Brevet FR2205388A1 — publié le 19740531

L'invention concerne un procédé et un appareil de soudage à l'arc, pour le soudage multiple automatique de tubes dans des plaques tubulaires placées verticalement et horizontalement. On connaît des appareils de soudage automatique à l'arc servant à former des soudures dirculaires dans un plan horizontal et dans lesquels la bobine de fil, le mécanisme d'avance et la tête de soudage ou lembouchure servant à guider le fil vers le joint sont disposés sur une base entraînée, montée horizontalement et tournant autour de l'axe de la soudure. out l'appareil est centré sur l'objet à souder au moyen d'une pointe de centrage rigide. L'inconvénient principal des appareils de ce type réside dans le fait que tous les dispositifs nécessaires à ltee cution du mouvement de rotation, tels que la bobine de fil, le mécanisme d'avance etc. tournent avec la torche et nécessitent ainsi un espace de rotation relativement grand, ce qui exclut l'utilisation simultanée de plusieurs torches pour ltobtention d'un processus de soudage économique. En outre, le centrage au moyen d'une pointe fixe n'est pas satisfaisant pour le soudage entièrement automatique car il s'ensuit que les tubes peuvent se déplacer axialement hors des perforations des plaques tubulaires et être ainsi amenés hors de la position de soudage nécessaire. Comme inconvénient supplémentaire, on citera le fait que les appareils de ce type sont utilisables surtout pour des tubes insérés verticalement et ne permettent pas de processus de soudage dans lesquels les tubes sont disposés horizontalement. Or cette disposition horizontale des tubes domine dans les processus automatiques de soudage servant à la fabrication d'appareils chimiques car dans cette position les tubes gardent la position prescrite et ainsi, on obtient une soudure uniforme de grande densité, ce qui n'est pas possible dans le soudage de tubes en position verticale, à moins deFrendre des précautions spéciales telles qu'une fixation provisoire ou épinglage. Enfin, on connaît des appareils permettant le soudage entièrement automatique et programmé de tubes dans des plateaux disposés verticaleent, sous gaz inerte, qui présentent également une tette de torche équipée d'une pointe rigide de centrage et dans lesquels les dispositifs nécessaires à l'exécuticn du processus de soudage suivent également la rotation. Outre les défauts déjà exposés, un autre inconvénient est que, bien que l'on soude principalement les tubes en position horizontale, la différence de masse lors du levage et lors de l'abaissement dans le plan vertical des dispositifs qui suivent la rotation ne permet pas d'obtenir une vitesse constante de soudage parce que les moteurs d'entraînement réglables qui engendrent la vitesse de soudage ont un fonctionnement qui dépend plus ou moins de la charge. Ainsi, il n'est pas possible d'obtenir une largeur constante de la soudure, en particulier quand la réserve de fil est pleine ou vide. En outre, il est désavantageux de faire arriver le courant destiné au processus de soudage par des bagues collectrices qui, comme on le sait, sont sujettes à une forte usure et constituent une source suppementaire de perturbations. L'invention a pour but de mettre au point un procédé et un appareil permettant d'utiliser plusieurs torches à fonctionnement entièrement automatique tout en réduisant les efforts nécessaires antérieurement et en assurant une haute qualité des soudures de manière à éliminer les retouches. L'invention vise à fournir un procédé et un appareil tels qu'une distance minimale soit assurée d'une torche à l'au trie~, que les torches fonctionnent simultanément ou individuellement, qu'une haute qualité de la soudure soit assurée avec un processus de soudage contrôlable, que les guides de la torche dans le tube compensent automatiquement les écarts entre la position initiale et la position finale à l'intérieur du perçage et que les déplacements axiaux soient éliminée gracie à des dispositifs rationnels de centrage lors de l'introduction dans les tubes. Selon l'invention, on y parvient grâce au fait que sur un coulisseau 2 pouvant se mouvoir parallèlement à la plaque tubulaire sont placées dans l'axe des tubes, des torches pouvant se déplacer indépendamment les unes des autres, décrivant une trajectoire circulaire autour du centre des soudures sans tourner elles-mêmes autour de leur axe et équipées de façon fixe de tous les dispositifs nécessaires à l'exécution du processus de soudage de sorte qu'il existe une distance minimale d'uné-torche à l'autre. Par suite, deux ou plusieurs torches peuvent, individuellement ou simultanément, souder les tubes en position horizontale à la plaque tubulaire. Le centrage de la torche dans le tube s'effectue à l'aide d'une partie antérieure basculante de torche qui est soumise à une pression, le doigt de centrage exécutant un mouvement de rotation sous la dépendance du mouvement de la torche. On expliquera plus précisément l'invention ci-après à propos d'un exemple d'exécution représenté par les dessins sur lesquels La figure 1 représente un appareil de soudage multiple en élévation par l'avant; La figure 2 montre en élévation latérale des torches destinées à un appareil de soudage multiple. Comme on le sait, dans des plaques tubulaires, on soude les tubes automatiquement un par un. En particulier, on utilise des appareils dans lesquels tous les éléments servent à la pratique du procédé tournent autour de l'axe de la soudure, ce qui entraîne un grand encombrement. D'autre part, étant donné le déplacement et la variation du poids lors du levage et de l'abaissement, les dispositifs qui suivent le mouvement ne permettent pas une vitesse de soudage constante. Ces facteurs ont une influence négative sur le processus de soudage des tubes en position horizontale dans les plaques tubulaires et rendent impossible l'utilisation simultanée de plusieurs torches. Le procédé et l'appareil selon l'invention permettent le soudage multiple de tubes dans des plaques tubulaires avec utilisation de deux ou plusieurs torches. Les torches sont commandées par un programme conformément à la disposition des per çages. Il est possible d'utiliser plusieurs torches simultanément mais aussi une seule torche, en particulier dans les zones marginales des séries de trous. Dans le programme sont mémorisés les différentes positions de soudage et les différents écarts qui se produisent lors du processus de soudage par suite de contraintes de retrait, de sorte que 18 ou les torches exécutent automatiquement de façon correspondant tous les processus de travail.La grandeur minimale des torches permet de disposer celles-ci en position de travail dans l'espace le plus réduit de manière à souder de nombreux tubes de façon continue et en succession rapprochée. Dans la solution selon l'invention, étant donné que les dispositifs nécessaires au processus de soudage tels que la réserve de fil, les dispositifs d'avance de fil et le moteur d'entraînement sont installés de façon fixe et rationnelles hors des torches, il devient possible d'utiliser plusieurs torches. En outre, la fixation en position fixe de la réserve de fil permet de porter de plus grandes quantités de fil pour le processus de travail tandis que dans les torches rotatives classiques, la quantité de fil qui tourne est limitée. Sur des guides généralement connus sont disposés des coulisseaux qui garantissent un mouvement de la ou des torches dans les trois dimensions. Après l'introduction du do# de centrage dans le tube à souder, la tête de torche décrit une trajectoire circulaire autour du centre de la soudure sans tourner autour de son axe gracie à un élément rotatif monté dans un carter et équipé d'un palier d'oscillation disposé excentriquement y compris un joint à cardan. Le mouvement de rotation du doigt de centrage autour du manchon de la torche s'effectue par l'intermédiaire d'une douille qui est accouplée à l'élément rotatif. Le doigt de centrage est continuellement appliqué contre l'intérieur du tube par un élément de ressort de sorte que les tolérances et les écarts de position sont compensés. Afin d'empêcher un coulissement axial du tube, la torche présente une structure telle qu'elle peut s'incliner dans une mesure déterminée lors de l'introduction du doigt de centrage dans le tube à souder. Au moyen d'un moteur, un élément rotatif monté dans le carter est entraîné, ce qui fait que la tête de torche décrit une trajectoire circulaire relativement au centre de la soudure sans tourner autour de son axe et que le doigt de centrage effectue un mouvement de rotation. Un exemple d'exécution de l'appareil de soudage multiple selon l'invention est représenté par les dessins. Grâce aux guides 1, 2 et 3, la torche 4 peut se mouvoir dans les trois dimensions. Sur le coulisseau de soudage 5 est disposé de façon mobile le châssis 6 qui porte le joint à cardan 7 d'un côté et le carter 8 de l'autre. Au châssis 6 sont en outre fixés de façon immobile la réserve de fil 9, le dispositif d'avance de fil 10 et le moteur d'entraînement Il munie de la roue d'entraînement 12 de l'élément rotatif 13. Le mouvement circulaire de la tête'de torche 14, sans rotation autour de son axe, est assuré grâce à un élément rotatif 13, monté dans le carter 8 et muni d'un palier oscillant exeentrique 15.Pour l'exécution du mouvement de la tête de torche 14, cel le-ci est reliée au joint à cardan 7 par l'intermédiaire du joint annulaire 16 comprenant la douille de guidage 17 et l1or- gane de liaison 18 avec le joint à cardan 7, la douille de guidage 17 étant logée par le palier d'oscillation 15monté excentriquement dans l'élément rotatif 13. Pour assurer le mouvement rotatif du doigt de centrage 19 autour du manchon de torche 20 afin de centrer la tête de torche 14 sur le centre du tube, il existe une vison entre l'élément rotatif 13 et la bague d'entraînement 21 qui déplace une douille d'entraînement 22 qui entraîne, par l'intermédiaire d'une articulation 23, la douille de doigt de centrage 24 munie du doigt de centrage 19. Les écarts relativement à la position de soudage prescrite sont compensés par le fait que le do# de centrage 19 s'appli- que constamment contre llintérieur du tube grâce à l'élément de ressort 25. Une butée réglable 26, conjointement avec la force de ressort qui agit constamment, empêche la tête de torche 14 de basculer, par l'intermédiaire de la douille de doigt de centrage 24. Pour introduire sans frottement le doigt de centrage 19 dans le tube 27, il est nécessaire que le châssis 6 s'incline dans la mesure nécessaire, entre le doigt de centrage 19 et le tube 27, autour du centre de rotation 29 , grâce à ltor- gane de réglage 28. Ainsi, un coulissement axial du tube 27 dans la plaque tubulaire 30 est entièrement exclu. Le courant de soudage approprié est amené au fil de soudage 33 par le tube de contact 31, par l'intermédiaire d'une pince 32. Le gaz inerte nécessaire arrive au point de soudage en passant par l'arrivée de gaz 34, à l'intérieur du manchon de torche 20. REVENDICATIONS 1) Procédé de soudage automatique de tubes dans des plaques tubulaires, caractérisé par le fait que plusieurs torches, simultanément ou individuellement, soudent des tubes à la plaque tubulaire, que le doigt de centrage exécute un mouvement de rotation et que la tête de torche elle-même décrit une trajectoire circulaire sans tourner autour de son axe. 2) Procédé selon la revendication 1, caractérisé Dar le fait que le doigt de centrage soumis à une pression de ressort est introduit dans le tube avec une inclinaison déterminée, s'applique contre l'intérieur du tube et centre ainsi la tête de torche relativement à l'axe du tube. 3) Appareil destiné à la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que sur un châssis est disposé un carter dans lequel se trouve un élément rotatif munm d'un palier d'oscillation monté excentriquement et logeant une douille de guidage qui est reliée d'une part à un joint à cardan par l'intermédiaire d'un élément de liaison, d'autre part à un manchon de la tête de torche par l'intermédiaire d'un joint annulaire, qu'en outre l'élément rotatif loge une bague d'entraînement qui pénètre dans une dou# le d'entraînement à laquelle est adjointe, outre une articulation, une douille de doigt de centrage munie d'un doigt de centrage et qu'à la douille de doigt de centrage sont adjoint un élément de ressort et une butée réglable. 4) Appareil selon la revendication 3, caractérisé par le fait qu'au châssis sont reliés de façon fixe le dispositif d'avance de fil, le moteur d'entraînement et la réserve de fil.