est  appliqué au tube et la zone de soudure.  



  Le dispositif pour la mise en     oeuvre    du  procédé défini ci-dessus comprend des moyens  pour faire avancer le tube longitudinalement et  le faire passer entre des moyens destinés à  appliquer une pression au tube en vue de  fermer la fente dans la zone de soudure, des  moyens pour     chauffer    les bords de la fente de  manière à porter la zone de soudure à la tem  pérature de soudure, et est caractérisé par le  fait qu'il comprend des électrodes destinées à  être mises en contact avec le tube en des    endroits situés au voisinage de chacun des  bords de la fente et en avant de la zone de  soudure, et des moyens pour appliquer un  courant électrique à haute fréquence auxdites  électrodes, dont la fréquence est d'au moins  environ 50 000 cycles par seconde.  



  Les dessins annexés illustrent à titre  d'exemples quelques mises en     oeuvre    du pro  cédé selon l'invention.  



  La     fig.    1 est une vue en perspective des  pièces essentielles d'une première forme d'exé  cution du dispositif pour la mise en     oeuvre    du  procédé, montrant la position d'une certaine  longueur de tube en cours de progression pen  dant la soudure.  



  Les     fig.    2 à 5 représentent en perspective  d'autres dispositions des contacts de ce dispo  sitif. Si on considère maintenant en détail la       fig.    1, on voit en 10 un tube avançant d'une  manière continue à partir d'un dispositif qui  a donné à une bande métallique plane la forme  d'un tube possédant une fente 11. Le dispositif  utilisé pour former un tel tube, dont la fente  11 est limitée par deux surfaces marginales  et opposées, rectifiées et brillantes, n'est pas  décrit et pas représenté sur le dessin. Ce dispo  sitif peut être de l'un des types utilisés commu  nément jusqu'à présent pour former de tels  tubes.  



  Les bords de la fente 11 sont amenés en  contact l'un avec l'autre au point 12 et soudés  pendant l'avance du tube, grâce à l'action des  galets opposés de pression 13 et 14, qui peu  vent être construits et actionnés de la même  manière que dans les différentes machines bien  connues à souder les tubes.  



  Deux contacts 15 et 16, séparés par une  couche isolante 17 capable de résister aux  températures élevées, sont montés sur un sup  port de manière à pouvoir être engagés respec  tivement par coulissement entre les surfaces  marginales opposées 18, 19 de la fente 11.  Ces contacts peuvent être formés par des  alliages métalliques capables de supporter des  températures élevées sans se corroder et de  résister à l'abrasion.      Les contacts 15, 16 sont connectés res  pectivement d'une manière amovible, au moyen  des vis 20, à des barres conductrices 21, 22,  constituées par du cuivre ou un autre métal  bon conducteur de l'électricité.

   Ces barres  conductrices sont connectées à une source de  courant à haute fréquence, par exemple aux  bornes d'un transformateur capable de trans  former le courant fourni par une source à haut  voltage et à haute fréquence en un courant  intense à bas voltage et à haute fréquence, de  préférence comprise entre 300 000 et 500 000  cycles par seconde. On peut utiliser, si on le  désire, une fréquence beaucoup plus élevée,  pouvant atteindre plusieurs millions de cycles  par seconde, mais une fréquence d'environ  400 000 cycles par seconde est largement suf  fisante dans les cas courants.  



  L'intensité du courant que l'on fait passer  dans le circuit des contacts 15, 16 peut varier  entre des limites très différentes, suivant les  dimensions et l'épaisseur du tube, et suivant  la vitesse de son déplacement longitudinal ; la  quantité de chaleur appliquée augmente natu  rellement proportionnellement à l'augmentation  de la vitesse du tube, et cette quantité de cha  leur est d'autant plus importante que les parois  du tube sont plus épaisses. Il faut appliquer un  courant suffisant pour que les bords du métal  dans la fente 11 fondent et se soudent exacte  ment au moment où ils viennent en contact  l'un avec l'autre au point 12, tandis que le  métal éloigné de ces surfaces marginales reste  solide.

   D'une manière générale, les tubes de  grand diamètre n'exigent pas un courant de  chauffage sensiblement plus fort que les tubes  de petit diamètre ayant la même épaisseur de  paroi. Ceci et le fait que l'application d'un  courant à haute fréquence n'exige pas une  grande pression de contact constituent des  avantages importants ; on peut par conséquent  appliquer ce procédé à des tubes dont les  dimensions, la forme, la résistance et le métal  sont très différents.  



  Avec un courant intense à haute fréquence  et un voltage relativement faible appliqués<B>dé</B>  cette manière, la plus grande partie du courant  passant dans le métal du tube suit nécessaire-    ment, pour des raisons qui seront expliquées  plus loin, un trajet partant de l'un des con  tacts coulissants, qui suit l'un des bords de la  fente jusqu'au point de soudure et revient  ensuite en sens inverse le long du bord opposé  de la fente jusqu'à l'autre contact ; une partie  très faible du courant s'écoule suivant la cir  conférence du tube.

   La raison de ce phéno  mène est que le courant à haute fréquence  a fortement tendance à suivre le trajet de  moindre impédance qui lui est offert, et puis  que l'impédance qui s'oppose au passage du  courant à haute fréquence est principalement  une réactance inductive, on peut déterminer  le trajet que suivra le courant en se basant  principalement sur l'inductance. Puisque les  bords de la fente qui doivent être soudés sont  très voisins l'un de l'autre, le courant à haute       fréquence    suivant ces bords est soumis à une  impédance beaucoup plus faible que les cou  rants tendant à l'écouler     circonférentiellement     autour du tube.  



  Puisque, pour les raisons précédentes, la  quasi-totalité du courant à haute fréquence  passe le long des surfaces marginales rappro  chées de la fente en forme de V, il en résulte  que la température de ces surfaces continue à  augmenter, après leur passage au droit des  contacts, et que cette température atteint un  maximum exactement au moment où les bords  se fondent ensemble à l'endroit de la soudure.       Il    en résulte donc que chaque zone des bords  de la fente qui se rapproche des contacts peut  les franchir avant d'avoir été portée à une tem  pérature très élevée ; on évite donc ainsi les  difficultés causées par les températures élevées  à l'endroit des contacts.

   Cependant, puisque  le courant à haute fréquence continue à passer  le long des bords de la fente en V, jusqu'au  moment où ces bords se fondent ensemble à  l'endroit de la soudure, ceux-ci peuvent être  chauffés au point de se ramollir suffisamment  pour être soudés, sans risquer d'être endom  magés ou déformés en venant en contact dans  cet état avec une partie quelconque du dispo  sitif ; les bords sont portés à la température  de soudure désirée juste au moment où ils  sont sur le point de se fondre ensemble et      seulement dans la zone réduite intéressée.

   De  cette manière, on peut     utiliser    le courant de  chauffage avec un rendement exceptionnelle  ment élevé, parce qu'aucune partie du tube, à  l'exception de la zone de     sbudure    de dimen  sions très réduites, ne doit être portée à une  température élevée.  



  Même dans cette zone, le chauffage jus  qu'à la plus haute température est limité dans  le temps sensiblement à la durée de la soudure.  Cette zone est réduite approximativement à  un point, dans lequel les bords de la fente se  touchent. Ces bords ne sont ramollis que dans  une profondeur extrêmement petite de l'ordre  de grandeur de 25     [t.    Cette profondeur dépend  de la fréquence du courant. Pour des raisons  pratiques ces fréquences sont limitées à des  valeurs qui comme limite inférieure sont com  prises entre 50 000 et 100 000 cycles et comme  limite supérieure sont de plus de 500 000  cycles.  



  Dans     certains    cas, en particulier si le dia  mètre du tube est relativement faible, une  partie considérable du courant a cependant  tendance à s'écouler     circonférentiellement     autour du tube au lieu de suivre les bords de  la fente en forme de V, et la zone de soudure  peut avoir tendance à changer de position le  long de la direction de déplacement du tube ;  il en résulte alors une     diminution    du rende  ment et des irrégularités dans la soudure. On  a trouvé que ces difficultés pouvaient être sur  montées, grâce à des moyens qui rendent pos  sible une augmentation de la vitesse à laquelle  on peut faire avancer le tube, tout en réalisant  cependant une soudure d'une grande uni  formité.  



  On peut appliquer sur deux côtés opposés  du tube, des galets supplémentaires 25 et 26,  dans une position où     ils    pressent énergique  ment les bords 18, 19 de la fente respective  ment- contre les contacts 15 et 16. Ces galets  doivent soit être en une matière isolante, soit  comporter des surfaces isolantes ou être montés  sur des arbres de support isolants.  



  Dans la forme d'exécution représentée sur  la     fig.    1, la barre conductrice 22 est repré  sentée avec un     intervalle    de discontinuité 27,    au-dessus duquel la partie 22a de la barre  conductrice s'étend jusqu'à sa connexion à  l'arrivée du courant. Le but de cet intervalle  est de permettre de connecter en série avec le  circuit une partie conductrice 30 ayant la  forme d'une épingle à cheveux s'étendant vers  le bas depuis la portion 22a de la barre con  ductrice jusqu'en un point voisin de l'un des  bords de la fente 11, puis le long de ce bord  jusqu'à un point situé au-dessus du point 12.

    En ce dernier point, cette partie conductrice 30  est repliée de manière à revenir sur elle-même  en suivant l'autre bord de la fente 11, juste  au-dessus de celui-ci, et elle vient ensuite en  contact avec la partie 22 de la barre conduc  trice. Le rôle de la partie conductrice 30 est  de contribuer à concentrer le courant le long  des bords de la fente 11, en raison de ce que  l'on appelle   l'effet de proximité   dans la  technique du chauffage par induction. Autre  ment dit, la partie 30 sert à diminuer l'induc  tance du trajet suivi par le courant entre les  deux contacts.  



  Dans la forme d'exécution représentée sur  la     fig.    1, le courant venant de la source tra  verse la partie 22a de la barre conductrice,  puis le conducteur 30 en forme d'épingle à  cheveux, la portion 22 de barre conductrice,  le contact 16, l'un des bords de la fente 11,  la zone 12, l'autre bord de la fente 11, le  contact 15 et enfin la barre conductrice 21  qui assure son retour à la source.  



  En raison du courant intense utilisé, il est  généralement nécessaire de prévoir un moyen  de refroidissement pour les barres conductrices  21 et 22, 22a. Ce moyen peut être réalisé en  prévoyant dans ces organes des cavités, comme  on le voit sur le dessin, à travers lesquelles on  fait circuler un fluide de refroidissement. Le       fluide    est amené dans la barre 22a par une  cavité 35, passe de là à travers l'intérieur  creux de l'organe 30 jusqu'à une cavité 36  prévue dans la barre conductrice 22, puis  s'écoule à travers un tube en matière isolante  37 et pénètre dans une cavité 38 de la barre  conductrice 22a. La barre conductrice 21  comporte une cavité 39 en forme de U pour  recevoir le liquide de refroidissement.

        Il est bien entendu que le dispositif com  prend un moyen de support et de montage  isolé (non représenté) pour maintenir rigide  ment les barres conductrices dans les positions  représentées et pour pouvoir les régler éven  tuellement par rapport à la zone de sou  dure 12.  



  Comme     ori    le voit sur la     fig.    2, il n'est  pas nécessaire que les contacts 15a et 16a des  tinés à appliquer le courant à haute fréquence  aux deux bords opposés de la fente soient  exactement en face l'un de l'autre ; on peut  au contraire les décaler, l'un se trouvant en  avant de l'autre. Cette disposition peut être  utilisée quand il est possible de réaliser un  trajet relativement court du courant entre les  contacts et la zone de soudure ; elle permet  de réaliser une fente plus étroite dans le tube  à l'endroit où les bords de la fente doivent  être chauffés, ce qui diminue ainsi la réactance  du trajet suivi par le courant.  



  Dans d'autres cas, comme on le voit sur  la     fig.    3, on peut donner aux extrémités infé  rieures 41, 42 des contacts 15b, 16b la forme  voulue pour qu'elles viennent en contact avec  la surface extérieure du tube 10b le long des  bords de la fente. Avec cette disposition, on  peut réaliser une fente encore plus étroite à  l'endroit des contacts et réduire par consé  quent à un     n-inimum    l'impédance du trajet du  courant compris entre les contacts et la zone  de soudure.

   D'autre part, comme on le voit  sur la     fig.    4, on peut disposer les contacts  15c,<B>16e</B> de manière qu'ils s'étendent vers le  bas à travers la fente, et les munir d'extrémités  43, 44 qui viennent en contact avec la surface  intérieure du tube en des points disposés le  long de la fente très près de celle-ci. Cette  forme d'exécution est préférable quand les  surfaces intérieures du tube sont uniformes et  brillantes et par conséquent susceptibles de  réaliser de bons contacts électriques, ou quand  on désire réaliser un chauffage plus intense le  long de la partie inférieure des bords de la  fente.  



  La forme d'exécution représentée sur la       fig.    5 est la même que celle de la     fig.    3, avec  cette différence cependant que les contacts    15b, 16b sont disposés plus près de la zone  de soudure 12b et qu'un organe 62 est disposé  dans la fente du tube, en avant des contacts  pour empêcher les bords de la fente de venir  l'un contre l'autre prématurément ou irrégu  lièrement. Dans le cas où les contacts ne sont  pas interposés entre les bords de la fente,  ceux-ci peuvent avoir tendance à se rapprocher  trop tôt l'un de l'autre de sorte que la zone  de soudure peut avoir tendance à se déplacer  légèrement vers l'avant et vers l'arrière dans  le sens de la longueur du tube, en donnant  ainsi une soudure irrégulière.

   On peut éviter  cette difficulté en     interposant    l'organe d'écar  tement 62, immédiatement en avant des con  tacts. Cet organe 62 est     constitué    par deux  disques rotatifs en tôle métallique mince, isolés  l'un de l'autre et de l'arbre<I>63a</I> qui les porte.  Un support (non représenté) comportant des  paliers et dont la position peut être réglée est  prévu pour cet arbre. Un tel organe d'écarte  ment peut également être     utilisé    dans les dis  positions de chacune des autres figures.  



  Il est bien entendu qu'on peut utiliser,       comme    sur la     fig.    1, un support et-un dispo  sitif de     refroidissement    par     fluide    avec toutes  les formes de contacts représentées sur les       fig.    2 à 5 inclusivement, et qu'on peut égale  ment utiliser avec les contacts des     fig.    2 à 5  un conducteur en forme d'épingle à cheveux,  comme celui représenté en 30 sur la     fig.    1.  



  Si on examine de nouveau la     fig.    1, on  voit que le dispositif comprend un noyau  magnétique formé par un certain nombre de  tiges 50 en matière magnétique, qui sont sup  portées à l'intérieur du tube en mouvement  au moyen d'une     pièce    isolante en équerre 51,  qui s'étend vers le bas à travers la fente 11 et  qui est conformée de manière à serrer et fixer  en place une bande isolante 52 enserrant les  tiges 50. Ces tiges peuvent être constituées par  exemple par un oxyde     magnétique    aggloméré  qui est une matière isolante, possédant un  faible facteur de perte ainsi qu'une résistivité  élevée ; l'un de ces matériaux est par exem  ple la matière     connue    sous le nom de   Ferra  mic   (marque déposée aux U. S. A.).

   Cepen  dant ce noyau peut être formé aussi par une      autre matière quelconque possédant une per  méabilité élevée et ne donnant lieu qu'à des  pertes très faibles par courants de Foucault.  Comme on le voit sur le dessin, ce noyau  magnétique s'étend depuis une zone située     au-          dessous    des contacts et à l'intérieur du tube  jusqu'à une région située à proximité de la  zone de soudure 12. Ce noyau magnétique  remplit une grande partie de l'espace inté  rieur du tube, à l'exception de la région se  trouvant immédiatement au-dessous de la fente  11 et du jeu nécessaire le long des parois  du tube.

      Ce noyau magnétique intérieur peut être  complété par des tiges 60 d'une matière magné  tique analogue, qui sont disposées autour de  la surface extérieure du tube et qui sont main  tenues en place par un support isolant 61 fixé  sur ces tiges. Cependant, le noyau intérieur se  révélera généralement comme beaucoup plus       efficace    que ce noyau extérieur.  



  On a trouvé     qu'il    était possible, avec un  noyau intérieur en matière magnétique, d'aug  menter jusqu'à 8 à 10 fois l'inductance du  trajet     circonférentiel    allant du contact 15 à  l'autre contact 16 ; si on choisit pour le noyau  une matière possédant une faible résistivité, les  pertes de puissance ne sont pas augmentées  d'une manière appréciable au-delà de celles  qui se produiraient en l'absence d'un tel  noyau.

   En utilisant un tel noyau, on peut,  comme on l'a constaté au cours d'un essai,  souder un tube d'aluminium d'un diamètre de  50,8 mm et d'une épaisseur de 2 mm à la  vitesse de 13,5 mètres à la minute, en utilisant  un courant d'une fréquence de 400 kilocycles       fourni    par un générateur de 20 kW ; en opé  rant d'autre part dans les mêmes conditions,  mais sans utiliser le noyau, on ne pouvait  faire avancer le tube, en le soudant d'une  manière correcte, qu'à des vitesses d'environ  7,2     mètres/minute.    Dans l'essai décrit ci-dessus,  les pièces étaient disposées de manière que la  distance entre la zone de soudure et les bords  arrière des contacts soit d'environ 56,8 mm.

    On a constaté que cette distance est légèrement       inférieure,    à cette valeur quand il s'agit de  souder des tubes en métal non ferreux. Dans    un essai analogue de soudure d'un tube d'acier,  on a constaté que cette distance était voisine  de 57,1 mm. Dans un autre essai exécuté avec  un tube d'acier, en utilisant un courant d'une  fréquence de 375 kilocycles fourni par un  générateur de 20 kW, on a constaté qu'on  pouvait souder ce tube à une vitesse supé  rieure à 15 mètres à la minute, le tube ayant  un diamètre de 50,8 mm et une épaisseur de  paroi de 1,3 mm. Il n'y avait aucune arête  saillante, ni aucune autre irrégularité le long  de la ligne de soudure. Avec des générateurs à  haute fréquence plus puissants, on peut évi  demment augmenter considérablement les  vitesses de soudure mentionnées ci-dessus.

   C'est  un grand avantage que les générateurs à haute  fréquence utilisés pour ce procédé de soudure  à grande vitesse sont beaucoup moins coû  teux que les générateurs comparables à basse  fréquence utilisés jusqu'à présent pour la sou  dure des tubes. La disposition des contacts per  met de monter et de régler la machine en  quelques minutes pour des dimensions diffé  rentes de tube, au lieu des nombreuses heures  que nécessitaient les anciens dispositifs.  



  Il faut remarquer que le noyau magnétique  utilisé dans le dispositif décrit ici joue un rôle  tout à fait différent de celui du noyau magné  tique utilisé pour le chauffage à induction des  tubes dans le cas où une bobine de chauffage  par induction est disposée autour du tube.  Dans ce cas, l'addition du noyau augmente le       flux    magnétique total produit par la bobine,  et ce flux augmente à son tour le courant  total circulant     circonférentiellement    dans le  tube par suite de l'induction. Dans le cas  présent, les effets produits par le noyau magné  tique sont en réalité opposés à ceux réalisés  avec de tels procédés de chauffage par induc  tion.

   Dans le procédé décrit, le noyau diminue  le courant circulant autour du tube et force  la plus grande partie du courant à suivre le  trajet utile allant d'un contact à la zone de  soudure et de celle-ci à l'autre contact.  



  La puissance à haute fréquence nécessaire  est fonction de l'épaisseur du tube et elle  est en grande partie indépendante du diamètre  du tube. Ainsi, il ne faut pas sensiblement plus      de puissance pour souder des tubes de gros  diamètre que pour souder des tubes de petit  diamètre ; ceci est la conséquence du fait que  le chauffage est limité aux bords à souder. Le  contraire se produit dans les procédés de  chauffage par induction à basse fréquence ;  dans ces procédés, plus le diamètre du tube  est grand, plus la puissance nécessaire est  importante, parce qu'une partie considérable  de la chaleur est répartie dans des régions éloi  gnées des bords de la fente.

   Le procédé décrit  présente aussi l'avantage de ne nécessiter  qu'une seule paire de contacts, tout en réalisant  cependant un effet de chauffage parfaitement  efficace tout le long des bords de la fente en  V, depuis les contacts jusqu'au point de sou  dure où la température est maxima. Au con  traire, avec les procédés à basse fréquence, si  on applique des courants intenses à travers  la fente, il faut utiliser, soit de gros galets à  grande conductibilité appliquant une forte  pression, soit un certain nombre de paires de  ces galets, dont chacune ne peut que produire  un chauffage momentané, en risquant même  que le tube se refroidisse après le passage de  chaque paire de galets et sans avoir aucune  possibilité de réaliser un chauffage soutenu et  accru des bords de la fente après qu'ils ont  quitté les contacts.  



  Les plus grands avantages du procédé  décrit sont obtenus avec les tubes à paroi rela  tivement mince, aussi bien en métal ferreux  qu'en métal non ferreux, qui ne pourraient pas  résister aux pressions de contact considérables  que nécessite le fort courant de chauffage exigé  par les anciens procédés de soudure par résis  tance, surtout si le tube doit progresser à  grande vitesse en vue d'une production écono  mique. Quand on a monté le dispositif pour  fabriquer des tubes de dimensions données,  avec les contacts des bords de la fente disposés  à une distance donnée de la zone de soudure,  on peut déterminer par le calcul la fréquence,  de manière que le courant suive le trajet  désiré ; on peut aussi déterminer facilement  cette fréquence au moyen de courts essais.

   Les  fréquences voisines de 100 000 cycles     entrai-          nent    actuellement certaines difficultés pratiques    du fait que cette bande de fréquences se trouve  entre la bande des génératrices     entramées    par  des moteurs et la bande des générateurs de fré  quence comportant des tubes à vide. En consé  quence, comme on l'a indiqué ci-dessus, ce  sont des fréquences de l'ordre de plusieurs cen  taines de milliers de cycles ou des     fréquences     plus élevées qui sont préférables actuellement  en pratique. Ces fréquences peuvent être obte  nues facilement et économiquement avec des  générateurs à tubes à vide.

Claims (1)

  1. REVENDICATIONS I. Procédé pour souder ensemble les bords d'une fente longitudinale d'un tube métallique, consistant à faire avancer le tube longitudinalement tout en lui appliquant une pression pour fermer la fente dans une zone déterminée où s'opère la soudure, et à chauf fer les bords de la fente de manière à porter cette zone à la température de soudure, carac térisé par le fait qu'on réalise ce chauffage en amenant au tube un courant électrique à haute fréquence en appliquant sur le tube les bornes de polarités opposées d'une source de.
    courant en des endroits situés au voisinage de chacun des deux bords de la fente et en avant de ladite zone de soudure, ce courant ayant une fréquence d'au moins environ 50 000 cycles par seconde, de sorte que la plus grande partie de ce courant suit le trajet de plus faible impédance qui lui est offert dans le tube et passe le"long des bords de la fente jusqu'à la zone de soudure, l'effet de chauffage de ce courant se trouvant ainsi concentré dans les bords de la fente entre les endroits où le cou rant est appliqué au tube et la zone de soudure. II.
    Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication I, comprenant des moyens pour faire avancer le tube longitu dinalement et le faire passer entre des moyens destinés à appliquer une pression au tube en vue de fermer la fente dans la zone de soudure, des moyens pour chauffer les bords de la fente de manière à porter la zone de soudure à la température de soudure, caractérisé par le fait qu'il comprend des électrodes destinées à être mises en contact avec le tube en des endroits situés au voisinage de chacun des bords de la fente et en avant de la zone de soudure, et des moyens pour appliquer un courant électrique à haute fréquence auxdites électrodes, dont la fréquence est d'au moins environ 50 000 cycles par seconde.
    SOUS-REVENDICATIONS 1. Procédé de soudure selon la revendi cation I, caractérisé par le fait qu'on utilise un courant d'une fréquence comprise entre 300 et 500 kilocycles/seconde. 2. Procédé de soudure selon la revendi cation I, caractérisé par le fait qu'on fait passer le courant électrique, avant qu'il arrive à l'un desdits endroits, à travers un conducteur conformé de manière à s'étendre le long des bords de la fente entre lesdits endroits et la zone de soudure, le courant à haute fré quence passant dans ce conducteur étant des tiné à abaisser l'inductance du trajet suivi par le courant concentré dans les bords de la fente jusqu'à la zone de soudure. 3.
    Procédé de soudure selon la revendi cation I, caractérisé par le fait qu'on applique le courant électrique aux bords de la fente au moyen d'électrodes sur lesquelles le tube peut coulisser. 4. Procédé de soudure selon la revendi cation I et la sous-revendication 3, caractérisé par le fait qu'on applique le courant électrique aux bords de la fente au moyen de deux élec trodes qui sont en contact respectivement avec les surfaces de ces bords situées à l'intérieur de la fente. 5.
    Procédé de soudure selon la revendi cation I, caractérisé par le fait qu'on augmente l'impédance des trajets qu'une partie du cou rant tend à suivre et qui passent autour du tube, en disposant à l'intérieur du tube des masses en matière magnétique possédant un petit facteur de perte, une résistivité et une perméabilité beaucoup plus grandes que l'unité. 6. Procédé de soudure selon la revendi cation I et la sous-revendication 5, caractérisé par le fait que ladite matière magnétique con siste en un oxyde magnétique comprenant une matière isolante. 7.
    Dispositif selon la revendication II, caractérisé par le fait qu'il comprend un con ducteur en série avec l'une des électrodes, ce conducteur étant conformé de manière à s'étendre le long des deux bords de la fente jusqu'à la zone de soudure. 8. Dispositif selon la revendication II, caractérisé par le fait que les électrodes sont destinées à être disposées entre les bords de la fente, de manière à pouvoir coulisser sur les faces intérieures de ces bords. 9. Dispositif selon la revendication II, caractérisé par le fait que les électrodes sont destinées à être disposées sur les faces exté rieures des bords de la fente, de manière à pouvoir coulisser sur ces faces. 10.
    Dispositif selon la revendication II, caractérisé par le fait que les électrodes sont agencées de manière à pouvoir être refroidies. 11. Dispositif selon la revendication II, caractérisé par le fait qu'il comprend un noyau en une matière magnétique possédant un petit facteur de perte, une résistivité et une perméa bilité beaucoup plus grandes que l'unité, des tiné à être disposé près de la surface du tube à l'intérieur de ce dernier, de manière à aug menter la réactance des trajets qu'une partie du courant tend à suivre et qui passent autour du tube. 12. Dispositif selon la revendication II et la sous-revendication 11, caractérisé par le fait que le noyau magnétique comprend un oxyde magnétique aggloméré qui est une matière isolante.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN114406534A (zh) * 2022-01-20 2022-04-29 燕山大学 厚壁管道焊缝多级加热装置及加热方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114406534A (zh) * 2022-01-20 2022-04-29 燕山大学 厚壁管道焊缝多级加热装置及加热方法
CN114406534B (zh) * 2022-01-20 2022-11-04 燕山大学 厚壁管道焊缝多级加热装置及加热方法

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