Brevet FR2598340A1 — publié le 19871113

La présente invention se rapporte à un procédé pour recycler des tubes à surface lisse, des pièces cylindriques, en particulier d'étançons utilisés dans des exploitations minières souterraines et dans la construc5 tion de tunnels, pièces dont l'ancienne couche superficielle est rectifiée au tour jusqu'à éliminer des détériorations et défauts de planéité existants, puis munie d'un revêtement compensateur. L'invention concerne par ailleurs un dispositif pour travailler des tubes, des cylindres, 10 de préférence des étançons, à l'aide d'un mécanisme de rectification au tour et d'un mécanisme de soudage. Des tubes cylindriques et objets analogues, sur lesquels des striures ou autres dégradations se sont formées, doivent être usinés à intervalles réguliers lors15 qu'ils sont employés en coopération avec des systèmes d'étanchement ou systèmes analogues. Par exemple, les pistons d'étançons employés dans les exploitations minières souterraines sont rectifiés au tour, puis munis d'une nouvelle couche de recharge de telle sorte que, après un réusina20 ge et une remise en état correspondants, ils soient disponibles pour une nouvelle utilisation. L'apport par soudage d'une couche de recharge correspondante réclame beaucoup de matière et de temps, cette mise en place proprement dite devant, très souvent, être exécutée à la main du fait de 25 la forme des tubes cylindriques. Il est également connu de placer, sur les tubes et les pistons, des tubes en forme de chemisages correspondant sensiblement à l'épaisseur de la couche enlevée au tour, de façon que ces tubes soient ensuite rapportés par soudage ou par emmanchement 30 à force dans la région supérieure ou la région inférieure. L'inconvénient réside alors dans le procédé compliqué, ainsi que dans le problème consistant en ce que la couche nouvellement mise en place ne peut pas être incluse dans les calculs de stabilité. Par conséquent, des étançons 353 et autres pièces cylindriques réusinés ne demeurent réutilisables que d'une manière limitée, à cause de leur stabilité réduite. Cela nuit considérablement à l'ensemble du procédé de remise en état et réutilisateur ("recyclage"). L'invention a pour objet de simplifier le recyclage de tubes, cylindres et pièces analogues, tout en rendant cette remise en état plus précise,les valeurs de stabilité 5 pouvant être atteintes étant alors comparables aux valeurs initiales. Selon les caractéristiques essentielles du procédé conforme à l'invention, une tôle d'épaisseur supérieure à l'épaisseur enlevée au tour, biseautée sur ses arêtes, 10 est placée en forme de bande sur la région dépouillée au tour, puis fixée en déposant un cordon de soudure dans la gorge formée entre les bandes, après quoi la surface nouvellement formée est réusinée et éventuellement affinée. Ainsi, d'après ce procédé, il est possible de remplacer par une tôle le matériau enlevé au tour, d'une manière préétablie avec précision, et cela de façon que la liaison entre la tôle et le tube ou l'étançon soit telle que la nouvelle tôle, c'est-à-dire le nouveau revêtement, entre pleinement en ligne de compte dans les cal20 culs de stabilité. Ainsi, la pièce réusinée peut être réutilisée au même endroit, c'est-à-dire que, par exemple, l'étançon de galerie peut être réutilisé dans la zone souterraine, et exactement dans la zone de stabilité dans laquelle il était antérieurement en service. Du fait que le cordon de soudure devant être déposé est préétabli avec exactitude par la gorge prédéterminée, l'on peut employer des robots industriels, ce qui facilite considérablement le procédé d'intervention en le rendant moins onéreux, mais simultanément précis, de sorte que la remise en état s'en 30 trouve globalement améliorée. En particulier, le travail précis lors de l'enlèvement au tour ne revêt plus une importance primordiale car, assurément, la tôle forme ensuite la nouvelle surface qui s'applique avec un effet protecteur sur la couche sous-jacente sans que cette der35 nière soit prise en compte pour la stabilité de la couche superficielle. La largeur de la bande de tôle peut être choisie en fonction du cas d'utilisation,et le nombre des cordons de soudure à exécuter être en consequence supérieur ou inférieur. La tôle ou les bandes de tôle offrent en outre, pour le réusinage, une surface qui peut être calculée avec précision et qui est optimalement dis5. ponible, tant pour ce qui concerne le matériau que l'aptitude au traitement de finition ou d'affinage. Selon une réalisation commode du procédé de l'invention, il est prévu que la tôle, sectionnée spiroïdalement et biseautée sur ses arêtes, soit ensuite placée spiroidalement autour du cylindre ou, respectivement, de la pièce devant être réusinée. Grâce à ce mode opératoire, l'on obtient une faculté de charge optimale, aussi bien pour ce qui concerne la liaison entre la tôle et la couche sous-jacente, que pour ce qui concerne la charge de la 15 tôle qui est mise en place et qui, précisément, n'est reliée à la couche sous-jacente que dans des zones individuelles. Du fait que, par exemple, l'étançon ne subit une charge de sollicitation physique que de la part du système d'étanchement au cours du déploiement et de la rétraction, il est possible d'obtenir une surface optimale et, pour ce qui concerne des forces agissant de l'extérieur, le dimensionnement correspondant de la tôle et de la couche préalablement dépouillée permettent, simultanément, d'obtenir également une surface très résistante. Selon une autre caractéristique du procédé de l'invention, la tôle est sectionnée en des bandes qui couvrent seulement une région partielle de la pièce à réusiner, elle est biseautée sur ses arêtes, puis traitée ultérieurement. Ainsi, les tôles sont disposées parallèlement à 30 l'axe du tube ou cylindre et solidarisées par l'entremise des cordons de soudure, ce procédé offrant lui aussi, d'une manière avantageuse, la possibilité d'une automatisation. Pour faciliter le réusinage, il est prévu qu'une tôle résistant à la corrosion, de préférence du type VA, 35 soit sectionnée spiroidalement ou en d'étroites bandes de tôle, pour être ensuite soumises à un traitement ultérieur. En fonction de l'utilisation prévue, un revêtement particulier de la tôle mise en place peut s'avérer superflu, et l'ensemble du procédé peut alors être raccourci et simplifié. Une tôle de ce genre présente en outre des avantages de robustesse, ce qui permet d'augmenter nota5 blement les durées utiles. Selon une autre variante du procédé de l'invention, il est prévu que la tôle en forme de spirale ou de bande soit pourvue, après le traitement ultérieur, d'un revêtement résistant à la corrosion. Cela est particuliè10 rement avantageux lorsque ce revêtement résistant à la corrosion doit satisfaire à des exigences particulières et lorsque, précisément dans le cas de cylindres, une surface lisse la plus uniforme possible est nécessaire. Avantageusement, peu importe, pour le procédé proprement dit, 15 la manière dont le traitement ultérieur s'opère et, en fin de compte, ce traitement peut avoir lieu en une ou plusieurs étapes partielles en fonction des exigences imposées à la pièce usinée. Dans tous les cas, il est de la sorte possible de produire l'état nécessaire à la réutilisation des pièces cylindriques et des autres pièces à usiner, sans que cela exerce des effets négatifs sur la stabilité. Pour pouvoir utiliser des bandes les plus larges possible, tout en atteignant leur fixation en plusieurs 25 zones, il peut être commode de munir la tôle,sectionnée en des bandes, sur sa longueur, d'évidements qui servent ensuite au soudage par points. Ces évidements peuvent être poinçonnés d'emblée dans les tôles et ils sont comblés par un matériau de soudage, auquel cas ils devraient pré30 senter judicieusement une forme rectangulaire pour garantir une liaison linéaire. Ainsi, même en présence de fortes contraintes, une liaison globalement sûre est garantie entre la tôle et la région sous-jacente de la pièce à usiner. Pour garantir une charge la plus favorable possible de la tôle mise en place, il est prévu, selon une autre forme de réalisation du procédé conforme à l'invention, que le cordon de soudure soit à chaque fois déposé selon un angle, de préférence à angle droit par rapport à la direction de charge de sollicitation physique principale prévisible. Pour mettre en oeuvre le procédé conforme à l'in5 vention, on utilise un dispositif muni d'une combinaison d'un mécanisme de rectification au tour et d'un mécanisme de soudage. Grâce à cette combinaison, il est possible pratiquement en une seule passe de travail, aussi bien d'enlever de la pièce la couche détériorée, que de mettre 10 immédiatement ensuite la nouvelle couche en place. Les mécanismes respectifs de rectification au tour et de soudage fonctionnent selon une cadence de travail déterminée, si bien que le rendement de tels dispositifs peut être très élevé. Conformément à l'invention, il est prévu 15 d'associer, au mécanisme de soudage, un palpeur qui peut être adapté aux dimensions et à la forme de gorge préétablie par la tôle, et est réalisé pour assurer une commande correspondante dudit mécanisme de soudage. De cette manière, l'ensemble du processus peut être automatisé car il est créé pour le mécanisme de soudage ultérieur, par l'intermédiaire de la gorge ménagée séparément et du palpeur guidé dans cette gorge, un mécanisme de guidage qui assure dans tous les cas la mise en place précise du cordon de soudure. Conformément à l'invention, il conviendrait de 25 prévoir, entre le mécanisme de rectification au tour et le mécanisme de soudage, une cisaille à tôle qui, installée en amont dudit mécanisme de soudage, est réalisée avec faculté de réglage pour produire une coupe oblique. Par l'intermédiaire de cette cisaille, l'on produit, sur les 30 arêtes de la tôle, le biseau nécessaire qui préétablit une gorge optimale pour les circonstances considérées, cette gorge servant de guide tant pour le palpeur que pour le mécanisme de soudage situé dans la continuité, en vue de l'implantation d'un cordon de soudure défini de manière 35 bien précise, et agissant de manière exacte et adéquate. Pour fixer la tôle dans plusieurs zones, en considérant le pourtour, et en plus du cordon de soudure, il est avantageux que cette tôle soit réalisée de manière à présenter des évidements en forme de fenêtre(s), répartis sur la longueur. Dans ce cas également, à l'aide du même palpeur ou d'un palpeur distinct, il est également possible, pratiquement en même temps que la mise en place du cordon de soudure dans la gorge créée, d'établir dans les évidements, par l'intermédiaire du mécanisme de soudage, la liaison souhaitée entre la tôle et la couche sous-jacente. Le procédé et le dispositif conformes à l'inven10 tion se caractérisent notamment par le fait qu'ils sont appropriés aussi bien pour le recyclage de tubes, étançons et pièces analogues à usiner, que pour la production de nouvelles pièces correspondantes. Au cours de la nouvelle production, le procédé et le dispositif selon l'inven15 tion offrent l'avantage consistant en ce qu'une finition complexe de toute la pièce n'est pas nécessaire, mais qu'il est au contraire possible d'implanter, sur des pièces à usiner conférant seulement les valeurs de stabilité, une tôle qui est déjà préalablement terminée et qui ne réclame, par la suite, qu'un traitement ultérieur adéquat. Au stade du recyclage, il est essentiel de fournir un procédé et un dispositif qui garantissent que les valeurs de stabilité initiales soient à nouveau atteintes, ou soient au moins atteintes de telle manière que les pièces usinées par traitement puissent être employées comme précédemment. Il est de surcroît avantageux que l'ensemble du - procédé se déroule d'une manière très précise, et qu'il puisse être automatisé dans une mesure telle qu'on atteigne des valeurs élevées et uniformes concernant la qualité 30 finale. L'invention va à présent être décrite plus en détail à titre d'exemples nullement limitatifs, en regard du dessin annexé sur lequel: la figure 1 est une représentation schématique d'un cylindre travaillé, avec une tôle implantée spiroïdalement; la figure 2 est une illustration schématique d'un cylindre pourvu d'une tôle en forme de bande s'étendant rectilignement; et la figure 3 montre schématiquement un dispositif pour travailler des cylindres. Des cylindres 3, illustrés sur les figures 1 et 2, ont été traités dans un mécanisme combiné 1, 2 de soudage et de rectification au tour visible sur la figure 3. Alors que, dans la réalisation ressortant de la figure 1, une tôle 4 est mise en place spiroidalement; une tôle 10 4 s'étendant longitudinalement est implantée conformément à la figure 2. Dans tous les cas, les tôles aboutées, ou bien la tôle 4 s'étendant spiroidalement, comportent des arêtes 11 et 12 biseautées de manière à donner naissance à une gorge intercalaire 5. L'on dépose adéquatement dans 15 cette gorge 5, par l'intermédiaire d'un chalumeau de soudage 6 guidé par un palpeur 7, un cordon de soudure qui garantit la liaison intime de la tôle 4 et de la couche sous-jacente, c'est-à-dire le cylindre 3. L'on peut prévoir en plus, avec répartition sur 20 la longueur de bandes 10 de tôle, des évidements 8 et 9 dans lesquels un métal d'apport est également déposé de manière à obtenir, là encore d'une manière adéquate, une liaison entre le cylindre 3 et la tôle 4 ou, respectivement, les bandes 10 de tôle. La figure 3 met par ailleurs en évidence que le palpeur 7 occupe à chaque fois une position avancée par rapport au chalumeau de soudage 6, ce palpeur 7 pénétrant dans la gorge 5 et matérialisant ainsi un guidage approprié du chalumeau de soudage 6 qui suit ses déplacements. 30 Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au procédé et au dispositif décrits et représentés, sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Procédé pour remettre en état des tubes à surface lisse, des pièces cylindriques, en particulier d'étançons utilisés dans des exploitations minières souterraines et 5dans la construction de tunnels, pièces dont l'ancienne couche superficielle est rectifiée au tour jusqu'à éliminer des détériorations et défauts de planéité existants, puis munie d'un revêtement compensateur, procédé caractérisé par le fait qu'une tôle d'épaisseur supérieure à 10 l'épaisseur enlevée au tour, biseautée sur ses arêtes, est placée en forme de bandes sur la région dépouillée au tour, puis fixée en déposant un cordon de soudure dans la gorge formée entre les bandes, après quoi la surface nouvellement formée est réusinée et éventuellement soumise à 15 un traitement de finition ou d'affinage. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la tôle sectionnée spiroidalement et biseautée sur ses ar.&tes, est ensuite placée spiroldalement autour du cylindre ou, respectivement, de la pièce devant être réusinée. 20 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la tôle est sectionnée en des bandes qui couvrent seulement une région partielle de la pièce à réusiner, puis biseautée sur ses arêtes et soumise à un traitement ultérieur. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'une tôle résistant à la corrosion, de préférence du type VA, est sectionnée spiroidalement ou en d'étroites bandes de tôle, puis soumise à un traitement ultérieur. 5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la tôle en forme de spirale ou de bandes est pourvue, après le traitement ultérieur, d'un revêtement résistant à la corrosion. 6. Procédé selon les revendications 1 et 3, carac35 térisé par le fait que la tôle sectionnée en des bandes est pourvue, sur sa longueur, d'évidements servant au soudage par points. 7. Procédé selon la revendication 1 ou l'une quelconque des revendications suivantes, caractérisé par le fait que le cordon de soudure est à chaque fois déposé selon un angle, de préférence à angle droit par rapport à la direction de charge de sollicitation physique principale. 8. Dispositif pour travailler des tubes, des cylindres, de préférence des étançons, à l'aide d'un mécanisme de rectification au tour et d'un mécanisme de soudage, pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quel10 conque des revendications 1 à 7, dispositif caractérisé par le fait qu'un palpeur (7), associé au mécanisme (1) de soudage, peut être adapté aux dimensions et à la forme de la gorge (5) préétablie par la tôle (4), et est réalisé pour assurer une commande correspondante dudit mécanisme 15 de soudage. 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé par le fait qu'une cisaille à tôle, installée en amont du mécanisme (1) de soudage, est réalisée avec faculté de réglage pour produire une coupe oblique. 10. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé par le fait que la tôle (4) est réalisée de manière à présenter des évidements (8,9) en forme de fenêtre(s), répartis sur la-longueur.