Brevet FR2212209A1 — publié le 19740726

La technique de soudage des goujons est de nos jours l'objet de nombreuses applications. Une des applications est l'utilisation des goujons soudés à des ponts de navires, des pasrelies et analogues pour former une surface antidérapante. Une autre application est l'utilisation de goujons soudés à des tubes de chaudière à l'intérieur de chaudières à des fins de transfert de chaleur et également de goujons soudés à des parois de four pour retenir les garnitures isolantes mises en place par pulvérisation. Les goujons utilisés dans ces applications sont généralement des éléments cylindriques de forme allongée qui se terminent, à une de leurs extrémités, par une base de soudage ayant une configuration conique dans son ensemble.Quand on soude ces goujons, il faut utiliser un élément de protection d'arc que l'on dispose sur l'extrémité du goujon afin de cOnfiner le métal fondu dans des limites prédéterminées et également pour empêcher les projections. La nécessité de l'utilisation d'un écran de protection d'arc présente certains inconvénients. L'un de ces inconvénients est le prix initial de l'écran de protection d'arc. De plus, on perd du temps au cours de l'opération de soudage pour mettre en place l'élément de protection d'arc avant le soudage et pour enlever cet élément après le soudage. De plus, l'élément de protection d'arc occupe de l'espace et empêche de souder les goujons près les uns des autres. La forme des goujons décrits ci-dessus permet une alimentation automatique. Toutefois, étant donné qu'une seule extrémité des goujons sert de base de soudage, les goujons doivent être orientés avant d'être envoyés à l'appareil de soudage. La nécessité d'orienter les gouj#ns- ajoute encore a la dépense globale le prix d'un dispositif qu'il faut employer pour l'alimentation automatique, De plus, l'environnement entourant les chaudières et les structures de pont ne se prête pas à l'utilisation d'un appareil d'orientation et entraîne fréquemment des pannes ou des défaillances d'un tel matériel aavec la perte de temps qui en résulte. Un premier type de goujons antidérapants et, dans certains cas, de goujons pour tubes de chaudière, que l'on utilise actuellement est celui dans lequel le goujon comporte une région fortement étranglée à mi-longueur du goujon. Un goujon de cette nature est suffisamment long pour qu'on puisse le manipuler mais, quand il a été soudé, on peut en rompre la partie arrière, ce qui laisse la partie avant plus courte faire saillie de la pièce d'usi nage. De tels goujons posent des problèmes de prix de revient ainsi que de l'accroissement du temps de travail nécessaire pour l'opéra- tion de séparation de la partie arrière. En plus des pertes de temps occasionnées par l'utilisation du matériel de soudage de goujons tels que décrit ci-avant, il existe encore un problème de perte de temps relatif aux installations sur lesquelles on travaille. Par exemple, le temps d'arrêt d'une chaudière ou d'un four en matière réfractaire peut être très coûteuse et doit être réduite à un minimum. De plus, dans des zones telles que des ponts qui sont le siège d'un grand trafic, il est extrêmement important que l'opération soit exécutée aussi rapidement que possible. La présente invention a pour objet un goujon qui ne nécessite que peu ou pas d'orientation et qui peut être utilisé sans élément de protection d'arc. La présente invention a encore pour objet un appareil pour utiliser le goujon perfectionné, cet appareil permettant un chargement rapide du goujon dans le pistolet de soudage ainsi qu'un alignement rapide du goujon en vue de son soudage. Selon la présente invention, le goujon comporte une base de soudage hémisphérique. La base de soudage, en raison de sa configuration, n'exige pas d'élément de protection d'arc. Dans un premier mode de réalisation, le goujon de soudage a une configuration sphérique qui est entièrement recouverte par une-couche d'un flux d'aluminium pulvérisé. Selon la présente invention encore, le pistolet de soudage de goujons pour souder des goujons sphériques utilise un dispositif d'alignement disposé en avant du mandrin-de soudage de goujons. Le dispositif d'alignement comprend, dans un premier mode de réalisation, une bague annulaire qui est conçue de façon d être placée au-dessus d'un goujon soudé antérieurement afin que le goujon à souder puisse être positionné de façon appropriée sur le goujon existant. Le dispositif d'alignement est fixé au pistolet de soudage par un support sollicité-par un ressort. Le pistolet de soudage de goujons est modifié pour utiliser une goulotte ouverte disposée derrière le mandrin et dirigée vers le haut, ce qui permet un chargement manuel rapide des goujons sphériques. Le pistolet de soudage de goujons peut aussi utiliser un dispositif d'alimentation automatique dans lequel les goujons sont envoyés par voie pneumatique dans la chambre de chargement derrière le mandrin de soudage. L'appareil de soudage de goujons pour ces goujons sphériques comprend; en outre, un mécanisme d'alimentation qui utilise une trémie d'alimentation par gravité qui alimente en goujons plusieurs barres coulissantes qui, elles-mêmes, alimentent des pistolets de soudage indépendants. Les barres coulissantes se déplacent entre une position de chargement dans laquelle un goujon est reçu et une position de déchargement dans laquelle le goujon est distribué par de l'air comprimé sans qu'aucune orientation soit nécessaire pendant l'opération. D'autres objets et avantages de la présente invention apparaîtront aux techniciens en la matière à la lecture de la description faite ci-après en référence au dessin annexé sur lequel la fig. 1 est une vue en perspective du pistolet de soudage de goujons utilisant le dispositif d'alignement perfectionné de la présente invention; la fig 2 est une coupe du mandrin et de l'élément de protection d'arc utilisé; la fig. 3 est une vue avec arrachement du goujon sphérique; la fig. 4 est une vue latérale partiellement en coupe du mandrin à chargement manuel de la présente invention; la fig. 5 est une vue latérale partiellement en coupe du mandrin à chargement automatique de la présente invention; la fig. 6 est une vue en perspective du mécanisme d'alimentation en goujons de la présente invention; ; la +g. 7 est une vue en coupe d'une partie de la trémie et des barres coulissantes au poste de chargement de l'ap- pareil de la fig. 6; et la fig. 8 est une section du poste de décharge de l'appareil de la fig. 6. Le dispositif de soudage de goujons de la présente invention est conçu pour utiliser un goujon sphérique et non pas un goujon classique de forme allongée dont une base sert de surface de soudage. Le goujon utilisé dans le dispositif est représenté sur la fig. 3. Le goujon sphérique est une bille massive d'une matière de soudage. Pour assurer la prise de la soudure, la bille est enduite d'une couche de flux d'aluminium qui entoure complètement la bille. Un avantage principal du goujon sphérique réside dans le fait que ce dernier n'a pas besoin d'être orienté dans un mécanisme d'alimentation. En outre, quand le goujon est placé dans le mandrin d'un pistolet de soudage de goujons, soit automatiquement, soit manuellement, son orientation est de même sans importance. Un autre avantage du goujon sphérique est qu'il ne nécessite pas un écran de protection d'arc. La configuration sphérique assure un environnement protecteur et une forme qui garantit une bonne stabilité de la soudure sans l'écran de protection d'arc. Les avantages combinés que procure le bas prix du goujon sphérique et l'absence d'un écran de protection d'arc représente une économie considérable tant du point de vue du prix de revient que du temps nécessaire pour souder un tel goujon. Il existe de nombreuses applications dans lesquelles il est souhaitable de souder un nouveau goujon sur un vieux goujon. Par exemple, dans les tubes de chaudière ou dans des applications à des dispositifs antidérapants, le meulage auquel il faudrait procéder pour éliminer les vieux goujons serait considérable. Il est souhaitable de souder un nouveau goujon au sommet du vieux goujon pour rétablir le goujon à sa hauteur initiale. On peut obtenir facilement ce résultat avec les goujons sphériques. Il suffit de choisir un goujon ayant un diamètre nécessaire pour redonner au goujon usé sa hauteur initiale et de souder le goujon de ce diamètre pour que le goujon résultant de la soudure présente la hauteur appropriée. L'appareil de la présente invention constitue un dispositif d'alignement qui contribue à aligner et à positionner les nouveaux goujons sur les vieux goujons en vue de leur soudage. Cet appareil est représenté sur la fig. 1 et est utilisé avec un pistolet de soudage de goujons classique 10 qui comprend une poignée 11 et un corps 12. Un tel pistolet comprend un bras d'entraînement de mandrin 13, un manchon de fixation de mandrin 14 et un écran anti-étincelles 36 comme il est bien connu. L'agencement de la fig. 1 utilise un dispositif d'alignement 15 comprenant deux bras de support espacés 17 se terminant par une bague annulaire d'alignement 18 qui est disposée en avant du mandrin porte-goujons et d'une façon concentrique 4 ce mandrin. La partie arrière 16 du dispositif d'alignement 15 est fixée à un arbre de support 19 qui, lui-même, est supporté de manière à tourner entre deux organes de support 22 et 23 situés sur la partie supérieure du pistolet de soudage. La partie arrière de la tige de support est logée à l'intérieur d'un organe tubulaire disposé entre les bagues de support 22 et 23. Un ressort de compression 21 agit à l'intérieur de l'organe tubulaire et contre une butée pour pousser la tige de support 19 et la bague d'alignement 18 axialement vers l'extérieur du mandrin.Cette disposition constructive assure un espace libre entre le mandrin et une bague d'alignement 18 de façon à faciliter le positionnement de la bague 18 avant le soudage. On effectue alors le soudage en comprimant le ressort pour que le goujon se trouvant dans le mandrin vienne porter contre le goujon soudé antérieurement. L' & pareil comprend en outre, un écran de protection 24 qui est adåacent au côté arrière 16 du dispositif d'alignement 15. L'écran de protection 24 est maintenu en place sur la tige de support 19 par une douille de blocage 25. Les détails de l'agencement de mandrin utilisé avec le Pistolet de soudage de goujons de la fig. 1 sont représentés sur la fig. 2. Le manchon de fixation de mandrin 14 comprend, à son extrémité arrière, une partie filetée 34 qui se visse dans le bras d'entraînement de mandrin 13 jusque contre un épaulement 39. La partie avant 33 du manchon de fixation de mandrin comprend un filetage interne 38 qui est adapté de façon à correspondre au filetage de la partie arrière d'un mandrin 35 comportant des doigts. L'extrémité avant du mandrin 35 reçoit le goujon sphérique 30. L'action élastique des doigts élastiques maintient une préhension sur le goujon sphérique. La profondeur à laquelle le goujon sphérique peut pénétrer entre les doigts du mandrin est réglé au moyen d'une butée 43 dont la partie arrière 42 est vissée dans une ouverture taraudée 40 ménagée dans la partie arrière du mandrin 35. La butée 43 peut être réglée de façon que le goujon fasse saillie du mandrin sur une distance appropriée. L'agencement de mandrin comprend, en outre, un manchon 36 de protection contre les projections. Le manchon de protection 36 est conçu de façon à coulisser sur la surface extérieure du mandrin 35. Le manchon de protection 36 est maintenu en position au mayen d'un anneau torique 37 qui est disposé dans une gorge annulaire ménagée dans la partie arrière du mandrin 35 et qui correspond à une gorge annulaire ménagée dans la partie arrière du mandrin de protection 36. L'agencement de mandrin représenté sur la fig. 2 et utilisé avec le pistolet de soudage représenté sur la fig. I est chargé par l'avant. Dans certaines circonstances, il peut être souhaitable que les goujons soient mis en place manuellement par l'arrière du mandrin. Un tel agencement de mandrin est représenté sur la fig. 4. L'agencement de mandrin représenté sur la fig. 4 et pouvant être chargé par l'arrière est utilisé avec un pistolet de soudage de goujons classique 50 et avec un dispositif automatique 51 relié à l'élément de levage 52 qui fonctionne comme il est bien connu. Le dispositif de poussoir 51 comprend un cylindre intérieur 53 dans lequel fonctionne un poussoir 54. Le poussoir comprend un piston 55 sur une de ses extrémités. L'extrémité opposée 66 du poussoir s'étend S travers un joint d'étanchéité 56 jusque dans l'arrière d'une chambre de chargemen#. Le piston est actionné automatiquement par une pression d'air comprimé appliquée à l'avant et à l'arrière du piston par l'intermédiaire de canalisations d'alimentation 59 raccordées à des embouts 57 et 58. Quand la pression est appliquée å l'endroit de l'embout 58 à travers une chambre 61, le piston est entraîné vers l'avant tandis qu'il est entraîné vers l'arrière quand la pression est appliquée à une chambre 60 par l'intermédiaire de l'embout 57. Une chambre de chargement 62 est fixée, à sa partie arrière 64, au dispositif de poussoir au moyen d'un filetage 63 qui se visse dans une ouverture taraudée correspondante formée dans la partie avant du cylindre. L'arrière de la chambre de chargement comprend une ouverture 65 destinée au passage de l'extrémité avant du- poussoir 54. La chambre de chargement 62 comprend une goulotte verticale 71. La goulotte est raccordée à sa partie inférieure 70 directement à la chambre de chargement. La partie supérieure 72 de la goulotte est évasée et présente la forme d'un entonnoir. La configuration en entonnoir 72 facilite le dépôt manuel des goujons dans la partie arrière de la chambre de chargement. Une fois qu'un goujon a été placé dans la chambre de chargement au moyen de la goulotte 72, l'actionnement de la gâchette du pistolet provoque la poussée vers l'avant du poussoir qui entraîne le goujon hors de la chambre de-chargement jusque dans un mandrin 74 fixé à la partie avant de la chambre de chargement. Le mandrin comprend un manchon 75 de protection contre les projections, manchon qui est fixé au mandrin de la même manière que dans l'agencement représenté sur la fig. 2. Quand le pistolet de soudage de goujons de la fig. 4 est utilissé pour souder des goujons sur des goujons soudés antérieurement, une pièce coudée d'appui et d'alignement 78 comportant une bague annulaire 79 concentrique au mandrin peut être utilisée comme dans le cas du pistolet de soudage de goujons de la fig. 1. Le dispositif d'alignement est fixé au pistolet de soudage de goujons au moyen d'une vis 77 vissée dans un organe de support 76 qui est lui-même assujetti au pistolet de soudage de goujpns. Le pistolet de soudage de goujons de la fig. 4 utilise également un écran de protection 73 qui est fixé å son extrémité inférieure 80 au support 76 et au dispositif d'alignement au moyen de vis 81. Les goujons sphériques de la présente invention peuvent aussi être chargés automatiquement dans le pistolet de soudage de goujons. Un agencement pour charger automatiquement de tels goujons est représenté sur la fig. 5. Le pistolet de soudage de goujons 50 et son dispositif auxiliaire correspondant représenté sur la fig. 5 sont identiques au pistolet de soudage de goujons et à son dispositif auxiliaire correspondant de la fig. 4 d ltexception que la goulotte de chargement manuelle 71 a été supprimée. La goulotte de chargement manuelle 71 est remplacée par un ajutage 87 qui sert au chargement des goujons et qui est yissé a son extrémité supérieure 86 dans la partie inférieure de la chambre de chargement 62. Un tube d'alimentation 88 est raccordé à l'extrémité opposée de l'ajutage d'alimentation 87 au moyen d'un collier de serrage 89. Pendant le fonctionnement, les goujons sont envoyés à la chambre de chargement à travers le tube d'alimentation 88 d'une manière classique. Le complément-de la structure et du fonctionnement du pistolet de soudage de goujons représenté sur la fig. 5 est le même que celui du pistolet représenté sur la fig. 5. On a représenté sur les fig. 6 à 8 un appareil pour l'alimentation automatique en goujons sphériques de plusieurs pistolets de soudage. L'appareil considéré dans son ensemble utilise une trémie 95 dans laquelle est disposée une grande quantité de godions sphériques 96. Un vibrateur 97 est fixé au caté de la trémie pour assurer le déplacement et l'écoulement des goujons, par gravité, vers le bas de la trémie. La trémie 95 est placée sur une embase 98 sur laquelle sont fixés plusieurs solénoides 99 dont le fonctionnement sera décrit par la suite. Une canalisation d'air comprimé 121 est raccordée au moyen d'un raccord 122 à un collecteur d'air s'étendant à travers l'embase 98 du mécanisme d'alimentation qui sera de meme décrit par la suite. Au-dessus du collecteur et en alignement avec ce dernier ainsi qu'avec chacun des solénoïdes 99 se trouvent des tubes de décharge 118. Les tubes de décharge sont fixés à leur partie inférieure par des colliers de serrage 119 à l'embase 98 du mécanisme d'alimentation. Les détails de la chambre de chargement du mécanisme d'alimentation représenté sur la fig. 6 aapparaissent sur la fig. 7. L'embase 98 comprend des passages rectangulaires 102 dans lesquels est disposée une barre coulissante 103. La barre coulissante a une configuration complémentaire de celle des passages. La trémie située au-dessus de l'embase 98 comprend une plaque de fond 100 qui comprend plusieurs prolongements 101 ayant la forme d'entonnoir et s'étendant dans le bas à travers des ouvertures 105 ménagées dans 1'embrase 98 directement au-dessus de chacune des barres coulissantes. Le diamètre du prolongement en forme d'entonnoir 101 est tel que la rangée de billes sphériques qui s'y trouve ne peut comporter qu'une seule bille de front. La barre coulissante 103 comprend un évidement 106 qui a une configuration juste suffisante pour recevoir un seul goujon sphérique. Quand la barre est tirée par son solénoïde respectif 99 jusqu'à la position de chargement représentée sur la fig. 7,.un goujon sphérique tombe dans l'évidement 106. Ensuite, la barre est déplacée de la position de chargement jusque une position de décharge représentée sur la fig. 8. Si l'on examine maintenant la fig. 8, on voit que, quand la barre a été déplacée jusqu'à sa position de décharge, l'évidement 106 de la barre et le goujon sphérique qu'il contient se trouvent en alignement avec un orifice de décharge 115 L'ori- fice de décharge comprend un embout de-décharge 116 qui est vissé dans l'embase 98. Le tube de décharge 118, comme mentionné précé demment, est fixé à la partie supérieure 117 de l'embout de décharge par le collier 119. Le déplacement de la barre coulissante par les solé noises est commandé par un dispositif de commande relié au pistolet de soudage de goujons. Lors de l'actionnement du dispositif de commande, ce qui indique que l'aappareil est prêt pour envoyer un autre goujon, la barre est déplacée jusqu'à la position de décharge. Une pression constante est maintenue dans la canalisation d'air comprimé 121 et cette pression est transmise par 1'in- termédiaire d'un collecteur d'air comprimé 120 à tous les orifices de décharge.Une fois que l'alignement de l'évidement 106 avec l'orifice de décharge est obtenu, l'air comprimé stécoule S travers l'orifice 104 dans l'évidement 106 et souffle le goujon sphérique 8 travers l'orifice de décharge et le tube de décharge 118 jusqu'au pistolet de soudage de goujons. Immédiatement après, le dispositif de commande raine la barre 103 jusqu' sa position de chargement en s'opposant ainsi 8 tout autre perte d'air comprimé 8 travers l'orifice de décharge correspondant. Le dispositif de soudage de goujons décrit ci-dessus permet de souder rapidement et facilement des goujons sans qu'il soit nécessaire de les orienter et sans avoir besoin d'écran de protection d'arc. De plus, gracie a la présente invention, on dispose de moyens pour aligner rapidement les goujons en vue de leur soudage sur des goujons existant de même que l'on dispose d'un appareil qui permet un chargement manuel et/ou automatique rapide et efficace des goujons. Il est bien entendu que la description qui précède nta été donnée qu'd titre purement illustratif et non limitatif et que des variantes ou des modifications peuvent y être apportées sans sortir pour autant du cadre général de la présente invention tel qu'il est défini par les revendications ci-annexées. REVEND I Ct#T IONS i: Appareil de soudage de goujons à des pièces 'usinage, comprenant un pistolet de-soudage de goujons avec un mandrin pour recevoir un goujon à souder. ct une pièce d'appui coudée reliée au pistolet de soudage de goujons pour positionner ledit pistolet au-dessus de la pièce d'usinage, caractérisé par le fait que la pièce d'appui comprend un moyen d'alignement disposé en avant du mandrin pour venir en contact avec un goujon soudé antérieurement et pour aligner le goujon à souder avec le goujon soudé antérieurement. 2. Appareil suivant la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comprend, en outre, un moyen de support placé entre le pistolet de soudage et le moyen d'alignement grace à quoi ledit moyen d'alignement sert de pièce d'appui au pistolet de soudage. 3. Appareil suivant la revendication 2, caractérisé par le fait que le. moyen de support comprend un moyen élastique écartant le moyen d'alignement axialement du mandrin de façon à établir un espace libre entre le goujon à souder et le goujon. soudé antérieurement pour faciliter l'alignement de ces goujons avant le soudage tout en permettant leur contact lorsque ledit moyen élastique est comprimé. 4. Appareil suivant la revendication 2, caractérisé par le fait que le moyen d'alignement est un organe circulaire qui a un diamètre légèrement plus grand que le goujon soudé antérieurement et qui est disposé concentriquement au mandr#in. 5. Appareil suivant ltune quelconque des revendications précédentes, comprenant un pistolet de soudage de goujonsavec un mandrin creux élastique destiné à être chargé par l'arrière, un dispositif de poussoir pour pousser un goujon à travers ledit mandrin et un moyen de chargement pour introduire un goujon dans ledit mandrin, caractérisé par le fait que le moyen de chargement comprend une goulotte orientée verticalement dans son ensemble et située à l'arrière et au-dessus du mandrin, en avant du poussoir, les goujons pouvant atre mis en place manuellement dans le mandrin. 6. Appareil suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, comprenant plusieurs pistolets de soudage de goujons et un dispositif pour envoyer des goujons sphériques auxdits pistolets, caractérisé par le fait que ledit dispositif comprend une trémie distinée à contenir un grand nombre de goujons sphériques, plusieurs barres coulissantes indépenda#ntes comportant des moyens de réception de goujons, un passage de chargement par gravité entre chaque barre coulissante et la trémie, ce passage ayant un diamètre permettant aux goujons de passer les uns après les autres, un passage de décharge pour chaque barre coulissante, en alignement avec un tube de décharge, un moyen pneumatique pouX envoyer un goujon se trouvant dans le moyen récepteur de gnujonr de la barre coulissaiite jusque clins le passage do décharge ^t à travers le tube de décharge, et un moyen pour communiquer sur commande un mouvemcnt de va- t-vient au moyen récepteur de goujons de la barre coulissante entre le passage de chargement par gravité et le passage de décharge. 7. Goujon destiné à êLre soudé au moyen d'un appareil suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait qu'il comprend une partie de corps se terminant par une base de soudage de configuration hémisphérique. 8. Goujon suivant la revendication 7, caractérisé par le fait qu'il comprend, en butre > -un revêtement d'aluminium recouvrant entièrement la base de soudage hémisphérique et servant de flux. 9. Goujon suivant la revendication 7 ou 8, caractérisé par le fait que la partie decorps est hémisphérique de sorte que le goujon présente dans son ensemble une forme sphérique. 10. Goujon suivant la revendication 9, caractérisé par le fait que le goujon sphérique est entièrement revêtu d'une couche d'aluminium formant flux. 11. Application du goujon suivant l'une quelconque des revendications 7 à 10 à la production d'une surface anti-dérapante. 12. Application du goujon suiyant l'une quelconque des revendications 7 à 10 à l'accroissement du coefficient de transmission thermique d'une surface d'échange de chaleur.