FR3140292A1 - Laser beam welding machine - Google Patents
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Abstract
Machine de soudage à faisceau laser. L'invention concerne une machine de soudage (1) d’au moins deux pièces à souder (2), configurée pour être mobile le long desdites pièces à souder (2), la machine de soudage (1) s’étendant suivant une direction d’allongement principal longitudinale (L) et comprenant au moins une paire de molettes d’entrainement (26) destinées à mettre en mouvement ladite machine de soudage (1) par rapport aux pièces à souder (2), la machine de soudage (1) comprenant au moins un dispositif de soudage (30) des au moins deux pièces à souder (2), le dispositif de soudage (30) comprenant au moins un moyen (32) destiné à canaliser un faisceau laser de telle sorte à souder les pièces à souder (2). Fig 1Laser beam welding machine. The invention relates to a welding machine (1) of at least two parts to be welded (2), configured to be movable along said parts to be welded (2), the welding machine (1) extending in one direction main longitudinal extension (L) and comprising at least one pair of drive wheels (26) intended to set in motion said welding machine (1) relative to the parts to be welded (2), the welding machine (1 ) comprising at least one welding device (30) of the at least two parts to be welded (2), the welding device (30) comprising at least one means (32) intended to channel a laser beam so as to weld the parts to solder (2). Figure 1
Description
La présente invention concerne des machines de soudage permettant de souder ensemble des pièces constitutives d’une cuve de transport, par exemple de gaz liquéfié.The present invention relates to welding machines making it possible to weld together constituent parts of a transport tank, for example liquefied gas.
Les machines de soudage actuelles comprennent des molettes d’entrainement ainsi qu’un organe d’entrainement apte à entrainer en rotation au moins les molettes d’entrainement le long des pièces à souder. Habituellement, les machines de soudage comprennent des molettes de soudage afin de souder les pièces à souder. Les molettes de soudage sont alimentées en courant électrique lors du déplacement de la machine de soudage au moyen d’une unité de courant électrique, assurant le soudage des pièces à souder. Le soudage par molettes de soudage est notamment efficace pour souder des pièces à souder faites en Invar™.Current welding machines include drive wheels as well as a drive member capable of rotating at least the drive wheels along the parts to be welded. Usually, welding machines include welding rolls in order to weld the parts to be welded. The welding wheels are supplied with electric current when the welding machine moves by means of an electric current unit, ensuring the welding of the parts to be welded. Roll welding is particularly effective for welding parts to be welded made of Invar™.
L’Invar™ présente des propriétés de résistance intéressantes, notamment pour une utilisation au sein d’une cuve de transport, par exemple de gaz liquéfié, et permet entre autres de garantir un transport optimal dudit gaz liquéfié. Cependant, bien qu’il soit performant, l’Invar™ est couteux et son utilisation génère donc des coûts de fabrication important pour le constructeur. Ainsi, de nouveaux alliages tentent d’être utilisés en remplacement de l’Invar™. Par exemple, un alliage à forte teneur en manganèse permet de remplacer l’Invar™ dans les cuves, et présente un coefficient de dilatation compris entre celui de l’Invar™ et celui de l’acier inoxydable, mais avec un coût moins important. Cependant, un tel alliage à forte teneur en manganèse est complexe à souder avec les machines de soudage actuelles.Invar™ has interesting resistance properties, particularly for use within a transport tank, for example liquefied gas, and makes it possible, among other things, to guarantee optimal transport of said liquefied gas. However, although it is efficient, Invar™ is expensive and its use therefore generates significant manufacturing costs for the manufacturer. Thus, new alloys are trying to be used to replace Invar™. For example, an alloy with a high manganese content makes it possible to replace Invar™ in tanks, and has an expansion coefficient between that of Invar™ and that of stainless steel, but with a lower cost. However, such an alloy with a high manganese content is complex to weld with current welding machines.
Ainsi, l’utilisation d’alliage à forte teneur en manganèse à la place de l’Invar™ nécessite le développement et l’utilisation de machines de soudage adaptées.Thus, the use of alloys with a high manganese content instead of Invar™ requires the development and use of suitable welding machines.
Le but de la présente invention est donc de proposer une machine de soudage apte à souder des alliages à forte teneur en manganèse tout en conservant une machine de soudage compacte.The aim of the present invention is therefore to provide a welding machine capable of welding alloys with a high manganese content while maintaining a compact welding machine.
L’invention porte donc sur une machine de soudage à faisceau laser d’au moins deux pièces à souder, configurée pour être mobile le long desdites pièces à souder, la machine de soudage s’étendant suivant une direction d’allongement principal longitudinale et comprenant au moins une paire de molettes d’entrainement destinées à mettre en mouvement ladite machine de soudage par rapport aux pièces à souder, la machine de soudage comprenant au moins un dispositif de soudage par faisceau laser des au moins deux pièces à souder, le dispositif de soudage comprenant au moins un moyen destiné à canaliser un faisceau laser apte à souder les pièces à souder.The invention therefore relates to a laser beam welding machine for at least two parts to be welded, configured to be mobile along said parts to be welded, the welding machine extending in a direction of main longitudinal elongation and comprising at least one pair of drive wheels intended to set said welding machine in motion relative to the parts to be welded, the welding machine comprising at least one device for laser beam welding of the at least two parts to be welded, the device for welding welding comprising at least one means intended to channel a laser beam capable of welding the parts to be welded.
La machine de soudage selon l’invention peut être utilisée par exemple pour souder deux bords relevés ensemble et/ou avec une aile d’ancrage d’une membrane étanche constitutive d’une paroi d’une cuve de stockage et/ou de transport de produits cryogéniques tels que du gaz naturel liquéfié. Par exemple, la machine de soudage peut souder des bords relevés de deux pièces adjacentes nommées, première pièce à souder et deuxième pièce à souder, afin de former la membrane étanche de la paroi de cuve de stockage et/ou de transport de produit cryogénique. En variante, la machine de soudage peut souder au moins un des bords relevés avec l’aile d’ancrage, formant une troisième pièce à souder, disposée entre les deux bords relevés des deux pièces adjacentes. On comprend donc que la pièce à souder peut-être un des bords relevés ou l’aile d’ancrage.The welding machine according to the invention can be used for example to weld two raised edges together and/or with an anchoring wing of a waterproof membrane constituting a wall of a storage and/or transport tank. cryogenic products such as liquefied natural gas. For example, the welding machine can weld raised edges of two adjacent parts named, first part to be welded and second part to be welded, in order to form the waterproof membrane of the wall of the cryogenic product storage and/or transport tank. Alternatively, the welding machine can weld at least one of the raised edges with the anchoring wing, forming a third part to be welded, placed between the two raised edges of the two adjacent parts. We therefore understand that the part to be welded may be one of the raised edges or the anchoring wing.
A cette fin, la machine de soudage comprend au moins la paire de molettes d’entrainement assurant, au moyen d’un organe d’entrainement, le déplacement de la machine de soudage le long des pièces à souder suivant une direction de soudage rectiligne, autrement appelée direction d’avancement de la machine de soudage. L’organe d’entrainement peut être par exemple un organe d’entrainement électrique, hydraulique, pneumatique ou encore mécanique. De préférence, l’organe d’entrainement dans le cadre de l’invention est un moteur électrique.To this end, the welding machine comprises at least the pair of drive wheels ensuring, by means of a drive member, the movement of the welding machine along the parts to be welded in a rectilinear welding direction, otherwise called the direction of advancement of the welding machine. The drive member may for example be an electric, hydraulic, pneumatic or even mechanical drive member. Preferably, the drive member in the context of the invention is an electric motor.
On tire avantage de l’utilisation d’un faisceau laser pour souder les pièces à souder en ce qu’il permet de souder des alliages tel que des alliages à forte teneur en manganèse. Ainsi, l’invention propose une machine de soudage compacte apte à souder une plus grande diversité d’alliage et permettant également à souder entre eux des alliages de nature différenteThe advantage of using a laser beam to weld the parts to be welded is that it allows alloys such as alloys with a high manganese content to be welded. Thus, the invention provides a compact welding machine capable of welding a greater diversity of alloys and also allowing alloys of different nature to be welded together.
Selon une caractéristique de l’invention, la machine de soudage comprend au moins un organe d’entrainement apte à entrainer en rotation au moins une des molettes d’entrainement.According to one characteristic of the invention, the welding machine comprises at least one drive member capable of rotating at least one of the drive wheels.
Selon une caractéristique de l’invention, le moyen destiné à canaliser le faisceau laser comprend au moins une lentille de focalisation, un organe de réflexion et au moins un conduit de circulation entourant le faisceau laser.According to one characteristic of the invention, the means intended to channel the laser beam comprises at least one focusing lens, a reflection member and at least one circulation conduit surrounding the laser beam.
On comprend que la lentille de focalisation permet de focaliser le faisceau laser acheminé, par exemple, au moyen d’une fibre optique. Le conduit de circulation permet par ailleurs de protéger un trajet de circulation du faisceau laser afin que ce dernier ne soit pas perturbé par l’environnement extérieur. L’organe de réflexion permet entre autres de réfléchir le faisceau laser sans modifier sa focale.We understand that the focusing lens makes it possible to focus the laser beam conveyed, for example, by means of an optical fiber. The circulation conduit also makes it possible to protect a circulation path of the laser beam so that the latter is not disturbed by the external environment. The reflection member makes it possible, among other things, to reflect the laser beam without modifying its focal length.
Selon un aspect optionnel de l’invention, l’organe de réflexion est par exemple un miroir. De manière avantageuse, la machine de soudage comprend un moyen de réglage de la position de l’organe de réflexion, ce qui permet d’ajuster le positionnement du faisceau laser sur les pièces à souder.According to an optional aspect of the invention, the reflection member is for example a mirror. Advantageously, the welding machine includes means for adjusting the position of the reflection member, which makes it possible to adjust the positioning of the laser beam on the parts to be welded.
Selon un exemple, l’organe de réflexion comprend au moins un matériau résistant à la chaleur du faisceau laser, un tel matériau étant notamment du quartz. Alternativement ou de manière complémentaire, l’organe de réflexion peut comprendre un système de refroidissement configuré pour maintenir la température de l’organe de réflexion en-deçà d’un seuil de température. Ces dispositions permettent d’éviter toute déformation, ce qui détériorerait la qualité et/ou la position du faisceau.According to one example, the reflection member comprises at least one material resistant to the heat of the laser beam, such material being in particular quartz. Alternatively or additionally, the reflection member may comprise a cooling system configured to maintain the temperature of the reflection member below a temperature threshold. These arrangements make it possible to avoid any deformation, which would deteriorate the quality and/or position of the beam.
Selon une caractéristique de l’invention, le conduit de circulation du faisceau laser s’étend depuis la lentille de focalisation jusqu’à au moins une zone de soudage des pièces à souder.According to one characteristic of the invention, the laser beam circulation conduit extends from the focusing lens to at least one welding zone of the parts to be welded.
On comprend que la zone de soudage correspond à la zone des pièces à souder destinée à recevoir le faisceau laser. On comprend également que la zone de soudage évolue au fur et à mesure de l’avancement de la machine de soudage le long des pièces à souder.We understand that the welding zone corresponds to the area of the parts to be welded intended to receive the laser beam. We also understand that the welding zone evolves as the welding machine advances along the parts to be welded.
Selon une caractéristique de l’invention, l’organe de réflexion est disposé dans le conduit de circulation entre la lentille de focalisation et la zone de soudage.According to one characteristic of the invention, the reflection member is arranged in the circulation conduit between the focusing lens and the welding zone.
Selon une caractéristique de l’invention, le conduit de circulation est coudé de telle sorte à former une portion angulaire du conduit de circulation, l’organe de réflexion étant disposé dans la portion angulaire du conduit de circulation. Ainsi, on comprend que l’organe de réflexion est configuré de telle sorte à modifier la trajectoire du faisceau laser dans le conduit de circulation afin que celui-ci corresponde à la forme du conduit de circulation.According to one characteristic of the invention, the circulation conduit is bent in such a way as to form an angular portion of the circulation conduit, the reflection member being arranged in the angular portion of the circulation conduit. Thus, we understand that the reflection member is configured in such a way as to modify the trajectory of the laser beam in the circulation conduit so that it corresponds to the shape of the circulation conduit.
Selon une caractéristique de l’invention, le dispositif de soudage comprend au moins un boitier formant une chambre autour de la zone de soudage, le boitier étant disposé à une extrémité du conduit de circulation, opposée à la lentille de focalisation.According to one characteristic of the invention, the welding device comprises at least one housing forming a chamber around the welding zone, the housing being arranged at one end of the circulation conduit, opposite the focusing lens.
Selon une caractéristique de l’invention, un gaz neutre est distribué dans la chambre formée par le boitier, au moins au niveau de la zone de soudage.According to one characteristic of the invention, a neutral gas is distributed in the chamber formed by the housing, at least at the welding zone.
Selon une caractéristique de l’invention, le dispositif de soudage comprend au moins une paire de galets presseurs destinés à plaquer les pièces à souder l’une contre l’autre au niveau de la zone de soudage.According to one characteristic of the invention, the welding device comprises at least one pair of pressure rollers intended to press the parts to be welded against each other at the welding zone.
Les galets presseurs sont destinés à plaquer les pièces à souder l’une à l’autre avec un jeu maximum entre tôles de 0,2mm. Par ailleurs, les galets presseurs sont disposés dans la chambre délimitée par le boitier.The pressure rollers are intended to press the parts to be welded together with a maximum clearance between sheets of 0.2mm. Furthermore, the pressure rollers are arranged in the chamber delimited by the housing.
On entend par paire de galets presseurs, deux galets presseurs disposés de part et d’autre des pièces à souder selon une droite perpendiculaire à un plan des pièces à souder. De manière optionnelle, les galets presseurs peuvent être refroidis.A pair of pressure rollers means two pressure rollers arranged on either side of the parts to be welded along a straight line perpendicular to a plane of the parts to be welded. Optionally, the pressure rollers can be cooled.
Selon une caractéristique de l’invention, le faisceau laser s’inscrit dans un plan dans lequel passe un axe de rotation des au moins deux galets presseurs.According to one characteristic of the invention, the laser beam falls into a plane in which an axis of rotation of the at least two pressure rollers passes.
Selon une caractéristique de l’invention, le dispositif de soudage comprend un élément de réception du faisceau laser disposé dans le boitier et configuré pour être refroidit. L’élément de réception du faisceau laser permet d’absorber l’énergie optique résiduelle du faisceau laser et est relié à un circuit de refroidissement afin de le refroidir.According to one characteristic of the invention, the welding device comprises an element for receiving the laser beam arranged in the housing and configured to be cooled. The laser beam receiving element makes it possible to absorb the residual optical energy of the laser beam and is connected to a cooling circuit in order to cool it.
Par ailleurs, les pièces à souder sont disposées entre l’organe de réflexion et l’élément de réception selon la trajectoire du faisceau laser. On comprend alors que l’élément de réception absorbe les résidus du faisceau laser une fois que celui-ci a traversé la zone de soudage.Furthermore, the parts to be welded are arranged between the reflection member and the receiving element according to the trajectory of the laser beam. We then understand that the receiving element absorbs the residue of the laser beam once it has passed through the welding zone.
Selon un exemple de l’invention, l’élément de réception est en un matériau métallique ou en céramique.According to an example of the invention, the receiving element is made of a metallic or ceramic material.
Selon une caractéristique de l’invention, l’élément de réception du faisceau laser est configuré pour absorber une partie résiduelle du faisceau laser à l’issu de son passage au travers des pièces à souder.According to one characteristic of the invention, the laser beam receiving element is configured to absorb a residual part of the laser beam after its passage through the parts to be welded.
Selon un exemple de l’invention, le dispositif de soudage comprend une autre paire de galets presseurs de l’autre côté de la zone de soudage, le faisceau laser s’inscrivant dans un plan dans lequel passe l’axe de rotation des au moins deux paires de galets presseurs.According to an example of the invention, the welding device comprises another pair of pressure rollers on the other side of the welding zone, the laser beam falling in a plane in which the axis of rotation of the at least two pairs of pressure rollers.
Selon une caractéristique de l’invention, la lentille de focalisation du dispositif de soudage est reliée à une source d’énergie optique externe à la machine de soudage, notamment par une fibre optique.According to one characteristic of the invention, the focusing lens of the welding device is connected to an optical energy source external to the welding machine, in particular by an optical fiber.
Selon une caractéristique de l’invention, le faisceau laser présente une puissance comprise entre 1200W et 3000W.According to one characteristic of the invention, the laser beam has a power of between 1200W and 3000W.
Selon un exemple de l’invention, pour un alliage à teneur en manganèse d’au moins 25%, la puissance du faisceau laser est comprise entre 1250W et 3000W. Pour un alliage composé à au moins 36% de nickel, la puissance du faisceau laser est comprise entre 1250W et 2500W.According to an example of the invention, for an alloy with a manganese content of at least 25%, the power of the laser beam is between 1250W and 3000W. For an alloy composed of at least 36% nickel, the power of the laser beam is between 1250W and 2500W.
Selon une caractéristique de l’invention, les molettes d’entrainement sont configurées pour déplacer la machine de soudage le long des pièces à souder à une vitesse comprise entre 2m/min et 6m/min.According to one characteristic of the invention, the drive wheels are configured to move the welding machine along the parts to be welded at a speed of between 2m/min and 6m/min.
Selon un exemple de l’invention, pour un alliage à teneur en manganèse d’au moins 25%, la vitesse d’avancement de la machine de soudage est comprise entre 2m/min et 5,5m/min. Pour un alliage composé à au moins 36% de nickel, la vitesse d’avancement de la machine de soudage est comprise entre 2m/min et 4,8m/min.According to an example of the invention, for an alloy with a manganese content of at least 25%, the speed of advancement of the welding machine is between 2m/min and 5.5m/min. For an alloy composed of at least 36% nickel, the forward speed of the welding machine is between 2m/min and 4.8m/min.
Selon une caractéristique de l’invention, les molettes d’entrainement s’étendent chacune dans un plan sécant par rapport à un plan des pièces à souder, le plan sécant d’au moins une des molettes d’entrainement étant distinct d’un plan perpendiculaire au plan des pièces à souder.According to one characteristic of the invention, the driving wheels each extend in a intersecting plane relative to a plane of the parts to be welded, the intersecting plane of at least one of the driving wheels being distinct from a plane perpendicular to the plane of the parts to be welded.
Selon une caractéristique de l’invention, au moins deux paires de molettes d’entrainement sont disposées de part et d’autre du boitier du dispositif de soudage suivant une direction longitudinale de la machine de soudage.According to one characteristic of the invention, at least two pairs of drive wheels are arranged on either side of the housing of the welding device in a longitudinal direction of the welding machine.
Selon un exemple de l’invention, les paires de molettes d’entrainement sont désynchronisées en rotation l’une par rapport à l’autre. Dit autrement les deux paires de molettes d’entrainement sont aptes à être entrainées en rotation par l’organe d’entrainement à des vitesses différentes l’une de l’autre.According to an example of the invention, the pairs of drive wheels are desynchronized in rotation relative to each other. In other words, the two pairs of drive wheels are able to be rotated by the drive member at different speeds from each other.
D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention ressortiront plus clairement à la lecture de la description donnée ci-après à titre indicatif en relation avec des dessins dans lesquels :Other characteristics, details and advantages of the invention will emerge more clearly on reading the description given below for information purposes in relation to the drawings in which:
Il faut tout d’abord noter que si les figures exposent l’invention de manière détaillée pour sa mise en œuvre, ces figures peuvent bien entendu servir à mieux définir l’invention, le cas échéant. Il est également à noter que ces figures n’exposent que des exemples de réalisation de l’invention. Enfin, les mêmes repères désignent les mêmes éléments dans l'ensemble des figures.It should first be noted that if the figures present the invention in detail for its implementation, these figures can of course be used to better define the invention, if necessary. It should also be noted that these figures only show examples of embodiments of the invention. Finally, the same references designate the same elements in all of the figures.
La
La machine de soudage 1 peut par exemple permettre de souder directement l’un contre l’autre un premier bord relevé 4 et un deuxième bord relevé respectivement d’une première pièce à souder 2a et d’une deuxième pièce à souder 2b adjacentes. Selon un autre exemple de l’invention, la machine de soudage peut souder au moins un des bords relevés 4 d’une de la première pièce à souder 2a et/ou de la deuxième pièce à souder 2b, avec une aile d’ancrage 12 formant une troisième pièce à souder visible aux figures 2 et 3, ladite aile d’ancrage 12 étant disposée entre deux bords relevés adjacents.The welding machine 1 can for example make it possible to weld directly against each other a first raised edge 4 and a second raised edge respectively of a first part to be welded 2a and a second adjacent part to be welded 2b. According to another example of the invention, the welding machine can weld at least one of the raised edges 4 of one of the first part to be welded 2a and/or the second part to be welded 2b, with an anchoring wing 12 forming a third part to be welded visible in Figures 2 and 3, said anchoring wing 12 being arranged between two adjacent raised edges.
Plus particulièrement, l’aile d’ancrage 12, visible aux figures 2 et 3, est ancrée à un isolant appartenant à la paroi de cuve et est agencée entre deux bords relevés adjacents. Un tel soudage d’au moins deux des pièces à souder 2a, 2b forme un cordon de soudure 14, visible aux figures 2 et 3, sur au moins un du premier bord relevé 4 et/ou du deuxième bord relevé, s’étendant le long d’un axe S de soudure. Le cordon de soudure 14 formé entre les au moins deux pièces à souder 2 permet entre autres d’assurer l’étanchéité entre lesdites pièces à souder 2, et participe ainsi à l’étanchéité de la membrane 6 constitutive de la paroi 8 de la cuve de stockage et/ou de transport de produits cryogéniques.More particularly, the anchoring wing 12, visible in Figures 2 and 3, is anchored to an insulator belonging to the tank wall and is arranged between two adjacent raised edges. Such welding of at least two of the parts to be welded 2a, 2b forms a weld bead 14, visible in Figures 2 and 3, on at least one of the first raised edge 4 and/or the second raised edge, extending the along a welding axis S. The weld bead 14 formed between the at least two parts to be welded 2 makes it possible, among other things, to ensure sealing between said parts to be welded 2, and thus contributes to the sealing of the membrane 6 constituting the wall 8 of the tank storage and/or transport of cryogenic products.
La machine de soudage 1 illustrée à la
La machine de soudage 1 selon l’invention, visible à la
Plus précisément, l’au moins une paire de molettes d’entrainement 26 est disposée au niveau de la face inférieure 24 du corps 16 de la machine de soudage 1 de telle sorte qu’elle soit au contact d’au moins une des pièces à souder 2. Ainsi, la mise en rotation de l’au moins une paire de molettes d’entrainement 26 opérée par l’organe d’entrainement permet à ladite paire de molettes d’entrainement 26, disposée au contact des pièces à souder 2, d’engendrer le mouvement de la machine de soudage 1 le long des pièces à souder 2 suivant un mouvement en translation rectiligne parallèle à la direction d’avancement A de la machine de soudage 1.More precisely, the at least one pair of drive wheels 26 is arranged at the lower face 24 of the body 16 of the welding machine 1 such that it is in contact with at least one of the parts to be weld 2. Thus, the rotation of the at least one pair of drive wheels 26 operated by the drive member allows said pair of drive wheels 26, arranged in contact with the parts to be welded 2, to cause the movement of the welding machine 1 along the parts to be welded 2 following a rectilinear translational movement parallel to the direction of advancement A of the welding machine 1.
De manière plus précise, chacune des molettes de la paire de molettes d’entrainement 26 est au contact d’une des pièces à souder 2. Selon l’exemple de l’invention illustré, la machine de soudage 1 comprend une première paire de molettes d’entrainement 26a et une deuxième paire de molettes d’entrainement 26b disposées respectivement à l’extrémité avant 18 et à l’extrémité arrière 20 du corps 16 de la machine de soudage 1. On comprend par ailleurs, que les molettes d’entrainement 26 de chaque paire de molettes d’entrainement 26a, 26b sont opposées l’une à l’autre suivant une direction transversale T de la machine de soudage 1, perpendiculaire à la direction longitudinale L et verticale V. Ainsi, les molettes d’entrainement 26 d’une même paire de molettes d’entrainement s’étendent de part et d’autre des pièces à souder 2.More precisely, each of the wheels of the pair of drive wheels 26 is in contact with one of the parts to be welded 2. According to the example of the invention illustrated, the welding machine 1 comprises a first pair of wheels drive wheels 26a and a second pair of drive wheels 26b arranged respectively at the front end 18 and at the rear end 20 of the body 16 of the welding machine 1. It is further understood that the drive wheels 26 of each pair of drive wheels 26a, 26b are opposed to each other in a transverse direction T of the welding machine 1, perpendicular to the longitudinal direction L and vertical V. Thus, the drive wheels 26 of the same pair of drive wheels extend on either side of the parts to be welded 2.
Selon un autre exemple de l’invention, les molettes d’entrainement s’étendent chacune dans un plan sécant par rapport à un plan des pièces à souder 2, et pour au moins une des molettes d’entrainement le plan dans lequel elle s’étend est perpendiculaire au plan d’un des bords relevés 4. Une telle caractéristique permet notamment à la machine de soudage d’être maintenue seule contre des parois latérales ou contre la paroi supérieure de la cuve pendant son déplacement.According to another example of the invention, the drive wheels each extend in a plane intersecting with respect to a plane of the parts to be welded 2, and for at least one of the drive wheels the plane in which it is extends is perpendicular to the plane of one of the raised edges 4. Such a characteristic allows in particular the welding machine to be held alone against the side walls or against the upper wall of the tank during its movement.
Tel qu’évoqué précédemment, la machine de soudage 1 comprend au moins un organe d’entrainement assurant la mise en rotation des molettes d’entrainement 26 et pouvant prendre la forme d’un organe d’entrainement électrique, hydraulique, pneumatique ou encore mécanique. De préférence, l’organe d’entrainement selon l’invention est un moteur électrique.As mentioned previously, the welding machine 1 comprises at least one drive member ensuring the rotation of the drive wheels 26 and which can take the form of an electric, hydraulic, pneumatic or even mechanical drive member. . Preferably, the drive member according to the invention is an electric motor.
La machine de soudage 1 selon l’invention comprend au moins un dispositif de soudage 30 des au moins deux pièces à souder 2, visible à la
Le dispositif de soudage 30 va maintenant être décrit plus en détail au moyen des figures 2 et 3.The welding device 30 will now be described in more detail using Figures 2 and 3.
Tel qu’évoqué précédemment, le dispositif de soudage 30 comprend le moyen 32 destiné à canaliser le faisceau laser 34 consistant en au moins une lentille de focalisation 36, un organe de réflexion 38 et au moins un conduit de circulation 40 entourant le faisceau laser 34. La lentille de focalisation 36 permet entre autres de focaliser le faisceau laser 34 qui est acheminé par exemple par fibre optique 51 depuis une source laser externe à la machine de soudage 1 et ici non visible. Ainsi, on comprend que le faisceau laser 34 issu de la lentille de focalisation 36 est entouré par le conduit de circulation 40 de telle sorte que ce dernier protège à la fois un utilisateur de la machine de soudage 1 du faisceau laser 34 et à la fois le faisceau laser 34 lui-même de l’environnement extérieur pouvant perturber sa trajectoire. A cette fin, le conduit de circulation 40 du faisceau laser 34 s’étend depuis la lentille de focalisation 36 jusqu’à au moins une zone de soudage 44 des pièces à souder 2. On entend par zone de soudage 44 une portion sur les pièces à souder 2 sur laquelle doit se former le cordon de soudure 14 évoqué précédemment.As mentioned previously, the welding device 30 comprises the means 32 intended to channel the laser beam 34 consisting of at least one focusing lens 36, a reflection member 38 and at least one circulation conduit 40 surrounding the laser beam 34 The focusing lens 36 makes it possible, among other things, to focus the laser beam 34 which is conveyed for example by optical fiber 51 from a laser source external to the welding machine 1 and here not visible. Thus, we understand that the laser beam 34 coming from the focusing lens 36 is surrounded by the circulation conduit 40 such that the latter protects both a user of the welding machine 1 from the laser beam 34 and at the same time the laser beam 34 itself from the external environment being able to disrupt its trajectory. To this end, the circulation conduit 40 of the laser beam 34 extends from the focusing lens 36 to at least one welding zone 44 of the parts to be welded 2. By welding zone 44 is meant a portion on the parts to weld 2 on which the weld bead 14 mentioned above must form.
Tel que particulièrement visible à la
Selon l’invention, le dispositif de soudage 30 comprend au moins un boitier 48 délimitant une chambre 50 autour de la zone de soudage 44, le boitier 48 étant disposé à une extrémité du conduit de circulation 40, opposée à la lentille de focalisation 36. Tel que visible sur les figures 2 et 3, le boitier 48 comprend une ouverture 52 configurée pour autoriser le passage des pièces à souder 2 au travers du boitier 48.According to the invention, the welding device 30 comprises at least one housing 48 delimiting a chamber 50 around the welding zone 44, the housing 48 being disposed at one end of the circulation conduit 40, opposite the focusing lens 36. As visible in Figures 2 and 3, the housing 48 includes an opening 52 configured to allow the parts to be welded 2 to pass through the housing 48.
Par ailleurs, selon un exemple de l’invention, le boitier peut comprendre un dispositif de projection d’un gaz neutre vers la zone de soudage de telle sorte à éviter l’oxydation du cordon de soudure qui résulte du soudage par le faisceau laser. Le dispositif de projection d’un gaz neutre est alors au moins en partie positionné dans la chambre 50.Furthermore, according to an example of the invention, the housing can comprise a device for projecting a neutral gas towards the welding zone so as to avoid oxidation of the weld bead which results from welding by the laser beam. The neutral gas projection device is then at least partly positioned in chamber 50.
Selon l’invention, le boitier 48 du dispositif de soudage 30 est dimensionné de telle sorte qu’il soit apte à loger au moins une paire de galets presseurs 54 destinés à plaquer les pièces à souder 2 l’une contre l’autre au niveau de la zone de soudage 44. Dit autrement, les galets presseurs 54 de l’au moins une paire de galets presseurs 54 sont disposés de part et d’autre de la zone de soudage 44 de telle sorte qu’ils plaquent les pièces à souder 2 l’une contre l’autre.According to the invention, the housing 48 of the welding device 30 is dimensioned such that it is capable of housing at least one pair of pressure rollers 54 intended to press the parts to be welded 2 against each other at the level of the welding zone 44. In other words, the pressure rollers 54 of the at least one pair of pressure rollers 54 are arranged on either side of the welding zone 44 in such a way that they press the parts to be welded 2 against each other.
Selon un exemple de l’invention, les pièces à souder 2 sont plaquées l’une contre l’autre de telle sorte que la zone de soudage 44 présente un jeu maximum entre tôle de 0,2mm d’espacement entre lesdites pièces à souder 2. Par ailleurs, on comprend que les galets presseurs 54 sont reliés à un système de mise en pression des galets presseurs 54 afin de les plaquer contre les pièces à souder 2 au niveau de la zone de soudage 44.According to an example of the invention, the parts to be welded 2 are pressed against each other such that the welding zone 44 has a maximum clearance between sheets of 0.2mm spacing between said parts to be welded 2 Furthermore, it is understood that the pressure rollers 54 are connected to a system for pressurizing the pressure rollers 54 in order to press them against the parts to be welded 2 at the welding zone 44.
Par ailleurs, selon l’invention, le faisceau laser 34 s’inscrit dans un plan dans lequel passe l’axe de rotation R des au moins deux galets presseurs 54, visible à la
Selon l’exemple de l’invention illustré, les deux galets presseurs 54 évoqués ci-dessus sont appelés première paire 54a de galets presseurs 54. Selon cette exemple, la machine de soudage 1 comprend une deuxième paire 54b de galets presseurs 54. La première paire 54a et la deuxième paire 54b de galets presseurs 54 sont de part et d’autre du faisceau laser 34. Les galets presseurs 54 de la deuxième paire de galets presseurs 54b présentent chacun un axe de rotation R qui s’inscrit dans le plan commun avec les axes de rotation R des autres galets presseurs 54 de la première paire de galets presseurs 54, et optionnellement avec le faisceau laser 34. On comprend alors que les galets presseurs 54 de la deuxième paire 54b de galets presseurs sont disposés de l’autre côté de la zone de soudage 44 par rapport à la première paire 54a de galets presseurs 54, selon la direction verticale V de la machine de soudage 1. On permet ainsi d’optimiser le plaquage des pièces à souder 2 au niveau de la zone de soudage 44.According to the example of the invention illustrated, the two pressure rollers 54 mentioned above are called first pair 54a of pressure rollers 54. According to this example, the welding machine 1 comprises a second pair 54b of pressure rollers 54. The first pair 54a and the second pair 54b of pressure rollers 54 are on either side of the laser beam 34. The pressure rollers 54 of the second pair of pressure rollers 54b each have an axis of rotation R which fits into the common plane with the axes of rotation R of the other pressure rollers 54 of the first pair of pressure rollers 54, and optionally with the laser beam 34. We then understand that the pressure rollers 54 of the second pair 54b of pressure rollers are arranged on the other side of the welding zone 44 relative to the first pair 54a of pressure rollers 54, in the vertical direction V of the welding machine 1. This makes it possible to optimize the plating of the parts to be welded 2 at the level of the welding zone welding 44.
Selon une caractéristique de l’invention, le dispositif de soudage 30 comprend un élément de réception 56 du faisceau laser 34 disposé dans le boitier 48 et configuré pour être refroidit, par exemple au moyen d’un circuit de refroidissement, non visible. En d’autres termes, l’élément de réception 56 est configuré pour absorber une partie résiduelle du faisceau laser 34 à l’issu de son passage au travers des pièces à souder 2. On comprend alors que les pièces à souder sont disposées entre la lentille de focalisation 36 et l’élément de réception 56 selon la trajectoire du faisceau laser 34. Selon un exemple de l’invention, l’élément de réception 56 est en matériau métallique, par exemple du cuivre, ou en matériau céramique. On comprend cependant que l’élément de réception 56 peut être en tout matériau apte à être refroidit.According to one characteristic of the invention, the welding device 30 comprises a receiving element 56 of the laser beam 34 arranged in the housing 48 and configured to be cooled, for example by means of a cooling circuit, not visible. In other words, the receiving element 56 is configured to absorb a residual part of the laser beam 34 following its passage through the parts to be welded 2. We then understand that the parts to be welded are arranged between the focusing lens 36 and the receiving element 56 along the trajectory of the laser beam 34. According to an example of the invention, the receiving element 56 is made of metallic material, for example copper, or of ceramic material. It is understood, however, that the receiving element 56 can be made of any material capable of being cooled.
On tire avantage de la machine de soudage 1 selon l’invention en ce que l’utilisation d’un faisceau laser 34 pour souder les pièces à souder 2 permet de souder des métaux différents avec une même machine de soudage 1. Par exemple, la machine de soudage 1 selon l’invention permet de souder des pièces à souder 2 réalisées en Invar™ ou encore en alliage à forte teneur en manganèse. On entend par forte teneur en manganèse une teneur d’au moins 25% dans un alliage.Advantage is taken of the welding machine 1 according to the invention in that the use of a laser beam 34 to weld the parts to be welded 2 makes it possible to weld different metals with the same welding machine 1. For example, the welding machine 1 according to the invention makes it possible to weld parts to be welded 2 made of Invar™ or even of an alloy with a high manganese content. By high manganese content we mean a content of at least 25% in an alloy.
Par exemple, pour un alliage à teneur en manganèse d’au moins 25%, la puissance du faisceau laser 34 est comprise entre 1250W et 3000W. Pour un alliage composé d’au moins 36% de nickel, la puissance du faisceau laser 34 est comprise entre 1250W et 25000W.For example, for an alloy with a manganese content of at least 25%, the power of the laser beam 34 is between 1250W and 3000W. For an alloy composed of at least 36% nickel, the power of the laser beam 34 is between 1250W and 25000W.
Également, en fonction du type de métaux à souder, les molettes d’entrainement 26 adapteront leur vitesse de rotation afin d’optimiser le soudage des pièces à souder 2. Par exemple, pour un alliage à teneur en manganèse d’au moins 25%, la vitesse d’avancement de la machine de soudage 1 est comprise entre 2m/min et 5,5m/min. Pour un alliage composé d’au moins 36% de nickel, la vitesse d’avancement de la machine de soudage 1 est comprise entre 2m/min et 4,8m/min.Also, depending on the type of metals to be welded, the drive wheels 26 will adapt their rotation speed in order to optimize the welding of the parts to be welded 2. For example, for an alloy with a manganese content of at least 25% , the forward speed of the welding machine 1 is between 2m/min and 5.5m/min. For an alloy composed of at least 36% nickel, the advancement speed of the welding machine 1 is between 2m/min and 4.8m/min.
Selon une option, la machine de soudage peut comprendre un système de prise de vues tel qu’une caméra. Un tel système permet de contrôler la qualité de la soudure. Ce système de prise de vues peut pointer directement sur la zone de soudage 44, de manière à observer la création de la soudure. Alternativement, ce système de prise de vues peut pointer vers l’arrière de la machine de soudage de sorte à observer la soudure après le passage de la machine de soudage.According to one option, the welding machine may include a camera system such as a camera. Such a system makes it possible to control the quality of the weld. This camera system can point directly at the welding zone 44, so as to observe the creation of the weld. Alternatively, this camera system can point towards the rear of the welding machine so as to observe the weld after the welding machine has passed.
L’invention telle qu’elle vient d’être décrite ne saurait toutefois se limiter aux moyens et configurations exclusivement décrits et illustrés, et s’applique également à tous moyens ou configurations, équivalents et à toute combinaison de tels moyens ou configurations.The invention as it has just been described cannot, however, be limited to the means and configurations exclusively described and illustrated, and also applies to all equivalent means or configurations and to any combination of such means or configurations.
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