Brevet FR2017971A1 — publié le 19700529

la présente invention concerne un dispositif pour le soudage jointif mécanique de corps creux par un ou plusieurs procédés de soudage semblables ou différents, appliques simultianément ou successivement. L'inconvénient des procédés connus de soudage manuel, en particuler rRur le soudage des corps creux, consiste dans Ligimpos- sibilit-é d'obtenir simultanément un rendement élevé et un cordon de soudure de qualité constante. Â ceté des procédés manuels de soudage, on a mis au point des procédés et des dispositifs mécaniques, mais ces derniers ne permettent d'appliquer qu'un procédé de soudage unique, ce qui limite le domaine dtapplication de ces machines. les cordons de scudure exécutés avec les dispositifs connus ne répondent pas toujours aux exigences requises sa présente invention a pour objet de réaliser un dispositif de soudage jointif de corps creux permettant d'appliquer simultanément ou successivement des procédés semblables ou différents de soudage, en obtenant un rendement élevé et un cordon de soudure de qualité constante0 Pour résoudre ce problème, lrinventicn propose que, selon que les épaisseurs à souder sont égales ou non, les pièces à joindre soient sondées, à laide d'un ou de plusieurs chalumeaux, soit par le procédé tungstene-gaz inerte (dit procédé T.@010) sans métal d'apport par joint d'about, soit par le procédé métal-gaz inerte-gaz actif (dit procédé M.G.I./M.G.A.) en une ou plusieurs passes par joint about ou par diverses formes de joints, soit pour la passe d'amorçage ou l'about par le procédé T0#.I4 sans métal apport et pour les autres passes par le procédé M0G01/M0G.A (avec ou sans ajustage de la fente de soudage), ces opérations de soudage étant effectuées de façon complètement mécanisée et/ou programmée avec variation des paramètres de soudage0 De plus, pour obtenir simultanémemt un rendement élevé et une qualité constante du cordon, l'invention prévoit en outre des chalumeaux sélectivement déplaçables angulairement dans un plan commun par rapport à la soudure et réglables sur 3600 en position de soudage par rapport à la pièce, et susceptibles aussi agêtre éloignés, par basculement, de ce plan commun et d'entre déplacés parallèlement à lui. le soudage par passe unique ou passes multiples s'effectue par l'intermédiaire d'organes de commande, de préférence des cames, ou organes analogues, correspondant à ltopératiBon de soudage en cours et réglés sur elle. La qualité du cordon de soudure dépend beaucoup de lorien- tation des chalumeaux par rapport au cordon à exécutera Il convient donc de disposer l'emplacement du cordon de soudure aussi e#acternent que possible par rapport à l'emplacement des-chalu- meaux.En conséquence, un autre mode de réalisation de ltinven- tion permet de régler la position de la soudure au moyen d'une butée mobile et de faire varier l'intervalle entre les faces des pièces à joindre par déplacement axial d'un ou des deux points de fixation de ces pièce 50 On décrira maintenant, uniquement à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'invention applicable au soudage des tubes, en référence aux dessins annexe's dans le.3-el : - la Fige 1 est une coupe longitudinale très schématisée du dispositif selon l'invention ; et - la figure 2 est une coupe selon la ligne Il-Il de la figure l. Le dispositif selon l'invention pour le soudage jointif des tubes comprend une machine l de maintien et d'avance des pièces commandée par des cames 2 et un dispositif complet, non représenté, de soudage par procédés #0G0I. et M.G.I./M.G.A. avec enveloppe gazeuse protectrice, ainsi que ses appareillages de commande et d'enclenchement sélectifs0 l'installation est complétée par divers accessoires non représentés tels que ::dispositif d'alignement de3 tubes, chemins à rouleaux pour l'entrée et la sortie des tubes, tréteaux de support des tubes soudés0 Les extrémités 3 et 4 des tubes à souder sont montées sur la machine porte-pièces 1 et elles sont centrées dans deux mandons respectifs 5, à main ou à serrage rapide. l'avance des deux tubes s'obtient au moyen d'un moteur 6 à variation de vitesse progressive qui est alimenté en courant continu, est équipé d'un démultiplicateur 7 et actionne deux roues motrices 80 Pour toutes les dimensions de tubes, on peut réaliser par exemple des vitesse de soudage comprises entre 30 et 800 mm/min. pour un couple maximum0 Le dispositif selon l'invention est construit de façon que les appareils de commande, de sélection et de sondage, outre les deux redresseurs de soudage et leurs accessoires, soient aisément visibles et accessibleso le bâti 9 est montés sur un socle 10 et porte les deux supports de paliers llo les supports 11 possèdent des paliers lisses 12 dont les coussinets de bronze portent des broches 13 munies de mandrins de serrage 5 à brides symétriques. les dimensions des mandrins 5 et des broches 13 sont choisies de façon à -permettre de souder des tubes de diamètres très variés, selon leur position, et le dispositif ne comporte aucun temps mort pour l'ajustement à une autre dimension, les coussinets de bronze 12 sont bons conducteurs de l'électricité et ils sont reliés aux câbles de mise à la masse,, De part et d'autre du bSti 9 se trouve un rouleau d'appui 14 monté sur ressorts et constituant le début des chemins à rouleaux d2en- trée et de sortie des tubes0 Le moteur 6 alimenté en courant continu, lXengrenage démul- tiplicateur 7 et la commande par cames 2 sont montés sur le socle 10 et disposés dans le bâti 9 ainsi quelles deux-roues motrices 80 Les chalumeaux mécaniques ~CoG,I, 15 et NoGoIx 16 (figure 2) sont maintenus dans des pinces 17 ; ils peuvent tourner sur plusieurs ases et être placés, avec leurs supports 18, dans toutes les positions de soudage0 les chalumeaux 15 et 16 sont maintenus dans les positions correspondant aux dimensions du tube à souder au moyen de vis de serrage 19. l'écartement des becs de chalumeaux 20 par rapport à la pièce 3-4 se règle, pour les deux chalumeaux, au moyen dsune crémaillère 21. Quand on fixe sur la machine les deux tubes 3 et 4 qu'on doit souder ensemble, on fait saillir une butée 22 du bâti 9 en actionnant une pédale, conformément à l'invention. Cette butée permet de s'assurer que les extrémités des tubes à souder se trouvent toujours dans le plan des chalumeaux immobilisés 15~1te le tube 3 introduit dans le mandrin 23 à gauche lorsqu'on regarde la figure 1, est poussé jusqu'à la butée 22 qui fait saillie, et serré. Après déclenchement du mouvement; la butée s'efface et retourne à sa position d'origine, le second tube 4 est introduit à travers le mandrin droit 25 et abouté au tube 3 déjà monté, puis serré à son tour. Conformément à l'invention, le mandrin 24 contient un dispositif permettant, après montage des tubes 3 et 4, un réglage précis de L'intervalle nécessaire entre les bords ou les faces des tubes, le déplacement des broches 13 et de leurs mandrins 5 permet un réglage de cet intervalle allant, par exemple, de O à 5 mm. Les dispositifs de soudage à enveloppe gazeuse protectrice sont des appareils et des redresseurs de modèle courant, pourvus en outre de contacts spéciaux pour la commande du courant de soudage. le dispositif de soudage de corps creux selon l'invention est synchronisé successivement par rapport aux organes de commande, de préférence la commande par cames, les contacts spéciaux des dispositifs de soudage à enveloppe gazeuse protectrice, et les appareils de commande, de façon à permettre les opérations suivantes :: Les tubes à sourdre pourront etre soudés, par exemple, par un des trois procédés ci-après o a) par le procédé T.G0I. sans métal d'apport, par joint about; b) par le procédé MoGoIo/MeGoAo pour les passes d'amorçage, intermédiaires et finales bu de recouvrement) ; c) pour la passe d'amorçage en about par le procédé T.#.I0 sans métal d'apport, et pour les passes intermédiaires et finale par le procédé M.G.I./M.G.A. Jusqu'à une certaine épaisseur, les tubes destinés à être joints par about sont préparés pour une soudure droite (joint en I). Une découpe à la scie nette et perpendiculaire à l'axe du tube suffira à préparer les extrémités des tubes. En général, dans ces tubes, le joint about est soudé par le procédé T0G.I. et la passe finale, effectuée par le procédé M.G.I./M.G.A. Les tubes de faible épaisseur peuvent être joints par fusion de l'about par le procédé T0#.I. Les abouts des tubes de plus grande épaisseur sont usinés de façon à constituer une cavité telle qu'un chanfrein0 les passes d'amorçage, intermédiaires et de recouvrement sont effectuées par le procédé M.G.I./M.G.A. Si ladite cavité a une forme convenable, la passe d'amorçage pourra être effectuée par le procédé T.#.I0 et les passes intermédiaires et finales par le procédé M.G.I./M.G.A. La première opération de soudage pour une dimension donné de tube avec le dispositif de l'invention exige que la méthode et les paramètres de soudage soient déterminés par des soudages d'essai. Les tubes sont amenés, coupés perpendiculairement à la scie, montés dans les mandrins et emplis de gaz de remplissage0 les deux chalumeaux sont mis en place et les paramètres de soudage nécessaires au déroulement de l'opération sont enregistrés dans la machine0 L'appareil est alors mis en marche en actionnant un poussoir et les différentes phases constituant l'ensemble des opérations de soudage se déroulent alors de façon entièrement mécanique0 l'allumage de l'arc oGoI se fait par cumul de courant à haute fréquence, Le courant de programmation, comparativement plus élevé que le courant de soudage, prédomine pendant le préchauffage, c'est-à-dire pendant que lXarc ramollit la matière sur toute l'é passeur de la pièce0 Quand l'appareil passe du courant de programmation au courant de soudage, le tube commence à tourner, le joint est soudé au cours d'une révolution et, -la rotation se poursuivant, le début du cordon est reccuvert. Le recouvrement s'effectue au moyen du courant de programmation rajusté maintenant plus faible que le ccurant de soudage. La pièce revient alors à sa position de départ0 La passe de recouvrement nécessaire s'effectue au moyen du procédé M*GeAo l'amorce de cordon doit se faire avec le courant de programmation plus faible et une avance plus lente du fil de métal d'apport.La commutation en courant de soudage est liée à l'augmen- tation de la vitesse d'avance de ce fil d'apport, Après une révolus6 on, le début du cordon est recouvert à nouveau et on a à nouveau le courant de programmation et une avance faible du fil d'apport. Pour libérer les pièces, les mandrins retournent à leur position de départ0 Le contre des opérations de soudage se fait en mesurant les divers courants de soudage et en contrôlant la vitesse de rotation du moteur, grandeur comparable à la vitesse de soudage. Des éprouvettes de soudures prélevées sur la fabrication en série et des essais non destructifs complètent la surveillance. L'avantage du dispositif selon l'invention est qu'il permet dtexécuter tous les travaux de soudure sur matériaux ferritiques et austénitiques se présentant en particulier en chaudronnerie et pour la construction d'appareils, et cela de façon satisfaisant aux conditions de réception des associations de normalisation. le dispositif selon l'invention permet en outr#e d'obtenir aussi de bons joints soudés sur les matériaux hétérogènes, sur les pièces d'épaisseurs différentes et avec des diamètres légèrement différents0 REVENDICATIONS 1) Dispositif pour le soudage jointif de corps creux par un ou plusieurs procezés de soudage semblables ou différents, appliqués simultanément ou successivement, caractérisé en ce que, selon que les épaisseurs à souder sont égales ou non, les pièces à joindre sont soudées, à l'aide d'un ou de plusieurs chalumeaux, soit par le procédé tungstène-gaz inerte (dit procédé T0#.I.) sans métal rapport par joint T.G.I0 sans métal d'apport et pour les autres passes par le procédé M.G.I./M.G.A. (avec ou sans ajustage de la fente de.sou façon.compl~tement mécanlsee etiou programmée avec variation des paramètres de soudage0 2) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les chalumeaux sont sélectivement déplaçables angulairement dans un plan commun par rapport à la soudure et réglables sur 3600 en position de soudage par rapport à la pièce, ces chalumeaux étant susceptibles également d'être çloi.és par basculement de ce plan commun et déplacés parallèlement à luio 3) Dispositif selon la revendication 2 caractérisé en ce que le soudage par passe unique ou passes multiples s'effectue par l'intermédiaire d'organes de commande, de préférence des cames ou organes analogues, correspondant à l'opération de soudage en cours et réglés sur elle, 4) Dispositif selon les revendications 2 et 3 caractérisé en ce qu'cil règle la position de la soudure au moyen dune butée mobile et l'intervalle entre les faces des pièces à souder par déplacement axial d'un ou des deux points de fixation desdites pièces