Brevet FR2299933A1 — publié le 19760903

La présente invention concerne la suppression des bourrelets que présentent les cordons de soudure d'une surface réalisée par soudage de deux éléments. L'invention s'applique notamment à la suppression des bourrelets intérieur et extérieur du cordon de soudure d'un tube d'acier rectiligne fabriqué en continu à partir d'une tôle enroulée et soudée en hélice. Les procédés classiques font appel soit à un usinage au moyen d'un outil de coupe classique, soit à un fraisage, et ils présentent, dans le cas des tubes d'acier en particulier, certains inconvénients. En particulier, l'usure de l'outil est trop rapide et oblige å des opérations fréquentes de remplacement incompatibles avec la fabrication en continu des tubes ; le positionnement durable de l'outil par rapport au cordon est difficile ; les outils supportent mal les chocs dus notamment aux passages du tube d'un Jeu de rouleaux-supports au suivant ; ils ne permettent que difficilement le travail à l'intérieur d'un tube et ne peuvent etre utilisés dans ce but pour les plus petits diamètres de tubes fabriqués de cette façon. L'invention a pour but de fournir un procédé et un dispo sitir éliminant ou réduisant fortement ces inconvénients. A cet effet, elle a pour obJet un procédé pour supprimer un bourrelet d'un cordon de soudure d'une surface, caractérisé en ce que l'on appuie sur la surface un galet monté librement rotatif sur un arbre et présentant une arête circulaire de façon que l'arête attaque le cordon et, en maintenant une itwtxnee positive à peu près constante entre l'arbre et la ligne moyenne du cordon de soudure et une orientation constante de cet arbre par rapport à la surface, on fait effectuer à cet arbre et à la surface un mouvement relatif de translation. C'est ce mouvement relatif de translation qui provoque la rotation du galet et, ainsi, un arasement continu du cordon. L'invention a également pour objet un dispositif pour la mise en oeuvre d'un tel procédé, caractérisé en ce qu'il comprend un galet présentant une arête circulaire et monté librement rotatif sur un arbre solidaire d'un bloc de support. De préférence, l'arête du galet est délimitée par deux surfaces coniques. De préférence également, le bloc de support est monté mobile, sur une embase fixe, en translation vers la surface et en s'éloignant de celle-ci, des moyens étant prévus pour régler la course de ce bloc de support. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparattront au cours de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple non limitatif et en regard des dessins annexais, sur lesquels - la Fig. 1 est une vue d'ensemble en perspective d'un dispositif conforme à l'invention appliqué à l'arasement extérieur du cordon de soudure d'un tube d'acier ; - l,a Fig. 2 montre en coupe le cordon de soudure avant arasement ; - la Fig. 3 est une vue analogue de ce cordon après arasement extérieur - la Fig. 4 montre en coupe diamétrale le galet utilisé, monté sur son arbre ; - la Fig. 5 montre ce galet en perspective ;; -la Fig. 6 est un schéma montrant la position relative du galet et du cordon de soudure au cours de l'opéPation d'arasement extérieur de ce cordon - la Fig. 7 est une vue schématique partielle à plus grande échelle prise suivant la ligne 7-7 de la Fig. 6 ; - les Fig. 8 et 9 montrent schématiquement, en coupe transversale à l'axe du tube, les positions relatives du galet et du tube au cours des opérations d'arasement intérieur et extérieur du cordon de soudure ; - la Fig. 10 représente une variante de dispositif suivant l'invention ; - la Fig. 11 illustre l'utilisation de cette variante pour l'arasement intérieur du cordon de soudure. Le dispositif 1 représenté à la Fig. 1 est appliqué à l'arasement extérieur du cordon de soudure 2 d'un tube 3 d'axe X-X. Ce tube T est fabriqué en continu à partir d'une tôle d'acier enroulée en hélice et dont les bords sont rapprochés et soudés par haute fréquence dans une installation appropriée, connue en soi et non représentée. Le tube 3 sortant de cette installation défile devant le dispositif 1, qui est fixe dans son ensemble, avec un mouvement en hélice représenté par la flèche F se se déplaçant parallèlement à son axe X-X suivant la flèche G. Le dispositif 1 comprend une embase 4, d'orientation générale perpendiculaire à l'a l'a##-X, fixée sur un support fixe 5 à peu près horizontal. Deux brides latérales 6 à lumières oblongues 7 permettent, avec des vis 8, de régler la position de ltembase 4 sur# le support 5. La face supérieure de l'embase 4 porte, à son extrémité éloignée de l'axe X-X ou extrémité arrière, un vérin pneumatique 9 à double effet et, à son autre extrémité ou extrémité avant, deux glissières 10 fixées par des vis 10a et définissant un chemin de glissement pour un porte-outil Il de forme générale parallélépipédique dans lequel est calé un bloc 12 de support d'un galet 13. Le mouvement du porte-outil ll se fait dans la direction de la flèche f#, perpendiculairement à l'axe X-X. Le porte-outil 11 présente dans sa face arrière un alésage 14 à l'intérieur duquel une extrémité d'une bielle 15 est solidarisée du porte-outil 5 par tout moyen approprié permettant des débattements angulaires. L'autre extrémité de la bielle 15 est reliée d'une façon analogue,par un Joint mécanique 16, à l'extrémité de la tige 17 du piston du vérin 9. Ainsi, le fonctionnement du dispositif 1, qui sera décrit plus loin, ne peut être entravé par d'éventuels défauts d'alignement entre les éléments mobiles de ce dispositif. La Fig. 1 montre les raccords 9a et 9b d'admission et d'échappement d'air comprimé pour le fonctionnement du vérin 9. Une vis-pointeau de réglage 18 pénètre dans la face supérieure du porte-outil 5. L'extrémité inférieure de cette vis est conique et coopère avec une rainure oblongue suivant la direction f prévue dans le support 4 afin de régler la course du porte-outil : plus la vis 18 pénétre vers le bas, plus le diamètre de la partie de sa pointe qui pénètre\dans la rainure est grand, et plus la course du porte-outil est limitée. Cette vis-pointeau procure un réglage très précis et très aisé de cette course. La parti. avant du porte-outil 11 présente une profonde échancrure 19 en "U" définissant deux branches parallèles 19a entre lesquelles le bloc 12, qui a une forme générale parallélépipédique de largeur à peu près égale à l'e chancrure 19 et de longueur inférieure à celle-ci, est calé par tout moyen approprié (non représenté) de façon amovible et longitudinalement réglable. Le bloc 12 présente sur son coté avant une face bombée 20 et porte sur sa face supérieure une patte 21 munie d'une lumière 22 d'axe transversal, c'est-à-Cire perpendiculaire à la direction de la flèche f. Le galet 13 est monté fou sur un arbre 23 d'axe Y-Y parallèle à la direction f, qui fait saillie au centre de la face bombée 20 du bloc 12 ; cet arbre visible sur la Fig. 4 comporte des moyens de positionnement longitudinal du galet 13 constitués d'une collerette 23a de l'arbre 23 et d'un circlips 23b. Le galet 13 (Fig. 4 et 5), réalisé d'une pièce en carbure de tungstène, a une forme massive de révolution d'axe Y-Y et deux face s planes 24 et 25 perpendiculaires à Y-Y. Il comporte une arête active 26 définie par deux surfaces tronconiques 27 et 28 d'orientations opposées et d'axe commun Y-Y ; la surface 27 est définie par un cône d'angle au sommet plus grand que celui du cône définissant la surface 28. Les deux surfaces 27 et 28 se coupent suivant un angle x supérieur à 900 et voisin de 1000. Le galet 13 présente en outre un alésage à deux parties 13a et 13b de diamètres différents qui permet son montage sur l'arbre 23 du bloc 12. Le fonctionnement du dispositif ainsi décrit, pour supprimer le bourrelet extérieur 2a (Fig. 2) du cordon de soudure continu 2 du tube 3 , est le suivant Le support 5 est positionné à une faible distance après le poste de soudage et, sur ce support, on règle la position de 1'embase 4(au moyen des vis 8)et la course du porte-outil 11 (au moyen.de la vis-pointeau 18) de façon que, lorsque le vérin 9 est en extension, 1'arête 26 se trouve au ras de la surface du tube 3 et que, en position rétractée de ce vérin, le galet 13 ne soit pas en contact avec ce tube. De plus, la position horizontale de l'axe Y-Y de l'arbre 23 par rapport à l'axe X-X est représentée à la Fig. 8 : il est décalé vers le bas d'une hauteur ho de quelques centimètres correspondant à un angle au centre a. Pour commencer l'opération, le vérin 9 est mis en extension et sa tige 17 entraîne en translation dans le sens de la flèche f, par l'intermédiaire de la bielle 15, le porte-outil 11 et le bloc 12 qui en est solidaire, Jusqu'à ce que l'arSte 26 du galet 13 attaque le bourrelet 2a du cordon de soudure 2. On amorce l'opération soit en début de formation du tube, soit par action du vérin pour faire pénétrer l'arête 26 dans le cordon jusqu'au ras de la surface de ce tube. Comme on le voit sur la Fig. 6, on prévoit une petite distance entre l'axe Y-Y de l'arbre 23 et la ligne moyenne du cordon de soudure 2. Ainsi, lorsque le tube défile hélicoIdalement, la distance d reste toujours positive et pratiquement constante, et l'angle que fait l'axe Y-Y avec la surface du tube est également constant. En raison de la distance d, le tube 3 entraîne en permanence le galet 13 en rotation dans le sens de la flèche#(Fig. 6) tout en exerçant sur celui-ci un effort suffisant pour qu'il supprime le bourrelet 2a Il est à noter que cette arbre attaque le cordon 2 sous un angleàpeuprèsconstar#Il se produit un arasement parfait du bourrelet 2a par cisaillage sous l'action de 1'arete 26 et d'une partie des surfaces 27 et 28 du galet 13, la surface 27 faisant un angle très faible avec le plan tangent au tube 2 au point considéré (Fig. 7). Le résultat est représenté à la Fig. 3. L'invention présente- de nombreux avantages, et notamment Le galet 13 est très robuste et peut être utilisé pour araser une grande longueur de tube, à savoir 30 à 40 km de tube, soit 50 N 100 fois la longueur usinée avec un outil classique. L'échauffement et l'usure du galet sont faibles, n' endommagent pas ce dernier, et de plus ce galet s'auto-affute pendant l'opération d'awasen4nt. La conception du galet permet de travailler à environ I 0000C, donc tout de suite après le poste de soudage. La longueur de l'ensenib;Le de l'installation de fabrication est ainsi diminuée. En raison de la robustesse du galet et du fait que celui-ci est constamment en appui sur le tube par son arête 26 et une partie de la surface conique 27, les chocs dus aux passages du tube d'un roule a de support au suivant n'ont aucune influence néfaste sur le galet ni sur le résultat obtenu. L'opération ne staccompagne pas de formation de copeaux, contrairement aux procédés d'usinage classiques. Il se crée simplement un amas de petits morceaux métalliques discontinus et plus ou moins amalgamés(en raison de la haute température à laquelle on opère) et qui sont facilement évacués sans risque de coincements en raison de la forme du galet (notamment de sa face 28) et de la présence de la face bombée 20 du bloc 12. Aucun dispositif d'enroulement de copeaux n'est donc nécessaire. Le dispositif est simple et peu encombrant et ne nécessite qu un vérin 9 de faible puissance. Il peut être utilisé pour tous les diamètres de tubes fabriqués de la façon indiquée, de 150 mm environ à 400 mm ou plus, et l'ensemble bloc 12-galet 13, qui est standard, peut entre utilisé également pour l'arasement intérieur de ces tubes, avec le montage représenté aux Fig. 10 et 11, qui va maintenant être décrit Le bloc 12 est monté coulissant directement entre des glissières 29 fixées transversalement sur une embase 30 solidaire de 1'extrémité d'une poutre-support 31 d'axe Z-Z. L'embase 30 porte le vérin 9 dont la tige de piston 17, d'axe parallèle à l'axe Z-Z, est articulée à une biellette 17a qui elle-même est articulée au point médian d'une tringlerie 32,33 du type genouillère. L'extrémité de la bielle 32 est articulée en un point fixe 34 de l'embase 30,tandis que celle de la'bielle 33 est articulée par une broche 35 à la patte 21 du bloc 12.Les orifices 9a et gb d'admission et d'échappement du vérin 9 sont raccordés à une source d'air comprimé ou à une décharge par l'intermédiaire de conduitsinon représentés) qui sont portés par la poutre 31 ou à l'intdrleurde ~ v - L Lorsque le vérin 9 est mis en extension, sa tige 17 entratne par Itintermédiaire de la biellette 31 les deux bielles 32 et 33. Puisque la bielle 32 possède un point fixe 34, la bielle 33 se déplace en translation et en rotation et entratne le bloc 12 dans le sens de la flèche fl. Pour l'arasement intérieur du cordon de soudure 2 (suppression du bourrelet 2b représenté aux Fig. 2 et 3), on solidarise l'extrémité de la poutre 31 du bâti du poste de soudure, de façon que l'axe Z-Z de cette poutre soit parallèle à l'axe X-X du tube et que l'axe Y-Y de l'arbre 23 porte-galet soit à une distance h2 au-dessus de cet axe X-X (Fig. 9), ce qui correspond à un angle au centre b. Cet angle b est inférieur à l'angle a utilisé pour l'arasement extérieur (Fig. 8). La longueur de la poutre 31 est telle que le galet 13 se trouve dans une zone où la température du cordon est encore élevée, de l'ordre de 1 0000C. Le réglage de la course du bloc 12 dans le sens fl perpendiculaire à l'axe X-X s'effectue au moyen d'un pointeau 36 parallèle à la poutre 31. Ce pointeau a une position longitudinale réglable de l'extérieur du tube, par tout moyen mécanique approprié, et présente une pointe conique 37 contre laquelle la face bombée 20 du bloc 12 vient en butée lorsque l'arête du galet se trouve à ras de la surface intérieure du tube 3. Ceci permet un réglage aisé et précis de la course du bloc 12. Lorsque le galet est en appui sur la surface intérieure du tube, l'arasement s'effectue comme décrit plus haut pour le bourrelet extérieur 2a. Le très faible encombrement de l'ensemble bloc 12-galet 13 permet ainsi l'arasement intérieur dans toute la gamme de diamètres de tuyaux indiquée, avec les avantages déjà mentionnés. Dans ce cas, l'absence de copeaux est particulièrement appréciable ; 1' évacuation du métal enlevé est facile et ne fait pas intervenir de dispositif encombrant d'enroulement de copeaux. Il est à noter que l'angle x est de préférence d'autant plus grand, tout en restant voisin de 1000, que le diamètre du tube est plus petit. REVENDICATIONS 1. Procédé pour supprimer un bourrelet d'un cordon de soudure d'une surface, caractérisé en ce que l'on appuie sur la surface un galet monté librement rotatif sur un arbre et présentant une arête circulaire de façon que l'ar8te attaque le cordon et, en maintenant une distance positive à peu près constante entre l'arbre et la ligne moyenne du cordon de soudure et une orientation constante de l'arbre par rapport à la surface, on fait effectuer b cet arbre et à cette surface un mouvement de translation. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'on positionne au départ l'arbre du galet et lton déplace la surface. 3. Procédé suivant la revendication 2, pour supprimer le cordon de soudure d'un tube d'acier rectiligne fabriqué en continu à partir d'une tôle enroulée et soudée en hélice, caractérisé en ce que l'on positionne l'arbre de façon qu'il soit à peu près perpendiculaire à l'axe du tube mais ne rencontre pas ce dernier. 4. Dispositif pour la mise en oeuvre d'un procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comprend un galet (13) présentant une arête circulaire (26) et monté librement rotatif sur un arbre (23) solidaire d'un bloc de support (12). 5. Dispositif suivant la revendication 4, caractérisé en que l'areAte (26) du galet (13) est délimitée par deux surfaces coniques (27-28). 6. Dispositif suivant la revendication 5, caractérisé en ce que les deux surfaces coniques (27-28) font entre elles, à leur intersection, un angle (x) voisin de 1000. 7. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que le galet (13) est réalisé d'une seule pièce en carbure de tungstène. 8. Dispositif suivant l'une queîcon:ì3e des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que la face (20) du bloc du support (12) tournée vers le galet (13) est bombée. 9. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 4 à 8, caractérisé en ce que le bloc de support (12) est monté mobile, sur une embase fixe (4,30), en translation vers la surface (3) et en s'éloignant de celle-ci, des moyens (18,36) étant prévus pour régler la course de ce bloc de support. 10. Dispositif suivant la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comprend un vérin (9) de déplacement du bloc de support (12), le corps de ce vérin étant fixé sur l'embase ( 4-30). Il. Dispositif suivant la revendication 10, caractérisé en ce que le bloc de support (12) est fixé sur un porte-outil (11) mobile sur une glissière (10) prévue sur l'embase (4) et muni desdits moyens de réglage (18), la tige (17) du piston du vérin (9) étant reliée à ce porte-outil. 12. Dispositif suivant la revendication 11, caractérisé en ce que les moyens de réglage comprennent une vis à pointe conique (18) coopérant avec une lumière de forme allongée prévue sur l'embase (4). 13. Dispositif suivant la revendication 10, caractérisé en ce que le bloc de support (le) est monté mobile directement sur une glissière (29), de direction (f) transversale à l'axe du corps du vérin (9), prévue sur l'embase (30), la tige de piston (17) de ce vérin étant articulée au point médian d'une genouillère (32-33) dont une extrémité (34) est fixe et dont l'autre (35) est reliée audit bloc. 14. Dispositif suivant la revendication 13, pour supprimer intérieurement le cordon de soudure d'un tube d'acier fabriqué en continu à partir d'une t81e enroulée et soudée en hélice, caractérisé en ce que l'embase (30)-est fitee d l'extrémité d'une poutre (31) dont l'axe (Z-Z) sst parallèle à celui du co#s#du#vérin (9). 15. Dispositif suivant la revendication 14, lorsqu'elle dépend de la revendication R caractérisé en ce que lesdits moyens de réglage comprennent un organe (36) commandé de l'extérieur du tube (3). 16 Dispositif suivant la revendication 15, caractérisé en ce que ledit organe est un pointeau (36) parallèle à ladite poutre (31) et ayant une extrémité conique (37) sur laquelle vient buter en fin de-course la face bombée (20)du bloc de support (12).