Brevet FR2228577A1 — publié le 19741206

Dans certaines machines de soudage électrique, qui font des opérations de soudage ou de placage à l'arc, le matériau d'apport pour le soudage est amené de façon continue a la surface a souder ou à plaquer sous forme de ruban, plein ou composite, déroulé d'une bobine et passant par un dispositif de contact électrique dit patin. Le déroulement du ruban et son alimentation au-travers des mâchoires du patin s'effectue au moyen d'un groupe de rouleaux de compression qui le font progresser par frottement dans la gorge des rouleaux antagonistes et le forcent au-travers des mdchoi- res des patins. Ces mâchoires doivent exercer une pression constante sur le ruban de façon à réduire au maximum la résistance électrique à la surface de contact du patin et du ruban. La pratique a mis en évidence les difficultés d'emploi des électrodes-rubans ; et en particulier, lorsqu'il s'agit de rubans pleins, de fait lorsque la pression des rouleaux sur le ruban n'est pas rigoureusement constante il se produit des glissements perturbant la progression du ruban vers la zone de fusion. Si l'on essaye d'éviter ces glissements en travaillant (en moletant par exemple) les faces des rouleaux de compression, il en résulte des irrégularités à la surface du ruban qui rendent son avance, au-travers des mâchoires du patin, irrégulière et favorisent l'usure desdites mâchoires. Par contre, avec un ruban plein à surface lisse ; la pression des machoires de contact n'est pas constante sur toute la surface de contact ce qui, combiné à d'autres facteurs inrorilérables, comme l'état des surfaces, tant du patin que du ruban, provoque des variations extrèmement irrégulières des valeurs locales de la résistance électrique de contact, facteur particulièrement critique compte tenu des valeurs relativement élevées des intensités de courant et les basses tensions utilisées en technique de soudage à l'arc. Ces variations locales de résistance électrique de contact entre le ruban et le patin créent des lignes de moins résistance, instables dans le temps, le long du ruban, Amené par ces voies préférentielles, le courant fera jaillir localement des arcs irréguliers provoquant une usure non uniforme du métal au front de soudure qui présente alors un profil découpé par une érosion inégale ; ce qui entrasse inévitablement des irrégularités dans la qualité et l'aspect de la soudure ou du placage ainsi exécutés. Les inconvénients énoncés ci-dessus sont dus à la forme naturellement plate des électrodes-rubans et l'unique moyen envisagé, jusqu'a présent, pour l-s réduire, sinon les éliminer, consistait à limiter la largeur du ruban ou, mieux, a' réduire le rapport largeur/épaisseur dudit ruban. En effet, la largeur maximum admissible pour les électrodes à ruban se situe actuellement aux environs de 50 à 60 La présente invention est fondée sur une analyse plus appro fondie des causes des inconvénients précités et de la nécessité subsuente de limiter la largeur des rubans de soudage. En fait, les difficultés de concilier l'introduction régulière du ruban entre les mâchoires du patin et une tension de serrage adéquate de ceux-ci dépendent moins de la largeur et de l'épi seur du ruban (ou de leur rapport) que de sa rigidité perpendiculairement à la hauteur et de son module de rigidité transversale ; soit, en dernière analyse, du moment d'inertie géométrique de sa section transversale, laquelle, comme on sait, est fonction non seulement de la largeur et de l'épaisseur hors-tout mais surtout de la configuration géométrique de sa section transversale. En particulier, une configuration ondule imprimée longitudinalement dans un ruban plat augmentera son module de rigidité. Partant de cette considération fondamentale, la présente invention a élaboré une méthode pour la soudure et le placage à l'arc électrique et en particulier à l'arc submergé, suivant laquelle le matériau d'apport - sous forme de ruban plat - est amené à partir d'un distributeur (un rouleau par exemple) à la superficie de la pièce à souder ou à plaquer en passant par les mâchoires d'un patin qui alimente l'arc enDurant de soudage, après avoir subi des déformations de configuration qui en augmentent le module de rigidité. Dans une forme de réalisation préférentielle de cette méthode, le ruban déformé présente une série d'ondulations transversales régulières s'étendant dans la direction longitudinale dudit ruban. Lorsqu'un groupe dtentratnement est prévu pour dérouler le ruban et le pousser au-travers des machoiies du patin à une vitesse régulière en relation avec les exigences de l'opération de soudage ou de placage Eà réaliser ; la déformation du ruban (on dulations) peut etre effectuée au sein de ce groupe mtme at con jointoient à son action d'entrainement. Ce groupe d'entraSnement peut ainsi entre constitué par un ou des couples de galets antagonistes à contre-sens qui tire le ruban hors du rouleau d'amont et le pousse au-travers des machoi- res du patin d'aval. Dans ce cas, de tels galets peuvent porter les matrices des déformations qu'on désire imprimer dans le ruban (ondulations par exemple). En particulier chacun des galets dtentratnement peut présenter a sa surface latérale cylindrique des saillies annulaires alternant avec des creux symétriques ; creux et reliefs décalés d'une largeur dans le galet antagoniste de façon ^ ce que le ruban qui s'engage entre deux rouleaux en sorte déformé ; porteur d'ondulations longitudinales dont le nombre et le profil dpen- dent uniquement des matrices. L'emploi de rubans profilés selon l'invention présente des avantages nombreux et inattendus. En premier lieu : le dos des resauts des galets d'entratnement peut entre moleté de façon à imprimer dans le ruban de larges rainures et a en moleter les creux ; ces creux ne venant pas ultérieurement au contact des machoires du patin, qui ne pressent que des arêtes lisses, on prévient ainsi a la fois le glissement des bandes (par le moletage des creux) et l'usure des patins. En outre, le profilage longitudinal du ruban améliore sa rigidité dans le sens du mouvement mais conserve sa flexibilité transversale permettant ainsi d'adapter opportunément les mtchoi- res du patin au soudage ou au placage servant de coulés De plus, un tel ruban présente une certaine élasticité perpendiculairement à son plan de symétrie, par suite de la compression possible des cretes entre les mâchoires du patin ce qui assuie un contact électrique franc et stable entre lesdites crêtes et lesdites mbchoires. De la sorte, le flux de courant électrique se répartit uniformément sur toute la largeur du ruban et assure une fusion homogène de celui-ci. Enfin, l'usure qui pourrait se produire a la longue sur les faces des mâchoires du patin aux endroits où elles frottent contre le ruban se faisant en creux peut entre compensée par une augmentation du serrage ; ce qui améliorerait encore, uléricwe- ment, le contact électrique à ce niveau. Dans un dispositif particulier de réalisation de l'invention, le patin se compose d'une mâchoire fixe et d'une mâchoire mobile montée sur une articulation sphérique munie d'un levier . excentrique our le dégagement rapide de la fixation. Cette disposition, ainsi que le autres caractéristiques de l'invention, sont mises en évidence dans la description particulière d'une forme préférentielle d'exécution, avec références aux dessins annexes, faite ci-après a titre d'exemple non limitatif. La figure 1 est un vue frontale, partiellement découpée, d'un dispositif pour le soudage automatique et continu n électrique avec matériau d'apport sous forme d'électrode a ruban ondulé selon la méthode de l'invention. La figure 2 est une vue en élévation latrale partiellement découpée du dispositif de la figure 1. La figure 3 représente, à une autre échelle et en coupe partielle, un groupe d'entraînement particulier dont les galets servant en meme temps à onduler le ruban-électrode (comme dans les figures l et 2) - sont nervurés. La figure 4 illustre un patin particulier à mâchoires moletées règlables et articulées qui pressent le ruban ondulé comme dans le dispositif de soudage ou placage des figures précédentes. Dans une machine de soudage électrique (1) opérant selon l'invention, le matériau d'apport - sous forme de ruban - (3) pour le soudage est amené de façon continue au anc (2) sur lequel l'objet à souder ou a plaquer est disposé à l'avance. Déroulé d'un rouleau (4), il progresse le long d'un canal de guidage (5) et (6) jusqu'aux mâchoires (7) et (8) d'une pince a électrodes (9) sous l'action d'un groupe d'entratnement (10) dans lequel le ruban est engagé dans l'interstice d'un cou@le de galets contre-rotatifs (ll) et (12) qui ltentratnent par frottement et le forcent A passer en aval au-travers des mâchoires de la pince. Le rouleau (4) se compose d'un bobine (104) dont le pivot (204) tourne dans des roulements aménagés dans les parties supérieures (119) du chttssîs (19) de l'appareil. Selon une caractéristique principale de l'invention, la surface des Valets (11) et (1 > -) est façonnée de telle sorte que le ruban (3) qu'il entraîne est simultanément déformé longitudina lement suivant le profil ondulé ou nervuré désire. Dans la forme d'exécution illustrée, à titre d'exemple chacun des galets (11) et (12) présente as périphérie une serie de ressauts annulaires (111), (112) équidistants d'axe å axe et disposés face aux ressauts semblables de la série antagoniste mais décalés d'une largeur d'intervalle par rapport à ceux-ci. De la sorte, le ruban métallique plat (3) est forcé au-travers des saillies décalées (ici) (112) qui le déforment suivant une série d'ondulations longitudinlaes (103) fonction du nombre, de la disposition, du profil et du relief des ressauts. Comme il apparatt de façon évidente d'après les dessins, le dos des saillies (111)(112) des galets d'entratnement (il) (12) engage le ruban (3) le long des anses ou parties concaves de chacune des ondulations (103) creusées dans le ruban (3) tandis que les mâchoires (7) (8) du patin (9) engagent ledit ruban le long des parties convexes lesquelles correspondent au dos ou arêtes des ondulations (103). I1 en rsulte que la zone des faces du ruban qui viennent en contact avec les surfaces de frottement des machoires (7) et (8) du patin (9) sont différentes de celles qui ont été engagées dans les saillies (111)(112) des galets d'entratnement (11)(12) dont les saillies pourraient avoir le dos crénelé ou autrement travaillé de façon à améliorer la prise des galets d'entratnement (11)(12) sur le ruban (3) puisque les stries (103) de la partie concave du ruban, éventuellement rodée, ne viendront pas glisser sur les machoires du patin et nty provoqueront pas d'usure indésirable - que la pression de serrage sur le ruban (3) aurait tendance à accentuer intempestivement. Dans la forme d'exécutions présentée à titre d'exemple, du procédé pour souder et plaquer de façon automatique et continue à l'arc selon l'invention, une partie de la mâchoire (8)du patin (9) est fixée au corps du guide (6) de ruban (3) tandis que la mâchoire (7) est articulée au chassies lui-mme par l'intermédiaire d'un joint articulé (13) actionné par un groupe presseur, élastique, règlable (14) de préférence du type costal comprimé 14) dont la tension permet de règler la force avec laquelle le ruban (3) est serré dans les mâchoires (7) et (8). L'alimentation en fondant ou flux se fait au moyen de trémies à entonnoir (15) et (16) montées solidairement au chassis(6) et au niveau de l'attaque par l'arc de la pièce à souder disposée sur le banc (2) face au ruban de soudage (3). Pour régulariser la profondeur des entailles périlhériques (lit) et (112) du couple de galets d'entraînement (11)(12) les essieux (211) du galet (il) sont supportés par de petits blocs (17) coulissables radialement vers l'axe de rotation du galet an taxoniste (12) dans le bati de la machine sous l'effet des vis de règlage blocables (18). En fonctionnement, le mouvement d'avancement à la pièce est imposé par le banc 2 qui fera donc partie d'une structure mobile à chariot actionnée en corrélation avec le mouvement d'alimentation en ruban 3 provoqué lui-meme par la rotation des groupes d'entratnement (11) (12). Pour l'ouverture des mtchoires (7)(8) du patin (9) on peut prévoir un dispositif quelconque de déblocage à action rapide, par exemple un dispositif de décrochage à levier excentrique. La forme d'exécution, ci-dessus décrite, d'une machine de soudage ou de placage à l'arc électrique avec électrode plate ondulée ou nervurée, réalisant la méthode de l'invention,n'est pas limitative. il est entendu que cette méthode peut entre appliquée à la recherche d'autres effets spécifiques que ceux indiqués pour le placage ou le soudage pour autant que l'on ne s'écarte pas de la conception meme de l'invention telle qu'exposée dans les revendications ci-après. I?SVEND I CATI ONS. 1. Méthode pour le soudage ou le placage 1 l'avec électrique ou arc submergé, dans laquelle l'alimentation régulière en ruban consommable d'une bobine de déroulement vers la superficie de la piè- ce à souder ou à plaquer se fait au travers des mâchoires d'une pince-électrode amenant le courant électrique au ruban c a r a ct é r isé e e n c e q u e le ruban utilisé est déformé de façon à réaliser un profil transversal définissant des zones ou bandes de contact obligé entre le ruban et les mâchoires du patin. 2. Méthode suivant revendication 1 dans laquelle ledit ruban profilé est réalisé par déformation mécanique d'un ruban plat. 3. Méthode suivant revendication 2 dans laquelle ledit ruban est déformé de manière a prsnter des bandes longitudinales continues d'ondulation transversales. 4. Dispositif pour effectuer des soudures ou placages à l'arc électrique, de préférence submerge, dans lequel le matériau d'apport est amené, en continu, à la surface à souder ou à plaquer sous forme d'un ruban qui se déroule régulièrement d'une bobine et progresse entre les mâchoires d'un patin ; ce déroulement et cette progression étant effectués par le moyen d'un groupe de rouleaux de compression. Le ruban engagé dans l'interstice des rouleaux contre-rotatifs progresse par frottement et est forcé entre les mâchoires du patin qui exercent elles-mêmes une certaine pression sur le ruban. Afin de réduire au minimum la résitance à l'avancement qui en résulte, le dispositif se caractérise en ce qu'il comporte, entre les rouleaux et les mâchoires du patin, des moyens destinés a imprimer dans le ruban des déformations permanentes qui en augmentent la rigidité longitudinale et définissent en mtme temps des bandes de contact obligé entre ledit ruban et les mâchoires de la pince-éledtrode. 5. Dispositif suivant revendication 4 dans lequel lesdits moyens d'impression sont incorpores ans le troupe d'entraSn ment qui déroule le ruban et le force au travers des macheires du patin et simultanément imprime dans le ruban des déformations per manentes. 6. Dispositif suivant revendication 5 flans lequel le groupe d'entratnement comprend un couple de galets contre-rotatifs qui pressent le ruban, le refoulent et le poussent au travers des mâchoires du patin ; la périphérie desdits galets étant profilée de façon a imprimer des dvformations permanentes sur ledit ruban au cours de scn trajet entre les galets. 7. Dispositif suivant relrendication 6 dans lequel chacun des galets d'entratnemnnt présente une série de nervures en saillie équidistantes df c alées d'un intervalle radial d'un galet a l'autre de façon a ce qu'elles soient interpénétrables et que le ruban métallique plat soit forcé dans les creux et déformé en ondulations permanentes dépendant du nombre, de la disposition et de la profondeur des saillies. 8. Dispositif suivant revendication 7 dans lequel le dos d'au moins ime partie des saillies annulaires est moleté ou travaillé de façon analogue. 9. Dispositif suivant revendications 4 à 8 dans lequel un patin au moins comprend une partie articulée sur support fixe par des poussoirs à ressort réglables de façon è régler la force de serrage du ruban entre les mâchoires. 10. Dispositif suivant revendication 9 dans lequel est prévue un mécénisme de desserrage rapide des mâchoires articulées. 11. Dispositif suivant revendication 10 dans lequel ledit mécanisme de desserrage est constitué par un système de leviers à excentrique. 12. Méthode et dispositif de soudage et placage à l'arc1 de préférence submergé, au moyen d'électrodes rubans consommables nervurées ou ondulées totalement ou partiellement comme illustré et décrit dans les revendications précédentes.