Brevet FR2610075A1 — publié le 19880729

PROCEDE POUR LA FÂBRICATION DE TUYAUX A PARTIR DE TOLE DE ZINC, NOTAMMENT DE TUYAUX DE GOUTTIERE, MACHINE POUR LA MISE EN OEUVRE DE CE PROCEDE ET TUYAUX AINSI OBTENUS La présente invention vise un procédé pour la fabrication de tuyaux a partir de tôle de zinc, en particulier de tuyaux de gouttière. Elle vise également une machine pour la mise en oeuvre de ce procédé, incorporant notamment une installation de soudure, et elle vise aussi, à titre de produit industriel nouveau, les tuyaux obtenus par ce procédé, en particulier au moyen de cette machine. Un objet de l'invention est plus particulièrement la réalisation de tuyaux de gouttière en zinc, à partir de feuilles de tôle de zinc décou pées, mises en forme et soudées, le joint de soudure mis en oeuvre étant suffisamment robuste pour permettre au tuyau ainsi constitué de supporter les contraintes mécaniques et de pression auxquelles il est normalement soumis, lorsqu'on l'installe et après sa mise en place sur un immeuble pour assurer l'évacuation des eaux pluviales et, le cas échéant, usées. Un autre objet est la réalisation de tuyaux aisément emboltables les uns dans les autres, pour permettre notamment de former commodément et sans joints de longues conduites de descente des eaux pluviales. Un tuyau selon l'invention, constitué par une feuille de tale de zinc de forme générale rectangulaire, enroulée sur elle-mème en cylindre et dont les bords libres longitudinaux se recouvrent partiellement est caractérisé en ce qu'il comporte un soyage formé par un double pliage sensiblement parallèle à l'un desdits bords libres, ménageant un décrochement vers l'intérieur du tuyau d'une profondeur sensiblement égale à l'épaisseur de la tle et définissant avec ledit premier bord (ou rive) libre une bande marginale, l'autre bord libre du tuyau formé reposant sur la face extérieure de ladite bande marginale et étant soudé à celle-ci par une soudure à l'alliage étain-plomb dont le cordon est interposé entre ce second bord et la surface extérieure de la bande marginale et pénètre par capillarité entre les parties de tôle en contact sur ladite bande marginale. Selon une autre caractéristique de l'invention, pour un embo#tement mutuel des tuyaux, chacun de ceux-ci présente une conicité. A cet effet, la bande marginale présente une largeur qui varie légèrement d'une extrémité du tuyau à l'autre et le recouvrement des deux bords libres suit sensiblement cette variation de largeur pour donner une forme légèrement conique au tuyau. Selon un autre mode de réalisation, le tuyau présente des stries ménagées sur la face extérieure de la bande marginale et dans lesquelles l'acide de décapage et/ou le matériau de soudure ont pénétré. Selon le procédé pour la mise en oeuvre, notamment de ce dernier mode de réalisation, on décape les zones en regard des bords à rapprocher et à souder, par appui au défilé sur une seule de ces zones, en regard d'un organe distribuant par capillarité une solution décapante. Selon l'invention, la machine pour la mise en oeuvre du procédé d'obtention du tuyau comprend successivement: a) une bobine dérouleuse et, éventuellement, des bobines de réserve portant la bande de tale avec un moteur pour le déroulement de ladite bande; b) une station de dressage constituée par un redresseur à rouleaux, et par un système d'amenée; c) une cisaille pour couper à longueur des tronçons de tale; d) un ensemble de formage pour recevoir successivement lesdits tronçons et comportant un mandrin et des mâchoires de formage pour former sur une rive longitudinale du tronçon un soyage à bande marginale de largeur croissante et refermer le tuyau par recouvrement du bord longitudinal laissé libre sur la bande marginale;; e) un chariot de maintien en position par des mâchoires du tronçon ainsi formé en un tuyau et de défilement de la partie de bande marginale non recouverte de chaque tuyau formé sous un dispositif de soudage qui effectue la soudure de ce tuyau; f) un convoyeur acheminant les tuyaux soudés vers une évacuation ou un stockage. Le dispositif de soudage comprend un fer à souder, associé à des moyens de chauffage, au contact duquel des fils de soudure à l'alliage étain-plomb, délivrés par des bobines, sont amenés en parallèle sous la forme d'un peigne par un bloc d'avancement. Selon un autre mode de réalisation, la machine comporte un dispositif de décapage comprenant, dans un réservoir, un mélange décapant (par exemple HCl + Cl2Zn) délivré par capillarité à une brosse en contact avec la partie découverte de la bande marginale de la tole de zinc au cours du déplacement axial de celle-ci. D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention appara#- tront à la lecture de la description suivante donnée uniquement à titre d'exemple, en référence au dessin annexé dans lequel: - la figure 1 est une vue en perspective d'un tuyau selon l'invention; - la figure 2 est une vue partielle, à plus grande échelle, du tuyau de la figure 1, dans la région de recouvrement et de joint du tuyau, avant soudure; - la figure 3 est une vue analogue à la précédente, mais après réali sation de la soudure; - les figures 4 et 5 sont deux vues schématiques, respectivement en élévation et en plan, d'un mode de réalisation de la machine selon l'invention; - la figure 6 est une vue, également schématique, illustrant la phase de soudage du tuyau dans le procédé selon l'invention;; - la figure 7 montre très schématiquement un dispositif de décapage intervenant avant la phase de soudage précédente. Le tuyau 10 représenté à la figure 1 et destiné notamment à etre utilisé comme tuyau de gouttière ou de descente d'eau, est réalisé à partir d'une feuille de tôle de zinc découpée, formée et soudée, comme on le verra plus en détail ci-après. Pour permettre I'embotement mutuel de tuyaux semblables, chaque tuyau présente axialement une légère conicité, le diamètre extérieur d'une extrémité 11 étant légèrement inférieur au diamètre intérieur du l'extrémité opposée 12. Selon une caractéristique de l'invention, pour former le tuyau 10 par enroulement de la feuille de tôle selon un cylindre et rapprochement et superposition des deux bords (ou rives) longitudinaux libres, 13 et 14, de cette feuille, on ménage un décrochement 15 en réalisant un double pliage dans la région de la tôle adjacente au bord 14 disposé vers l'intérieur du tuyau, la profondeur de ce décrochement 15 correspondant sensiblement à l'épaisseur de la tôle. De la sorte, grâce à cette disposition appelée "soyage", le tuyau, lorsqu'il est terminé, présente une section transversale extérieure pratiquement circulaire et sans ressaut (figures 2 et 3). Le décrochement 15 forme une bande marginale 14C qui peut etre plane ou cambrée au diamètre du tuyau et sur laquelle on ménage un espace de largeur a pour le soudage. Comme on le verra ci-après, la largeur de la bande marginale 14C, c'est-à-dire la largeur de soyage est égale à la somme a + b dans laquelle b est la largeur de recouvrement des bords, variant d'une extrémité à l'autre du tronçon de tube en fonction de la conicité désirée. Pour les tuyaux de gouttière courants en zinc, présentant un diamètre compris entre 80 et 120 mm, on a trouvé que la largeur de recouvrement b pouvait être comprise avantageusement entre 5 et 8 mm dans sa partie la plus étroite (la bande marginale 14C s'élargit en général de manière à obtenir une augmentation de diamètre du tuyau d'environ 2 mm). L'espace a destiné à recevoir le cordon de soudure en supportant le plat de la panne du fer de soudage présente en général une largeur comprise entre 3 et 5 mm. La fermeture du tuyau est réalisé au moyen d'un cordon de soudure à l'alliage étain-plomb 17 réunissant les bords 13 et 14 (figure 3), les conditions de soudage étant telles que, par capillarité, la soudure liquide s'étale en 17a entre les deux bords, dans leur zone de recouvrement. De préférence, des stries 19, facilitant la pénétration de la soudure, sont ménagées, par exemple par moletage, dans au moins une des faces en regard des bords 13 et 14 (figure 2). La réalisation du tuyau selon l'invention comporte les phases de procédé suivantes: 1) on déroule et redresse la bande de tôle provenant d'une bobine; 2) on découpe cette bande en tronçons ayant la longueur du tuyau à réaliser; 3) on forme sur l'une des rives du tronçon de tôle un soyage 15 dont la bande marginale 14C présente une largeur légèrement croissante; 4) on forme successivement par roulage chaque tronçon en un tuyau présentant une faible conicité, avec recouvrement du bord longitudinal laissé libre sur la bande marginale pour fermer axialement le tuyau;; 5) on maintient fermement en position par des mâchoires et/ou des pinces le tronçon de bande de tôle ainsi formé en un tuyau et on le transfère à un poste de soudage où on soude l'un à l'autre les bords longitudinaux libres du tronçon de tôle à l'aide d'un cordon de soudure à l'alliage étain-plomb 17 pénétrant par capillarité entre les bords en recouvrement. On a représenté schématiquement aux figures 4 et 5, une machine permettant la mise en oeuvre de ce procédé. Cette machine comporte une bobine dérouleuse 20, flanquée de bobines de réserve 21, à partir de laquelle est déroulée la bande de tôle 22, par exemple en tôle de zinc d'une épaisseur de 0,65 mm. Le déroulement est commandé par un moteur pas-à-pas associé à un variateur de vitesse par contrôle de boucle. En sortant de la bobine 20, la bande passe dans une station de dressage 23, celle-ci comprenant un redresseur constitué de cinq rouleaux trempés rectifiés 25, pour le redressage de la tôle de zinc, ainsi qu'à travers un système d'amenée formé de deux rouleaux 27 à très faible iner- tie, revêtus par exemple de carbure dur pour augmenter l'adhérence et entraînés par un moteur électrique à régulation fine. Une cisaille 28 effectue la coupe à longueur des tronçons de tôle, lesquels passent sur une table de mise en position 29 d'où ils sont transférés à un ensemble de formage 30. Ce dernier, qui comporte un mandrin de formage et deux mâchoires de formage à faible conicité correspondant à celle du tuyau, assure la mise en forme définitive du tronçon de bande. Le tuyau ainsi formé est ensuite saisi fermement par des pinces ou mâchoires portées par un chariot de translation 30a qui roule sur des glissières de guidage 30b pour assurer un défilement longitudinal du tuyau sous un dispositif de soudage 31. Pour permettre la soudure, les pinces ou mâichoires laissent dégagée et orientée vers le haut la partie de largeur a du tuyau 10 correspondant à la bande marginale 14C et au recouvrement des bords. Le dispositif de soudage 31, visible plus en détail à la figure 6, comporte un fer à souder 34 dont la panne 34a disposée dans un plan vertical comporte un plan inférieur 35 qui vient sensiblement en appui sur la bande marginale 14C dans la zone de largeur a et dont la largeur nettement inférieure à cette distance a séparant le bord 13 du tuyau du pli 15 #(figure 2) est de l'ordre de 2 à 3 mm. Le fer à souder 34 est chauffé de toute manière appropriée, soit par effet Joule, grâce à des résistances électriques 36 qui y sont noyées, soit par un brûleur à flammes 37. L'apport de matériau de soudure est effectué grâce à un bloc d'avance 38 alimenté par des fils de soudure 39 à l'alliage étain-plomb, provenant de bobines 40 et qui amène une pluralité de ces fils, formant une sorte de peigne 41, au contact de la panne 34a du fer à souder 34. Le groupement des fils à souder, en forme de peigne 41, a été avantageusement constitué au cours des diverses expérimentations par un groupe de 3 fils de soudure à l'alliage étain-plomb de diamètre 3 mm ou de 4 fils de diamètre 2 mm, ces fils étant répartis dans un plan sensiblement horizontal sur une largeur de 60 à 80 mm où ils viennent en contact avec la panne du fer qui s'étend elle sur environ 100 mm.Les fils de soudure pourraient être remplacés par des billes de soudure distribuées à l'intérieur d'un passage de formation et d'écoulement du matériau de soudure fondu, ce passage étant ménagé à l'intérieur de la panne 34a du fer et débouchant sur le plan inférieur 35 de cette panne. La soudure à l'alliage étain-plomb, liquéfiée au contact de la panne chaude 34a, coule par gravité le long de celle-ci et tombe sur la zone à souder de largeur a où elle s'étale, pénétrant par capillarité entre les deux bords à souder 13 et 14 en formant le cordon de soudure 17 épaissi du coté du bord 13. Afin d'obtenir en continu une soudure de qualité avec des vitesses de défilement au soudage de l'ordre de 0,5 à 1 m par seconde, on prévoit un décapage automatique au défilé des plages à souder. Le décapage peut être effectué, par exemple, au moyen d'un mélange 42 d'acide chlorhydrique HCl et de chlorure de zinc Cl2Zn, contenu dans un réservoir 43 et amené par capillarité à une brosse 44 qui vient au contact de la tôle de zinc (figure 7) sur toute la partie de bande marginale 14C avant que celle-ci ne défile sous le dispositif de soudage. Le mélange décapant 42 remplit les stries 19 ménagées sur la bande marginale 14b et vient en contact avec l'autre rive de la tôle de zinc lorsque l'ensemble de formage 30 referme cette autre rive sur la bande marginale 14b définie par le soyage. L'attaque décapante cesse dès que le contact avec le mélange 42 est interrompu. Après le soudage, les tuyaux terminés sont libérés des pinces et transportés par des galets de glissières 32 pour être éventuellement stockés en 33. Les différents ensembles de la machine décrite ci-dessus sont avantageusement gérés par une commande numérique qui permet l'ajustage et le contrôle des divers paramètres de dimensions et de cyclage intervenant dans le déroulement du procédé. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés et elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art, sans que l'on ne s'écarte de l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS 1.- A titre de produit industriel nouveau, un tuyau, notamment pour descente de gouttière, constitué par une feuille de tôle de zinc de forme générale rectangulaire, enroulée sur elle-me-me en cylindre et dont les bords libres longitudinaux se recouvrent partiellement, caractérisé en ce qu'il comporte un soyage (15) formé par un double pliage sensiblement parallèle à l'un (14) desdits bords libres, ménageant un décrochement vers l'intérieur du tuyau d'une profondeur sensiblement égale à l'épaisseur de la tôle et définissant avec ledit premier bord (ou rive) libre (14) une bande marginale (14C), l'autre bord libre (13) du tuyau formé reposant sur la face extérieure de ladite bande marginale et étant soudé à celle-ci par une soudure à l'alliage étain-plomb dont le cordon (17) est interposé entre ce second bord (13) et la surface extérieure de la bande marginale et pénètre par capillarité en 17a) entre les parties de tôle en contact sur ladite bande marginale (14C). 2.- Tuyau selon la revendication 1, caractérisé en ce que la bande marginale (14C) présente une largeur variant légèrement d'une extrémité du tuyau à l'autre et en ce que le recouvrement des deux bords libres (13,14) suit sensiblement cette variation de largeur, pour donner une forme légère- ment conique au tuyau (10). 3.- Tuyau selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il présente des stries (19) ménagées sur la face extérieure de la bande marginale (14C) et dans lesquelles l'acide de décapage et/ou le matériau de soudure ont pénétré. 4.- Procédé pour la formation d'un tuyau à partir d'une bande de tôle de zinc en bobine, caractérisé par les phases successives suivantes: a) on déroule et redresse la bande de tole provenant de la bobine; b) on découpe cette bande en tronçons ayant la longueur du tuyau à réaliser; c) on forme sur l'une des rives du tronçon de tôle un soyage (15) dont la bande marginale (14C) présente une largeur légèrement croissante; d) on forme successivement par roulage chaque tronçon en un tuyau présentant une faible conicité, avec recouvrement du bord longitudinal laissé libre sur la bande marginale pour fermer axialement le tuyau;; e) on maintient fermement en position par des mâchoires et/ou des pinces le tronçon de bande de tle ainsi formé en un tuyau et on le transfère à un poste de soudage où on soude ses bords longitudinaux l'un à l'autre à l'aide d'un cordon de soudure à l'alliage étain-plomb (17) pénétrant par capillarité entre les bords en recouvrement. 5.- Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'avant soudure, on décape les zones en regard des bords à rapprocher et à souder par appui au défilé sur une seule de ces zones en regard, d'un organe distribuant par capillarité (44) une solution décapante. 6.- Machine pour la réalisation du tuyau selon l'une des revendications I à 3, par mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 4 et 5, caractérisée en ce qu'elle comprend successivement: a) une bobine dérouleuse (20) et, éventuellement, des bobines de réser ve (21) portant la bande de tole (22) avec un moteur pour le déroule ment de ladite bande; b) une station de dressage (23) constituée par un redresseur à rou leaux (25) et par un système d'amenée (27); c) une cisaille (28) pour couper à longueur des tronçons de tôle;; d) un ensemble de formage (30) pour recevoir successivement lesdits tronçons et comportant un mandrin et des mâchoires de formage pour former sur une rive longitudinale du tronçon un soyage (15) à bande marginale (14C) de largeur croissante et refermer le tuyau (10) par recouvrement du bord longitudinal laissé libre (13) sur la bande marginale (14C); e) un chariot de maintien en position par des mâchoires du tronçon ainsi formé en un tuyau et de défilement de la partie de bande marginale non recouverte (14a) de chaque tuyau formé, sous un dispositif de soudage (31) qui effectue la soudure de ce tuyau; f) un convoyeur acheminant les tuyaux soudés vers une évacuation ou un stockage (33). 7.- Machine selon la revendication 6, caractérisée en ce que le dispositif de soudage (31) comprend un fer à souder (34), associé à des moyens de chauffage (36, 37) et au contact duquel des fils de soudure à l'alliage étain-plomb (39), délivrés par des'bobines (40), sont amenés en parallèle sous la forme d'un peigne (41) par un bloc d'avancement (38). 8.- Machine selon l'une des revendications 6 et 7, caractérisée en ce qu'elle comporte un dispositif de décapage comprenant, dans un réservoir (42), un mélange décapant (par exempleHCl + Cl2Zn) délivré par capillarité à une brosse (44) en contact avec la partie découverte (14a) de la bande marginale (14C) de la tôle de zinc au cours du déplacement axial de celle-ci.