FR3069471A1

FR3069471A1 - Dispositif de protection gazeuse a enveloppe

Info

Publication number: FR3069471A1
Application number: FR1757053A
Authority: FR
Inventors: Thierry Gachon; Pascal Hourdin
Original assignee: Soc Dassemblage Par Faisceaux Delectrons Et Laser Safel
Current assignee: Soc Dassemblage Par Faisceaux Delectrons Et Laser Safel
Priority date: 2017-07-25
Filing date: 2017-07-25
Publication date: 2019-02-01
Anticipated expiration: 2037-07-25
Also published as: FR3069471B1

Abstract

La présente invention concerne un dispositif de protection gazeuse (1) destiné au chambrage, le dispositif délimitant un volume d'air avant d'être remplacé par du gaz neutre, le volume incluant une pièce à souder. Le dispositif comprend une enveloppe souple (2), formant en fonctionnement ou à l'état déplié un manchon. L'enveloppe est agencée et configurée pour être reliée à la fois, en fonctionnement, à une extrémité (11) d'une tête de soudage (10) et à un porte-pièce (6) sur lequel repose une pièce à souder (P). L'enveloppe présente deux orifices pour permettre le chambrage, un orifice d'alimentation en gaz (4) et un orifice de sortie de gaz (5). Le dispositif comprend au moins une bague (3) sur laquelle est fixée l'enveloppe. Le dispositif comprend un porte-pièce (6) destiné à coopérer en fonctionnement avec la bague (3) de manière à former un débit de fuite de gaz entre la bague et le porte-pièce, lorsque le volume atteint une pression relative comprise entre 1 et 2 bars.

Description

« Dispositif de protection gazeuse à enveloppe »

La présente invention concerne un dispositif de protection gazeuse destiné au chambrage de pièces à souder, c'est-à-dire permettant de réaliser des soudures dans une zone de travail fermée par un dispositif qui isole la zone de travail du milieu ambiant. Du gaz neutre est généralement introduit dans ledit dispositif de manière à évacuer l'air de l'atmosphère ambiant et ainsi le remplacer.

Etat de la technique antérieure

Dans le domaine du soudage sous atmosphère contenant un gaz neutre, il est souvent nécessaire de disposer de plusieurs dispositifs de protection de différentes tailles selon l'encombrement de la ou des pièce(s) à souder. Cette pluralité des dispositifs nécessaires a pour conséquence un espace de stockage important.

Le document US 5,685,771 divulgue un dispositif de protection gazeuse en forme de hotte ou de ballon flexible et transparent qui entoure une zone de travail. Des gants sont reliés au ballon pour permettre à un utilisateur, situé en dehors de la zone de travail, de saisir la torche de soudage et la ou les pièce(s) à souder qui sont dans la zone de travail.

Cependant, ce dispositif nécessite un temps de préparation important puisqu'il faut expanser complètement le ballon avant de pouvoir commencer à souder.

Par ailleurs, il est souvent souhaitable de pouvoir déplacer la torche de soudage et la pièce l'une par rapport à l'autre. Ceci complique la réalisation de l'enceinte, notamment en ce qui concerne sa capacité à contenir le gaz malgré les déplacements relatifs entre la torche et la ou les pièce(s).

L'invention a pour but de proposer un dispositif de protection gazeuse qui soit à la fois peu encombrant et rapide à mettre en place ou à préparer. Elle a également pour but de proposer un dispositif économique. Elle a enfin pour but de faciliter l'utilisation d'un dispositif de protection.

Exposé de l'invention

Selon un premier aspect de l'invention, on atteint au moins l'un des objectifs avec un dispositif de protection gazeuse destiné à délimiter un

-2espace de travail en-dessous d'un appareil de soudage et autour d'une ou plusieurs pièces à souder, et à maintenir l'espace de travail dans une atmosphère contrôlée contenant du gaz neutre.

Le dispositif comprend une enveloppe souple transparente présentant un orifice d'alimentation en gaz neutre, permettant, en fonctionnement, d'introduire du gaz neutre dans l'espace de travail.

Le dispositif comprend un porte-pièce sur lequel la ou les pièces à souder reposent, et au moins une bague fixée le long du pourtour d'une extrémité basse ouverte de l'enveloppe. L'au moins une bague est agencée et configurée pour tendre à reposer par gravité sur le porte-pièce et ainsi à suffisamment fermer l'espace de travail. L'enveloppe est en outre agencée et configurée pour pouvoir se soulever avec la bague sous l'action de la pression du gaz neutre dans l'espace de travail en autorisant une fuite de gaz neutre hors de l'espace de travail. L'extrémité basse de l'enveloppe, équipée de la bague, d'une part, le porte-pièce d'autre part, sont agencés et configurés pour permettre une rotation relative entre l'enveloppe et le porte-pièce autour d'un axe vertical.

Le débit de cette fuite s'auto-régule à une valeur qui peut être très faible, égale à celle du débit d'alimentation. A l'équilibre, la pression régnant à l'intérieur de l'espace de travail est fonction de la force de gravité exercée par la bague vers le bas, et de l'aire exposée à la pression du gaz sous la bague et généralement sous le bord inférieur de l'extrémité basse de l'enveloppe. Cette fuite réalise des forces de répulsion entre la bague et le porte-pièce et forme un coussin d'air qui permet au porte-pièce de pivoter sans frottement par rapport à l'enveloppe autour d'un axe vertical.

Le dispositif de protection gazeuse selon l'invention permet de délimiter un espace de travail minimal ou juste suffisant autour de la ou des pièces à souder, ce qui permet de limiter le volume d'air ambiant à évacuer et le volume de gaz neutre à introduire. Le dispositif permet ainsi de diminuer le temps de remplissage de l'espace de travail en gaz neutre. Il a aussi pour avantage d'être peu encombrant, à la fois en fonctionnement et lorsqu'il est replié. Cet agencement permet de disposer de plusieurs dispositifs de protection gazeuse de différentes tailles et de pouvoir les stocker facilement dans un espace de faible volume. Le dispositif de protection permet aussi

-3une mise en place ou une préparation rapide. Il autorise en outre le mouvement relatif de l'enveloppe par rapport au porte-pièce. En fonctionnement, le porte-pièce peut pivoter relativement à la bague. Il a également pour avantages d'être économique, et d'être facile d'utilisation.

En même temps, pour les manipulations telles que mise en place ou retrait de la pièce sur le porte-pièce, il suffit de soulever la bague de façon à rétracter l'enveloppe vers le haut. Comme l'enveloppe repose librement sur le porte-pièce, toute manipulation, même relativement simple, peut être évitée.

Pour ce qui précède et pour la suite de la description, on entend par espace de travail un volume délimité latéralement par l'enveloppe souple, sur le dessus par l'extrémité de la tête de soudage qui est reliée à l'extrémité haute de l'enveloppe, et sur le dessous par le porte-pièce sur lequel repose à la fois l'extrémité basse de l'enveloppe et la ou les pièces à souder. L'enveloppe souple est par exemple constituée de matière plastique. Par exemple, le volume de l'espace de travail est au moins égal à 1,25 fois plus grand que le volume de la ou des pièces à souder.

L'appareil de soudage est par exemple un appareil de soudage par faisceau laser, par exemple un appareil de soudage par laser YAG pulsé ou par laser YAG continu, ou par laser CO2, ou par laser fibré, ou par laser Qswitched, ou tout type de laser utilisé dans le domaine du soudage. Le soudage autorise l’assemblage permanent par fusion des bords des pièces à réunir et évite les apports de pièces et produits d’union comme les rivets, les agrafes, la boulonnerie.

On entend par atmosphère contrôlée une composition gazeuse contenant significativement plus de gaz neutre que l'air ambiant. De manière préférentielle, l'espace de travail contient sensiblement uniquement du gaz neutre, par exemple de l'argon. Le gaz neutre favorise la qualité intrinsèque des soudures et/ou leur aspect visuel.

L'au moins une bague présente un diamètre intérieur suffisant pour former une ouverture de passage pour la ou les pièces à souder. Le diamètre intérieur est supérieur à la longueur ou la largeur de la ou les

-4pièces posées sur le porte-pièce, de façon que l'enveloppe entoure la ou les pièces à souder.

De préférence, l'au moins une bague comporte une face d'appui sur le porte-pièce, et ledit porte-pièce comporte une face de réception. L'agencement est tel que lorsque le contact est réalisé, la bague offre une surface orientée vers le bas qui est exposée au gaz présent dans l'enveloppe, de sorte que la pression régnant dans l'enveloppe tende à soulever la bague et avec elle le bas de l'enveloppe. Dans une réalisation, le contact entre la face d'appui de la bague et la face de réception du portepièce forme un appui non-étanche. Le gaz neutre est introduit dans l'espace de travail sous une pression et un débit tels que la bague se soulève en provoquant une fuite calibrée du gaz neutre hors de l'espace de travail.

Par exemple, la face d'appui de la bague et/ou la face de réception du porte-pièce présente une surface sensiblement lisse. Selon un autre mode de réalisation, l'au moins une des deux faces parmi la face d'appui de la bague et la face de réception du porte-pièce présente des conformations permettant la fuite de gaz neutre même en l'absence de soulèvement de la bague. Les conformations peuvent être réalisées de manière régulière ou irrégulière sur les surfaces de la face d'appui de la bague et/ou la face de réception du porte-pièce. Les conformations permettent de faciliter l'application initiale de la pression de gaz sous la bague, pour que celle-ci se soulève par rapport au porte-pièce. Par exemple, les conformations sont des rainures ou des stries agencées radialement, accessibles au gaz à partir de l'espace de travail.

La force de gravité transmise par la bague et l'aire exposée au gaz le long de l'extrémité basse de l'enveloppe peuvent être telles que le soulèvement de l'au moins une bague nécessite une pression relative comprise entre 0,5 et 4.10⁵Pa, avantageusement entre 0,5 et 3,5.10⁵Pa, avantageusement entre 1 et 3.10⁵Pa, avantageusement entre 1 et 2,5.10⁵Pa, de manière encore plus avantageuse entre 1 et 2.10⁵ Pa ; 1.10⁵Pa étant égal à 1 bar. Le débit d'alimentation en gaz est par exemple d'environ 40 litres par minute. L'au moins une bague peut être constituée

-5de n'importe quel type de matériau essentiellement rigide, par exemple métallique.

Selon un mode de réalisation du dispositif, la bague comprend deux rondelles superposées enserrant entre elles un bord annulaire de l'enveloppe. Les rondelles enserrent une bande de matière de l'extrémité inférieure de l'enveloppe. Cette caractéristique a pour avantage de proposer un dispositif simple et économique.

Selon un mode de réalisation préféré, le porte-pièce comprend un élément de raccord faisant saillie depuis la face de réception, ledit élément présentant la forme d'un bossage de centrage entouré par la face de réception et agencé et configuré pour s'emboîter dans la surface latérale intérieure de la bague tout en ménageant, entre le bossage et la surface latérale intérieure, un passage pour la fuite de gaz neutre.

De préférence, le passage est un jeu radial entre le bossage et la surface latérale intérieure de la bague. La surface latérale intérieure de la bague et le bossage du porte-pièce sont préférablement cylindriques.

On réalise ainsi, entre l'extrémité basse de l'enveloppe et le portepièce, un centrage tout à fait suffisant malgré le jeu radial permettant la fuite et le mouvement relatif vertical entre l'extrémité basse de l'enveloppe et le porte-pièce.

Selon un mode de réalisation optionnel, le dispositif de protection gazeuse comprend un dispositif d'arrêt en rotation de la bague par rapport à l'appareil de soudage. Le dispositif d'arrêt permet de bloquer la rotation de la bague par rapport au sol. Cette caractéristique permet de limiter les risques de déviation ou de soulèvement non rectiligne vers le haut de l'enveloppe ou de la bague par rapport au porte-pièce, en cas de surpression trop élevée et/ou atteinte brusquement. Par exemple, le dispositif d'arrêt en rotation comprend un doigt agencé horizontalement et fixé à ladite bague. Le dispositif d'arrêt en rotation comprend en outre au moins deux tiges agencées verticalement et prévues pour être disposées à proximité de la bague. Les deux tiges sont distantes l'une de l'autre de façon à pouvoir placer le doigt entre celles-ci. Les deux tiges font par

-6exemple partie d'une pièce en forme de 'U' qui est disposée sur le socle de l'appareil de soudage. Elles sont par exemple fixées à un plot formant un ancrage. Le plot peut être aimanté ou présenter une masse suffisante pour former un ancrage en cas de mouvement brusque de rotation de la bague.

Le dispositif de protection gazeuse comprend un orifice de sortie de gaz permettant l'échappement de l'air ambiant présent dans l'enveloppe en début de fonctionnement. L'orifice de sortie permet aussi d'évacuer les fumées lors des soudures.

Selon un mode de réalisation, le dispositif de protection gazeuse comprend un robinet relié à l'orifice de sortie de gaz, placé à l'extérieur de l'espace de travail, le robinet permettant de contrôler le débit de gaz sortant. Si le robinet est fermé, tout le gaz admis dans l'espace de travail sera contraint de s'échapper sous la bague. Si le robinet est complètement ouvert, et qu'il autorise un débit de gaz sortant près de l'orifice de sortie équivalent au débit de gaz admis dans l'espace de travail, la pression s'exerçant sur l'aire exposée de la bague sera insuffisante pour soulever celle-ci. En refermant le robinet, le débit de gaz sortant diminue et la pression dans l'espace de travail augmente. En refermant suffisamment le robinet, la pression de gaz s'exerçant sur l'aire exposée de la bague crée une force de soulèvement qui compense la force de gravité s'exerçant sur la bague. Cette caractéristique permet de contrôler la pression de gaz neutre dans l'espace de travail et ainsi favoriser l'échappement via un passage entre la bague et le porte-pièce. Par exemple, le robinet est du type quart de tour.

Selon un mode de réalisation, l'orifice d'alimentation est formé à travers l'enveloppe.

De préférence, l'orifice d'alimentation et l'orifice de sortie sont diamétralement opposés. Cette caractéristique permet de favoriser l'évacuation des fumées de soudure.

De manière préférentielle, l'enveloppe est en forme de manchon ouvert à une extrémité haute agencée et configurée pour être fixée, en fonctionnement, à une tête de soudage de l'appareil de soudage qui ferme l'extrémité haute.

-7Selon un mode de réalisation, le dispositif de protection gazeuse comprend au moins une bride annulaire reliée fixement à l'extrémité haute de l'enveloppe, et prévue pour être fixée à l'extrémité de la tête de soudage. La bride est par exemple une rondelle vissée le long du pourtour de l'extrémité de la tête de soudage. L'extrémité haute de l'enveloppe est enserrée entre la bride annulaire et l'extrémité de la tête de soudage de façon que la fuite de gaz est quasiment nulle ou négligeable par rapport à la fuite entre la bague et le porte-pièce.

Selon un autre aspect de l'invention, il est prévu une installation de soudage comprenant un appareil de soudage, un porte-pièce et un dispositif de protection gazeuse conforme à l'aspect précédent.

Description des figures et des modes de réalisation

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée de mises en œuvre et de modes de réalisation nullement limitatifs, au regard de figures annexées sur lesquelles

- la figure 1 est une coupe schématique du dispositif de protection gazeuse selon l'invention, montrant le dispositif en fonctionnement ;

- la figure 2 est une vue schématique conforme à la figure 1, montrant le dispositif à l'état replié ;

- les figure 3a et 3b sont des vues en coupe d'une bague montée autour d'un bossage d'un porte-pièce selon deux modes de réalisation, la figure 3a montrant une bague présentant une fraisure, et la figure 3b montrant une entaille, formant un dégagement, à la base du bossage ;

- la figure 4 est une vue en perspective du dessous d'une bague selon un mode de réalisation, la bague présentant une face d'appui rainurée ;

- la figure 5 est une vue en perspective d'un dispositif anti-rotation d'une bague relativement à un bâti selon un exemple de mode de réalisation.

Description d'un exemple de mode de réalisation

Les modes de réalisation qui seront décrits dans la suite ne sont nullement limitatifs ; on pourra notamment mettre en œuvre des variantes

-8de l'invention ne comprenant qu'une sélection de caractéristiques décrites par la suite isolées des autres caractéristiques décrites, si cette sélection de caractéristiques est suffisante pour conférer un avantage technique ou pour différencier l'invention par rapport à l'état de la technique antérieur. Cette sélection comprend au moins une caractéristique de préférence fonctionnelle sans détails structurels, ou avec seulement une partie des détails structurels si cette partie uniquement est suffisante pour conférer un avantage technique ou pour différencier l'invention par rapport à l'état de la technique antérieur.

En particulier toutes les variantes et tous les modes de réalisation décrits sont combinables entre eux si rien ne s'oppose à cette combinaison sur le plan technique.

Les figures 1 et 2 illustrent une installation destinée à réaliser des soudures de pièces grâce à un faisceau de laser. L'installation comprend un appareil de soudage laser 10 agencé et configuré pour générer un faisceau laser F, voir figure 1. Les figures 1 et 2 montrent en particulier une extrémité distale 11 d'une tête de soudage 10 qui est la zone depuis laquelle le faisceau laser F est émis. Le faisceau laser F permet de relier des pièces par fusion de bords mutuellement adjacents de ces pièces. Sur la figure 1, les pièces à souder sont représentées schématiquement par un rectangle référencé par P.

L'installation comprend un dispositif de protection gazeuse 1 permettant le chambrage des pièces à souder. En référence à la figure 1, le dispositif est destiné à délimiter un espace de travail E en-dessous de l'appareil de soudage et autour des pièces à souder P, et à maintenir l'espace de travail E dans une atmosphère contrôlée contenant du gaz neutre, dit aussi inerte. De préférence, le gaz neutre utilisé est de l'argon. En référence aux figures 1 et 2, le dispositif de protection gazeuse comprend une enveloppe souple et transparente 2 formant un manchon. L'enveloppe souple est par exemple constituée de matière plastique et transparente de façon que l'intérieur de l'espace de travail soit visible par l'opérateur ou l'observateur situé à l'extérieur de l'espace de travail.

-9L'enveloppe permet de délimiter latéralement l'espace de travail E sur toute sa périphérie.

L'enveloppe 2 forme un manchon ouvert ayant une extrémité annulaire haute 21 et une extrémité annulaire basse 22, opposée à l'extrémité haute

21. Le manchon est capable d'un état déplié (figure 1) et d'un état replié (figure 2), et de passer de l'un à l'autre à la manière d'un soufflet. En fonctionnement, voir figure 1, l'extrémité haute 21 de l'enveloppe est fixée à l'extrémité 11 de la tête de soudage de l'appareil de soudage 10 délimitant le haut de l'espace de travail E. L'extrémité basse 22 de l'enveloppe est prévue pour reposer sur un porte-pièce 6 sur lequel sont installées les pièces à souder par des moyens de fixation non représentés. Le porte-pièce 6 délimite le bas de l'espace de travail E.

Le dispositif de protection gazeuse comprend une bride annulaire 9 reliée fixement à l'extrémité haute 21 de l'enveloppe et prévue pour être fixée à l'extrémité 11 de la tête de soudage. Selon le mode de réalisation représenté, la bride comprend un support 91 fixé à l'extrémité 11 de la tête de soudage. Le support 91 forme un disque comportant une ouverture centrale recevant l'extrémité 11 de la tête de soudage. La bride annulaire comprend une rondelle de bridage 92 prévue pour se plaquer en-dessous du support 91 et de manière coaxiale. La rondelle de bridage 92 est fixée par rapport au support 91 pour enserrer de manière étanche entre le support 91 et la rondelle 92 une lèvre annulaire terminale de l'extrémité haute de l'enveloppe. Le support 91 présente des alésages taraudés tandis que la rondelle de bridage 92 présente des alésages traversant de façon que des vis traversent les alésages de la rondelle de bridage et se vissent dans les alésages du support 91.

L'enveloppe 2 comprend un orifice 4 d'alimentation en gaz neutre, permettant en fonctionnement d'introduire du gaz neutre dans l'espace de de travail E. L'enveloppe 2 comprend un orifice 5 de sortie de gaz. Lors de la préparation du dispositif de protection, l'orifice de sortie permet l'échappement de l'air ambiant (composé principalement d'oxygène et d'azote) présent dans l'espace de travail, l'air ambiant étant chassé par

-10l'admission du gaz neutre via l'orifice d'alimentation 4. Au cours de soudage, l'orifice de sortie de gaz permet l'évacuation des fumées s'émanant des bords de pièces en fusion. En référence aux figures 1 et 2, les orifices d'alimentation 4 et de sortie 5 sont diamétralement opposés. Cette caractéristique permet créer un flux de gaz sensiblement rectiligne entre les deux orifices et au-dessus des pièces à souder, facilitant ainsi l'évacuation des fumées de soudure. Chaque orifice est formé à travers l'enveloppe. Chaque orifice peut être une ouverture découpée dans l'enveloppe et/ou un embout fixé à ladite ouverture. Selon un mode de réalisation, le dispositif comprend un robinet 50 relié à l'orifice de sortie 5. Le robinet 50 est placé à l'extérieur de l'espace de travail E et permet de faire varier le débit de gaz sortant dudit espace. Le robinet permet, en diminuant le débit de gaz sortant malgré une alimentation constante en gaz neutre, d'augmenter la pression de gaz dans l'espace de travail E. L'augmentation de pression conduit à réaliser une surpression qui provoque une fuite près de l'extrémité basse 22 de l'enveloppe. En référence à la figure 1, la fuite de gaz est représentée par des flèches référencées par 69.

Le dispositif de protection gazeuse comprend un porte-pièce 6 formant un support pour les pièces à souder P. Selon un mode de réalisation préféré, le porte-pièce 6 présente la forme générale d'un disque cylindrique qui est positionné par rapport à un socle T. En référence aux figures 1 et 2, le porte-pièce 6 comprend un pion de positionnement 12 de manière à le positionner sur le socle T. Le pion de positionnement fait saillie depuis une face inférieure du porte-pièce, en regard de la surface du socle. Le pion 12 est prévu pour s'insérer dans une cavité ménagée dans le socle, la cavité présentant une forme complémentaire audit pion 12. Au cours du soudage, le porte-pièce se situe en dessous de l'extrémité 11 de l'appareil de soudage.

En référence aux figures 1 et 2, le dispositif comprend une bague 3 reliée fixement à l'extrémité basse 22 de l'enveloppe. La bague 3 est réalisée de manière cylindrique. En référence aux figures 1 à 4, la bague 3 comprend deux anneaux en forme de rondelle : une rondelle supérieure 31 et une rondelle inférieure 32. Les deux rondelles 31, 32 sont superposées et

-11coaxiales. Les rondelles 31, 32 de la bague sont superposées et fixées l'une par rapport à l'autre pour enserrer un bord annulaire 24 de l'extrémité de l'enveloppe. Les deux rondelles 31, 32 écrasent une bande de matière de l'enveloppe. Les rondelles 31, 32 sont fixées l'une à l'autre par des vis 38, voir figures 1 et 2 ; chaque vis est prévue pour traverser un alésage 37 de la rondelle supérieure 31 et être vissée dans alésage taraudé de la rondelle inférieure 32, voir figures 3a et 3b.

La bague 3 est agencée et configurée pour tendre à reposer par gravité sur le porte-pièce 6. La bague est agencée et configurée pour coopérer avec le porte-pièce. La bague permet de lester l'enveloppe et de maintenir l'extrémité basse 22 de l'enveloppe près du porte-porte 6. La bague 3 présente un diamètre intérieur suffisant de façon à pouvoir entourer les pièces à souder P lorsque la bague tend à se reposer vers le porte-pièce. Lorsque la bague est en contact avec le porte-pièce, ladite bague ferme l'espace de travail au niveau de l'extrémité basse 22 de l'enveloppe.

L'agencement entre la bague 3 et le porte-pièce 6 est tel qu'il autorise une fuite de gaz lorsque l'espace de travail atteint la surpression décrite cidessus. La bague 3 comporte une face d'appui 30 prévue pour être posée sur le porte-pièce 6. La face d'appui 30 est agencée sur une face de la rondelle inférieure 32, face qui est opposée à celle en contact avec la rondelle supérieure 31. Le porte-pièce 6 comporte une face de réception 60 prévue pour recevoir en appui la bague 3. La face d'appui est en contact avec la face de réception. Le contact entre la face d'appui et la face de réception forme un appui non-étanche. En référence à la figure 1, la bague 3 est agencée et configurée pour que le gaz s'appuie sur la face d'appui et que la bague se soulève en autorisant une fuite de gaz neutre, représentée par les flèches 69, avec une surpression suffisante pour créer un coussin d'air. Selon la masse de la bague, une surpression correspondant à une pression relative de 1 à 2 bars dans l'espace de travail E permet de soulever la bague 3. Le débit d'alimentation en gaz neutre est par exemple de 401/min (quarante litres par minute).

En référence aux figures 1, 2, 3a et 3b, le porte-pièce 6 présente un bossage 7 agencé pour centrer la bague par rapport audit porte-pièce. Le bossage fait saillie verticalement depuis la face de réception 60. Le bossage

-127 est cylindrique et présente une surface latérale périphérique 75. Le bossage est réalisé de façon à ce que la bague 6 puisse s'emboîter autour de celui-ci, la surface latérale 75 du bossage étant en vis-à-vis de la surface latérale intérieure 35 de la bague. Le bossage 7 et la bague 3 sont agencés et configurés pour ménager un passage pour la fuite de gaz. En référence aux figures 1, 3a et 3b, le passage comprend un jeu radial entre la surface latérale périphérique 75 du bossage et la surface latérale intérieure 35 de la bague. Le jeu radial permet au gaz de s'immiscer jusqu'à la face de réception 60 du porte-pièce. L'instant précédent une surpression, le gaz appuie sur la bague, et en particulier au niveau du contact entre la bague et le porte-pièce. Lors d'une surpression, comme représenté par la figure 1, le gaz soulève la bague 3 de façon à ce qu'il s'échappe en longeant la face de réception 60 du porte-pièce 6. Le soulèvement est juste suffisant pour laisser fuir le gaz. Par exemple le soulèvement est d'environ un à quelques millimètres. La fuite est répartie sensiblement équitablement sous le pourtour de la bague. La fuite de gaz limite le frottement entre la bague et le porte-pièce et favorise ainsi la rotation du porte-pièce relativement à la bague. Par exemple et selon les figures 3a et 3b, l'ajustement mécanique entre le bossage 7 et la bague est du type H7g6 selon le système ISO de tolérances, c'est-à-dire des pièces mobiles l'une par rapport à l'autre, pour un guidage précis et des mouvements de faibles amplitudes. Selon d'autres modes de réalisation, l'ajustement mécanique peut être du type H8f7 ou encore moins précis.

Selon un mode de réalisation, la face d'appui et la face de réception présentent respectivement un profil de surface sensiblement plan et/ou lisse.

Selon un autre mode de réalisation, l'au moins une des deux faces parmi la face d'appui de la bague et la face de réception du porte-pièce présente des conformations permettant de faciliter le soulèvement de la bague et ainsi faciliter la fuite de gaz. En référence à la figure 3a, la bague 3 présente une fraisure 33 du côté de la face d'appui 30. En particulier, la rondelle 32 présente la fraisure 33. L'évasement conique permet de créer une cavité annulaire entre la face de réception 60 et la bague 3. Lors d'une surpression, le gaz accumulé dans la cavité s'appuie contre la surface de la

-13fraisure 33 facilitant le soulèvement. La surface conique de la bague permet au gaz de disposer d'une plus grande surface appui exploitable pour le soulèvement. La pression du gaz exerce ainsi une force de soulèvement sur la bague, qui équilibre la force de gravité qui applique la bague sur le portepièce lorsque la surpression règne dans l'espace de travail. Selon encore un autre mode de réalisation précédent, pouvant être réalisé optionnellement ou en remplacement du précédent, le porte-pièce 6 présente un évasement conique 63 réalisé sur la face de réception 60 à la base du bossage 7. Le porte-pièce 6 est creusé le long de la surface latérale périphérique 75 du bossage. L'évasement conique 63 est tel que la face d'appui 30 de la bague déborde radialement au-dessus de la zone creusée. De manière similaire au mode de réalisation précédent, lors d'une surpression, le gaz accumulé dans la cavité s'appuie contre la face d'appuie 30 facilitant le soulèvement de la bague. Selon une variante de réalisation, le porte-pièce présente un dégagement réalisé à la base du bossage. Le bossage est creusé dans la direction radiale de façon à diminuer son diamètre et que la surface latérale intérieure 35 de la bague déborde verticalement sur le côté de la dernière zone creusée.

De préférence et en référence aux figures 1, 2, 3a et 3b, le bossage 7 est usiné de façon conique afin de faciliter le glissement relatif de la bague sur et autour de celui-ci, facilitant l'emboitement de la bague 3 par rapport au porte-pièce 6. Par exemple, le bossage comprend un chanfrein 71 permettant de faciliter l'emboitement de la bague 3 par rapport au portepièce 6. Le chanfrein est par exemple de x mm (voir figures 3a et 3b), x étant de l'ordre de 5 mm (millimètres) pour un diamètre de centrage de 100 mm et une hauteur de 12 mm ou de l'ordre de 8 mm (millimètres) pour un diamètre de centrage de 200 mm et une hauteur de de 20 mm. De préférence, le chanfrein est orienté de 45 degrés.

De même l'évasement conique 63 et la fraisure 33 sont orientés à 45 degrés. Dans les cas, l'évasement est de y mm (millimètres), y étant de préférence égale à 1,5 à 2 fois la valeur de x en millimètres.

En référence à la figure 4, il est représenté un autre mode de réalisation des conformations, pouvant être compatible avec n'importe quel

-14autre mode déjà décrit ci-dessus. La face d'appui 30 de la bague 3 présente des rainures ou des stries. Les rainures permettent de faciliter le soulèvement de la bague. De préférence, les rainures présentent une faible profondeur, de l'ordre de quelques millimètres. En référence à la figure 4, les rainures sont disposées radialement et espacées de manière régulière afin de réalisée une fuite équitablement répartie sous le pourtour de la bague.

De manière optionnelle et en référence à la figure 5, le dispositif de protection gazeuse comprend un dispositif d'arrêt en rotation 8 de la bague 3 par rapport au bâti de l'appareil de soudage. Le porte-pièce 6 peut toujours pivoter par rapport à la bague 3. Le dispositif d'arrêt en rotation permet de limiter les risques de déviation ou de soulèvement non rectiligne vers le haut de l'enveloppe ou de la bague par rapport au porte-pièce, en cas de surpression trop élevée et/ou atteinte brusquement. Par exemple, le dispositif d'arrêt en rotation comprend un doigt 82 agencé horizontalement et fixé à la bague 3. Le dispositif d'arrêt en rotation 8 comprend deux tiges 81 agencées verticalement et prévues pour être disposées à proximité de la bague. Les deux tiges 81 sont distantes l'une de l'autre de façon à pouvoir placer le doigt 82 entre celles-ci lors du fonctionnement. En référence à la figure 5, le dispositif comprend un plot 80 formant un ancrage de façon à ce que les tiges 81 sont fixées sur celui-ci. Le plot peut être aimanté ou présenter une masse suffisante pour former un ancrage en cas de mouvement brusque de rotation de la bague.

Il va maintenant être décrit la mise en place du dispositif de protection gazeuse afin de pouvoir réaliser le soudage par laser.

Au départ, le volume sous l'appareil de soudage est laissé vide ou inoccupé jusqu'au socle T. Le socle ne présente pas de porte-pièce. Le support 91 destiné au bridage de l'extrémité haute de l'enveloppe est monté au niveau de l'extrémité 11 de l'appareil de soudage 10.

Suivant la taille des pièces à souder et leurs emprises sur le sol, on choisit un porte-pièce 6 dont le bossage 7 présente une surface horizontale permettant de recevoir les pièces à souder sans qu'elles ne débordent. On prend l'enveloppe dont la bague est prévue pour s'emboiter sur le porte

-15pièce choisi. Au cours du stockage, l'enveloppe est pliée d'une manière similaire l'enveloppe de la figure 2.

Au début de la mise en place, l'extrémité haute 21 de l'enveloppe est fixée à l'extrémité 11 de la tête de soudage. La rondelle de bridage 92 est vissée au support 91. Puis en maintenant l'enveloppe à l'état plié, comme représenté sur la figure 2, on positionne le porte-pièce 6 sur le socle T par l'intermédiaire du pion 12. Après avoir placé et/ou fixé les pièces à souder P sur le bossage 7, on descend verticalement la bague 3 autour des pièces à souder jusqu'à reposer la bague sur la face de réception 60 du porte-pièce

6.

Ensuite, on raccorde un système d'approvisionnement en gaz neutre à l'orifice 4 d'alimentation en gaz, par l'intermédiaire d'au moins un tuyau. On raccorde un robinet 50 et un tuyau d'évacuation à l'orifice 5 de sortie de gaz. Le gaz neutre est alors injecté dans l'espace de travail E délimité par l'enveloppe 2. L'admission en gaz neutre est représentée par une flèche référencée par 27. Pendant que le gaz neutre est injecté, l'air ambiant emprisonné par l'enveloppe 2 lors de la pose est simultanément repoussé et évacué via l'orifice de sortie 5. L'échappement de l'air ambiant est représenté par une flèche référencée par 29. L'enveloppe 2 gonfle progressivement jusqu'à être tendue. Lorsque l'espace de travail est rempli de gaz neutre, le soudage peut commencer. Du fait du relatif faible volume d'air à évacuer de l'espace de travail, le dispositif de protection gazeuse permet de limiter le temps de préparation de l'installation de soudage. En outre, le positionnement diamétralement opposé des orifices d'alimentation et de sortie permet d'évacuer les fumées émanant des soudures grâce au flux de gaz sensiblement rectiligne entre lesdits orifices.

Enfin, lorsqu'une rotation du porte-pièce relativement à la bague est nécessaire, le débit de gaz neutre est augmenté de façon à augmenter la pression au sein de l'espace de travail. Alternativement ou en combinaison, le robinet est actionné pour réduire la section de passage près de l'orifice de sortie et ainsi augmenter la pression dans l'espace de travail. La pression du gaz augmente jusqu'à exercer une force de soulèvement sur la bague et entraîner une fuite entre la bague et le porte-pièce, créant un coussin d'air. La surpression régnant dans l'espace de travail et en particulier entre la bague et le porte-pièce permet de compenser la force de gravité appliquant

-16la bague sur le porte-pièce. Lors d'une surpression, la pression relative est environ comprise entre 1 et 2 bars. La fuite a un effet de coussin d'air permettant de limiter l'adhérence entre la face d'appui 30 de la bague et la face de réception 60 du porte-pièce 6, et ainsi permettre la rotation du 5 porte-pièce par rapport à la bague. En référence à la figure 1, l'échappement du gaz s'effectue à la fois via en partie l'orifice de sortie 5, représenté par la flèche 29 et via en partie le passage de fuite entre la bague et le porte-pièce, représenté par les flèches 69.

Claims

1. Dispositif de protection gazeuse (1) destiné à délimiter un espace de travail (E) en-dessous d'un appareil de soudage (10) et autour d'une ou plusieurs pièces à souder (P), et à maintenir l'espace de travail (E) dans une atmosphère contrôlée contenant du gaz neutre, le dispositif comprenant une enveloppe (2) souple transparente présentant un orifice d'alimentation en gaz (4), permettant, en fonctionnement, d'introduire du gaz neutre dans l'espace de travail (E), caractérisé en ce que le dispositif comprend :

un porte-pièce (6) sur lequel reposent les pièces à souder (P), et

- au moins une bague (3) fixée le long du pourtour d'une extrémité basse (22) ouverte de l'enveloppe, et en ce que :

ladite au moins une bague (3) est agencée et configurée pour tendre à reposer par gravité sur le porte-pièce (6) et ainsi à suffisamment fermer l'espace de travail (E) pour permettre une montée en pression du gaz neutre dans l'enveloppe (2), l'enveloppe (2) est en outre agencée et configurée pour pouvoir se soulever avec la bague (3) sous l'action de la pression du gaz neutre dans l'espace de travail (E) en autorisant une fuite de gaz neutre hors de l'espace de travail, et l'extrémité basse de l'enveloppe (22), équipée de la bague, d'une part, le porte-pièce (6) d'autre part, sont agencés et configurés pour permettre une rotation relative entre l'enveloppe (2) et le porte-pièce (6) autour d'un axe vertical.

2. Dispositif de protection gazeuse (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'au moins une bague (3) comporte une face d'appui (30) sur le porte-pièce (6) et ledit porte-pièce comporte une face de réception (60) de façon que le contact entre la face d'appui (30) de la bague (3) et la face de réception (60) du porte-pièce (6) forme un appui non-étanche.

3. Dispositif de protection gazeuse (1) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'au moins une des deux faces parmi la face d'appui (30) de la bague et la face de réception (60) du porte-pièce présente des conformations permettant une fuite de gaz neutre même en l'absence de soulèvement de la bague.

4. Dispositif de protection gazeuse selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la pression du gaz neutre pour soulever la bague (3) est comprise entre 0,5 et 4.10⁵ Pa de pression relative.

5. Dispositif de protection gazeuse (1) selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la bague (3) comprend deux rondelles (31, 32) superposées enserrant entre elles un bord annulaire (24) de l'enveloppe.

6. Dispositif de protection gazeuse (1) selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le porte-pièce (6) comprend un élément de raccord (7) faisant saillie depuis la face de réception (60), ledit élément présentant la forme d'un bossage de centrage agencé et configuré pour s'emboiter dans la surface latérale intérieure (35) de la bague (3) tout en ménageant entre le bossage et la surface latérale intérieure un passage pour la fuite de gaz neutre.

7. Dispositif de protection gazeuse (1) selon la revendication 6, caractérisé en ce que le passage est un jeu radial entre le bossage (7) et la surface latérale intérieure (35).

8. Dispositif de protection gazeuse (1) selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que la bague (3) et le bossage (7) sont cylindriques.

9. Dispositif de protection gazeuse (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif d'arrêt en rotation (8) de la bague (3) par rapport à l'appareil de soudage (10).

10. Dispositif de protection gazeuse (1) selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comprend un orifice de sortie de gaz (5), permettant l'échappement de l'air ambiant présent dans l'enveloppe (2) en début de fonctionnement, l'orifice de sortie de gaz (5) étant de préférence équipé d'un robinet (50).

11. Dispositif de protection gazeuse (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'orifice d'alimentation en gaz (4) est formé à travers l'enveloppe (2).

12. Dispositif de protection gazeuse (1) selon les revendications 10 et 11, caractérisé en ce que l'orifice d'alimentation en gaz (4) et l'orifice de sortie en gaz (5) sont diamétralement opposés.

13. Dispositif de protection gazeuse (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite enveloppe (2) est en forme de manchon ouvert à une extrémité haute (21) agencée et configurée pour être fixée, en fonctionnement, à une tête de soudage de l'appareil de soudage qui ferme l'extrémité haute (21).

14. Dispositif de protection gazeuse (1) selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une bride annulaire (9) reliée fixement à l'extrémité haute (21) de l'enveloppe (2), et prévue pour être fixée à l'extrémité (11) de la tête de soudage.

15.Installation de soudage comprenant un appareil de soudage (10) et un dispositif de protection gazeuse (1) selon l'une des revendications 1 à 14.