FR3129862A1 - Dispositif de protection pour le soudage à l’arc de goujons ou similaires à une pièce support par fusion forgeage et appareil de soudage le comprenant - Google Patents

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Abstract

La présente invention porte sur un dispositif de protection (1) pour le soudage à l’arc de goujons (G) ou similaires à une pièce support par fusion forgeage, caractérisé par le fait que le dispositif de protection (1) comprend un moule de soudure en matériau réfractaire rigide dimensionné et configuré pour définir, lors d’une opération de soudage, une cavité sensiblement cylindrique entourant une zone de fusion dans laquelle un goujon (G) vient en contact avec une pièce support et apte à recevoir un bain de fusion, le moule de soudure ayant une paroi aval destinée à venir en contact avec la pièce support lors d’une opération de soudage, une paroi amont opposée à la paroi aval, et une paroi intérieure formant la paroi de la cavité et apte à assurer le moulage d’un bourrelet autour du goujon (G), le dispositif de protection (1) comprenant en outre un moyen d’injection de gaz inerte apte à délivrer du gaz inerte dans la cavité du moule de soudure et un moyen de refroidissement apte à refroidir le moule de soudure. L’invention porte également sur un appareil de soudage le comprenant. Figure à publier avec l’abrégé : Figure 9.

Description

Dispositif de protection pour le soudage à l’arc de goujons ou similaires à une pièce support par fusion forgeage et appareil de soudage le comprenant
La présente invention concerne le domaine du soudage à l’arc de goujons, et en particulier, du soudage à l’arc de goujons par fusion forgeage.
La présente invention porte sur un dispositif de protection permettant de maintenir, former et protéger le bain de fusion lors d’une opération de soudage à l’arc de goujons à une pièce support par fusion forgeage, tout en facilitant l’opération de soudage et en réduisant les coûts associés. La présente invention porte également sur un appareil de soudage comprenant un tel dispositif de protection.
Les goujons sont généralement des éléments cylindriques lisses ou filetés de forme allongée qui se terminent, à une de leurs extrémités, par une base de soudage, laquelle est, par exemple, conique. Ainsi, on entend par « goujon » tout élément de type tige ayant une telle configuration.
Le soudage à l’arc de goujons est réalisé à partir d’un arc électrique créé entre l’extrémité du goujon à souder et la pièce support (tube ou tôle). L’énergie calorifique de l’arc fait fondre localement la pièce support et l’extrémité du goujon. Après extinction de l’arc, une action mécanique plonge le goujon dans le bain de fusion (forgeage) qui forme un bourrelet autour du goujon.
Lors du soudage à l’arc de goujons par fusion forgeage, il est connu d’utiliser un élément de protection de type bague réfractaire, notamment une virole ou un anneau en céramique, que l’on dispose autour de l’extrémité du goujon afin de confiner le bain de fusion dans des limites prédéterminées et d’assurer son maintien pendant son refroidissement, et également pour protéger ce bain de fusion vis-à-vis de l’air. Il est également connu d’utiliser un gaz de protection inerte, tel que de l’Argon ou de l’Hélium.
Ainsi, un appareil de soudage à l’arc de goujons par fusion forgeage comporte généralement une pince servant à maintenir une bague réfractaire. Lors de chaque opération de soudage, une bague réfractaire doit être disposée dans la pince à bague, manuellement ou automatiquement.
Cependant, la mise en place d’une bague avant chaque opération de soudage et l’élimination de cette bague après le soudage sont des étapes fastidieuses et qui allongent la durée de l’opération de soudage. De plus, le coût associé à l’approvisionnement et au stockage des bagues est élevé, ainsi que les frais de mise au rebus des déchets de soudage.
Pour résoudre les problèmes qui viennent d’être exposés, la solution apportée conformément à la présente invention consiste à remplacer la pince à bague et les bagues réfractaires par un dispositif de protection comprenant un moule de soudure réutilisable.
La présente invention a donc pour objet un dispositif de protection pour le soudage à l’arc de goujons ou similaires à une pièce support par fusion forgeage, caractérisé par le fait que le dispositif de protection comprend un moule de soudure en matériau réfractaire rigide dimensionné et configuré pour définir, lors d’une opération de soudage, une cavité sensiblement cylindrique entourant une zone de fusion dans laquelle un goujon vient en contact avec une pièce support et apte à recevoir un bain de fusion, le moule de soudure ayant une paroi aval destinée à venir en contact avec la pièce support lors d’une opération de soudage, une paroi amont opposée à la paroi aval, et une paroi intérieure formant la paroi de la cavité et apte à assurer le moulage d’un bourrelet autour du goujon, le dispositif de protection comprenant en outre un moyen d’injection de gaz inerte apte à délivrer du gaz inerte dans la cavité du moule de soudure et un moyen de refroidissement apte à refroidir le moule de soudure.
Un tel moule de soudure, qui permet de mouler le bourrelet autour du goujon, est réutilisable et peut donc être utilisé pour une pluralité d’opérations de soudage.
Le moule de soudure et le moyen d’injection de gaz inerte permettent tous les deux de protéger le bain de fusion. Le moyen d’injection de gaz inerte permet en outre, avec le moyen de refroidissement, de protéger le moule de soudure.
De préférence, le moule de soudure est réalisé en céramique. En variante, le moule de soudure pourrait être réalisé en métal recouvert d’une couche mince de céramique.
Le moule de soudure peut être un moule en deux parties comprenant deux demi-bagues, de préférence sensiblement identiques, aptes à être déplacées l’une par rapport à l’autre par un moyen de commande du déplacement, notamment en translation, de chaque demi-bague entre une position ouverte, dans laquelle les demi-bagues sont espacées l’une de l’autre pour permettre le passage d’un goujon, et une position fermée, dans laquelle les demi-bagues sont rapprochées l’une de l’autre et viennent en contact l’une avec l’autre de manière à former la paroi intérieure de la cavité cylindrique et les parois aval et amont du moule de soudure.
Le moyen de commande du déplacement en translation de chaque demi-bague peut être du type pneumatique actionné automatiquement, par exemple, à l’aide d’un piston et d’un vérin.
De préférence, le dispositif de protection peut comprendre en outre un moyen d’isolation électrique agencé de façon à se trouver, lors d’une opération de soudage, entre le moule de soudure et la pièce support, la paroi aval du moule de soudure étant alors destinée à être en contact indirect avec la pièce de support.
Le moyen d’isolation électrique peut être un talon formé par une plaque, en deux parties dans le cas où le moule de soudure est en deux parties, en matériau non conducteur de l’électricité, lequel talon est monté en saillie par rapport à la paroi aval du moule de soudure de façon à s’interposer entre le moule de soudure et la pièce support lors d’une opération de soudage. Un tel talon permet d’isoler électriquement le dispositif de protection vis-à-vis de la pièce support, et ainsi de s’assurer que l’arc électrique passe du goujon à la pièce support lors d’une opération de soudage.
Ce talon permet également de jouer le rôle d’un amortisseur lors du positionnement vertical du dispositif.
De préférence, le talon est réalisé en téflon.
Le talon pourrait être remplacé par un revêtement en matériau isolant électrique recouvrant la face aval du moule de soudure.
Le moyen de refroidissement peut être une boîte à fluide, en deux parties dans le cas où le moule de soudure est en deux parties, disposée à la périphérie du moule de soudure, autour d’une paroi extérieure du moule de soudure, opposée à la paroi intérieure de ce dernier, et comprenant au moins un circuit de circulation de fluide raccordé ou apte à être raccordé à une entrée d’alimentation en fluide et à une sortie de fluide de façon à refroidir le moule de soudure par circulation d’un fluide de refroidissement dans la boîte à fluide. Le fluide de refroidissement est, par exemple, de l’eau.
Le moyen d’injection de gaz inerte peut être un injecteur de gaz, en deux parties dans le cas où le moule de soudure est en deux parties, raccordé ou apte à être raccordé à au moins une alimentation en gaz inerte et disposé côté paroi amont du moule de soudure.
Un tel injecteur de gaz présente l’avantage d’être une pièce distincte, à savoir qui n’est pas formée d’un seul tenant avec les autres pièces du dispositif de protection.
De préférence, l’injecteur de gaz est réalisé en métal, notamment par impression 3D métal. En variante, l’injecteur de gaz peut être réalisé en une matière plastique technique.
De préférence, le moule de soudure, le moyen d’injection de gaz inerte et le moyen de refroidissement sont assemblés entre eux de manière amovible.
Dans un mode de réalisation particulier, l’injecteur de gaz est relié à la boîte à fluide par l’intermédiaire de vis, la boîte à fluide est reliée au talon par l’intermédiaire de vis, et le moule de soudure est relié à la boîte à fluide par l’intermédiaire de saillies portées par la boîte à fluide et aptes à coopérer avec des évidements correspondants formés dans la paroi extérieure du moule de soudure.
Ainsi, lorsque le moule de soudure est usé ou qu’une demi-bague réutilisable du moule de soudure est usée, après un certain nombre d’opérations de soudage, son remplacement par un moule de soudure neuf ou une demi-bague neuve est aisé.
Le dispositif de protection peut comprendre en outre une partie de blocage du moule de soudure, en deux parties dans le cas où le moule de soudure est en deux parties, disposée entre le moyen d’injection de gaz inerte et le moyen de refroidissement, à la périphérie du moule de soudure, et apte à coopérer avec la paroi extérieure du moule de soudure par l’intermédiaire de saillies portées par la partie de blocage et aptes à être reçues dans des évidements correspondants formés dans la paroi extérieure du moule de soudure.
La présente invention a également pour objet un appareil de soudage pour le soudage automatique de goujons ou similaires à une pièce support par soudage à l’arc par fusion forgeage, caractérisé par le fait qu’il comprend le dispositif de protection tel que défini ci-dessus, le dispositif de protection étant fixé de manière amovible à l’appareil de soudage, notamment par l’intermédiaire d’une équerre de fixation vissée au dispositif de protection.
L’appareil de soudage selon l’invention permet donc une opération de soudage rapide, automatique et économique.
Pour mieux illustrer l’objet de la présente invention, on va en décrire ci-après, à titre indicatif et non limitatif, plusieurs modes de réalisation particuliers avec référence au dessin annexé.
Sur ce dessin :
est une vue en perspective d’une moitié du dispositif de protection selon la présente invention ;
est une vue en perspective d’une demi-bague ;
est une vue en perspective d’une demi-bague et d’une moitié de boîte à eau ;
est une vue en perspective de dessus de la moitié de boîte à eau ;
est une vue en perspective d’une moitié de talon ;
est une vue en perspective d’une moitié d’injecteur de gaz ;
est une vue en perspective d’une moitié de partie de blocage ;
est une vue en perspective d’une équerre de fixation ;
est une vue en perspective du dispositif de protection installé autour d’un goujon, le dispositif étant en position ouverte ;
est une vue de dessous du dispositif de protection installé autour d’un goujon, le dispositif étant en position fermée ;
est une vue en perspective du dispositif de protection installé autour d’un goujon, le dispositif étant en position fermée ; et
est une vue en perspective de l’appareil de soudage selon la présente invention comportant le dispositif de protection des Figures 1 à 11.
La présente invention concerne un dispositif de protection 1 permettant de maintenir, former et protéger le bain de fusion lors d’une opération de soudage à l’arc de goujons G à une pièce support par fusion forgeage, et un appareil de soudage 10 comprenant un tel dispositif de protection 1.
Le dispositif de protection 1 selon le mode de réalisation préféré de la présente invention comprend un moule de soudure réutilisable 2, un moyen d’injection de gaz inerte 3, un moyen de refroidissement 4 et un moyen d’isolation électrique 5.
Le moule de soudure réutilisable 2 permet le moulage d’un bain de fusion lors d’une opération de soudage ou de plusieurs opérations de soudage successives de goujons G à une pièce support, ainsi que la protection du bain de fusion.
Dans le mode de réalisation préféré représenté, le moule de soudure 2 est un moule en deux parties. Toutefois, il convient de noter que le moule de soudure 2 pourrait être conçu en une seule pièce.
Le moule de soudure 2 en deux parties comprend deux demi-bagues 20. Dans le mode de réalisation préféré représenté, les deux demi-bagues 20 sont identiques. Cependant, il convient de souligner qu’en variante, les deux demi-bagues 20 pourraient être dissemblables.
De préférence, les demi-bagues 20 sont réalisées en un matériau réfractaire, notamment en céramique.
Les demi-bagues 20 pourraient également être réalisées en un matériau métallique, notamment en cuivre, recouvert d’une couche mince de céramique par une technique de projection laser ou plasma.
Chaque demi-bague 20 se présente sous la forme d’un bloc sensiblement en forme de U ayant six faces.
En particulier, chaque demi-bague 20 a une face aval 20a, une face amont 20b opposée à la face aval 20a, une face extérieure 20c, une face intérieure 20d opposée à la face extérieure 20c et deux faces latérales 20e opposées.
La face intérieure 20d comporte un renfoncement 21 présentant la forme extérieure d’un demi-cylindre, lequel renfoncement 21 est encadré par deux parois rectangulaires 22. Le renfoncement 21 est configuré et dimensionné de telle sorte que lorsque les deux demi-bagues 20 viennent en contact entre elles par leurs parois intérieures rectangulaires 22, les deux renfoncements 21 forment ensemble une cavité cylindrique 23. Cette cavité 23 est destinée à recevoir un goujon G à souder.
Les deux demi-bagues 20 sont aptes à être déplacées par un moyen de commande du déplacement en translation (non représenté) entre une position fermée, dans laquelle les deux demi-bagues 20 sont en contact par leurs parois intérieures 22, et une position ouverte, dans laquelle les deux demi-bagues 20 ne sont pas en contact entre elles.
Dans la position fermée, les faces aval 20a et les faces amont 20b des demi-bagues 20 forment respectivement la paroi aval et la paroi amont du moule de soudure 2, tandis que les faces extérieures 20c et les faces latérales 20e forment ensemble la paroi extérieure du moule de soudure 2 et que les faces intérieures 20d forment la paroi intérieure qui délimite latéralement la cavité 23.
Ce moyen de commande du déplacement en translation permet un déplacement en translation de chaque demi-bague 20 dans une direction perpendiculaire à l’axe longitudinal de la cavité cylindrique 23 formée par le moule de soudure 2 en position fermée.
Ainsi, dans la position ouverte, les demi-bagues 20 sont espacées l’une de l’autre pour permettre le passage d’un goujon G, et dans la position fermée, les deux demi-bagues 20 sont rapprochées l’une de l’autre de telle sorte que le dispositif de protection 1 défini un moule fermé autour du goujon G.
Le moyen de commande du déplacement en translation peut comprendre par exemple un piston et un vérin. L’agencement de tels moyens de commande ne posera pas de difficulté à l’homme du métier.
Le moule de soudure 2 est fixé de manière amovible au dispositif 1, en particulier au moyen de refroidissement 4.
Pour cela, chaque demi-bague 20 comporte deux évidements 24 sur chacune de ses faces latérales 20e et sur sa face extérieure 20c, en particulier, un évidement aval 24 et un évidement amont 24. Chacun des trois évidements amont 24 débouche sur la face amont 20b de la demi-bague 20 et chacun des trois évidements aval 24 débouche sur la face aval 20a de la demi-bague 20. L’évidement amont 24 et l’évidement aval 24 sur une même face de la demi-bague 20 sont dans l’alignement l’un de l’autre le long d’une direction parallèle à l’axe longitudinal central de la cavité cylindrique 23 formée par le moule de soudure 2 en position fermée. De plus, L’évidement amont 24 et l’évidement aval 24 sur une même face de la demi-bague 20 sont formés sensiblement au centre de ladite face.
Le moyen d’injection de gaz inerte 3 permet, lors d’une opération de soudage, l’injection d’un gaz inerte dans la cavité cylindrique 23 formée par le moule de soudure 2 en position fermée.
Ce moyen d’injection 3 se présente sous la forme d’un injecteur de gaz 3 distinct, assemblé au dispositif 1 de manière amovible.
L’injecteur de gaz 3 est, par exemple, réalisé en métal, notamment par impression 3D métal, ou en matière plastique technique.
Dans le mode de réalisation représenté, le moule de soudure 2 étant un moule en deux parties, l’injecteur de gaz 3 est également un injecteur en deux parties comportant deux moitiés d’injecteur 30, ici identiques.
Chaque moitié d’injecteur 30 se présente sous la forme d’un bloc parallélépipédique rectangle ayant six faces rectangulaires, à savoir une face aval 30a, une face amont 30b opposée à la face aval 30a, une face extérieure 30c, une face intérieure 30d opposée à la face extérieure 30c, et deux faces latérales 30e opposées.
La face intérieure 30d présente, sensiblement en son centre, un renfoncement 31 présentant la forme extérieure d’un demi-cylindre. Ce renfoncement 31 est configuré et dimensionné de telle sorte que lorsque les deux moitiés d’injecteur 30 viennent en contact entre elles, leurs renfoncements 31 définissent une cavité cylindrique 33 dans l’alignement de la cavité cylindrique 23 du moule de soudure 2, apte à recevoir un goujon G à souder.
Chaque face latérale 30e comporte un trou 32, sensiblement en son centre.
Deux trous traversants 34 s’étendent de la face aval 30a à la face amont 30b. Les trous traversants 34 sont formés à proximité de la faxe extérieure 30c de la moitié d’injecteur 30.
La face extérieure 30c comporte une ouverture centrale 35 et deux trous 36, de part et d’autre de l’ouverture centrale 35.
Un raccord 37 débouche dans l’ouverture centrale 35. Ce raccord 37 est un raccord coudé qui est destiné à être relié à une alimentation en gaz inerte (non représentée).
L’un des trous 36 situés de part et d’autre de l’ouverture centrale 35 est destiné à recevoir une vis pour la fixation de la moitié d’injecteur 30 à une pièce 6 permettant la fixation du dispositif 1 à un appareil de soudage 10.
De la même manière, le trou 32 situé dans l’une des faces latérales 30e de la moitié d’injecteur 30 est destiné à recevoir une vis pour la fixation de la moitié d’injecteur 30 à la pièce 6 permettant la fixation du dispositif 1 à un appareil de soudage 10.
Les deux trous traversants 34 sont chacun destinés à être traversés par une vis pour la liaison de la moitié d’injecteur 30 au moyen de refroidissement 4.
Le dispositif de protection 1 selon la présente invention est refroidi par le moyen de refroidissement 4.
Dans le mode de réalisation préféré de la présente invention, le moyen de refroidissement 4 est un moyen de refroidissement par eau. Il convient de noter que ce moyen de refroidissement par eau pourrait être remplacé par tout moyen de refroidissement approprié utilisant un autre liquide ou fluide que l’eau.
Le moyen de refroidissement 4 se présente sous la forme d’une boîte à eau 4 distincte, assemblée au dispositif 1 de manière amovible.
Dans le mode de réalisation représenté, le moule de soudure 2 étant un moule en deux parties, la boîte à eau 4 est également une boîte à eau en deux parties comportant deux moitiés de boîte à eau 40, ici identiques.
Chaque moitié de boîte à eau 40 se présente sous la forme d’un bloc en U ayant six faces, à savoir une face aval 40a, une face amont 40b opposée à la face aval 40a, une face extérieure 40c, une face intérieure 40d opposée à la face extérieure 40c, et deux faces latérales 40e opposées.
La face extérieure 40c et les deux faces latérales 40e sont des surfaces rectangulaires, la face extérieure 40c s’étendant dans un plan perpendiculaire au plan de chacune des faces latérales 40e. La face amont 40b et la face aval 40a sont en forme de U. Ainsi, la face intérieure 40d comporte deux parois rectangulaires 42 encadrant une paroi en forme de U 41 ayant une base et deux bras.
Un circuit de circulation d’eau 43 est formé entre la base de la paroi en forme de U 41 et la face extérieure 40c et débouche sur la face amont 40b. Ce circuit 43 serpente entre une ouverture d’entrée d’alimentation en eau 44 et une ouverture de sortie d’eau 45 formées dans la face extérieure 40c. Des raccords 46 sont reliés à l’ouverture d’alimentation en eau 44 et à l’ouverture de sortie d’eau 45. Le raccord 46 relié à l’ouverture d’alimentation en eau 44 est destiné à communiquer avec un réservoir d’eau ou tout autre moyen d’alimentation en eau approprié (non représenté).
Chaque moitié de boîte à eau 40 est traversée par deux trous traversants 47 s’étendant de la face amont 40b à la face aval 40a, selon un axe parallèle à l’axe longitudinal de la cavité cylindrique 23 formée par le moule de soudure 2 en position fermée. Ces trous traversants 47 sont destinés à recevoir chacun une vis pour la liaison amovible de la moitié de boîte à eau 40 au moyen d’injection de gaz inerte 3.
La face aval 40a comporte également deux trous destinés à recevoir chacun une vis pour la liaison amovible au moyen d’isolation électrique 5.
La paroi en forme de U 41 de la face intérieure 40d comporte trois saillies 48 au voisinage de son bord côté face aval 40a, dont une saillie 48 au niveau de la base du U 41 et une saillie 48 au niveau de chacun des bras du U 41. Les saillies 48 au niveau de chacun des bras de U 41 sont en regard l’une de l’autre. Chaque saillie 48 s’étend dans un plan perpendiculaire au plan de la paroi en forme de U 41 qui la porte. Ces saillies 48 sont dimensionnées et configurées de manière à être complémentaires des évidements 24 formés dans chaque demi-bague 20.
Le moyen d’isolation électrique 5 permet d’isoler électriquement le dispositif de protection 1 vis-à-vis de la pièce support, et ainsi de s’assurer que l’arc électrique passe du goujon G à la pièce support lors d’une opération de soudage.
Si l’on se réfère à la , on peut voir que le moyen d’isolation électrique 5 est un talon 5 réalisé en un matériau non conducteur de l’électricité, de préférence un talon 5 en téflon.
Dans le mode de réalisation représenté, le moule de soudure 2 étant un moule en deux parties, le talon 5 est également un talon en deux parties comportant deux moitiés 50 de talon, ici identiques.
Chaque moitié 50 du talon 5 se présente sous la forme d’une plaque 51 sensiblement en forme de U s’étendant dans un premier plan. Cette plaque 51 a une face aval 51a, une face amont 51b opposée à la face aval 51a, une face extérieure 51c, une face intérieure 51d opposée à la face extérieure 51c, et deux faces latérales 51e. La plaque 51 présente ainsi deux bras et une base. Les bras de la plaque 51 ont une largeur inférieure à la largeur de la base.
Un cadre 52 en forme de U s’étend à partir de la face amont 51b de la plaque 51, dans un second plan perpendiculaire au premier plan. Ce cadre 52 s’étend dans le prolongement de la face extérieure 51c et des faces latérales 51e de la plaque 51. Le cadre 52 a donc trois parois, dont deux parois latérales en regard l’une de l’autre et une paroi centrale perpendiculaire aux parois latérales. La largeur des parois du cadre 52 est sensiblement égale à la largeur des bras de la plaque 51. La plaque 51 et le cadre 52 sont formés d’un seul tenant.
La face aval 51a de la plaque 51 présente des rainures 53. En particulier, trois rainures 53 à section transversale en forme de U sont formées dans la région d’extrémité libre de chaque bras de la plaque 51 et dans la région centrale de la base.
Deux trous traversants 54 sont réalisés dans la base de la plaque 51, de part et d’autre des rainures centrales 53.
Comme on peut le voir sur les Figures 1, 9 et 11, une partie de blocage 7 est positionnée autour du moule de soudure 2, entre l’injecteur de gaz inerte 3 et la boîte à eau 4.
Cette partie de blocage 7 permet de maintenir le moule de soudure 2 qui est fixé de manière amovible au dispositif 1 et permet de fermer la boîte à eau 4. Ainsi, la partie de blocage 7 a principalement une fonction de couvercle pour la boîte à eau 4.
Dans le mode de réalisation représenté, le moule de soudure 2 étant un moule en deux parties, la partie de blocage 7 est également formée de deux moitiés 70 de partie de blocage distinctes et, ici, identiques.
Comme on peut le voir sur la , chaque moitié 70 de partie de blocage est une plaque ayant sensiblement une forme de U. En particulier, la plaque a une forme et des dimensions correspondant sensiblement à celles de la face amont 40b d’une moitié 40 de boîte à eau.
Chaque moitié 70 de partie de blocage comporte, au niveau de la jonction entre la base du U et chaque bras du U, un trou traversant 71. L’axe de chaque trou traversant 71 s’étend perpendiculairement au plan de la plaque. Chaque trou traversant 71 est destiné à recevoir une vis traversant également les trous traversants 47 de la boîte à eau 4 et les trous traversants 34 de l’injecteur de gaz 3.
La face intérieure de chaque moitié 70 de partie de blocage, à savoir la face destinée à être tournée côté cavité 23 du moule de soudure 2, présente trois saillies 72 qui s’étendent dans le plan de la plaque et perpendiculairement à la paroi qui la porte. Ces trois saillies 72 sont disposées de manière à coopérer avec les trois évidements amont 24 formés dans la face extérieure 20c de chaque demi-bague 20.
Ainsi, chaque demi-bague 20 du moule de soudure 2 est maintenue en place par l’intermédiaire de la coopération entre ses évidements 24 et les saillies 72 portées par la partie de blocage 7 et les saillies 48 portées par la boîte à eau 4. Il s’agit d’une fixation amovible, car chaque demi-bague 20 peut être séparée du dispositif 1 par coulissement de la demi-bague 20 le long d’un axe parallèle à l’axe longitudinal de la cavité cylindrique 23 du moule de soudure 2 en position fermée, une fois la partie de blocage 7 démontée.
Dans le mode de réalisation préféré représenté, chaque moitié de dispositif de protection 1 comporte ainsi une moitié 50 de talon 5 dont la face aval 51a est destinée à venir en contact avec une pièce support lors d’une opération de soudage et dont la face amont 51b est appliquée contre la face aval 40a d’une moitié 40 de boîte à eau 4 à laquelle elle est fixée de manière amovible, la moitié 40 de boîte à eau 4 ayant sa face amont 40b appliquée contre la face aval d’une moitié 70 de partie de blocage 7 à laquelle elle est fixée de manière amovible et ayant sa face intérieure 40d appliquée contre la face extérieure 20c d’une demi-bague 20 à laquelle elle est fixée de manière amovible, la face intérieure de la moitié 70 de partie de blocage 7 étant également fixée de manière amovible à la face extérieure 20c de la demi-bague 20, une moitié 30 d’injecteur de gaz 3 ayant sa face aval 30a appliquée contre une partie de la face amont de la moitié 70 de partie de blocage 7 et contre la face amont 20b de la demi-bague 20, la moitié 30 d’injecteur de gaz 3 étant fixée de manière amovible à la moitié 70 de partie de blocage 7 et à la moitié 40 de boîte à eau 4. Les faces intérieures de la moitié 30 d’injecteur de gaz 3, de la demi-bague 20, de la moitié 70 de partie de blocage 7, de la moitié 40 de boite à eau 4 et de la moitié 50 de talon 5 s’étendant dans un même plan, de sorte que lorsque le dispositif de protection 1 est en position fermée, les deux moitiés du dispositif de protection 1 viennent en contact entre elles par leurs face intérieures et délimitent entre elles la cavité de moulage cylindrique.
Ainsi, chaque moitié du dispositif de protection 1 comporte cinq pièces distinctes assemblées entre elles de manière détachable.
Comme on peut le voir sur la , chaque moitié du dispositif de protection 1 selon la présente invention est fixée de manière amovible à l’appareil de soudage 10, ici par l’intermédiaire d’une équerre de fixation 6.
Il convient de noter que le dispositif de protection 1 pourrait être fixé à l’appareil de soudage 10 par tout autre moyen de fixation amovible approprié.
Comme on peut le voir sur la , l’équerre de fixation 6 est une pièce distincte sensiblement en forme de T ayant trois pattes de fixation 61, 62, 63, dont une première patte 61 perpendiculaire aux deuxième 62 et troisième 63 pattes.
Chaque patte 61, 62, 63 est traversée par un trou traversant 60.
La première patte 61 et la deuxième patte 62 sont des pattes ayant des faces rectangulaires. La troisième patte 63 a des faces principales sensiblement carrées et des faces latérales rectangulaires. Les deuxième 62 et troisième 63 pattes s’étendent dans des plans qui sont parallèles entre eux et perpendiculaires au plan de la première patte 61. La troisième patte 63 comporte, sur l’une de ses faces carrées, deux rainures 64 parallèles entre elles et situées de part et d’autre du trou traversant 60. La largeur de la deuxième patte 62 est sensiblement égale à la moitié de la largeur de la première patte 61. Ainsi, la deuxième patte 62 s’étend à partir d’une moitié de la première patte 61.
Comme on peut le voir sur la , la première patte 61 est destinée à être appliquée contre l’une des faces latérales 30e de l’injecteur de gaz 3 et la deuxième patte 62 est destinée à être appliquée contre la face extérieure 30c de l’injecteur de gaz 3. Ainsi, l’équerre de fixation 6 est fixée à l’injecteur de gaz 3 par l’intermédiaire d’une vis traversant le trou traversant 60 de la première patte 61 et le trou 32 formé dans l’une des faces latérales 30e de l’injecteur de gaz 3 et d’une vis traversant le trou traversant 60 de la deuxième patte 62 et un trou 36 formé dans la face extérieure 30c de l’injecteur de gaz 3. La troisième patte 63 de l’équerre de fixation 6 est destinée à être fixée par l’intermédiaire d’une vis, à une partie de l’appareil de soudage 10.
Le dispositif de protection 1 selon la présente invention est destiné à équiper un appareil de soudage 10 de goujons G.
Si l’on se réfère à la , on peut voir que l’appareil de soudage 10 selon un mode de réalisation préféré de la présente invention comprend un châssis 11, un pistolet de soudage 12, un mandrin 13, un bloc laser 15 et un dispositif de protection 1 selon la présente invention.
Le mandrin 13 est fixé à l’extrémité du pistolet de soudage 12 et est destiné à retenir un goujon G pendant une opération de soudage.
Le dispositif de protection 1 est relié au châssis 11 par l’intermédiaire d’une embase mobile 14 à laquelle il est fixé par l’équerre de fixation 6.
L’embase mobile 14 est montée coulissante le long du châssis 11, selon une direction parallèle à l’axe longitudinal du mandrin 13.
Le dispositif de protection 1 est également relié au moyen de commande du déplacement en translation. Ce moyen de commande du déplacement en translation permet le passage du dispositif de protection 1 de la position ouverte à la position fermée, par la commande du déplacement en translation de chaque moitié du dispositif de déplacement 1 dans un plan sensiblement horizontal.
Lors d’une opération de soudage, le dispositif de protection 1 étant en position ouverte, un goujon G est positionné, éventuellement automatiquement, dans le mandrin 13 de l’appareil de soudage 10. Le dispositif de protection 1 est amené à se fermer par commande du mouvement de translation des deux moitiés du dispositif de protection 1 l’une vers l’autre. L’embase mobile 14 est alors positionnée, en fonction de la longueur du goujon G (par exemple, 100 mm ou 125 mm ou 150 mm ou 175 mm), de manière à amener la base de soudage du goujon G à coïncider avec la face aval 51a du talon 5. Ensuite, le dispositif de protection 1, en particulier le talon 5, est amené en contact avec la surface sur laquelle le goujon G doit être soudé, par l’intermédiaire d’une mesure réalisée par un laser télémètre du bloc laser 15, puis le pistolet de soudage 12 est actionné.
Une fois l’opération de soudage terminée, le dispositif de protection 1 est à nouveau ouvert et un nouveau goujon G est positionné pour une autre opération de soudage.
Ainsi, une opération de soudage à l’aide d’un appareil de soudage 10 équipé du dispositif de protection 1 selon la présente invention, est rapide, aisée et peu coûteuse par rapport à une opération de soudage à l’aide d’un appareil de soudage dans lequel une nouvelle bague réfractaire doit être mise en place pour chaque opération de soudage.

Claims (10)

  1. Dispositif de protection (1) pour le soudage à l’arc de goujons (G) ou similaires à une pièce support par fusion forgeage, caractérisé par le fait que le dispositif de protection (1) comprend un moule de soudure (2) en matériau réfractaire rigide dimensionné et configuré pour définir, lors d’une opération de soudage, une cavité (23) sensiblement cylindrique entourant une zone de fusion dans laquelle un goujon (G) vient en contact avec une pièce support et apte à recevoir un bain de fusion, le moule de soudure (2) ayant une paroi aval destinée à venir en contact avec la pièce support lors d’une opération de soudage, une paroi amont opposée à la paroi aval , et une paroi intérieure formant la paroi de la cavité (23) et apte à assurer le moulage d’un bourrelet autour du goujon (G), le dispositif de protection (1) comprenant en outre un moyen d’injection de gaz inerte (3) apte à délivrer du gaz inerte dans la cavité (23) du moule de soudure (2) et un moyen de refroidissement (4) apte à refroidir le moule de soudure (2).
  2. Dispositif de protection (1) selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le moule de soudure (2) est un moule en deux parties comprenant deux demi-bagues (20) aptes à être déplacées l’une par rapport à l’autre par un moyen de commande du déplacement, notamment en translation, de chaque demi-bague (20) entre une position ouverte, dans laquelle les demi-bagues (20) sont espacées l’une de l’autre pour permettre le passage d’un goujon (G), et une position fermée, dans laquelle les demi-bagues (20) sont rapprochées l’une de l’autre et viennent en contact l’une avec l’autre de manière à former la paroi intérieure de la cavité (23) cylindrique et les parois aval et amont du moule de soudure (2).
  3. Dispositif de protection (1) selon l’une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait qu’il comprend en outre un moyen d’isolation électrique (5) agencé de façon à se trouver, lors d’une opération de soudage, entre le moule de soudure (2) et la pièce support, la paroi aval du moule de soudure (2) étant alors destinée à être en contact indirect avec la pièce de support.
  4. Dispositif de protection (1) selon la revendication 3, caractérisé par le fait que le moyen d’isolation électrique (5) est un talon (5) formé par une plaque (51), en deux parties (50) dans le cas où le moule de soudure (2) est en deux parties, en matériau non conducteur de l’électricité, lequel talon (5) est monté en saillie par rapport à la paroi aval du moule de soudure (2) de façon à s’interposer entre le moule de soudure (2) et la pièce support lors d’une opération de soudage.
  5. Dispositif de protection (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que le moyen de refroidissement (4) est une boîte à fluide (4), en deux parties (40) dans le cas où le moule de soudure (2) est en deux parties, disposée à la périphérie du moule de soudure (2), autour d’une paroi extérieure du moule de soudure (2), opposée à la paroi intérieure de ce dernier, et comprenant au moins un circuit de circulation de fluide (43) raccordé ou apte à être raccordé à une entrée d’alimentation en fluide (44) et à une sortie de fluide (45) de façon à refroidir le moule de soudure (2) par circulation d’un fluide de refroidissement dans la boîte à fluide (4).
  6. Dispositif de protection (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que le moyen d’injection de gaz inerte (3) est un injecteur de gaz (3), en deux parties (30) dans le cas où le moule de soudure (2) est en deux parties, raccordé ou apte à être raccordé à au moins une alimentation en gaz inerte et disposé côté paroi amont du moule de soudure (2).
  7. Dispositif de protection (1) selon la revendication 6, caractérisé par le fait que l’injecteur de gaz (3) est réalisé en métal, notamment par impression 3D métal.
  8. Dispositif de protection (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que le moule de soudure (2), le moyen d’injection de gaz inerte (3) et le moyen de refroidissement (4) sont assemblés entre eux de manière amovible.
  9. Dispositif de protection (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait que le dispositif de protection (1) comprend en outre une partie (7) de blocage du moule de soudure (2), en deux parties (70) dans le cas où le moule de soudure (2) est en deux parties, disposée entre le moyen d’injection de gaz inerte (3) et le moyen de refroidissement (4), à la périphérie du moule de soudure (2), et apte à coopérer avec la paroi extérieure du moule de soudure (2) par l’intermédiaire de saillies (72) portées par la partie de blocage (7) et aptes à être reçues dans des évidements (24) correspondants formés dans la paroi extérieure du moule de soudure (2).
  10. Appareil de soudage (10) pour le soudage automatique de goujons (G) ou similaires à une pièce support par soudage à l’arc par fusion forgeage, caractérisé par le fait qu’il comprend le dispositif de protection (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, le dispositif de protection (1) étant fixé de manière amovible à l’appareil de soudage, notamment par l’intermédiaire d’une équerre de fixation (6) vissée au dispositif de protection (1).
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