Brevet FR2249739A1 — publié le 19750530

La présente invention se rapporte à un procédé pour la fabrication de tubes coudés en secteur, soudés ; elle concerne également un dispositif partidulier pour la mise en oeuvre de ce procédé. Il est bien connu de réaliser des tubes coudés, métalliques notamment, en assemblant par soudage des éléments oxycoupés, en forme d'onglets ou de secteurs, dans une barre de tube droit. De tels coudes soudés sont avantageusement utilisés, d'une part, dans les diamètres tels que la notion de perte de charge n'est pas primordiale et, d'autre part, lorsque le prix de cette pièce devient compétitif par rapport à un coude en demi-coquille. Pour réaliser de telles soudures, on contact à ce Jour essentiellement deux méthodes. La première, manuelle, consiste à assembler par pointage deux onglets successifs, puis, suivant le diamètre et l'épaisseur, à les souder au sol ou sur un établi. Cela oblige l'opérateur à se déplacer autour de la pièce qui est fixe. Dans la seconde méthode, semi-automatique, l'opérateur voit défiler devant lui le chanfrein à remplir à vitesse de soudage. Comme la coupe d'un onglet est elliptique et que cette ellipse tourne autour d'un axe qui n'est pas orthogonal à son plan, voire ne passe pas par son centre, l'opérateur, qui est toujours sensiblement dans la meme position, est obligé de tenir sa pince ou son pistolet de soudage. Dans ces deux méthodes, du fait que l'opération de soudage s'effectue manuellement, on ne peut obtenir aucune reproductibilité pour un même soudeur et/ou d'un soudeur à l'autre, d'un jour à l'autre. Comme cela se traduit par des dilatations et des retraits de tension, on est conduit à reprendre le coude terminé pour le remettre d'éqerre, notamment par des chauffes localisées (chaudes de retrait) ou coupe des extrémités. De plus, la mise en oeuvre de. ces techniques nécessite de faire appel à un personnel hautement qualifié, de plus en plus difficile à trouver. E-n-fin, dans les deux méthodes, les manutentions restent très importantes, ce qui grève considérablement le prix de revient de la pièce finie. A titre d'exemple, pour souder un coude classique de diamètre 400 millimètres, d'épaisseur 8 millimètres avec quatre soudures circulaires ou quatre passes, il faut entre quinze et vingt heures de travail à une personne. La présente invention a pour but la réalisation de tels tubes coudés de manière beaucoup plus rapide et plus économique, tout en positionnant de façon précise et mécanique les soudures des onglets, ainsi que la réalisation automatique de celles-ci. Le procédé selon l'invention, dans lequel on assemble par soudure plusieurs secteurs entre eux de section sensiblement elliptique, se caractérise en ce qu'il consiste à amener, sous l'or- gane de soudage, l'ellipse du secteur à souder dans un plan vertical, tournant autour d'un axe horizontal passant par son centre et orthogonal à son plan, et à déplacer l'organe de soudage sur un axe vertical tout en conservant une distance : organe de soudage-pièce à souder sensiblement constante et en corrigeant cette distance au fur et à mesure de la variation du rayon de courbure de l'ellipse. L'invention concerne également un dispositif particulier pour la mise en oeuvre de ce procédé. Ce dispositif comporte - un ensemble mobile constitué par un chariot portant une colonne verticale sur laquelle se déplace une plateforme de commande, ladite plateforme portant deux bras rotatifs autour d'un axe horizontal, destinés à recevoir le coude, ladite plateforme et ladite colonne étant rotatives sur leur axe vertical, - un plateau rotatif portant deux bras destinés à serrer et à positionner le coude, - un organe de soudage en soi connu. En pratique, l'ensemble mobile se déplace sur des rails et comporte trois moteurs commandant respectivement - l'avance et le recul de l'ensemble, - le mouvement de monte et baisse de la plateforme le long de la colonne, - la rotation sur 90 degrés d'angle des bras rotatifs. La rotation de la plateforme et de la colonne autour de l'axe vertical de l'ensemble s'effectue avantageusement à la main. En pratique, l'écartement entre les deux bras portés par la plateforme correspond sensiblement à l'angle des coudes que l'on désire réaliser. Si par exemple ce coude doit être de 90 degrés d'angle, les deux bras sont à 11 équerre. On peut également, tout en conservant ces bras à l'équerre, confectionner des coudes soudés de 30 à 60 degrés d'angle ou autre par exemple, en Jouant sur le nombre d'onglets et en découpant une tranche en fin d'o pération. Le plateau est entratné par un moteur réducteur accouplé à un variateur de vitesses qui lui permet de tourner aux vitesses de soudage et de meulage (par exemple moins de deux tours par minute). Avantageusement, l'un des deux bras portés par le plateau est fixe, et l'autre est articulé de manière à s'ouvrir et à se fermer pour assurer les opérations de chargement-déchargement et de posi tionnement du coude. Le serrage des bras est assuré par exemple au moyen d'un vérin hydraulique à double effet fixé sur les bras. De même, à l'extrémité de chaque bras, on rapporte des pièces de forme appropriée pour assurer une prise du coude aussi parfaite que possible. Il suffit d'avoir un Jeu de pièces par diamètre des coudes et selon le nombre d'onglets choisis. La manière dont l'invention peut être réalisée et les avantages qui en découlent ressortiront mieux de la suite de la des cription, d l'appui des figures-annesdes. La figure I représente une vue de face du dispositif selon l'invention. la figure 2 montre le même dispositif vu de droite. En se référant à la figure I, le dispositif selon l'invention colporte un rail I sur lequel se déplace l'ensemble mobile constitué par un chariot 2 au moyen de roues 3. Une colonne 4 est montée perpendiculairement sur le chariot en son centre. Sur cette colon- ne se déplace, au ioy.n d'un moteur moto-réducteur frein 5, une plateforie 6. Cette plateforme 6 porte deux bras 7 et 8, actionnés par un moteur également moto-réducteur frein 9. Si, comme déjà dit, on désire réaliser des coudes à 90 degrés, les deux bras 7 et 8 forment entre eux un angle de 90 degrés. Un support 10 porte un plateau rotatif Il entraîné en rotation par un moteur 12 également moto-réducteur comportant un variateur de vitesse non représenté. Ce plateau Il présente deux bras 13 et 14 équipés à leur extrémité libre d'une coquille respectivement I5 et 16 de forme appropriée pour permettre le serrage et le positionnement du coude. Le bras 13 est fixe et le bras 14 mo bile est commandé par un vérin à double effet I7. Sur une passerelle de commande I8, on dispose d'une potence I9 qui comporte à son extrémité des organes de soudage et de guidage de la torche 20.L'organe de soudage est d'un type en soi eon- nu, par exemple du type NAG ou TIG. Le dispositif comporte enfin, dans sa généralité, un porte coude 21 destiné à recevoir les coudes avant soudure. Comme déjà dit, la distance entre la torche de soudage et la pièce à souder doit être sensiblement constante, Pour assurer une bonne soudure, du fait que le joint est une ellipse verticale tournant autour de son centre, il faut corriger la variation du rayon de courbure de l'ellipse. Pour ce faire, on peut utiliser - soit des moyens mécaniques, par exemple en rendant la torche mobile sur un axe vertical, en fixant à 1'extrémité de celleci, à l'aide d'un système approprié au type de torche retenue, une roulette qui se déplace dans le chanfrein à remplir par soudure - soit des moyens électro-magnétiques, par exemple en fixant la torche sur le chariot d'une crémaillère, celui-ci étant entrat- né par un moteur moto-réducteur frein, commandé par deux détecteurs de proximité, électro-magnétiques, fixés à proximité de la torche, le premier étant réglé au plancher-seuil que l'on désire obtenir, de sorte que lorsque la torche atteint ceseuil-plancherle détecteur donne 11 ordre de montée ; cette montée se fait jusqu'au seuilplafond du second détecteur qui à ce moment donne l'ordre de descente du chariot ; en cours de soudage, la torche oscille donc entre les deux seuils judicieusement définis - soit, enfin, des moyens électroniques, avec le même principe qu'avec des détecteurs électro-magnétiques, ceux-ci étant remplacés par un palpeur ; ce palpeur, en contact permanent avec la pièce transmet donc des impulsions amplifiées qui donnent les ordres de monte et baisse. Le fonctionnement de ce dispositif est le suivant La première opération consiste à prendre avec un pont un coude pointé, puis à l'amener de la table du tuyauteur sur le portecoude 21. L'ensemble mobile se déplace alors sur le rail I pour charger le coude déposé, Pour ce faire, les bras 7 et 8 sont mis en position moyenne, par exemple à 45 degrés par rapport à l'horizontale. On fait alors monter la plateforme 6 jusqu'au contact des bras avec le coude, on lève légèrement la plateforme 6 pour échapper au porte-coude 21, on baisse la plateforme 6, et enfin on met en mouvement le chariot 2 jusqu'en butée fin de course côté ensemble de soudage. On amène le plan de la soudure choisie dans un plan vertical. Le nombre d'onglets choisi pour le coude détermine un angle d'onglet. L'axe des bras 7 et 8 de manutention porte en son extrémité un curseur, non représenté, qui se déplace sur un rapporteur d'an gles gradué. L'opérateur controle ainsi aisément les indications de travail par le curseur. On amène ensuite le centre de l'ellipse au niveau de l'axe de rotation du plateau Il, de manière à ce que l'ellipse tourne autour de l'axe de son centre. Pour ce faire, on agit sur la commande de monte et baisse de la plateforme 6. La hauteur finale de la plateforme 6 est fonction précise du diamètre du tube utilisé pour faire le coude, et non du nombre d'onglets. Le coude étant positionné géométriquement, on referme le bras mobile It, et ainsi les bras 13 et I4 étant serrés sur le coude, on dégage l'ensemble mobile. Ces opérations peuvent étre commandées soit du sol, soit de la passerelle. Dans ce dernier cas, il suffit de ramener les commandes sur le pupitre de la passerelle en prévoyant des lecteurs d'angle et de hauteur. Ceci peut se faire par des moyens électriques ou électroniques, par exemple au moyen d'un rhéostat fixe décrit par un curseur fixé sur la partie mobile. Le rhéostat est alimenté par un courant basse intensité, une extrémité du rhéostat et le curseur étant branchés sur un milli-ampèremètre gradué en correspondance degré de rotation au millimètre d'élévation. On peut rendre ce système encore plus précis en utilisant un signal amplifié traduit sur un lecteur qui donne une indication encore plus précise. Les opérations de positionnement étant terminées, un contacteur, non représenté, permet de libérer les commandes de mise en rotation, soudage, meulage, etc., tout en bloquant les opérations de desserrage. - Enfin, on soude d'une manière classique, en ayant soin de synchroniser l'ensemble tournant et l'ensemble soudage. En pratique, l'opérateur fait le nombre de passes de soudure nécessaire, puis arrete le soudage et la rotation du plateau Il. Il agit à ce moment sur une commande qui, d'une part, maintient encore l'interdiction d'ouvrir les bras, d'autre part, met hors circuit les commandes soudage et rotation du plateau II, enfin met en rotation dans un sens déterminé, le meme plateau Il et, simultanément, met en circuit un arrét fin de course placé de telle manière qu'il arrëte le plateau-II, bras horizontaux, et le bras mobile I4 coté opposé à la passerelle Ia. Une fois cette fin de course enclanchée, on a accès aux commandes d'ouverture et de fermeture des bras et aux commandes de 11ensemble mobile. La première soudure étant terminée, il faut reprendre le coude sur le plateau Il et placer la deuxième soudure, donc reprendre le coude, ouvrir les bras I3 et I4, et on recommence comme précédemment. Pour des raisons de sésurité et de déformation, on évite de prendre le coude par l'une ou 1 autre de ses extrémités. L'opérateur utilise donc la rotation de l'ensemble colonne 4 / plateforme de commande 6 / bras de manutention 8. Une fois la deuxième soudure du coude positionnée, on ramène, le cas échéant, s'il y a eu la rotation précipitée, le plateau Il en butée côté passerelle, puis on serre les bras I3 et I4, et enfin on échappe ensemble mobile. Une fois l'ensemble mobile en butée côté chargement, les opérations de soudage et/ou meulage peuvent ëtre entreprises. Lorsque les soudures de tous les onglets sont terminées, on reprend comme décrit précédemment le coude à l'aide de l'ensemble mobile. Simultanément, à l'aide d'un pont roulant, on pose un coude pointé sur le portecoude 21, et cette opération effectuée, le pont décharge le plateau Il du coude soudé pour l'amener -sur l'aire de contrôle et/ou de stockage. Dans une variante d'éxécution, l'ensemble mobile peut être remplacé par un monorail sur lequel se déplace un treuil monté sur un chariot portant une poulie motorisée sur laquelle passe une élingue avec deux crochets que l'on fixe sur des oreilles pointées sur le coude, Le positionnement en hauteur du coude se fait en pratique au jugé et le positionnement angulaire par un curseur fixé sur l'axe de la poulie. Le procédé et le dispositif selon l'invention permettent de réaliser des tubes soudés coudés de toute nature métallique, plastique, etc.), de tous diamètres, de toutes épaisseurs, comportant autant d'onglets que souhaité. De même, on peut réaliser des coudes de rayons de courbure très variés. A titre d'exemple, pour souder un coude classique de diamètre 400 millimètres, d'épaisseur 8 millimètres avec quatre soudures circulaires en 4 passes, il suffit d'environ deux heures avec une seu-le personne, comparativement aux quinze-vingt heures à une personne avec les procédés classiques décrits antérieurement. REVENDICATIONS I. Procédé pour la fabrication de tubes coudés soudés, dans lequel on assemble par soudure plusieurs secteurs entre eux de. section sensiblement elliptique, caractérisé en ce qu'il consiste à amener, sous l'organe de soudage, l'ellipse du secteur à souder dans un plan vertical, tournant autour d'un axe horizontal passant par son centre et orthogonal à son plan, et à déplacer l'organe de soudage sur un axe vertical tout en conservant une distance organe de soudage-pièce à souder sensiblement constante, et en corrigeantette distance au fur et à mesure de la variation du rayon de courbure de l'ellipse. 2. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon revendication I, caractérisé en ce qu'il comporte 4 - un ensemble mobile constitué par un chariot portant une co lionne verticale sur laquelle se déplace une plateforme de commande, ladite plateforme porte deux bras rotatifs autour d'un axe horizontal, destinés à recevoir le coude, ladite plateforme et la dite olonne étant rotative sur leur axe vertical, - un plateau rotatif portant deux bras destinés à serrer et à positionner le coude, - un organe de soudage en soi connu. 3. Dispositif selon revendication 2, caractérisé en ce que l'ensemble mobile, le plateau rotatif et l'organe de soudage sont synchronisés. 4. Dispositif selon revendication 2, caractérisé en ce que -1 r ensemble mobile se déplace sur des rails. 5. Dispositif selon revendication 2, caractérisé en ce que l'écartement entre les deux bras, portés par la plateforme de I'en- semble mobile, correspond sensiblement à l'angle des coudes que l'on désire réaliser. 6. Dispositif selon revendication 2, caractérisé en ce que le plateau rotatif est entrarné en rotation par un moteur réducteur accouplé à un variateur de vitesse. 7. Dispositif selon revendication 2, caractérisé en ce que l'un au moins des deux bras portés par le plateau rotatif est articulé. 8. Dispositif selon revendNeation 2, caractérisé en ce que les deux bras portés par le plateau rotatif comportent à leur ex trémité libre des pièces de forme appropriée pour assurer une prise du coude. 9. Dispositif selon revendication 2, caractérisé en ce que la torche de organe de soudage est mobile sur un axe vertical et en ce que l'extrémité de ladite torche présente une roulette destinée à se déplacer dans le chanfrein de la soudure à réaliser. IO. Dispositif selon revendication 2, caractérisé en ce que la torche de l'organe de soudage est fixée sur un chariot d'une crémaillère entraînée par un moteur, commandé par deux détecteurs de proximité déterminant le plancher et le plafond de monte et baisse du chariot.