Brevet FR2589377A1 — publié le 19870507

Installation de soudage à l'arc électrique sous gaz protecteur pour réaliser des cordons de soudure circu laires ". La présente invention concerne une installation de soudage à l'arc sous gaz protecteur pour réaliser des cordons de soudure circulaires, installation comportant une tête à souder notamment une tête à souder orbitale avec une électrode non consommable qui est reliée à un moyen d'entratnement et est susceptible d'être déplacée le long d'un joint de soudage, circulaire ainsi qu'une chambre à gaz protecteur. Pour souder des métaux sous des gaz protecteurs normalisés, il est possible dans les conditions de soudage déterminées, d'arriver à un produit de soudage ayant des caractéristiques déterminées. Pour le soudage de type WIG de métaux très sensibles aux gaz tels que le titane, le zirconium, le tantale, le niobium, le tungstène ou le molybdène, il faut utiliser comme gaz protecteur de l'argon ayant une pureté minimale garantie et contrôlée de 99,997 pour cent en volume. Cela est nécessaire, car de tels métaux absorbent encore des gaz notamment l'oxygène de l'air à des températures en-dessous du point de fusion. On peut ainsi arriver à un durcissement et à un endommagement critiques d'une pièce très fortement sollicitée. Le brevet DE-A 10 92 580 décrit une tête à souder à l'arc électrique, automatique, pour réaliser des cordons circulaires ; cette tête se compose d'un porte-électrode rotatif muni d'une électrode non consommable et d'un bottier fixe dont la partie inférieure porte une chambre à gaz protecteur, cylindrique. Le gaz protecteur est dirigé dans la chambre à gaz prote#cteur par l'intermédiaire d'une plaque-directrice. L'invention a pour but d'éviter de manière simple qu'au cours du soudage à l'arc, notamment au cours d'une opération de soudage tube contre tube, l'arrivée d'air au niveau de la zone de soudage est évitée ainsi que le durcissement et l'endommagement de matériaux en particulier très sensibles au gaz. A cet effet, l'invention concerne une installation du type ci-dessus caractérisée en ce que la chambre à gaz protecteur est fixée à la tête à souder rotative. Pour éviter la pénétration de l'oxygène de l'air dans toute la zone du joint à souder et pour permettre la mise en place des pièces notamment des tubes dans le cas de soudages de tubes dans la chambre à gaz protecteur, cette chambre à gaz protecteur est réalisée sous la forme d'un cylindre creux qui comporte deux demi-coquilles entourant la pièce. Grâce à la mise en place de deux disques à gaz et de centrage écartés l'un de l'autre à l'intérieur de chaque demi-coquille, on crée d'une part une enceinte pratiquement étanche au gaz dans laquelle se trouve le joint à souder et dont la périphérie est entourée par le gaz protecteur et par ailleurs on arrive à un centrage des tubes. Pour mettre en place rapidement et simplement les deux tubes à souder dans les demi-coquilles et pour pouvoir faire fonctionner l'installation équipée de la chambre à gaz protecteur, les demi-coquilles peuvent être reliées par un collier. Il est avantageux que le collier soit en forme de charnière comportant un levier de basculement qui est relié à une demi-coquille mobile. Grâce à la réalisation du collier sous la forme d'une charnière, la demi-coquille mobile ou susceptible d'être ouverte est maintenue dans une position fixe dans l'espace pendant la mise en place des pièces (mise en place des tubes). Cela permet de manière avantageuse la manoeuvre à une seule main. Des développements de l'invention sont donnés dans la suite de la description. Les avantages de l'invention résident notamment dans le fait que le gaz protecteur est guidé de manière à entourer l'électrode incandescente, l'arc électrique et le bain de soudure ainsi que le cas échéant l'électrode en forme de fil consommable et d'éviter la pénétration de l'air notamment de l'oxygène de l'air. Il est ainsi possible de manière avantageuse dans le cas du soudage orbital bout à bout de tuyaux en des matériaux sensibles aux gaz, c'est-à-dire des matériaux qui, même aux températures inférieures au point de fusion, absorbent des gaz tels que par exemple l'oxygène de l'air, d'arriver à un produit soudé ayant des caractéristiques bien déterminées lorsque les conditions de soudage sont déterminées. On évite ainsi en toute certitude des incidents au niveau de pièces très sollicitées par exemple de pièces de réac teurs nucléaires. En outre, la chambre à gaz protecteur diminue la consommation en gaz protecteur. Un exemple de réalisation de l'invention est représenté dans les dessins et sera décrit de façon plus détaillée ci-après. Ainsi - la figure 1 est une vue de-dessus schématique d'une tête à souder, orbitale comportant une chambre de gaz protecteur selon l'invention. - la figure 2 est une vue en coupe suivant la ligne de coupe A-B de la figure 1. - la figure 3 est une vue schématique d'un exemple de réalisation de la chambre à gaz protecteur. La figure 1 est une vue de-dessus d'une pince à souder les tubes 10 pour le soudage mécanisé bout à bout de tubes 11, 12 (figure 2) selon une vue schématique. La pince à souder 10 se compose principalement d'un boitier d'entrainement non représenté, en forme de U pour recevoir la transmission planétaire et une tête à souder 13 fixée dans ce boîtier ; cette tête tourne autour des tubes 11, 12 pour les souder, en étant entraînée par un moteur non représenté en détail. La transmission planétaire qui n'est pas détaillée déplace la bride de fixation 14 en forme de U et le porte-chalumeau 15 ainsi que la tête de chalumeau 16 le long du joint à souder, de forme circulaire. Pour cela, on fixe la pince à souder les tubes sur un tube 11 à l'aide d'une pince proprement dite non représentée en détail. La tête de chalumeau 16 est reliée par des conduites 17 à des sources d'alimentation non représentées pour l'eau, le gaz et le courant. Des perçages longitudinaux et transversaux 18 prévus dans la tête de chalumeau permettent d'envoyer le gaz protecteur dans la chambre à gaz protecteur 20 par l'intermédiaire d'une buse à gaz 19 fixée sur la tête 16. Le perçage transversal 18 est muni d'une vis 22 sur le côté opposé 21 à la buse à gaz 19. La buse à gaz 19 fournit le gaz protecteur de façon à balayer l'électrode non consommable 23. La chambre à gaz protecteur 20 est réalisée en forme de cylindre creux 25 divisé composé de deux demi-coquilles 26, 27. Un perçage traversant 24 est prévu dans la demi-coquille 27, perçage dans lequel pénétrent la buse à gaz 19 et l'électrode 23. Un joint d'étanchéité au gaz 29, souple, prévu dans le perçage traversant 24 et qui s'appuie contre la périphérie extérieure 28 de la buse de gaz 19 ferme le perçage traversant 24 et ainsi la chambre à gaz protecteur 20 contre la sortie de gaz protecteur. La chambre à gaz protecteur 20 comporte un perçage central à gradins 30 muni d'orifices d'entrée 31, 32 de plus petit diamètre, avec des encoches 33, 34. Les encoches assurent l'écartement de-disques de centrage et de passage de gaz 35, 36. Le diamètre intérieur des disques de passage de gaz et de centrage 35, 36 correspond au diamètre extérieur des tubes 11, 12 et permet ainsi un centrage avantageux des tubes 11, 12. Les disques divisés 35, 36 sont fixés dans les encoches 33, 34 à l'aide de vis 50, 51 et peuvent se changer facilement. Entre les deux orifices d'entrée 31, 32 munis des disques de passage de gaz et de centrage 35, 36, on a prévu une zone d'usinage 37 de plus grand diamètre dans laquelle débouche le perçage traversant 24. Comme cela apparaît à la figure 1, les deux demi-coquilles 26, 27 sont munies d'un collier 38. Le collier 38 est en forme de charnière comprenant un levier de basculement 39 qui est relié à une demi-coquille 26, mobile ou susceptible d'être ouverte. Le levier de basculement 39 est relié par une articulation 40 à un levier opposé 41 qui est fixé solidairement à la seconde demi-coquille 27. De manière préférentielle, l'articulation 40 est réalisée en forme de goujon logé dans un per çage 32 traversant le levier 39 et le levier antagoniste 41. Deux barres de fixation 43, 44 prévues sur la bride de retenue 14 fixent le levier antagoniste 41 et ainsi la chambre à gaz protecteur 20 sur la tête à souder 13. De manière préférentielle, la tige de fixation 44 présente un goujon 45 de plus petit diamètre qui constitue l'articulation 40. De plus, un goujon de serrage 46, 47 à gradins est fixé chaque fois sur le levier basculant 39 et le levier antagoniste 41. Les goujons de serrage 46, 47 sont opposés suivant une diagonale et servent à recevoir un ressort de traction 48. Le ressort de traction 48 est étiré lorsque la chambre à gaz protecteur 20 est fermée et il renforce ainsi l'ouverture de la demi-coquille basculant 26. De manière préférentielle, le ressort de traction 48 et l'articulation 40 maintiennent la demi-coquille basculante 26 lors de la mise en place ou du positionnement des tubes 11, et 12 l'un par rapport à l'autre dans une position fixe pour permettre une manoeuvre à une seule main. La chambre à gaz protecteur peut être en un métal de préférence en acier ou en un matériau transparent de préférence en silicone. Lorsque la chambre à gaz protecteur 20 est en un matériau transparent, il est possible de façon avantageuse de teinter la chambre à gaz protecteur 20 et/ou de prévoir une protection aux rayons ultraviolets par un revêtement de filtrage ou par un dépôt métallique fait à la vapeur. Selon une autre réalisation de l'invention (figure 3), la chambre à gaz protecteur 20 est réalisée sous la forme d'un ballon en silicone 60 en forme de poire dans lequel on peut placer des pièces et notamment des tubes 11, 12. Pour cela, le ballon en silicone 60 comporte de préférence une fente d'introduction de pièces 61. Pour éviter toute augmentation de pression de gaz protecteur à l'intérieur du ballon en silicone, ce ballon 60 comporte un orifice de sortie 62. Il est évidemment également possible de souder à l'intérieur du ballon en silicone 60 avec un fil rajouté, consommable. Pour cela, la paroi du ballon en silicone comporte un trou 63 pour l'introduction du fil. Le ballon en silicone 60 est relié par une zone souple 64 et un dispositif de fixation 65 à la buse de gaz 19. La tête à souder 13 est une tête à souder telle que celle décrite déjà aux figures 1 et 2 pour une pince à souder des tubes. Les mêmes références ont été reprises dans les figures 1 et 2 pour la figure 3, sur la tête à souder 13. Il est clair qu'il est également possible de réaliser la chambre à gaz protecteur 20 en d'autres matériaux souples, réfractaires comme par exemple du véton (marque déposée). REVENDICATIONS 1 ) Installation de soudage à l'arc sous gaz protecteur pour réaliser des cordons de soudure circulaires, installation comportant une tête à souder notamment une tête à souder orbitale avec une électrode non consommable qui est reliée à un moyen et est susceptible d'être déplacée le long d'un joint de soudage, circulaire ainsi qu'une chambre à gaz protecteur, installation caractérisée en ce que la chambre à gaz protecteur (20) est fixée à la tête à souder (13), rotative. 20) Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que la chambre à gaz protecteur est réalisée en forme de cylindre creux (25) qui se-com- pose de deux demi-coquilles (26, 27) entourant la pièce (11, 12). 30) Installation selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que dans chaque demi-coquille (26, 27), il y a deux disques à gaz et de centrage (35, 36) écartés l'un de l'autre. 40) Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que les demi-coquilles (26, 27) sont susceptibles d'être reliées par un collier (38). 5 ) Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le collier (38) est réalisé en forme de charnière et comporte un levier basculant (39) qui est relié à une demi-coquille (26) susceptible d'être ouverte. 60) Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que le levier basculant (39) est relié à un levier antagoniste (41) par l'intermédiaire d'une articulation (40), ce dernier levier étant fixé solidairement à la seconde demicoquille (27). 70) Installation selon l'une quelcon que des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que le levier antagoniste (41) est monté sur une bride de fixation (14) par deux tiges de fixation (43, 44). 80) Installation selon l'une quelconque des revendications 6 et 7, caractérisée en ce que l'une des tiges de fixation (44) présente un goujon (45) de petit diamètre qui constitue l'articulation (40). 90) Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que la tête à souder (13) comporte une buse à gaz (19) qui est prévue dans un perçage traversant (24) de la chambre à gaz protecteur (20). 100) Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée par un joint d'étanchéité au gaz (29) souple placé dans le perçage traversant (24), joint qui s'appuie contre la périphérie extérieure (28) de la buse à gaz (19). 11 ) Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisée en ce que la chambre à gaz protecteur (20) est en un matériau transparent muni d'une couche de protection contre le rayonnement ultraviolet. 120) Installation selon l'une quelconque des revendications 1 et 11, caractérisée en ce que la chambre à gaz protecteur (20) est réalisée comme ballon en silicone (60) élastique en forme de poire. 130) Installation selon l'une quelconque des revendications 1, 11 et 12, caractérisée en ce que le ballon en silicone (60) comporte une fente d'introduction de pièces (61) et un orifice de sortie de gaz (62) ainsi que le cas échéant un orifice (63) pour un fil d'addition de soudage. 140) Installation selon l'une quelconque des revendications 1, 11, 12 et 13, caractérisée en ce que le ballon en silicone (60) est fixé à la buse à gaz (19) de la tête à souder (13) par l'intermédiaire d'un dispositif de fixation (65).