Brevet FR2504041A1 — publié le 19821022

I La présente invention concerne un dispositif pour souder des pièces métalliques par un arc électrique, qui est déplacé par voie magnétique le long dun rtra jet fer- mé de soudure et qui comprend deux systèmes d'aimant en- tourant la pièce à souder, lesquels sont écartés l'un de l'autre suivant la direction perpendiculaire au plan du trajet de soudure et créent l'un avec l'autre un champ ma- gnétique s'étendant au moins partiellement dans la pièce à souder et sortant sur le trajet de soudure perpendiculai- rement à la direction de l'arc électrique Chaque systè- me d'aimant peut porter un enroulement de bobine ou plu- sieurs enroulements de bobine Dans les dispositifs connus de ce type, chaque système d'aimant pour souder des pièces tubulaires ou en forme de barres est constitué essentiellement par un en- roulement de bobine d'électro-aimant entourant la pièce à souder, de manière à ce que la pièce à souder et l'en- roulement soient à peu près coaxiaux, pour obtenir un flux magnétique dans la pièce à souder aussi uniforme que pos- sible Les systèmes d'aimant en contact avec les pièces à souder sont montés en opposition, de sorte que le champ magnétique dans la région du trajet de soudure sorte per- pendiculairement à la direction de l'arc électrique y jaillissant Ces agencements ont certes l'avantage,puis- qu'avec eux on peut se maintenir à une certaine distance du trajet de soudure, d'être moins sujets aux éclaboussures de soudage et aux salissures semblables que des disposi- tifs dont les surfaces polaires se trouvent directement sur la soudure Mais l'introduction de 'La pièce à souder dans ces systèmes d'aimant à enroulements de bobine enroulés sur la pièce à souder est très compliquée lorsque les pièces à souder sont longues En outre, un dispositif de blocage de la pièce à souder est nécessaire. L'invention se propose donc de créer un système d'aimant pour des pièces à souder tubulaires ou en forme de barres ou semblables, dans lequel l'introduction de la pièce à souder est considérablement simplifiée,qui peut être aussi adaptée à plusieurs diamètres différents de pièces à souder et dans lequel, suivant un perfection- nement simple, on peut se passer de dispositif de blocage supplémentaire Suivant l'invention, l'un au moins des systèmes d'aimant est constitué de deux parties ou de plusieurs parties qui peuvent être éloignées l'une de l'autre et qui enferment entre elles la pièce à souder par des pô- les de même polarité Comme l'un au moins des systèmes d'aimant peut être désassemblé en deux ou plusieurs par- ties, on peut introduire facilement la pièce à souder dans le système et l'y centrer Il s'est avéré qu'avec un système d'aimant ainsi agencé, on obtient un flux magné- tique intense et uniforme dans la région du trajet de soudure, même si le système d'aimant n'enferme pas la pièce à souder sur tout son pourtour de 3600 Certes, on connatt des systèmes d'aimant qui entourent la pièce à souder sur presque tout le pourtour de 3600 directement dans la région du trajet de soudure par deux surfaces po- laires ou par plusieurs surfaces polaires, un écarte- ment uniforme entre le trajet de soudure et les surfaces polaires devant être maintenu partout (demande de brevet publiée en République Fédérale d'Allemagne sous le No. 2 815 751) En raison des mesures coûteuses de blocage et de centrage de la pièce que cela emporte et surtout en raison de la sensibilité de ces dispositifs aux éclaboussu- res de soudure et aux salissures semblables, ils sont peu aptes à être pris en compte pour résoudre le problème que l'on se pose ici. Quand on utilise le système d'aimant suivant l'invention, on peut se dispenser de dispositifs de blo- cage supplémentaires de la pièce à souder, puisque le système d'aimant lui-même peut être agencé facilement en un élément de fixation bloquant entre ses surfaces polaires la pièce à souder ou en la partie d'un disposi- tif de blocage enfermant la pièce à souder. Dans le cadre de l'invention, le système d'aimant peut être constitué avec ses pièces polaires, de manière à pouvoir être utilisé pour des dimensions ou pour des diamètres différents de pièces à souder Avantageusement, on y parvient, d'une manière particulièrement bonneen con- formant les parties du système d'aimant en matériau magné- tique dans la région des surfaces polaires pour la récep- tion de coquilles échangeables, notamment de demi-coquilles quand le système n'est constitué que de deux parties, adap- tées à la dimension ou/et à la forme de la pièce à souder à bloquer. Dans l'intérêt des manipulations simples et rapi- des lors de l'introduction ou de l'éloignement des pièces à souder, il est prévu, suivant un mode de réalisation de l'invention,que les parties du système d'aimant soient mon- tées sur un dispositif de guidage, par exemple une articula- tion, les reliant, au moyen duquel ils peuvent être éloignés l'un de l'autre, par exemple par pivotement. Dans certains cas o l'encrassement de la bobine est faible ou la construction de la machine ou la place disponible n'autorise pas la mise en place de bobines des deux côtés, l'invention prévoit, suivant une variante particulière de réalisation, que les secondes moitiés du dis- positif puissent rester sans enroulement de bobine, en munissant le premier système d'aimant d'une pièce polaire correspondante Ceci peut s'effectuersuivant l'invention, par un rebord en matière magnétique en saillie suivant la direction parallèle à la pièce à souder, à partir duquel une pièce polaire,formant la partie du second système d'aimant, s'étend vers la pièce à souder et en entoure à faible distance le pourtour au voisinage de la soudure dans une région partielle qui correspond naturellement en général à la région du pourtour de la partie corres- pondante du premier système d'aimant Le champ, sortant dans la région du trajet de la soudure de la pièce à souder ou des pièces à souder qui s'y aboutent et s'é- tendant vers la surface polaire de cette pièce polaire, sert à guider l'arc électrique A cet égardil n'est pas absolument nécessaire que la pièce polaire soit reliée à la région polaire créée par l'enroulement de bobine par un pont magnétique La pièce polaire peut donc être aussi fixée sur le dispositif de blocage. La position de la pièce polaire, par rapport à l'endroit de soudage ou au trajet de soudure, n'est pas critique non plus Sa position relative par rapport à l'endroit de soudure, peut être décalée d'environ plus ou moins 4 mm Une proportion de champ encore suffisam- ment grande sort alors cependant dans la région du trajet de soudure vers l'extérieur, en direction des surfaces po- laires de la pièce polaire La largeur de la pièce po- laire a une valeur optimale qui est de 4 mm environ Mais cet optimum n'est pas critique non plus et on peut emplo- yer une largeur comprise entre 2 et 4 mm. Au dessin schématique annexé, donné uniquement à titre d'exemple: La figure 1 est une vue de côté d'un dispositif connu, La figure 2 est une vue en élévation suivant la ligne II-II de la figure 1, La figure 3 est une vue d'un premier mode de réalisation suivant l'invention, La figure 4 est une vue en élévation suivant la ligne IV-IV de la figure 3, La figure 5 représente un autre mode de réali- sation suivant l'invention, La figure 6 est une vue en élévation suivant la ligne VI-VI de la figure 5, Les figures 7 à 9 représentent d'autres variantes de l'invention, La figure 10 est une vue en coupe d'un disposi- tif ayant une pièce polaire, et La figure 11 est une vue en élévation suivant la ligne XI-XI de la figure 10. Dans un dispositif connu suivant les figures 1 et 2, les deux pièces 1 et 2 tubulaires à souder ensem- ble, entourées respectivement d'un enroulement 3 et 4 de bobine d'électro-aimant, sont mises à proximité l'u- ne de l'autre dans la position qui convient pour le sou- dage, avec formation d'un écartement 5 de soudage dans lequel l'arc électrique jaillit Les flèches en trait plein représentent le sens de l'excitation magnétique ou des lignes de champ magnétique dans les pièces 1 et 2 à souder Le champ sort vers l'extérieur à la manière connue dans la région de l'écartement 5. A la figure 3, la bobine 4 sur la pièce 1 à souder est remplacée par un système d'aimant constitué de deux parties 6 et 7 formant un aimant et enfermant en- tre elles le tube 1 par des pièces 6 a et 7 a polaires, chaque pièce 6 et 7 portant un enroulement 8 et 9 de bo- bine d'électro-aimant dans sa région 6 b et 7 b se raccor- dant à la pièce polaire La pièce 1 tubulaire à souder est bloquée solidement entre les pièces 6 a et 7 a polaires des parties 6 et 7 de sorte que tout dispositif de blo- cage supplémentaire est superflu. Dans l'exemple suivant les figures 3 et 4, il faut souder sur la pièce 1 une pièce 2 ',en forme de capu- chon et fermant l'ouverture du tube,sur laquelle est posé un dispositif 10 à enroulement 11 de bobine d'électro- aimant Le sens de l'excitation magnétique ou des lignes de champmagnétique, s'étendant dans les pièces 1 et 2 ' à souder et sortant par l'écartement 5 de soudage,est re- présenté par les flèches en trait plein. Alors que dans le dispositif suivant les figures 3 et 4, seul un système d'aimant suivant l'invention est utilisé sur la pièce 1 à souder, il y a, aux figures 5 et 6, un agencement de deux systèmes d'aimant suivant l'in- vention disposés symétriquement par rapport à l'écartement de soudage Les deux pièces 1 et 2 tubulaires sont mises en regard l'une de l'autre dans la position correcte de soudage avec formation de l'écartement 5 de soudage Cha- que pièce à souder est bloquée entre les pièces 6 a et 7 a polaires d'un système d'aimant de même type, comme repré- senté déjà dans la partie gauche de la figure 3 Les deux systèmes d'aimant sont montés en opposition de manière à obtenir un trajet des lignes de champ, comme représenté par les flèches en trait plein La figure 6 reproduit la face frontale de ce système d'aimant. Aux figures 7 à 9 sont représentées diverses va- riantes possibles du système d'aimant, les bobines d'ex- citation n'étant pas représentées par souci de simplifi- cation La figure 7 représente un mode de réalisation à surfaces polaires en biseau pour le blocage de diamètres de tubes différents A la figure 8, les pièces 6 et 7 sont reliées entre elles par une articulation 12 tandis que du côté opposé à l'articulation se trouve une ferme- ture 13 correspondante Les deux pièces peuvent s'écar- ter l'une de l'autre en pivotant, pour la mise en place de la pièce à souder A la figure 9, les pièces 6 et 7 sont éloignées l'une de l'autre et rapprochées par les pistons de vérin 16 et 17 de levage Dans les deux modes de réalisation suivant les figures 8 et 9, des demi-co- quilles 14 et 15,qui présentent une cavité adaptée à un diamètre de tube de dimension déterminée, sont mises dans les pièces 6 a et 7 a polaires. Dans l'agencement suivant la figurelo, il est prévu, au lieu d'un second système d'aimant, une pièce 18 polaire respectivement sur chaque partie 6 et 7 du premier système d'aimant Dans le système d'aimant, les diverses parties constituantes des deux parties 6 et 7 correspondent à celles des figures précédentes et sont donc munies des mêmes numéros de référence La section droite suivant un plan perpendiculaire à l'axe du tube 2 est aussi la même que dans les figures précédentes Ce qui est nouveau est que sur la face frontale des régions 6 b et 7 b se raccor- dant aux pièces 6 a et 7 a polaires fait saillie,suivant la direction parallèle à l'axe du tube, un rebord 19 duquel part,en direction du tube, une pièce 18 polaire à une cer- taine distance 20 de la pièce 6 a et 7 a polaire du premier système d'aimant portant les enroulements 8 et 9 Cette pièce 18 polaire correspond au second système d'aimant des figures précédentes Même si la ou les pièces 18 polaires ne sont pas directement sur l'écartement 5 de soudage, comme c'est le cas en l'espèce, une proportion de champ encore suffisamment grande en sort vers les surfaces po- laires de la pièce 18 polaire Le trajet du flux magné- tique est représenté par des flèches à la figure 10. Dans l'agencement suivant les figures 10 et 11, le sys- tème d'aimant est bloqué entre les parties 22 d'un dispo- sitif de blocage,en soi connu,et qui n'est pas représenté plus précisément, de manière à maintenir le tube 2 entre les pièces 6 a et 7 a comme cela se voit déjà aux figu- res précédentes Dans un tel agencement, le tube 1,s'a- boutant au tube 2 et formant avec celui-ci l'écartement de soudage, est naturellement bloqué et centré dans la position nécessaire correcte pour le soudage par d'autres moyens Bien entendu, le blocage du système 6, 7 d'aimant entre les pièces 22 du dispositif de blocage s'effectue de manière à ne pas créer de courts-circuits magnétiques affaiblissant outre mesure le flux magnétique utile pas- sant dans la pièce à souder et revenant aux surfaces po- laires de la pièce 18 polaire. Les composants 6 a, 6 b, 18 et 19 et 7 a, 7 b, 18 et 19 dans l'agencement suivant les figures 10 et 11 peuvent bien entendu être constitués d'une seule unité en un ma- tériau pouvant être aimanté, Pour des raisons de montage, la struc- ture représentée,en plusieurs pièces pouvant être reliées les unes aux autres,est néanmoins recommandée Il convient notamment de fixer de manière détachable la pièce 18, 19 polaire au système d'aimant Dans l'exemple représenté, la liaison avec la partie 6 b et 7 b s'effectue par une piè- ce 21 isolante, ce qui s'est révélé recommandé dans de nom- breux cas. L'idée à la base de l'invention d'enfermer les pièces à souder entre deux systèmes d'électro-aimant, dont l'un au moins peut être démonté en deux ou plusieurs par- ties et peut servir en même temps d'élément de blocage pour la pièce, peut donc être réalisée de diverses maniè- res qui ne sont pas limitées aux exemples représentés. REVENDICATIONS 1 Dispositif pour souder des pièces métalliques par un arc électrique, qui est déplacé par voie magn&tique le long d'un trajet fermé de soudure et qui comprend deux systèmes d'aimant entourant la pièce à souder, lesquels sont écartés l'un de l'autre suivant la direction perpen- diculaire au plan du trajet de soudure et créent l'un avec l'autre un champ magnétique s'étendant au moins par- tiellement dans la pièce à souder et sortant sur le trajet de soudure perpendiculairement à la direction de l'arc électrique, caractérisé en ce que l'un au moins des systèmes d'aimant est constitué de deux parties ( 6, 7) ou de plu- sieurs parties, qui peuvent être éloignées l'une de l'au- tre et qui enferment entre elles la pièce ( 1, 2) à souder par des pôles de même polarité. 2) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le système d'aimant est constitué en un disposi- tif de fixation ou en une partie ( 22) d'un tel dispositif bloquant entre ses surfaces polaires la pièce ( 1, 2) à sou- der. 3) Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caracté- risé en ce que les parties ( 6, 7) sont conformées dans la région des surfaces polaires pour la réception de coquilles ( 14, 15) ou éléments semblables, en matériau magnétique, qui peuvent être échangés et qui sont adaptés à la dimension ou/ et à la forme de la pièce ( 1, 2) à souder à bloquer. 4) Dispositif selon l'une des revendications précé- dentes, caractérisé en ce que les parties ( 6, 7) peuvent être éloignées l'ulne de l'autre et réunies l'une à l'au- tre par un dispositif ( 12; 16, 17) de guidage les reliant. ) Dispositif selon l'une des revendications précé- dentes, caractérisé en ce que de la région polaire de chaque partie ( 6, 7) du système d'aimant opposée au pôle latéral de la pièce à souder fait saillie, suivant la direction parallèle à la pièce ( 2) à souder, un rebord ( 19) en ma- tériau magnétique, à partir duquel une pièce ( 18) polai- re, formant la partie du second système d'aimant, s'étend vers la pièce ( 2) à souder et en entoure à faible distance le pourtour dans une région partielle au voisinage de la soudure. 6) Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que la pièce ( 18) polaire est fixée, de manière dé- tachable, à la région polaire, éloignée de la pièce à sou- der, de la partie ( 6, 7) du premier système d'aimant par le rebord ( 19) en saillie. 7) Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'une isolation ( 21) est interposée dans le circuit magnétique entre la région polaire du système d'aimant éloi- gnée de la pièce à souder et la pièce ( 18) polaire.