Brevet FR2001329A1 — publié le 19690926

Cette invention concerne des perfectionnements aux appareils de soudage par frottement du type, appelé ici "type considéré", qui comporte fondamentalement au moins une paire de mandrins dans lesquels sont tenues les pièces à raccorder, l'un au moinâ des 5 mandrins étant entraîné en rotation pour faire tourner 1'une par rapport à l'autre les pièces en contact de façon à provoquer un échauffement par frottement, les mandrins pouvant être déplacés axialement l'un par rapport à l'autre par un ou plusieurs vérins de façon $ appliquer entre les pièces chauffées par frottement les 10 efforts axiaux de soudage nécessaires. Pour obtenir un bon soudage par frottement, il est nécessaire d'avoir des vitesses de rotation relative élevées et variant sur une large plage, et des efforts axiaux très élevés. L'effort axial est habituellement faible à l'origine, augmente pendant stade 15 d'échauffement par frottement jusqu'au soudage et diminue ensuite pendant le stade final de forgeage après que la rotation relative ait cessé. Des pressions axiales de l'ordre de 30 kg/mm2 sont usuelles lors de ce dernier stade. Il résulte, de l'importance des efforts employés, des diffi-20 cultés de conception particulièrement en ce qui concerne le support - des mandrins par des paliers à roulements. La présente invention permet d'éviter ces difficultés. Selon l'invention, dans un appareil de soudage par frottement du type considéré, l'un des mandrins est déplacé par le ou les vérins et 25 le deuxième mandrin est supporté dans des paliers de façon à être libre de se déplacer axialement de façon limitée sous la poussée axiale du ou des vérins qui s'exerce par l'intermédiaire des pièces et est supporté à 1'encontre de cette poussée axiale par une butée hydrostatique. 30 Par exemple, dans un appareil de soudage par frottement dans lequel l'un des mandrins est déplacé axialement par le ou les vérins de façon à créer les efforts axiaux de soudage et le second est entraîné en rotation, le mandrin tournant et les parties tournant avec lui peuvent être positionnés axialement par un palier 35 hydrostatique agencé de façon que de larges variations de l'effort axial soient encaissées par de faibles déplacements de ces parties. Le premier vérin, qui ne tourne pas, peut être de façon appropriée porté par le piston du ou des vérins hydrauliques. Dans ce cas, on peut utiliser la même source hydraulique à haute pression pour ac-40 tionner le vérin et pour amener le fluide hydraulique au palier de 69 02396 2 2001329 butée hydrostatique. L'invention sera bien comprise par la description qui suit d'une réalisation d'un appareil de soudage par frottement faite en référence au dessin annexé, dans lequel : 5 - la figure 1 montre l'appareil de soudage ; et - la figure 2 est une coupe selon la ligne A-A de la figure 1. L'appareil de soudage des figures 1 et 2 comporte un mandrin non tournant 10, qui peut être déplacé exialement en étant raccordé au piston 12 d'uri vérin hydraulique 13 pour appliquer les efforts 10 de soudage. Le vérin est alimenté pour son fonctionnement par un liquide à haute pression arrivant par la canalisation 30. L'appareil de soudage a également un mandrin tournant 11 porté sur un arbre entraîné 14 qui s'étend à travers un agencement de paliers 15. 15 Cet agencement de paliers 15 comporte un carter 16 avec des paliers axialement espacés 17 dans ses parois terminales 18 supportant l'arbre 14 en le laissant libre de se déplacer axialement ; l'agencement est également tel qu'il supporte l'arbre en lui permettant un déplacement limité sous l'action des efforts axiaux 20 élevés et variant largement transmis pendant le soudage au mandrin 11 par l'intermédiaire des pièces à souder. Les efforts de poussée sont encaissés comme suit dans l'agencement de paliers 15. Un diaphragme annulaire interne 19 est fixé à;1'intérieur du carter^lô entre deux chambres 20 et 21 ; djpis le 25 diaphragme 19 est ménagée une galerie 22 communiquant avec la canalisation 30 par un orifice d'alimentation en liquide sous pression 23. Dans le diaphragme 19 sont également percés des alésages axiaux 24 allant de la galerie 22 à un évidement 25, lequel peut être un conduit annulaire, ou une série de poches angulairement 30 réparties selon un anneau, dans la surface terminale faisant face à la chambre 21, c'est-à-dire faisant face àxialeaent au mandrin 10. L'afcbre 14 porte un collier annulaire 26, dont âne faee est voisine, mais à une certaine distance, de la surface contenant 35 1'évidement 25, la fac^/ s'étendant radialement vers l'intérieur et vers l'èxtérieur au-delà de 1'évidement 25, de façon à ménager de petits intervalles de fuite. Des perçages 28 vont de la limite interne de la face 27 à la chambre 21. Un conduit 29 va de la chambre 21 à un réservoir de récupéra- ' 40 tion. 69 02396 3 2001329 En fonctionnement, le liquide sous pression fuit du conduit ou des poches 25 radialeraent à travers les intervalles de fuite, et ce courant de fuite crée une chute de pression dans le fluide de sorte qu'il en résulte un effort dirigé vers la gauche sur le 5 dessin et s'opposant à toute poussée transmise à l'arbre 14 par le piston 12 par l'intermédiaire des pièces à souder..Si cet effort de poussée croit, l'arbre 14 se déplace axialement de sorte que les intervalles de fuite diminuent, augmentant ainsi la différence de pression de part et d'autre du collier 26, et de ce fait, l'ef-10 fort du fluide s'appliquant sur ce collier. Inversement, si l'effort de poussée diminue, l'arbre 14 se déplace pour accroître les intervalles et diminuer la différence de pression. Le déplacement axial de l'arbre 14 pour encaisser de lames variations de l'effort de poussée est faible. Pe déplacement e^t même plus faible du 15 fait que la même source de pression est utilisée pour le palier de butée et pour le vérin 13. 69 02396 4 2001329 REVENDICATIONS 1. Appareil de soudage par frottement comportant une paire de mandrins porte-pièces, qui sont en rotation relative l'un par rapport à l'autre et qui, en service, sont poussés l'un vers l'autre 5 par un vérin, caractérisé en ce qu'un mandrin est déplacé par le vérin et que le deuxième mandrin est supporté dans des paliers de façon à pouvoir se déplacer axialement de façon limitée sous l'action de la poussée axiale du vérin s'exerçant par l'intermédiaire des pièces à souder et .est supporté à 1'encontre de cette poussée 10 axiale par une butée hydrostatique. 2. Appareil de soudage par frottement selon la revendication 1, caractérisé en ce que le deuxième mandrin est entraîné en rotation et, avec les parties tournant avec lui, est positionné axialement par une butée hydrostatique agencée de telle sorte que de 15 larges variations dans l'effort axial sont encaissées par de faibles déplacements de ces parties. 3. Appareil de soudage par frottement selon la revendication 2, caractérisé en ce que le premier vérin ne tourne pas et est porté par le piston du vérin hydraulique. 20 4. Appareil de soudage par frottement selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'on utilise la même source hydraulique de forte pression pour actionner le vérin et pour amener le fluide hydraulique à la butée hydrestatique. 5. Appareil de soudage par frottement selon l'une quelconque 25 des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que le deuxième mandrin est entraîné en rotation par un arbre et que la butée hydrostatique du deuxième mandrin comporte un carter à travers lequel s'étend l'arbre, le carter ayant un diaphragme avec un évidement orienté axialement vers le premier mandrin, un collier annulaire 30 monté pour se déplacer axialement avec l'arbre et ayant une face voisine de 1'évidement,et s'étendant radialement vers l'intérieur et vers l'extérieur au-delà de cet évidement, la source de fluide sous pression étant raccordée à 1'évidement et le carter ayant une évacuation, de sorte qu'il existe un courant de fuite du fluide 35 sous pression depuis 1'évidement le long de la face voisine de l'évidement jusqu'à l'évacuation, ce qui crée un effort hydraulique s'opposant à la poussée sur le collier. 6. Appareil de soudage par frottement selon la revendication 5» caractérisé en ce que l'évidement est un aonduit annulaire. 40 7. Appareil de soudage par frottement selon la revendication 69 02396 5 2001329 5, caractérisé en ce que l'évidement est un agencement annulaire de poches.