Brevet FR2338095A1 — publié le 19770812

L'invention se rapporte à la fabrication de corps me- talliques cylindriques et, en particulier, de corps de boites à conserves. Traditionnellement, ces corps sont réalisés à partir d'un flan cintré entre les bords duquel un joint est obtenu par agrafage et rendu étandhv par une soudure avec apport métallique. Ces corps agrafés et contre-soudés présentent l'incon- vénient de devoir être fabriqués à partir d'un matériau soudable tel que le fer blanc et de présenter une surépaisseur de métal à l'endroit du joint ; lorsqu'ils sont appelés à porter un vernis ou une impression, on doit prévoir, sur chaque côté du joint soudé, une bande relativement large qui reste libre de tout vernis ou de toute impression, afin de permettre l'exécution de ltopé- ration de soudage. Il est également connu de fabriquer des tubes enroulés en forme d'hélice à partir de bandes de métal dont les bords res- pectifs sont agrafés l'un à l'autre après pliage. Les machines utilisées pour l'agrafage comportent deux galets dont l'un, porté par un bras, se trouve à l'intérieur du tube, l'autre étant monté à l'extérieur Ce procédé est relativement compliqué, de m#me que celui qui consiste à remplacer l'agrafage par une opération de soudage par haute fréquence. Dans ce dernier procédé les bords à souder présentent un recouvrement et un fargeagerrepassage du joint avec des molet-~ tes appropriées est nécessaire pour aplanir le bourrelet formé par le soudage à recouvrement. En outre, le vernissage et la décoration de la bande ne peuvent être pratiqués sur toute sa largeur avant ou pendant ltopération de soudage. La présente invention a pour objet un procédé simple de fabrication de corps métalliques creux, exempt des inconvénients des procédés connus susvisés, apte à fournir un joint parw faitement régulier et étanche, à partir d'un flan constitué en un métal quelconque, recouvert ou non d'un vernis ou d'un décor, y compris sur les bords du Joint. Suivant l'invention, ce procédé comporte l'enroulement hélicoïdal d'une bande métallique pour former des spires, la réa-~ lisation d'un joint hélicoidal soudé et le tronçonnage du corps cylindrique obtenu suivant une section droite au moyen d'un outil de découpage animé d'un mouvement de translation relatif parallèle à l'axe dudit corps, et est caractérisé en ce que le joint hélicoidal soudé est obtenu par soudage bord à bord des spires jointives au moyen d'un premier faisceau laser, tandis que le découpage est obtenu simultanément au moyen d'un second faisceau laser. Il est connu d'utiliser le laser comme un outil immatériel très fin de coupage ou de soudage et les avantages qui découlent de ce mode de travail consistent essentiellement en ce que les zones affectées thermiquement sont faibles ainsi que les déformations qui en résultent. L'invention, en combinant les deux procédés, connus séparément, de formage d'un corps cylindrique creux par enroulement hélicoldal et de soudage et découpage au faisceau laser, permet d'aboutir à un procédé qui apporte un progrès technique considérable, tant à cause de sa simplicité de mise en oeuvre qu'a cause des avantages qui en résultent, notamment la possibilité d'employer du fer noir, vernis aussitôt après le laminage, sans la nécessité de prévoir une réserve libre de vernis sur les bords du joint, et le fait que les opérations de soudage et de tronçonnage sont effectuées simultanément. Ceci est possible grâce au fait que l'expérience a montré que la vitesse de découd page au faisceau laser est sensiblement plus élevée que la vitesse de soudage, à puissances égales des lasers utilisés.Comme la circonférence d'une section droite du corps cylindrique a une longueur sensiblement inférieure à celle du joint d'un tronçon, il en résulte finalement que le temps de découpage n'est qu'une fraction du temps de soudage et que la différence entre les duw rées de ces deux opérations est largement suffisante pour permettre d'assurer le retour rapide du faisceau laser qui vient de terminer une découpe. L'expérience a montré qu'un soudage parfait par fais- ceau laser, de tranches de deux feuilles jointives, n'est rendu possible en pratique que grace à l'effet de rapprochement desdites tranches qui résulte de l'enroulement hélicoidal, ce qui montre que ces deux mesures se conjuguent pour procurer un résultat inattendu, à savoir, une soudure d'une qualité exceptionnelle et exempte de toute surépaisseur. Suivant un mode de réalisation préféré de l'invention, une bande de métal, de largeur sensiblement égale au diamètre du corps cylindrique à fabriquer, est entrafnée entre deux galets de guidage, disposés en regard sur un meme axe et un troisième galet moteur d'axe parallèle coopérant avec les deux premiers un bord de cette bande étant guidé le long d'une surface d'appui, tandis que le bord opposé forme des spires jointives se rapprochant dans l'intervalle qui sépare les faces en regard des deux galets de guidage, une tête de focalisation d'un faisceau laser de soudage étant montée avec une position réglable dans ledit intervalle, tandis qu'une seconde tête de focalisation d'un faisceau laser de découpage est associée à des moyens de l'entrainer en translation dans un sens et dans l'autre, dans une direction inclinée par rapport aux axes des galets. D'autres particularités, ainsi que le-s avantages de l'invention, apparattront clairement à la lumière de la description ciZaprès. Au dessin annexé La figure 1 est une vue de bout partielle et schématique du dispositif d'enroulement et de soudage que comporte une machine de fabrication de corps métalliques conforme au mode d'exécution préféré de I'invention, et la figure 2 illustre schématiquement, en perspective, le guidage de la bande, son enroulement et son soudage, ainsi que le découpage des corps soudés. Une bande métallique B, qui peut être en métal quelconque et décorée ou non, éventuellement pendant son entratnement dans la machine, et recouverte d'un vernis sur la totalité de l'une de ses faces, est guidée à l'intérieur d'un dispositif de guidage horizontal 1 (Fig. 2) réglable et agencé pour assurer que l'un des bords de la bande prenne appui sur une surface plane verticale 2 et que la bande se présente à plat et avec une orient tation rigoureusement déterminée de son plan. Ainsi, le bord opposé de la bande, lorsque celle-ci s'engage entre les galets complémentaires 3 et 4 qui seront décrits ci-après, occupe une position rigoureusement déterminée et coupe la tache focale d'un faisceau laser fourni par une tette 5. Les galets 3, 4 et 6 (figure 1) sont solidaires d'axes parallèles 3a, 4a et 6a respectivement montés rotatifs dans le bati 7 de la machine Une flèche 8 symbolise l'entrainement, à vitesse réglable, de l'axe 4a par des organes moteurs (non figurés). Une roue dentée 9, solidaire de l'arbre 4a, entratne une autre roue dentée 10 solidaire de l'arbre 3a. La tête 5 est montée de façon à pouvoir pénétrer plus ou moins par manoeuvre d'un organe de réglage micrométrique fia (Fig. 2) et de moyens de visualisation de cote (non figurés), dans l'intervalle qui sé pare les faces en regard des galets 3 et 6, dont les axes sont alignés. On peut ainsi amener la tache focale du laser en coincidence avec le bord de la bande B. L'agencement du dispositif est tel que la bande s 'en- roule en hélice sans aucun recouvrement des pires adjacentes. Sous l'effet du faisceau laser concentré, la température des bords adjacents s'élève rapidement et la dilatation qui en ré- sulte provoque le rapprochement des deux lèvres qui deviennent parfaitement jointives et se soudent entre elles, sans qutaucun apport de métal extérieur soit nécessaire. Sans déformation ni discontinuité, on facilitera avantageusement le rapprochement des deux lèvres en effectuant un point de soudure autogène en P, à la lisière de la région de contact. L'absence de recouvrement des bords soudés évite toute surépaisseur de métal au niveau du joint. Le galet 4 est muni en son centre d'une gorge 4c dispo- sée en regard de l'intervalle entre les galets 3 et 6, de façon à former avec la bande B une chambre située en dessous de la zone de soudure. Un gaz inerte (tel qu'azote ou argon) est amené dans cette chambre, à travers un orifice 4d, par des moyens non figurés. Le jet de gaz sert, pendant l'opération de soudage, à éviter l'oxydation du matériau fondu, ce qui est néces-saire dans le soudage de certains métaux. Le corps cylindrique formé autour du galet 4 par en roulement et soudage se présente, au-delà de l'extrémité dudit galet, dans une direction inclinée par rapport à l'axe du galet et a évidemment un diamètre sensiblement supérieur à celui du galet. Une deuxième tette de focalisation laser il, associée à des moyens 12 d'en provoquer la translation dans les deux sens, parallèlement à ladite direction inclinée, effectue le découpage du corps en tronçons de longueur appropriée. Compte tenu de la progression du tube, il faut évidemment, pour obtenir une section circulaire, que la translation du faisceau laser, parallèlement à une génératrice du corps clin~ drique en progression, s'effectue dans le meme sens que cette progression. Après coupe d'un tronçon, le faisceau laser de dé- coupage effectuera un retour rapide à son point de départ. On fera observer que le faisceau laser, constituant un outil immatériel de coupe peut facilement subir la translation appropriée tout en coupant la surface du corps cylindrique en rotation, ce qui permet d'obtenir la simultanéité des opérations de soudage et de découpage. Il suffit, pour cela, que les deux la- sers utilisés pour ces opérations respectives aient par exemple la même puissance (laser à C02 de quelques centaines de watts). En effet, pour des puissances égales, l'expérience a montré que la vitesse linéaire de coupe est environ le double de la vitesse linéaire de soudage. Or la longueur à couper est évidemment infé- rieure à la longueur à souder, si bien que le temps de coupe est suffisamment court, par rapport au temps de soudage d'un tronçon, pour que lton ait le temps, une fois la coupe achevée, ##effec- tuer le retour du faisceau laser et éventuellement, un réglage de position. Le procédé décrit permet de former des corps de bottes à partir de feuilles d'épaisseurs diverses, allant par exemple de 15 à 30/100 mm. Dans tous les cas où il pourra etre utile de projeter une c#ouche de vernis à ltendroit du joint, cette opéra tion sera effectuée au cours même du formage du corps, au moyen d'un pistolet convenablement disposé. Il va de soi que les détails d'exécution du procédé et de la machine que l'on vient de décrire pourront faire l'objet de modifications, sans s'écarter de l tde esprit de l'invention. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication de corps métalliques cylindriques creux, comportant l'enroulement hélicoïdal d'une bande métallique pour former des spires, la réalisation d'un joint hélicoldal soudé et le tronçonnage du corps cylindrique obtenu suivant une section droite au moyen d'un outil de découpage animé d'un mouvement de translation relatif parallèle à l'axe dudit corps, caractérisé en ce que le joint hélicoïdal soudé est obtenu par soudage bord à bord des spires jointives au moyen d'un premier faisceau laser, tandis que le découpage est obtenu simultanément au moyen d'un second faisceau laser. 2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que ladite bande métallique a une largeur sensiblement égale au dia mètre des corps creux que l'on désire obtenir, et s'enrouleentre un galet moteur et au moins un galet de guidage, le galet moteur ayant un diamètre sensiblement inférieur au diamètre du corps cylindrique formé, lequel progresse, au-delà du galet moteur, dans une direction inclinée par rapport à l'axe de ce dernier. 3. Machine pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 2, caractérisée par deux galets de guidage disposés en regard sur un meme axe, un galet moteur d'axe parallèle coopérant avec les deux galets de guidage, une surface d'appui guidant l'un des bords de la bande métallique, tandis que le bord opposé forme des spires jointives se rapprochant dans ltintervalle qui sépare les faces en regard des deux galets de guidage, une tête de-fo- calisation d'un faisceau laser de soudage étant montée avec une position réglable dans ledit intervalle, tandis qu'une seconde tette de focalisation d'un faisceau laser de découpage est associée à des moyens de l'entrainer en translation dans un sens et dans l' autre, dans une direction inclinée par rapport aux axes des galets.