FR2826891A1 - Welding of tubes and tubular components comprises control of distribution and advancement of electric current in work pieces, using multi-arc welding techniques - Google Patents
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Abstract
Description
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L'invention se rapporte à un procédé et à un dispositif de soudage de pièces métalliques applicable en particulier à tout procédé de soudage mettant en oeuvre plusieurs arcs, notamment utilisable lors de la fabrication de tubes métalliques soudés ou de la réunion par soudage de plusieurs pièces métalliques. The invention relates to a method and a device for welding metal parts applicable in particular to any welding method using several arcs, in particular usable during the manufacture of welded metal tubes or the joining by welding of several parts metal.
Dans l'industrie, les tubes métalliques trouvent de nombreux débouchés, notamment ils peuvent être utilisés en tant que conduites de fluides, structures porteuses, tels des échafaudages, mâts, poteaux, supports ou pieds de mobiliers, tels des pieds de tables, de chaises....... In industry, metal tubes find many outlets, in particular they can be used as fluid conduits, load-bearing structures, such as scaffolding, masts, poles, supports or furniture legs, such as table legs, chairs .......
Les tubes sont généralement de forme cylindrique ; toutefois, ils peuvent aussi revêtir d'autres formes plus ou moins complexes, par exemples des formes tronconiques ou cylindro-tronconiques, voire polygonales ou ovales. The tubes are generally cylindrical in shape; however, they can also take other more or less complex shapes, for example frustoconical or cylindro-frustoconical, or even polygonal or oval shapes.
Pour fabriquer un tube métallique, de manière industrielle et continue, on utilise une feuille métallique ou feuillard dont la largeur et l'épaisseur sont fonction du tube que l'on veut obtenir, c'est-à-dire compatibles avec l'utilisation ultérieure du tube. To manufacture a metal tube, industrially and continuously, a metal sheet or strip is used, the width and thickness of which depend on the tube which is to be obtained, that is to say compatible with subsequent use. of the tube.
La feuille métallique ou feuillard est placée sur un dispositif permettant de l'animer d'une vitesse de déplacement non nulle selon son axe longitudinal et, durant son déplacement, une succession de galets confère à ce feuillard, d'abord, une forme sensiblement en"U", puis une forme sensiblement en"O", par rapprochement l'un vers l'autre des deux bords longitudinaux rectilignes et parallèles du feuillard ; la réunion des deux bords longitudinaux se faisant ensuite par soudage l'un avec l'autre. The metal sheet or strip is placed on a device making it possible to animate it with a non-zero speed of movement along its longitudinal axis and, during its movement, a succession of rollers gives this strip, firstly, a shape substantially in "U", then a shape substantially in "O" shape, by bringing one towards the other of the two rectilinear and parallel longitudinal edges of the strip; the meeting of the two longitudinal edges then taking place by welding with each other.
Toutefois, il est aussi connu de fabriquer le tube en discontinu, c'est-à-dire en partant d'une tôle qui est roulée ou formée au moyen de presses, d'abord en "U" puis en "0", les presses étant dotées de matrices adaptées au diamètre et à However, it is also known to manufacture the tube discontinuously, that is to say starting from a sheet which is rolled or formed by means of presses, first in "U" then in "0", the presses having dies adapted to the diameter and
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l'épaisseur du tube à fabriquer. Les bords du pré-tube en "0" peuvent ultérieurement être réunis par soudage. the thickness of the tube to be manufactured. The edges of the "0" pre-tube can later be joined by welding.
Actuellement, pour ce faire, il existe au moins deux procédés de soudage utilisés industriellement, à savoir le procédé de soudage par haute fréquence (HF) et le procédé TIG multi-cathodes (Tungsten Inert Gas). Currently, to do this, there are at least two welding methods used industrially, namely the high frequency welding (HF) process and the TIG multi-cathode process (Tungsten Inert Gas).
A titre d'exemple de soudage HF, on peut se reporter aux documents suivants : EP-A-0158691, EP-A-0158693, EP-A-0589470, US-A-4,584, 169, US-A- 4,632, 882 et US-A-5,192, 016. As an example of HF welding, reference may be made to the following documents: EP-A-0158691, EP-A-0158693, EP-A-0589470, US-A-4,584, 169, US-A- 4,632, 882 and US-A-5,192,016.
Industriellement, le soudage HF n'est utilisé que pour souder les aciers ferritiques car ceux ci, de par leur caractère ferromagnétique permettent un bon rendement du procédé. Industrially, HF welding is only used to weld ferritic steels because these, by their ferromagnetic nature allow a good yield of the process.
Il n'est par ailleurs réellement adapté qu'au soudage de tube en continu fabriqués à partir de feuillard en bobine, c'est-à-dire qu'il est peu adapté au soudage de tubes en discontinu. It is also really only suitable for welding continuous tubes made from strip reels, that is to say it is not very suitable for welding tubes discontinuously.
Par ailleurs, le procédé de soudage TIG multi-cathodes est utilisé pour la fabrication de tubes en matériaux non-ferromagnétiques, tels les aciers inoxydables austénitiques ou les alliages cuivreux. In addition, the multi-cathode TIG welding process is used for the manufacture of tubes made of non-ferromagnetic materials, such as austenitic stainless steels or copper alloys.
On peut se reporter aux documents suivants décrivant divers procédés de soudage de tubes : US-A-1,872, 008 ; JP-A-59113996 ; FR-A-1408975 ; GB-A-
2080158 ; US-A-3, 349, 213 ; US-A-3, 931, 489 ; US-A-4. 396, 820 et US-A-3, 131, 284. Reference may be made to the following documents describing various methods of welding tubes: US-A-1,872, 008; JP-A-59113996; FR-A-1408975; GB-A-
2080158; US-A-3, 349, 213; US-A-3, 931, 489; US-A-4. 396, 820 and US-A-3, 131, 284.
Le soudage TIG multi-cathodes met en oeuvre plusieurs électrodes alignées dans le sens du déplacement du tube et distantes, l'une de l'autre, d'une valeur constante que l'on cherche à réduire au minimum mais qui dépend de l'encombrement des différents organes constitutifs, des impératifs d'isolement électrique des électrodes et de refroidissement de l'ensemble. Multi-cathode TIG welding uses several electrodes aligned in the direction of movement of the tube and spaced from each other by a constant value which it is sought to reduce to a minimum but which depends on the size of the various constituent parts, requirements for electrical isolation of the electrodes and cooling of the assembly.
Les vitesses de soudage en soudage TIG multi-cathodes sont fonction, notamment, de l'épaisseur du joint de soudure et de la nature du matériau, donc de la diffusivité thermique. The welding speeds in multi-cathode TIG welding are a function, in particular, of the thickness of the weld joint and of the nature of the material, therefore of the thermal diffusivity.
A géométrie similaire et dans le cas de matériaux ferromagnétiques, le soudage HF peut être effectué à des vitesses très supérieures à celle du soudage TIG multi-cathodes car, en soudage haute fréquence, l'énergie est générée sur toute l'épaisseur des bords à souder l'un avec l'autre, alors qu'en soudage TIG multi-cathodes, l'énergie des arcs n'est transmise qu'à la surface des bords et doit With similar geometry and in the case of ferromagnetic materials, HF welding can be carried out at speeds much higher than that of multi-cathode TIG welding because, in high frequency welding, energy is generated over the entire thickness of the edges at weld together, while in multi-cathode TIG welding, the energy of the arcs is only transmitted to the surface of the edges and must
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ensuite diffuser selon l'épaisseur, de sorte que la face inférieure soit portée à une température supérieure à la température de fusion du matériau considéré. then diffuse according to the thickness, so that the lower face is brought to a temperature higher than the melting temperature of the material considered.
En d'autres termes, le procédé TIG multi-cathodes conduit à une productivité très inférieure à celle du soudage HF en pénalisant, par là même, son intérêt industriel. In other words, the multi-cathode TIG process leads to a much lower productivity than that of HF welding, thereby penalizing its industrial interest.
Le procédé TIG multi-cathodes présente de plus un inconvénient majeur à savoir qu'il engendre un phénomène dit de"soufflage magnétique", lequel se traduit par des interactions non maîtrisables des arcs électriques entre eux, lesquelles interactions obligent à limiter les intensités de courant mises en oeuvre dans chacune des électrodes et donc, en final, à réduire considérablement les vitesses de soudage. Ce problème de"soufflage magnétique"a été clairement décrit dans le document EP-A-896853 et auquel on se reportera pour plus de détails sur ce phénomène. The multi-cathode TIG process also has a major drawback, namely that it generates a phenomenon known as "magnetic blowing", which results in uncontrollable interactions of the electric arcs between them, which interactions make it necessary to limit the current intensities. implemented in each of the electrodes and therefore, ultimately, to considerably reduce the welding speeds. This problem of "magnetic blowing" has been clearly described in document EP-A-896853 and to which reference will be made for more details on this phenomenon.
Pour résoudre ce problème, EP-A-896853 propose un procédé de fabrication de tubes métalliques mettant en oeuvre un procédé de soudage utilisant un arc électrique généré entre au moins une électrode et la feuille métallique au contact d'au moins une prise de masse, c'est-à-dire un contact de terre, dans lequel le plan de chaque prise de masse est positionnée à une distance comprise entre-5 mm et +25 mm par rapport au plan de chaque électrode correspondante, le sens positif étant le sens de déplacement relatif de la feuille métallique par rapport à ladite au moins une électrode. To solve this problem, EP-A-896853 proposes a method of manufacturing metal tubes implementing a welding method using an electric arc generated between at least one electrode and the metal sheet in contact with at least one ground connection, that is to say an earth contact, in which the plane of each ground connection is positioned at a distance of between −5 mm and +25 mm relative to the plane of each corresponding electrode, the positive direction being the direction relative movement of the metal sheet relative to said at least one electrode.
Toutefois, si le procédé proposé par ce document permet d'obtenir un soudage efficace de tubes de faible épaisseur, tels que des fils fourrés de soudage, celui-ci ne permet pas d'obtenir un soudage efficace de tubes de plus forte épaisseur. However, if the method proposed by this document makes it possible to obtain efficient welding of thin tubes, such as cored welding wires, this does not make it possible to obtain effective welding of thicker tubes.
En effet, lors du soudage de tubes de plus forte épaisseur, il est nécessaire d'augmenter la puissance électrique de l'arc électrique de soudage de manière à permettre une fusion sur toute l'épaisseur des bords de la feuille métallique constituant le tube, ce qui engendre une réapparition du phénomène de"soufflage magnétique"susmentionné. Indeed, when welding thicker tubes, it is necessary to increase the electrical power of the welding electric arc so as to allow fusion over the entire thickness of the edges of the metal sheet constituting the tube, which generates a reappearance of the aforementioned "magnetic blowing" phenomenon.
Utiliser une seule torche TIG pour résoudre ce problème n'est pas satisfaisant car cela engendre des instabilités de l'arc électrique, lorsqu'on augmente la puissance électrique de celui-ci pour permettre de souder le tube à Using a single TIG torch to solve this problem is not satisfactory because it generates instabilities of the electric arc, when the electric power is increased to allow the tube to be welded.
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pleine pénétration et lorsque la vitesse de soudage souhaitée est élevée, par exemple d'au moins 2 m/min pour des épaisseurs de quelques millimètres, de l'ordre de 3 ou 4 mm. full penetration and when the desired welding speed is high, for example at least 2 m / min for thicknesses of a few millimeters, of the order of 3 or 4 mm.
Des problèmes tout-à-fait analogues se produisent lorsque l'on souhaite souder ensemble, de façon automatique, c'est-à-dire à l'aide d'une machine automatisée, deux pièces métalliques devant être unies selon un plan de joint. Very similar problems arise when it is desired to weld together, automatically, that is to say with the aid of an automated machine, two metal parts having to be united according to a joint plane. .
En d'autres termes, le problème qui se pose est de pouvoir souder avec une vitesse élevée les deux bords longitudinaux d'un tube métallique formé à partir d'un feuillard ou d'une tôle formé successivement en"U"puis en"O", ou le plan de joint de deux pièces métalliques devant être unies l'une à l'autre tout en évitant l'apparition du phénomène de "soufflage magnétique" et en réalisant un soudage efficace du tube ou des deux pièces métalliques, c'est-à-dire si possible à pleine pénétration et avec une qualité de soudure élevée, donc sans défauts d'aspects. In other words, the problem which arises is to be able to weld with a high speed the two longitudinal edges of a metal tube formed from a strip or a sheet formed successively in "U" then in "O ", or the joint plane of two metal parts having to be joined to one another while avoiding the appearance of the phenomenon of" magnetic blowing "and by performing efficient welding of the tube or of the two metal parts, it that is to say if possible at full penetration and with a high weld quality, therefore without appearance defects.
La solution de l'invention est alors un procédé de soudage à l'arc électrique des deux bords longitudinaux d'une feuille métallique, dans lequel : (a) on réunit les bords à souder l'un avec l'autre selon un plan de joint à souder en conférant à ladite feuille une forme sensiblement en"O", (b) on alimente au moins une électrode en courant électrique pour générer un arc électrique entre ladite électrode et les bords à souder, ledit arc électrique venant frapper les bords en un point d'impact situé au niveau du plan de joint formé par réunion desdits bords à souder, le courant électrique circulant dans ladite feuille métallique entre ledit point d'impact de l'arc et au moins un point de contact de masse situé sur ladite feuille, (c) on réalise un soudage progressif des deux bords l'un avec l'autre le long dudit plan de joint au moyen de l'arc électrique, caractérisé en ce qu'on contrôle le cheminement et/ou la répartition du courant électrique circulant dans la feuille métallique de manière : - à obtenir une symétrie de répartition dudit courant électrique par rapport à l'axe du plan de joint entre ledit point d'impact de l'arc et au moins un point de contact de masse, et - à ce que le ou chaque angle ss ss'formé entre l'axe AA du plan de joint passant par le point d'impact de l'arc et la ou chaque ligne joignant le point The solution of the invention is then a method of electric arc welding of the two longitudinal edges of a metal sheet, in which: (a) the edges to be welded are joined together with one another according to a plane of joint to be welded, giving said sheet a substantially "O" shape, (b) at least one electrode is supplied with electric current to generate an electric arc between said electrode and the edges to be welded, said electric arc striking the edges in an impact point located at the joint plane formed by joining said edges to be welded, the electric current flowing in said metal sheet between said point of arc impact and at least one point of ground contact located on said sheet, (c) a progressive welding of the two edges is carried out with each other along the said joint plane by means of the electric arc, characterized in that the path and / or the distribution of the current are controlled electric circulating dan s the metal foil so as to: - obtain a distribution symmetry of said electric current with respect to the axis of the joint plane between said point of impact of the arc and at least one point of ground contact, and - at that the or each angle ss is formed between the axis AA of the joint plane passing through the point of impact of the arc and the or each line joining the point
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d'impact de l'arc et le ou chaque point de contact de masse, est compris entre 700 et 150 , considéré du côté du plan joint non-soudé. impact of the arc and the or each mass contact point, is between 700 and 150, considered on the side of the non-welded joint plane.
Selon un autre aspect, l'invention porte aussi sur un procédé de soudage à l'arc électrique d'une première pièce métallique avec une deuxième pièce métallique, dans lequel : (a) on réunit les première et deuxième pièces métalliques à souder l'une avec l'autre selon un plan de joint à souder, (b) on alimente au moins une électrode en courant électrique pour générer un arc électrique entre ladite électrode et les première et deuxième pièces, ledit arc électrique venant frapper les pièces en un point d'impact situé au niveau du plan de joint formé par réunion desdites pièces à souder, le courant électrique circulant dans lesdites pièces entre ledit point d'impact de l'arc et au moins un premier point de contact de masse situé sur la première pièce et au moins un deuxième point de contact de masse situé sur la deuxième pièce, (c) on réalise un soudage progressif des deux pièces l'une avec l'autre le long dudit plan de joint au moyen de l'arc électrique, caractérisé en ce qu'on contrôle le cheminement et/ou la répartition du courant électrique circulant dans les pièces de manière : à obtenir une symétrie de répartition dudit courant électrique par rapport à l'axe du plan de joint entre ledit point d'impact de l'arc et, d'une part, le premier point de contact de masse et, d'autre part, deuxième point de contact de masse et - à ce que chaque angle ss'formé entre l'axe AA du plan de joint passant par le point d'impact de l'arc et les lignes joignant le point d'impact de l'arc, d'une part, au premier point de contact de masse et, d'autre part, au deuxième point de contact de masse, est compris entre 70 et 150 , considéré du côté du plan joint non-soudé. According to another aspect, the invention also relates to a method of electric arc welding of a first metal part with a second metal part, in which: (a) the first and second metal parts to be welded are joined together one with the other along a joint plane to be welded, (b) at least one electrode is supplied with electric current to generate an electric arc between said electrode and the first and second parts, said electric arc striking the parts at a point impact located at the joint plane formed by joining said parts to be welded, the electric current flowing in said parts between said point of impact of the arc and at least a first point of ground contact located on the first part and at least one second earth contact point located on the second part, (c) a progressive welding of the two parts with one another is carried out along said joint plane by means of the high arc metric, characterized in that the path and / or distribution of the electric current flowing in the rooms is controlled so as to: obtain a symmetry of distribution of said electric current with respect to the axis of the joint plane between said point of impact of the arc and, on the one hand, the first point of mass contact and, on the other hand, second point of mass contact and - that each angle is formed between the axis AA of the plane of joint passing through the point of impact of the arc and the lines joining the point of impact of the arc, on the one hand, at the first point of mass contact and, on the other hand, at the second point of contact mass, is between 70 and 150, considered on the side of the non-welded joint plane.
Pour un tube, il faut prendre en compte l'angle entre le plan de joint et la ligne qui joint le point d'impact de l'arc et la masse en suivant la surface. For a tube, it is necessary to take into account the angle between the joint plane and the line which joins the point of impact of the arc and the mass following the surface.
Selon le cas, le procédé de l'invention peut comprendre l'une ou plusieurs des caractéristiques techniques suivantes : - on alimente plusieurs électrodes en courant électrique pour générer chacune un arc électrique, chaque arc électrique venant frapper la feuille ou les pièces en un point d'impact situé au niveau du plan de joint, chaque électrode Depending on the case, the method of the invention may include one or more of the following technical characteristics: - several electrodes are supplied with electric current to each generate an electric arc, each electric arc striking the sheet or the parts at a point impact located at the joint plane, each electrode
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étant associée à au moins un point de contact de masse de manière à ce que le courant électrique circule entre chaque point d'impact de l'arc et au moins un point de contact de masse associé à l'électrode correspondante. being associated with at least one earth contact point so that the electric current flows between each point of impact of the arc and at least one earth contact point associated with the corresponding electrode.
- on met en oeuvre au moins deux électrodes associées chacune à deux points de contact de masse situés symétriquement par rapport à l'axe AA du plan de joint, de préférence au moins trois électrodes associées chacune à deux points de contact de masse. - At least two electrodes are used, each associated with two ground contact points located symmetrically with respect to the axis AA of the joint plane, preferably at least three electrodes each associated with two ground contact points.
- la ou les électrodes délivrent des arcs plasma. - the electrode (s) deliver plasma arcs.
- les deux points de contact de masse situés symétriquement par rapport à l'axe AA du plan de joint sont réalisés au moyen d'une prise de masse unique ou au moyen de plusieurs prises de masses venant au contact mécanique et électrique de la feuille ou des pièces à souder. the two ground contact points located symmetrically with respect to the axis AA of the joint plane are produced by means of a single ground connection or by means of several ground connections coming into mechanical and electrical contact with the sheet, or parts to be welded.
- les deux points de contact de masse situés symétriquement par rapport à l'axe AA du plan de joint sont reliés chacun à une source de courant de soudage qui lui est dédiée. - the two ground contact points located symmetrically with respect to the axis AA of the joint plane are each connected to a source of welding current which is dedicated to it.
- chaque angle O, P' formé entre l'axe AA du plan de joint passant par le point d'impact de l'arc et les lignes joignant le point d'impact de l'arc, d'une part, au premier point de contact de masse et, d'autre part, au deuxième point de contact de masse, est compris entre 70 et 150 , de préférence compris entre 900 et 1300. - each angle O, P 'formed between the axis AA of the joint plane passing through the point of impact of the arc and the lines joining the point of impact of the arc, on the one hand, at the first point of mass contact and, on the other hand, at the second point of mass contact, is between 70 and 150, preferably between 900 and 1300.
- le soudage plasma est effectué à pleine pénétration (mode keyhole). - plasma welding is carried out at full penetration (keyhole mode).
L'invention porte aussi sur un procédé automatisé de fabrication d'un tube soudé mettant en oeuvre un procédé de soudage selon l'invention. The invention also relates to an automated method for manufacturing a welded tube using a welding method according to the invention.
Par ailleurs, selon encore un autre aspect, l'invention concerne également une installation automatisée de soudage à l'arc des bords longitudinaux d'une feuille métallique pour réaliser un tube soudé, comportant : - des moyens de mise en forme permettant de rapprocher l'un de l'autre les deux bords de la feuille selon un plan de joint à souder en conférant à ladite feuille une forme de pré-tube sensiblement en"O", - des moyens de soudage comprenant au moins une torche de soudage portant au moins une électrode alimentée en courant électrique par au moins une source de courant de manière à pouvoir générer un arc électrique entre chaque électrode et les bords de la feuille à souder, ledit arc électrique venant frapper les bords en un point d'impact situé au niveau du plan de joint formé par réunion Furthermore, according to yet another aspect, the invention also relates to an automated arc welding installation of the longitudinal edges of a metal sheet to produce a welded tube, comprising: - shaping means making it possible to bring the 'one of the other the two edges of the sheet along a joint plane to be welded by giving said sheet a shape of pre-tube substantially in "O" shape, - welding means comprising at least one welding torch carrying the at least one electrode supplied with electric current by at least one current source so as to be able to generate an electric arc between each electrode and the edges of the sheet to be welded, said electric arc striking the edges at an impact point located at the level of the joint plane formed by meeting
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desdits bords à souder, le courant électrique circulant dans ladite feuille métallique entre ledit point d'impact de l'arc et au moins un point de contact de masse situé sur ladite feuille, - des moyens de déplacement permettant de conférer un mouvement de déplacement relatif de la feuille à souder par rapport à au moins une torche de soudage de manière à pouvoir réaliser un soudage progressif des deux bords l'un avec l'autre le long dudit plan de joint au moyen de ou des arcs électriques, caractérisée en ce qu'elle comprend, en outre, des moyens de contrôle de courant permettant de contrôler le cheminement et/ou la répartition du courant électrique circulant dans la feuille métallique de manière : - à obtenir une symétrie de répartition dudit courant électrique entre ledit point d'impact de l'arc et au moins un point de contact de masse par rapport à l'axe du plan de joint, et
- à ce que le ou chaque angle ss, P' formé entre l'axe AA du plan de joint passant par le point d'impact de l'arc et la ou chaque ligne joignant le point d'impact de l'arc et le ou chaque point de contact de masse, est compris entre 70 et 1500, considéré du côté du plan joint non-soudé. of said edges to be welded, the electric current flowing in said metal sheet between said point of impact of the arc and at least one point of mass contact located on said sheet, - displacement means making it possible to impart a movement of relative displacement of the sheet to be welded with respect to at least one welding torch so as to be able to carry out a progressive welding of the two edges with each other along said joint plane by means of electric arcs, characterized in that '' It further comprises current control means making it possible to control the path and / or the distribution of the electric current flowing in the metal sheet so as to: - obtain a distribution symmetry of said electric current between said point of impact arc and at least one point of mass contact with respect to the axis of the joint plane, and
- that the or each angle ss, P 'formed between the axis AA of the joint plane passing through the point of impact of the arc and the or each line joining the point of impact of the arc and the or each ground contact point is between 70 and 1500, considered on the side of the non-welded joint plane.
Selon un autre mode de réalisation, l'invention concerne aussi une installation automatisée de soudage à l'arc d'une première pièce métallique avec une deuxième pièce métallique, comprenant : - des moyens de mise en position permettant de réunir les première et deuxième pièces métalliques à souder l'une avec l'autre selon un plan de joint à souder, - des moyens de soudage comprenant au moins une torche de soudage portant au moins une électrode alimentée en courant électrique par au moins une source de courant de manière à pouvoir générer un arc électrique entre chaque électrode et les première et deuxième pièces, ledit arc électrique venant frapper les pièces en un point d'impact situé au niveau du plan de joint formé par réunion desdites pièces à souder, le courant électrique circulant dans lesdites pièces entre ledit point d'impact de l'arc et au moins un premier point de contact de masse situé sur la première pièce et au moins un deuxième point de contact de masse situé sur la deuxième pièce, According to another embodiment, the invention also relates to an automated arc welding installation of a first metal part with a second metal part, comprising: - positioning means making it possible to join the first and second parts of metal to be welded together according to a joint plane to be welded, - welding means comprising at least one welding torch carrying at least one electrode supplied with electric current by at least one current source so as to be able to generating an electric arc between each electrode and the first and second parts, said electric arc striking the parts at an impact point located at the joint plane formed by joining said parts to be welded, the electric current flowing in said parts between said point of impact of the arc and at least a first point of mass contact located on the first part and at least a second poi nt ground contact located on the second part,
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- des moyens de déplacement permettant de conférer un mouvement de déplacement relatif des pièces à souder par rapport à au moins une torche de soudage de manière à pouvoir réaliser un soudage progressif des deux pièces l'une avec l'autre le long dudit plan de joint au moyen de l'arc électrique, caractérisée en ce qu'elle comprend, en outre, des moyens de contrôle de courant permettant de contrôler le cheminement et/ou la répartition du courant électrique circulant dans les pièces de manière : à obtenir une symétrie de répartition dudit courant électrique entre ledit point d'impact de l'arc et, d'une part, le premier point de contact de masse et, d'autre part, deuxième point de contact de masse et - à ce que chaque angle ss, p' formé entre l'axe AA du plan de joint passant par le point d'impact de l'arc et les lignes joignant le point d'impact de l'arc, d'une part, au premier point de contact de masse et, d'autre part, au deuxième point de contact de masse, est compris entre 700 et 150 , considéré du côté du plan joint non-soudé. - displacement means making it possible to impart a relative movement of movement of the parts to be welded with respect to at least one welding torch so as to be able to carry out a progressive welding of the two parts with each other along said joint plane by means of the electric arc, characterized in that it further comprises current control means making it possible to control the routing and / or the distribution of the electric current flowing in the rooms so as to: obtain a symmetry of distribution of said electric current between said point of impact of the arc and, on the one hand, the first point of ground contact and, on the other hand, second point of ground contact and - so that each angle ss, p 'formed between the axis AA of the joint plane passing through the point of impact of the arc and the lines joining the point of impact of the arc, on the one hand, at the first point of mass contact and , on the other hand, at the second point of mass contact, is between 700 and 150, considered on the side of the non-welded joint plane.
De préférence, la ou les torches sont une ou des torches à plasma. Preferably, the torch or torches are one or more plasma torches.
L'invention va maintenant être décrite plus en détail en références aux figures annexées. The invention will now be described in more detail with reference to the accompanying figures.
Il est à souligner que l'invention est utilisable dans tous les procédés mettant en oeuvre plusieurs arcs électriques, c'est-à-dire les procédés de soudage avec multi-électrodes, les termes TIG, plasma et multi-cathodes ne sont utilisés qu'à titre d'exemples pour illustrer l'invention. It should be emphasized that the invention can be used in all the processes using several electric arcs, that is to say the welding processes with multi-electrodes, the terms TIG, plasma and multi-cathodes are only used 'as examples to illustrate the invention.
La figure 1 schématise, en vue de côté, une partie d'un dispositif automatisée de soudage de deux pièces métalliques mises bord à bord jointifs selon leur plan de joint PJ à souder d'axe AA. Figure 1 shows schematically, in side view, part of an automated device for welding two metal parts joined edge to edge joined according to their joint plane PJ to weld axis AA.
Des moyens de soudage comprenant ici deux torches de soudage à l'arc plasma portant une électrode E1, E2 alimentée en courant électrique par une ou plusieurs sources de courant, tels des générateurs de courant de soudage, permettent de générer des arcs plasma AP entre chaque électrode E 1, E2 et les pièces. Welding means comprising here two plasma arc welding torches carrying an electrode E1, E2 supplied with electric current by one or more current sources, such as welding current generators, make it possible to generate plasma arcs AP between each electrode E 1, E2 and parts.
Classiquement, les électrodes El, E2 sont agencées dans des tuyères (non montrées) alimentées en gaz plasmagène pour obtenir les jets de plasma servant à Conventionally, the electrodes El, E2 are arranged in nozzles (not shown) supplied with plasma gas to obtain the plasma jets used for
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la fusion du matériau constitutif des pièces de sorte de réaliser le joint soudé JS entre celles-ci. melting the material of the parts so as to produce the JS welded joint between them.
Le fonctionnement des torches à plasma étant parfaitement connu de l'homme du métier, il ne sera pas détaillé davantage dans le cadre de la présente invention. The operation of plasma torches being perfectly known to those skilled in the art, it will not be further detailed in the context of the present invention.
Comme on le voit, chaque arc AP vient frapper les pièces en un point d'impact PI situé au niveau du plan de joint PJ obtenu par réunion des pièces. As can be seen, each arc AP strikes the parts at a point of impact PI located at the level of the joint plane PJ obtained by joining the parts.
Le courant électrique compris dans chaque jet de plasma AP circule dans les pièces entre le point d'impact PI de chaque arc et des points (ou zones) de contact de masse PCM1 et PCM2 situés sur les pièces. The electric current included in each plasma jet AP flows in the parts between the point of impact PI of each arc and the points (or zones) of ground contact PCM1 and PCM2 located on the parts.
Sur la figure 1, les prises de masse sont placées dans une position symétrique par rapport à l'électrode correspondante. In FIG. 1, the earth connections are placed in a symmetrical position relative to the corresponding electrode.
Des moyens de déplacement adaptés permettent de conférer un mouvement de déplacement relatif, dans le sens de la flèche (vitesse de soudage), des pièces par rapport aux torches de soudage de manière à pouvoir constituer le joint de soudure JS progressivement à l'intersection de jonction PJ des deux pièces. Adapted displacement means make it possible to impart a relative displacement movement, in the direction of the arrow (welding speed), of the parts relative to the welding torches so as to be able to constitute the JS weld joint progressively at the intersection of PJ junction of the two parts.
Dans le cas d'un tube, les moyens de déplacement seront par exemple des galets d'entraînement permettant de faire avancer le tube, alors les torches sont maintenues fixes. A l'inverse, si les pièces doivent être maintenues en position fixe, les moyens d'entraînement seront adaptés pour déplacer les torches. In the case of a tube, the displacement means will for example be drive rollers making it possible to advance the tube, then the torches are kept stationary. Conversely, if the parts must be kept in a fixed position, the drive means will be adapted to move the torches.
La figure 1 correspond en particulier au cas du soudage d'un tube de petit diamètre type fil fourré ; toutefois, elle peut aussi s'appliquer à la soudure de deux tôles mais alors, dans ce cas, les masses sont situées sur la face opposée à celle sur laquelle viennent frapper les arcs. Figure 1 corresponds in particular to the case of welding a small diameter tube type cored wire; however, it can also be applied to the welding of two sheets but then, in this case, the masses are located on the face opposite to that on which the arcs strike.
La figure 2 est une vue de dessus et peut s'appliquer au raboutage de deux tôles ou à la soudure de tube de grand diamètre, mais alors les prises de masse sont sur la même face que les arcs. Cela ne pose pas de problème mais il faudrait peut être l'expliquer. Figure 2 is a top view and can be applied to the joining of two sheets or to the welding of large diameter tubes, but then the ground connections are on the same side as the arcs. This is not a problem, but perhaps it should be explained.
Selon l'invention, comme montré sur la figure 2, des moyens de contrôle de courant permettant de contrôler le cheminement et/ou la répartition du courant électrique circulant dans les pièces Pi, Pz de manière à obtenir une symétrie de répartition du courant électrique entre les points d'impact PI de l'arc et, d'une part, According to the invention, as shown in FIG. 2, current control means making it possible to control the routing and / or the distribution of the electric current flowing in the parts Pi, Pz so as to obtain a symmetry of distribution of the electric current between the PI impact points of the arc and, on the one hand,
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le premier point de contact de masse PCM1 et, d'autre part, le deuxième point de contact de masse PCM2. the first PCM1 earth contact point and, on the other hand, the second PCM2 earth contact point.
De plus, pour chaque arc plasma, chaque angle P et ss'formé entre l'axe
(AA) du plan de joint PJ passant par le point d'impact PI de l'arc et les lignes L 1, L2 joignant le point d'impact (Pl) de l'arc, d'une part, au premier point de contact de masse PCM1 et, d'autre part, au deuxième point de contact de masse PCM2, est compris entre 70 et 150 , considéré du côté du plan joint non-soudé. In addition, for each plasma arc, each angle P and s is formed between the axis
(AA) of the joint plane PJ passing through the point of impact PI of the arc and the lines L 1, L2 joining the point of impact (Pl) of the arc, on the one hand, at the first point of PCM1 earth contact and, on the other hand, at the second PCM2 earth contact point, is between 70 and 150, considered on the side of the non-welded joint plane.
En effet, de cette manière, on obtient des joints de soudure JS sans défaut et la vitesse de soudage peut être considérablement accrues par rapport à un procédé classique dans lequel on ne contrôle pas le cheminement et la répartition du courant électrique circulant dans les pièces à souder. In this way, JS solder joints are obtained without defects and the welding speed can be considerably increased compared to a conventional process in which the path and distribution of the electric current flowing in the parts to be controlled are not controlled. welded.
De préférence, l'intensité du courant parcourant les électrodes est supérieure ou égale à 100 A et, de préférence, supérieure ou égale à 200 A. Preferably, the intensity of the current flowing through the electrodes is greater than or equal to 100 A and, preferably, greater than or equal to 200 A.
Par ailleurs, la vitesse de soudage ainsi obtenue est supérieure ou égale à
1,5 m/min, de préférence supérieure ou égale à 2m/min pour des épaisseurs de 3 mm. Cependant, cette vitesse dépend de l'épaisseur à souder ainsi que du nombre d'électrodes. Furthermore, the welding speed thus obtained is greater than or equal to
1.5 m / min, preferably greater than or equal to 2m / min for thicknesses of 3 mm. However, this speed depends on the thickness to be welded as well as the number of electrodes.
La figure 3 schématise, quant à elle, le cas du soudage d'un tube à partir d'une feuille F métallique en vue de profil selon l'invention. Figure 3 shows schematically, for its part, the case of welding a tube from a metal sheet F in profile view according to the invention.
Dans ce cas, les deux bords B1 et B2 longitudinaux de la feuille F métallique sont d'abord sont réunis, l'un avec l'autre, selon un plan de joint PJ à souder en conférant à ladite feuille F une forme sensiblement en"U"puis en"O", comme connu de l'art antérieur. In this case, the two longitudinal edges B1 and B2 of the metallic sheet F are first joined together, one with the other, according to a joint plane PJ to be welded, giving said sheet F a substantially " U "then" O ", as known from the prior art.
Là aussi, l'arc plasma AP vient frapper les bords en un point d'impact PI situé au niveau du plan de joint PJ formé par réunion desdits bords B1 et B2 à souder et le courant électrique circule alors dans la feuille F entre le point d'impact PI de l'arc et deux points (ou zones) de contact de masse PCM1 et PCM2 situés sur la feuille F. Here too, the plasma arc AP strikes the edges at an impact point PI located at the joint plane PJ formed by joining said edges B1 and B2 to be welded and the electric current then flows in the sheet F between the point of impact PI of the arc and two points (or zones) of ground contact PCM1 and PCM2 located on sheet F.
Durant le soudage, selon l'invention, on contrôle le cheminement et/ou la répartition du courant électrique circulant dans la feuille métallique de manière à obtenir une symétrie de répartition dudit courant électrique entre ledit point d'impact PI de l'arc et les points (ou zones) de contact de masse PCM1 et PCM2 situés symétriquement par rapport à l'axe (AA) du plan de joint, et les angles ss et ss' During welding, according to the invention, the path and / or distribution of the electric current flowing in the metal sheet is controlled so as to obtain a distribution symmetry of said electric current between said point of impact PI of the arc and the ground contact points (or zones) PCM1 and PCM2 located symmetrically with respect to the axis (AA) of the joint plane, and the angles ss and ss'
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formés entre l'axe (AA) du plan de joint PJ passant par le point d'impact PI de l'arc et les lignes L 1, L2 joignant le point d'impact PI de l'arc aux points de contact de masse PCM1 et PCM2, respectivement, est compris entre 700 eut 1500, considéré du côté du plan joint non encore soudé.
formed between the axis (AA) of the joint plane PJ passing through the point of impact PI of the arc and the lines L 1, L2 joining the point of impact PI of the arc at the ground contact points PCM1 and PCM2, respectively, is between 700 and 1500, considered on the side of the joint plane not yet welded.
Par ailleurs, on a aussi schématisé sur cette figure 3, les tangentes TPCM1 et TPCM2 au point d'impact Pl de l'arc à l'ellipse formée par l'intersection du tube avec
le plan passant par le point d'impact PI de l'arc et des prises de masses PCM1 et PCM2. Furthermore, we have also shown diagrammatically in this FIG. 3, the tangents TPCM1 and TPCM2 at the point of impact Pl of the arc at the ellipse formed by the intersection of the tube with
the plane passing through the point of impact PI of the arc and the ground connections PCM1 and PCM2.
Ensuite, les tubes soudés grâce au procédé selon l'invention peuvent éventuellement, après soudage, être laminés, tréfilés, formés, traité thermiquement ou subir un traitement de surface, tel que galvanisation, chromage, peinture ou analogue, de sorte de leur conférer une forme et une résistance compatible avec l'utilisation à laquelle ils sont destinés. Then, the tubes welded using the method according to the invention can optionally, after welding, be rolled, drawn, formed, heat treated or undergo a surface treatment, such as galvanization, chrome plating, painting or the like, so as to give them a shape and resistance compatible with the use for which they are intended.
Claims (13)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR0109019A FR2826891A1 (en) | 2001-07-06 | 2001-07-06 | Welding of tubes and tubular components comprises control of distribution and advancement of electric current in work pieces, using multi-arc welding techniques |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR0109019A FR2826891A1 (en) | 2001-07-06 | 2001-07-06 | Welding of tubes and tubular components comprises control of distribution and advancement of electric current in work pieces, using multi-arc welding techniques |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2826891A1 true FR2826891A1 (en) | 2003-01-10 |
Family
ID=8865222
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR0109019A Pending FR2826891A1 (en) | 2001-07-06 | 2001-07-06 | Welding of tubes and tubular components comprises control of distribution and advancement of electric current in work pieces, using multi-arc welding techniques |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR2826891A1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110238555A (en) * | 2019-07-23 | 2019-09-17 | 杭州雨彤文化创意有限公司 | A kind of foot of office chair welding method |
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| US1653565A (en) * | 1926-08-13 | 1927-12-20 | Smith Corp A O | Method of butt welding by means of an electric arc |
| US2844705A (en) * | 1955-12-29 | 1958-07-22 | Trent Tube Company | Elding method and apparatus |
| FR2766399A1 (en) * | 1997-07-25 | 1999-01-29 | Soudure Autogene Francaise | METHOD FOR MANUFACTURING METAL TUBES |
-
2001
- 2001-07-06 FR FR0109019A patent/FR2826891A1/en active Pending
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