Brevet FR2203691A1 — publié le 19740517

La présente invention a trait aux installations de soudage ou de rechargement à récupération de flux. On sait que dans le procédé de soudage dit "à arc submergé", on fait appel à des flux pulvérulents qui agissent comme un laitier sur le bain de métal en fusion et ont pour rôle de le protéger contre l'oxydation et la nitruration, de l'affiner et éventuellement de l'enrichir en éléments utiles. Pour obtenir un métal d'apport présentant des qualités satisfaisantes, il est indispensable d'avoir recours à différents types de flux, soit fondus soit agglomérés, dont le choix dépend évidemment des caractéristiques opératoires et métallurgiques désirées. Les flux fondus, composés en grande partie de silicates, d'oxydes et de fluorures, sont obtenus par broyage après fusion au four électrique, et ils sont peu hygroscopiques. Les flux agglomérés, plus sujets à absorber l'humidité, sont des mélanges directs d'oxydes de ferro-alliages et d'éléments métalliques. Les premiers se présentent sous l'aspect de particules compactes, dures et très abrasives. Les seconds ont une structure grenue, ils sont friables et plus sensibles à la désagrégation. Après son application dans la zone de soudage, le flux utilisé est partiellement récupérable, et il est classique de le reprendre par aspiration à l'aide d'un capteur à dépression et d'en séparer granulométriquement une fraction réutilisable au moyen d'un récupérateur dans lequel les poussières sont entratnées par aspiration tandis que le laitier et autres déchets à granulométrie grossière sont retenus sur un tamis que traverse la fraction réutilisable, le flux frais nécessaire au réenrichissement de la fraction récupérée étant périodiquement introduit dans le récupérateur lui-mêre par aspiration directe. Les installations qui ont été mises en oeuvre à cet effet jusqu'S présent comportent cependant de nombreux inconvénients. En effet, elles ne se prêtent pas à un réenrichissement du flux en continu et nécessitent de ce fait de nombreux cycles de manutention des flux (récupération, transferts, additions, etc.) qui ont pour effet de les appauvrir, d'altérer leur caractéristiques physico-chimiques, et de les rendre par conséquent impropres à l'obtention de soudures ou de rechargements présentant de bonnes caractéristiques et une qualité constante, du fait du caractère nécessairement discontinu du fonctionnement, qui rend par ailleurs impossible d'effectuer dans de bonnes conditions les mélanges et les additions de flux. A noter également que ces installations se prêtent mal à l'emploi des flux à caractère basique, qui, très hygroscopiques, nécessitent un étuvage préalable pour pouvoir être utilisés dans des conditions acceptables.De plus, l'acheminement des flux par dépression confère à ceux-ci des vitesses de l'ordre de 20 mètres par seconde ou plus qui peuvent donner lieu à une désagrégation très nuisible de la structure de certains flux, les flux agglomérés en particulier et à une altération globale de la granulométrie. La présente invention a pour but d'éviter les inconvénients précités et elle permet d'apporter une solution pratiquement parfaite aux problèmes de transfert et de recyclage des flux utilisés dans les installations de soudage ou de rechargement telles notamment que celles à arc submergé. A cet effet, l'invention propose une installation de soudage du genre comportant un capteur de flux usé, un récupérateur aliment par ledit capteur pour séparer une fraction recyclable dudit flux usé, et des moyens d'alimentation en flux frais, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens mélangeurs propres à recevoir en continu un débit de la fraction recyclable issue du récupérateur et un débit de flux frais issu des moyens d'alimentation en flux frais, et des moyens convoyeurs mécaniques propres à acheminer le flux issu des moyens mélangeurs vers la zone de soudage. De préférence, les moyens mélangeurs précités comprennent un vibreur alimenté par gravité par un bac à flux frais et par un bac à flux récupéré lui-même alimenté par le récupérateur, ces deux bacs étant pourvus de moyens de réglage de débit pour réaliser le dosage voulu des constituants du mélange acheminé vers la zone de soudage. Le vibreur précité, qui pourrait recevoir d'autres apports en constituants utiles et permet de réhomogénéiser la granulométrie du flux, alimente avantageusement un bac intermédiaire dont le contenu peut être repris par un convoyeur mécanique à vis d'Archimède ou analogue, notamment lorsque la zone de soudage est située au-dessus du niveau du vibreur.Par "moyens convoyeurs mécaniquest, on entendra des convoyeurs tels que ceux à bande ou à vis hélicofdale, ou autres moyens propres à assurer le déplacement du flux par contact direct avec une paroi mobile par exemple en translation, en rotation ou en vibration. A la sortie d'un tel convoyeur, le flux peut être repris par un bac déversoir pourvu de moyens de réglage de débit tels qu'un doseur à vis d'Archimède entratnée à vitesse réglable pour assurer le réglage du débit de flux amené à la zone de soudage. Le fonctionnement de l'installation selon l'invention s'effectuant en continu, on peut aisément prévoir des moyens de cbauf- Rage propres à assurer, en continu également, le séchage du flux lorsque celui-ci contient des constituants hygroscopiques. A cet effet, l'un ou plusieurs des bacs précités peuvent avantageusement être pourvus de résistances électriques à contrôle thermostatique. Comme on le verra mieux dans la suite, l'installation selon l'invention se prête aisément à une automatisation qui permet d'assurer commodément le contrôle et la régulation de ses parab- tres de fonctionnement (débit, composition, température, etc..), en permettant par là#meAme de conférer une qualité constante aux soudures ou rechargements effectués, tout en simplifiant considé- rablement sa conduite, qui ne requiert pratiquement de l'opérateur que le remplissage du bac de flux frais et la surveillance des paramètres précités. Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs de la description donnée ci-après à titre d'exemple en référence au dessin annexé, qui illustre schématiquement l'application de l'invention à une installation de soudage i potence. L'installation illustrée au dessin est destinée à des travaux de chaudronnerie lourde, et elle comprend une potence de soudage comportant, comme connu en soi, un chariot mobile 10 supportant un fût vertical 12, lequel fût supporte à son tour un bras de potence 14 horizontal à l'extrémité duquel est disposée une tête de soudage 15 située à l'aplomb de la zone de soudage d'une pièce métallique dont la surface est schématisée en 16. Au voisinage de la tête de soudage 15 est disposé un bac collecteur 18 qui alimente en flux la zone de soudage, au-delà de laquelle le flux usé est récupéré par un capteur à aspiration 20 mis en dépression par un ventilateur centrifuge 22 par l'intermédiaire d'une conduite d'aspiration de flux 24 débouchant au sommet d'un récupérateur de flux 26 et d'un séparateur de poussières 28. A la partie supérieure du récupérateur 26, les poussières de flux sont entratnées par aspiration vers le séparateur de poussières 28 tandis que la fraction recyclable du flux traverse le récupérateur pour alimenter un bac à flux récupéré 30 disposé à l'aplomb de sa base. Le bac 30 est disposé en parallèle avec un bac à flux frais 32, et ces deux bacs alimentent en continu par gravité, sous un débit réglable au moyen de tiroirs ou registres mobiles respectifs 34 et 36, un vibreur mélangeur 38 qui, convenablement incliné, achemine le mélange homogène de flux frais et de flux récupéré vers un bac intermédiaire 40 disposé à l'aplomb de son extrémité basse. Le réglage des registres 34 et 36 permet d'obtenir les proportions relatives voulues du flux frais et du flux récupéré dans le mélange renvoyé au bac collecteur 18.Un ou plusieurs bacs similaires (non représentés) convenablement disposés au-dessus du vibreur 38 pourraient naturellement être prévus pour assurer l'apport de constituants additionnels. Le vibreur 38 est avantageusement du type électromagnétique, et son amplitude est de préférence réglable pour faire varier le débit d'alimentation du bac intermédiaire 40. Depuis le bac 40, le flux est acheminé vers le bac 18 par un ensemble convoyeur mécanique dont l'ageneement doit tenir compte en particulier des degrés de liberté de la tête de soudage 15 par rapport au fut 12. Dans le cas présentement envisagé à titre d'exemple d'une installation à potence, des moyens classiques non représentés permettent au bras 14 de se déplacer dans le sens vertical et dans le sens horizontal par rapport au fût 12. Le flux contenu dans le bac 4o, qui, dans le cas présent, est situé au voisinage de la base du fût 12, est repris par un convoyeur vertical 42 à vis d'Archimède qui l'achemine au niveau du sommet de la course verticale utile du bras 14, d'où il se déverse dans un tube ou cheminée télescopique 44 dont l'extrémité supérieure est fixe et dont l'extrémité inférieure accompagne le déplacement du bras 14 dans le sens vertical. A la base de la cheminée télescopique 44, dont la fonction de confinement pourrait être remplie en variante par un tube en accordéon ou conduit extensible similaire, est disposé un bac tampon 46 dans lequel se déverse le flux acheminé depuis le bac intermédiaire 40 par la vis 42 et la cheminée 44.Par l'intermédiaire d'une vis doseuse 48 à vitesse réglable, le contenu du bac tampon 46 se déverse sur un second convoyeur mécanique 50 qui se déplace solidairement avec le bras 14 et achemine vers le bac collecteur 18 le flux déversé par le bac tampon 46 sous un débit déterminé par le réglage de la vitesse d'entratnenent de la vis doseuse 48. Afin de maintenir d une valeur moyenne correcte le débit d'alimentation du bac 46, il est prévu de préférence sur ce bac des moyens de régulation de niveau (non représentés) propres par exemple à agir dans un sens ou dans l'autre, séparément ou simultanément sur l'ouverture des registres 34 et 76, l'amplitude de vibration du vibreur 38 et/ou sur la vitesse de rotation du convoyeur vertical 42 suivant que le niveau du flux dans le bac 46 atteint une limite supérieure ou une limite inférieure prédéterminées. qui Le convoyeur 50/pourrait être un convoyeur classique à bande, est de préférence du type électromagnétique à éléments vibrants inclinés dont les extrémités se chevauchent, qui présente ici l'avantage d'entre ralativement insensible aux poussières tout en étant robuste et d'entretien facile. Pour assurer dans des conditions optimales l'utilisation des flux à constituants hygroscopiques sans nécessiter leur étuvage préalable, l'installation comporte avantageusement des moyens propres à assurer en continu le séchage du flux. A cet effet, les bacs 30, 32, 40 et 46, ou tout au moins certains d'entre eux, sont pourvus de résistances de chauffage (non représentées) à contrôle thermostatique propres à permettre de régler la température de leur contenu dans un domaine s'étendant depuis la température ambiante (chauffage coupé) jusqu' une valeur de l'ordre de 350cl. Comme il résulte de la description qui précède, le transport du flux n'est assuré pneumatiquement qu'entre le capteur à aspiration 20 et l'entrée du récupérateur 24, ce qui permet de limiter considérablement l'altération granulométrique subie par les flux, notamment lorsqu'il s'agit d'agglomérés, transitant dans l'installation. Les dispositions de l'invention sont bien entendu applicables sur des installations de soudage et de rechargement de types très divers travaillant sous flux pulvérulents, qu'elles soient fixes, mobiles, sur potences ou portiques, mono- ou multitêtes, ainsi que sur celles destinées à la soudure ou au rechargement des tubes et tuyauteries par l'intérieur, moyennant un choix approprié des transporteurs mécaniques et de leur emplacement relatif. REVENDICATIONS 1. Installation de soudage du genre comportant un capteur de flux usé, un récupérateur alimenté par ledit capteur pour séparer une fraction recyclable dudit flux usé, et des moyens d'alimentation en flux frais, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens mélangeurs propres à recevoir en continu un débit de la fraction recyclable issue dudit récupérateur et un débit de flux frais issu desdits moyens d'alimentation, ainsi que des moyens convoyeurs mécaniques propres à acheminer le flux issu desdits moyens mélangeurs vers la zone de soudage. 2. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens mélangeurs précités comprennent un vibreur alimenté par gravité par un bac à flux frais et par un bac à flux récupéré lui-mebme alimenté par le récupérateur précité, et en ce que lesdits bacs sont tous deux pourvus de moyens de réglage de débit. 3. Installation selon la revendication 2, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens de réglage du débit de flux repris à la sortie du vibreur précité pour alimenter la zone de soudage. 4. Installation selon la revendication 3, caractérisée en ce que les moyens de dosage du débit de flux précité comprennent un doseur à vis hélicoldale associé à un bac tampon pourvu de moyens de régulation dé son niveau de remplissage. 5. Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens de chauffage en continu pour le séchage du flux. 6. Installation selon la revendication 5, caractérisée en ce que les moyens de chauffage précités sont des résistances électriques équipant l'un au moins des bacs précités. 70 Installation selon l'une quelconque des revendications 5 ou 6, caractérisée en ce que les moyens de chauffage précités sont adaptés à conférer au flux une température réglable comprise entre la température ambiante et 3500C environ. 8. Installation selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, du genre à potence comportant un fût sensiblement vertical, un bras de potence adapté à se déplacer dans le sens horizontal et dans le sens vertical par rapport audit fût et une tête de soudage disposée à l'une des extrémités dudit bras, caractérisée en ce qu'elle comprend un bac intermédiaire alimenté par le vibreur précité et disposé au voisinage de la base dudit fet, un premier convoyeur mécanique à vis d'Archimède adapté à reprendre le contenu dudit bac intermédiaire pour l'acheminer au voisinage du sommet dudit fût, un conduit extensible propre à reprendre le flux à sa sortie dudit premier convoyeur pour le déverser dans le bac tampon précité, ledit bac tampon étant disposé le long dudit fut de façon à accompagner le mouvement dudit bras de potence dans le sens vertical, et un second convoyeur mécanique S t étendant le long dudit bras pour acheminer le flux débit par le doseur dudit bac tampon vers un bac collecteur disposé au voisinage de ladite tête de soudage. 9. Installation selon la revendication 8, caractérisée en ce que le second convoyeur précité est du type électromagnétique à plaques vibrantes. 10. Installation selon l'une quelconque des revendications 2 à 9, caractérisée en ce que le vibreur précité est du type électromagnétique à amplitude de vibration réglable. 11. Installation selon les revendications 8 et 10 prises conjointement, caractérisée en ce que les moyens de régulation précités du niveau de remplissage du bac tampon sont adaptés à agir dans un sens ou dans#l1autre, séparément ou simultanéinent sur les moyens de réglage de débit des bacs à flux frais et à flux récupéré précités, sur la vitesse de rotation du premier convoyeur précité et/ou sur l'amplitude de vibration du vibreur précité suivant que le niveau de remplissage atteint une hauteur maximum ou une hauteur minimum prédéterminées.