Brevet FR2503001A1 — publié le 19821008

L'invention concerne un appareil destiné au soudage de corps de bidons, et plus précisément, un perfectionnement des éléments de guidage de l'objet à souder, permettant d'éffectuer un cordon de soudure latéral sur le corps de bidon réalisé dans un métal tel que, par exemple, une feuille de fer-blanc, ces éléments de guidage guidant les parties de recouvrement qui constituent le cordon de soudure latéral du corps de bidon, de manière à les faire passer entre un rouleau d'électrode supérieur et un rouleau d'électrode inférieur. Les dessins annexés représentent la structure des éléments de guidage d'objet à souder, associées aux parties extérieures correspondantes d'un appareil de soudage de corps de bidon selon l'art antérieur: - la figure 1 est une vue de coté des éléments; - la figure 2 est une vue en coupe suivant la ligne II-II de la figure 1. Dans ces figures sont représentés un rouleau d'électrode supérieur 1; un rouleau d'électrode inférieur 2 placé juste au-dessous du rouleau d'électrode supérieur 1; une pièce de support horizontale 3 destinée à supporter par l'une de ses extrémités le rouleau d'électrode inférieur (ainsi que l'élément de guidage intermédiaire mentionné ci-après); une pièce de fixation arrière 4, se fixant à la plaque de paroi de l'appareil de soudage (non représenté-) et supportant en suspension une partie de guidage arrière 5 qui est elle-même fixée à la partie supérieure de l'arrrière 3a de la partie de support horizontale 3 mentionnée ci-dessus; une partie de guidage intermédiaire placée sur la partie de support 3 mentionnée plus haut et se situant juste en face de la partie de guidage arrière 5; une partie de guidage avant 7 se situant sur la partie d'encoche avant de la partie de guidage intermédiaire 6 placée au-dessus de la partie de support 3, et comportant une pointe 8 venant se loger juste entre les rouleaux d'électrodes supérieur et inférieur 1 et 2, des rainures de guidage 16 et 16' étant prévues sur toute la longueur de la partie de guidage 7 jusqu'à sa pointe 8; une partie de fixation avant 9 destinée à fixer la partie de guidage avant 7 et étant réliée rigidement à un bras horizontal en saillie 11 fixé à la plaque de paroi de pièce à souder mentionnée ci-dessus, par un bouton 10 traversant verticalement ce bras en saillie et un écrou 12; un boulon 14 (figure 2) destiné à fixer la partie de guidage avant 7 à une plaque 13 de la partie de fixation avant 9; et des plaques isolantes 15 et 15' destinées à assurer l'isolation électrique entre les différentes parties. Les deux bords B et C devant former le cordon de soudure latéral du corps de bidon A, sont insérés respectivement dans les rainures de guidage 16 et 16', ci-dessus, de la partie de guidage avant 7. Ces rainures de guidage 16 et 16' se prolongent respectivement par les rainures de guidage 18 et 18' (18' n'étant pas représentée) de la partie de guidage intermédiaire 6, et par les rainures de guidage 19 et 19' (19' n'étant pas représentée) de la partie de guidage arrière 5. Parmi les perforations 21, 22, 23 traversant axialement la partie de support 3 de la figure 2, 21 et 22 sont des passages d'eau de refroidissement de la partie de support 3, et 23 est un passage de fil d'électrode. D'autre part les découpes de gauche et de droite 24 et 25 sont destinées respectivement à des cAbles de tuyaux de peinture et de détection de la quantité de peinture. Dans le dispositif des figures 1 et 2 décrit ci-dessus, on fait avancer par la gauche de la figure 1, un corps de bidon cylindrique réalisé dans une feuille métallique encerclant la partie de support 3 de telle façon que les deux bords B et C destinés à devenir le cordon de soudure latéral, viennent se loger dans les rainures de guidage 19 et 19' de la partie de guidage arrière 5, puis se déplacent vers la droite de la figure en passant dans les rainures de guidage 18 et 18t de la partie de guidage intermédiaire 6, pour atteindre enfin les rainures de guidage 16 et 16' de la partie de guidage avant 7 et de l'extrémité 8 de cette partie de guidage avant. Les deux bords B et C sont amenés l'un au-dessus de l'autre entre les rouleaux d'électrode supérieur et inférieur 1 et 2. Ces bords sont chauffés par résistance électrique et comprimés par les deux rouleaux d'électrode de manière à, se souder entre eux en passant entre les deux électrodes. Le courant de soudage passe successivement par le rouleau d'électrode supérieur, le corps de bidon, le rouleau d'électrode inférieur et la partie de support. Bien que cela ne soit pas représenté ici, on peut également utiliser un autre type d'appareil de soudage pour corps de bidon en fer blanc, dans lequel des fils d'électrodes sont enroulés en spirale autour des rouleaux d'électrodes supérieur et inférieur respectifs, et se déplacent lorsque les rouleaux d'électrodes tournent, la partie en recouvrement du corps de bidon étant insérée dans les deux fils d'électrodes pour effectuer le soudage. Ce type d'appareil de soudage est également muni des parties de guidage respectives représentées sur la figure 1. Dans tous les cas, l'appareil de soudage pour cordons de soudure latéraux de corps de bidons, présente une vitesse de soudage de 50m/min., un cordon de soudure satisfaisant étant bbtenu pour une fréquence de 420 Hz, un courant primaire dé 120 A et un courant secondaire (courant de soudure) de 3600 A. Conformément à l'invention des moyens ont été étudiés permettant d'augmenter la vitesse de soudage et le rendement de production des appareils antérieure décrits ci-dessus. A titre d'exemple, la fréquence a été réglée à 600 Hz pour faire passer la vitesse de soudage à 70 m/min., et le courant primaire d'alimentation de l'appareil de soudage a été porté à 130 A. Les résultats observés 10 minutes environ après le démarrage du soudage, ont montré qu'on obtenait des bidons mal soudés par endroits, ou des bidons dont les couches de revêtement avaient été fondues et/ou arrachées ou brulées des deux cotés de la partie soudée. On a alors recherché les causes de ces défauts et l'on a constaté que des matières étrangères étaient présentés dans les rainures de guidage des parties de guidage, en particulier dans les rainures de guidage 16 et 16' de la pointe 8 de la partie de guidage avant 7, ces matières étrangères comprenant de l'étain dtétamage du fer- blanc et des parties de revêtebent protecteur arrachées des corps de bidons. Les résultats des expériences et des études *ffectuées pour trouver les causes des phénomènes ci- dessus, ont montré que la température de la partie de pointe 8 de la partie de guide avant augmentait rapidement, la relation entre l'augmentation de température et le temps écoulé après le démarrage de l'opération étant illustrée par le graphique Z de la figure 6 dans le cas d'une fréquence de 600 Hz et d'un courant primaire de 130 A. On remarquera sur ce graphique que la température atteint environ 3000C au bout de 10 minutes après le début de l'opération, et dépasse 3500C au bout de 20 minutes. On suppose donc que lorsque les deux bords des corps de bidon viennent glisser le long des parois des rainures des parties de guidage avant, les températures très élevées ci- dessus provoquent l'arrachement et/ou la fusion du revêtement et/ou du dépot d'étain de surface, ce qui est à l'origine des dépote observés sur les parois de ces rainures. L'étude et l'expérience ont également montré que dans le cas d'une fréquence de 420 Hz et d'un courant primaire de 120 A, la partie de guidage avant atteignait environ 1800C0au bout de 20 minutes après le début de l'opération, la température restant ensuite de l'ordre de 1800C. L'invention a pour but d'améliorer les appareils de soudage selon l'art antérieur en utilisant les résultats des expériences et de l'étude cidessus pour créer des moyens permettant d'effectuer des soudages à grande vitesse. A cet effet l'invention concerne un rouleau dtélectrode inférieur, et une partie de guidage avant munie d'une partie de pointe située au voisinage des deux électrodes supérieure et inférieure, des rainures de guidage étant percées jusqu'à la partie de pointe pour guider respectivement les deux bords de guidage du corps de bidon, la partie de guidage avant étant placée au-dessus de la partie de support, caractériséen-ce qu'il est muni de moyens de refroidissement permettant de maintenir, pendant le soudage, la partie de pointe de la partie de guidage avant à une température pour laquelle on ne risque pas d'endommager la couche protectrice de surface de la partie du corps de bidon venant en contact avec la partie de pointe et glissant le long de celle-ci. 4o - - L'invention est décrite en détail ci-après avec référence aux dessins ci-joints dans lesquels: - la figure 1 est une vue en élévation latérale d'un appareil de soudage de corps de bidons selon l'art antérieur, représentant la structure de la combinaison entre les parties de guidage de la pièce à souder et les parties extérieures associées; - la figure 2 est une vue en coupe suivant la ligne II-II de la figure 1; - la figure 3 est une vue de coté représentant la structure de la combinaison entre les parties de guidage de la pièce à souder et les parties extérieures associées, dans un exemple de réalisation d'un appareil selon l'invention; - la figure 4 est une vue en coupe suivant la ligne IV-IV de la figure 4; - la figure 5 est une vue partiellement agrandie de la figure 3; - les figures 6.et 7 sont des graphiques représentant la relation entre le temps écoulé à partir du démarrage du soudage, et l'augmentation de température de la pointe de la partie de guidage avant. Comme cette invention concerne en réalité un perfectionnement apporté aux éléments de guidage connus représentés sur les figures 1 et 2, les parties correspondantes des figures 3, 4, 5 et des figures 1, 2 sont repérées par les mêmes références. Les éléments modifiés et perfectionnés sont la partie de guidage intermédiaire 36 et la partie de guidage avant 37, la partie nouvelle ajoutée étant la partie de fixation 41 permettant de fixer par le dessus la partie de guidage intermédiaire 36 et 'la partie de guidage avant 37. Ces fixations sont effectuées au moyen des boulons 42, 43, 44. Les perfectionnements apportés à la partie de guidage intermédiaire 36 comprennent, comme illustré sur les figures 4 et 5, des orifices d'entrée et de sortie 46, 47 destinés au passage d'un liquide de refroidissement dans la partie montante d'extrémité arrière 45 de la partie de guidage intermédiaire 36, ainsi qu'un passage vertical 48 de liquide 4o de refroidissement Ỏmmunicant avec Ilorifice d'entrée 46, un passage horizontal 49 conduisant à la pointe 53 de la partie 36, un passage 50 se plaçant verticalement contre la feuille à souder à l'extrémité du passage 49, un passage horizontal de retour 51 parallèle au passage horizontal 49 ci-dessus, et un passage vertical de retour 52 communicant avec l'orifice de sortie 47 de manière à permettre le retour du liquide de refroidissement. D'autre part les perfectionnements apportés à la partie de guidage avant 37 sont obtenus par combinaison avec la partie de fixation nouvellement ajoutée 41 comprenant un orifice d'entrée 61 et un orifice de sortie 62 du fluide de refroidissement à l'extrémité arrière, ainsi qu'un passage horizontal 63 communicant avec l'orifice d'entrée 61 et menant au voisinage de l'extrémité avant de la partie de fixation 41, un passage 64 placé verticalement contre la feuille à souder à l'extrémité du passage 63, et un passage horizontal de retour 65 parallèle au passage horizontal 63 mentionné ci-dessus et communicant avec l'orifice de sortie 62. La partie de guidage avant 37 est munie d'un passage horizontal 72 communicant avec un passage 71 descendant dans la partie de fixation 41 à partir du passage horizontal 63, un passage vertical 73 placé verticalement contre la feuille à souder à l'extrémité avant du passage horizontal 72, et un passage horizontal de retour 74 partant de l'autre extrémité du passage vertical 73, parallèlement au passage horizontal de retour 72; le passage horizontal de retour 74 communicant avec un passage de retour 75 descendant du passage horizontal de retour 65 dans la partie de fixation 41. Le liquide de refroidissement ayant pénétré dans le système par l'orifice d'entrée 61 passe ainsi par la partie de guidage avant 37 pour revenir à l'orifice de sortie 62. En utilisant les parties de guidage des figures 3 à 5, on envoie de l'eau sous pression à 70C, dans les passages ci-dessus des parties de guidage intermédiaire et avant; l'appareil de soudage fonctionne alors à une fréquence de 600 Hz avec un courant primaire de 130 A tandis que les deux parties sont ainsi refroidies de manière à permettre un débit de soudage de 500 bidons par minute. Un fonctionnement continu de plusieurs heures n'a donné aucun défaut de soudage des bidons produits. La relation entre le temps et la température de la pointe de la partie de guidage avant, pour les conditions de fonctionnement ci-dessus, est représentée par le graphique Y de la figure 6. Des essais ont été faits pour déterminer la relation entre la température de la pointe 8 de la partie de guidage avant et la durée de fonctionnement, dans le cas o l'on utilisait une partie de guidage avant non munie des moyens de refroidissement selon flinvention, pour un certain nombre de valeurs de courants et de fréquences. - Les résultats obtenus sont portés sur la figure 7, et montrent que la température de la partie de pointe augmente en même temps que la fréquence ou en même temps que le courant, ou en même temps que les deux. D'autre part, on a constaté expérimentalement que si le degré de chauffage de la pièce à souder, par contact de celle-ci avec la partie de guidage avant, ne dépassait pas une valeur telle quo le métal appliqué et sa couche de revê- tement protecteur de surface ne risquent pas d'être endommagés, l'arrachement de cette couche protectrice et les défauts de soudage ne se produisaient pas. La température critique est par exemple d'environ 2000C dans le cas de feuilles de fer- blanc. Par suite, même dans le cas o Von risquerait d'obtenir des bidons mal soudés comme sur la figure 6 (courbe Z) ou sur la figure 7, en l'absence de moyens de refroidissement selon l'invention, l'utilisation de ces moyens permet d'éviter tout risque de production de ces bidons mal soudés. Dans la forme de réalisation ci-dessus, le liquide de refroidissement passe dans toute la partie de fixation 41, dans toute la partie de guidage intermédiaire 36 et dans toute la partie de guidage avant 37 pour effectuer son refroidissement, mais le point important est que le refroidissement doit être suffisant, pour que la température de la partie de guidage avant, et en particulier de sa pointe, n'atteigne pas la température critique. Par suite, la température de la partie de pointe 8 peut également être controlée en refroidissant convenablement la partie de guidage intermédiaire et/ou la partie de fixation en contact avec cette partie de guidage avant pour la refroidir ainsi au moyen des parties refroidies. Comme le montre le graphique de la figure 7, le degré d'augmentation de la température de la partie de pointe varie suivant les valeurs de la fréquence et du courant. Ainsi, dans le cas o les valeurs de fréquence et de courant sont toutes les deux faibles, on peut controler à la température voulue la pointe de la partie de guidage avant en refroidissant simplement la partie de guidage intermédiaire. Dans la forme de réalisation ci-dessus, le liquide de refroidissement ne peut être introduit dans la partie de guidage avant 37 que par la partie de fixation 41, du fait de la structure de l'appareil de soudage, mais on peut imaginer d'autres structures permettant d'introduire le liquide de refroidissement directement dans la pertie de guidage avant. De plus, dans la forme de réalisation ci- dessus, les passages conduisant le fluide de refroidissement à la partie de guidage avant, sont ménagés dans les parties de guidage avant, de fixation, et de guidage intermédiaire, qui sont en contact avec la partie de guidage avant. Cependant, on peut également vaporiser et projeter un gaz de refroidissement, tel que par exemple de l'azote liquide, contre la partie de guidage intermédiaire et contre la partie de guidage avant, en utilisant une buse créant une atmosphère de refroidissement qui limite la température de la partie de guidage avant à une valeur inférieure à la température critique. REVENDICATIONS 1- Appareil de soudage de corps de bidons permettant de souder les deux bords en recouvrement d'un corps de bidon pour former un cordon de soudure latéral, en faisant passer ces parties en recouvrement entre un rouleau d'électrode supérieur (1) et un rouleau d'électrode inférieur (2), cet apparei comprenant une pièce de support horizontale destinée à supporter, à l'une de ses extrémités, le rouleau d'électrode inférieur (2) et une partie de guidage avant (37) munie diune partie de pointe située au voisinage des deux électrodes supérieure et inférieure, des rainures de guidage étant percées husqu'à la partie de pointe pour guider respectivement les deux bords de guidage du corps de bidon, la partie de guidage avant étant placée au-dessus de la partie de support (3) et le courant de soudage traversant dans l'ordre le rouleau d'électrode supérieur, le corps de bidon, le rouleau d'électrode inférieur et la partie de support, appareil caractérisée en ce qu'il est muni de moyens de refroidissement permettant de maintenir, pendant le soudage, la partie de pointe de la partie de guidage avant (37) à une température pour laquelle on ne risque pas d'endommager la couche protectrice de surface de la partie du corps de bidon venant en contact avec la partie de pointe et glissant le long de celle-ci. 2- Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de refroidissement sont constitua par un passage ménagé dans la partie de guidage avant pour laissez passer le fluide de refroidissement. 3- Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les moyens de refroidissement sont en outre constitués par des passages de fluic de refroidissement ménagés dans la partie de guidage intermédiaire (36) et/ou dans la partie de fixation (41) se trouvant en contact avec la partie de guidage avant. 4- Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de refroidissement sont constitués par une buse destinée à souffler un gaz de refroidissement contre la partie de guidage avant.