Brevet FR2606693A1 — publié le 19880520

La présente invention concerne le soudage électrique à l'arc des métaux et a notamment pour ob- jet les chalumeaux à tête rotative pour soudage élec- trique à l'arc à électrode non fusible sous gaz de protection. L'invention peut être appliquée à la fabri- cation de produits soudés et de constructions soudées à partir de métaux ferreux et non ferreux et de leurs alliages. On connait un chalumeau à tête rotative des- tiné au soudage électrique à l'arc à électrode non fu- sible sous gaz de protection, comportant une tête ro- tative et des tuyaux d'amenée de courant électrique et de gaz (cf. certificat d'auteur de l'U. R. S. S. N 230 345, cl. B23 K 9/16 publié le 28 Juin 1966). La tête du chalumeau est réalisée démontable et est constituée par deux parties montées de manière qu'on puisse tourner l'une par rapport à l'autre, le plan de séparation étant dans ce cas disposé, de pré- férence, sous un angle de 45 par rapport à l'axe du corps. La construction du chalumeau.n'assurant pas une simple rotation de sa tête dans un plan, il est indispensable de faire une correction dans le but de supprimer un angle d'inclinaison latérale de la tête formé chaque fois et qui n'est pas toujours désirable en faisant tourner le corps du chalumeau par rapport à son axe longitudinal dans la direction opposée. De ce fait, la tête fixée rigidement dans le corps se trouve dans une position qui n'est pas commode pour le soudeur et, par conséquent, le soudeur se fatigue et la productivité de son travail baisse. La position incommode de la tête s'aggrave encore davantage par le fait que l'angle de rotation de la tête est limi- té; il est compris entre 90 et 180 par rapport à l'axe du corps du chalumeau. Comme les tuyaux d'amenée de courant élec- trique et de gaz sont disposés à proximité de la tête, qui s'échauffe pendant le soudage, la durée de service des tuyaux ainsi que tout l'ensemble du chalumeau di- minue globalement. De plus, le chalumeau est caracté- risé par une consommation relativement grande des ma- tériaux pour sa fabrication et par une aptitude médio- cre à la réparation de la construction. On connait un chalumeau à tête rotative uti- lisé pour le soudage électrique à l'arc à électrode non fusible sous gaz de protection ( brevet des Etats- Unis d'Amérique N 2 986 624, cl. 219-75, 30.05.1961), comprenant une tête, deux tuyaux d'amenée de courant électrique munis d'un isolement extérieur, fixes par une extrémité dans le corps du chalumeau et reliés par l'autre extrémité à la tête. Le gaz de protection atteint la tête du cha- lumeau à travers un troisième tuyau, également fixé par une extrémité dans le corps du chalumeau et relié par l'autre extrémité à la tête. L'ensemble de raccor- dement de tous les tuyaux à la tête sert simultanément comme organe démontable d'orientation de la tête et qui est refroidi par de l'eau circulant dans les tuyaux d'amenée de courant électrique, brasés à la partie fixe de l'organe suivant son périmètre extérieur en forme d'une boucle. Le tuyau d'amenée de gaz est brasé à la même partie fixe de l'organe d'orientation de la tête et est mis en communication avec une cavité annulaire à gaz de l'organe d'orientation, cette cavité étant sépa- rée du plan d'assemblage de l'organe d'orientation en vue d'éviter des fuites de gaz par une manchette d'é- tanchéité en matériau plastique élastique. La tête cons- titue, en même temps, une partie mobile de l'organe d'orientation traversée par un canal reliant la cavité intérieure de la tête à la cavité à gaz de l'organe d'orientation. A un angle d'orientation choisi, les par- ties mobiles et fixe de l'organe d'orientation sont blo- quées par une vis. Une telle conception du chalumeau est compliquée et ne permet pas l'orientation de sa tête à un angle supérieur à 180 car les tuyaux fixes rigide- ment à la partie fixe de l'organe d'orientation empêchent de la tourner d'un angle supérieur à cette valeur. Dans ce cas, pour changer l'angle d'orientation de la tête, il est nécessaire de desserrer et de reserrer chaque fois la vis sur l'organe d'orientation, ce qui aboutit à une position de la tête qui n'est pas commode pour le soudeur et, par conséquent, à la baisse de la producti- vité dans son travail. Les tuyaux d'amenée de gaz et de courant électrique fixes rigidement dans le corps du chalumeau ne permettent pas de changer la longueur du chalumeau et d'orienter sa tête par rapport à l'axe lon- gitudinal du corps du chalumeau, ce qui aboutit à des difficultés parce qu'il est devenu plus compliqué de ré- aliser le soudage ou bien, dans certains cas, à une li- mitation notable du domaine de l'utilisation de ce cha- lumeau. En outre, la présence du refroidissement à l'eau du chalumeau, soit supprime la possibilité de l'utiliser pour les opérations de montage réalisées à l'air libre à une température au-dessous de zéro de l'air ambiant, soit nécessite un équipement beacoup plus complexe à cause de l'utilisation d'un système de refroidissement approprié à circulation fermée (à circulation forcée) en utilisant dans celui-ci des liquides résistant au gel. Quant au chalumeau sans refroidissement à l'eau, il est impossible de l'utiliser pour des raisons de cons- truction, ce qui limite considérablement le domaine de son utilisation. On s'est donc proposé de mettre au point un chalumeau à tête rotative pour le soudage électrique à l'arc par électrode non fusible sous gaz de protection dans lequel le raccordement des tuyaux d'amenée de cou- rant électrique à la tête et au corps du chalumeau et le système d'amenée de courant électrique et de gaz assure- raient la rotation de la tête sans limitation de l'angle de rotation, ainsi que la possibilité de régler la lon- gueur du chalumeau, la simplification de la construction du chalumeau, l'élévation de la productivité du travail du soudeur ainsi que l'élargissement de l'emploi du cha- lumeau. Le problème ainsi posé est résolu à l'aide d'un chalumeau à tête rotative pour le soudage électri- que à l'arc à électrode non fusible sous gaz de protec- tion comportant une tête, deux tuyaux d'amenée de cou- rant électrique munis d'un isolement électrique extérieur et fixés par l'une de ses extrémités dans le corps du chalumeau et reliés par les autres de ses extrémités à la tête, caractérisé selon l'invention en ce que les tuyaux d'amenée de courant électrique sont reliés à la tête par l'intermédiaire d'embouts fixes sur les-extré- mités des tuyaux d'amenée de courant électrique et orien- tés l'un vers l'autre et des perçages destinés à recevoir les embouts, lesdits perçages étantménagés dans la tête et ayant la forme correspondant à la forme de la surface extérieure des embouts et en outre en ce que les tuyaux d'amenée de courant électrique sont en communication avec une source de gaz et en ce que des canaux traversants sont ménagés dans les embouts pour relier la cavité intérieure de la tête à la cavité intérieure des tuyaux d'amenée de cou- rant électrique, qui sont sollicités par des ressorts par rapport à la tête et sont montés de façon à pouvoir être déplacés longitudinalement et tournés par rapport au corps du chalumeau. L'invention revendiquée permet de simplifier la conception du chalumeau, de réduire ses dimensions et sa masse sans diminuer la valeur nominale du courant de soudage et de la durée de la charge, de réduire la fatigue du soudeur, d'améliorer les conditions du tra- vail et d'élever la productivité du soudeur, de rendre le chalumeau plus apte à des réparations et d'élargir essentiellement le domaine de son utilisation. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparaîtront 26u6693 mieux à la lumière de la description explicative de différents modes de réalisation donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs avec références aux dessins annexés dans lesquels: - la Figure 1 représente une vue générale d'un chalumeau pour soudage manuel, selon l'invention; - la Figure 2 représente une vue générale du chalumeau pour soudage manuel en position de travail, selon l'invention; - la Figure 3 représente une vue générale du cha- lumeau pour soudage manuel en position de travail en cas de soudage réalisé à un endroit difficilement ac- cessible, selon l'invention; - la Figure 4 représente une vue générale du cha- lumeau pour soudage automatique, selon l'invention. Le chalumeau à tête rotative pour le soudage électrique à l'arc à électrode non fusible sous gaz de protection comporte une tête 1 (Figure 1) dans laquelle sont ménagés des perçages 2 diamétralement opposés et deux tuyaux d'amenée de courant électrique 3 munis d'un isolement électrique extérieur 4. Les tuyaux 3 sont re- liés à la tête 1 à l'aide d'embouts 5 fixés sur les ex- trémités des tuyaux 3 et opposés l'un à l'autre. Les embouts 5 sont engagés dans les perçages 2, dont la for- me correspond à la forme de la surface extérieure des embouts 5. L'autre extrémité de chaque tuyau 3 est enga- gée dans une pièce intercalaire 6, logée dans le corps 7 du chalumeau de manière à pouvoir tournerpar rapport à son axe longitudinal et être bloquée dans une position désirée. En outre, les tuyaux 3 sont sollicités par des ressorts et montés avec possibilité de déplacement lon- gitudinal par rapport à la pièce intercalaire 6 et au corps 7, ce qui permet d'augmenter ou de réduire la lon- gueur; à cet effet, le soudeur extrait par la main le tuyau 3 de la pièce intercalaire et du corps 7 pour ré- aliser le soudage aux endroits difficilement accessi- bles. A l'aide d'un tuyau d'amenée de courant électrique et de gaz 8, les tuyaux 3 sont reliés à une source 9 de gaz. Dans ce cas, des canaux traversants 10 sont ménagés dans les embouts 5. Ces canaux 10 servent à relier les cavités intérieures de la tête 1 et des tuyaux 3. Un bouton 11 destiné à commander le fonction- nement du chalumeau est monté sur le corps 7. Un soudage 14 est amorcé entre une électrode non fusible 12 et une pièce à souder 13 (Figures 2, 3). Le chalumeau revendiqué peut être avantageu- sement utilisé pour le soudage automatique. Une varian- te possible de réalisation du chalumeau pour le soudage automatique est représenté sur la Figure 4. Dans ce cas, le corps 7 est disposé dans le plan perpendiculaire au plan de l'arc et la hauteur de la disposition de la tête au-dessus de la surface de la pièce 13 imposée selon les conditions de la technologie, les angles d'inclinaison de l'électrode 12 dans de différents plans de l'espace sont facilement assurés par l'avancement des tubes 3 extraits de la pièce intercalaire 6 et du corps 7 et par la rotation de la tête 1 autour de l'axe passant par les embouts 5 et par la rotation de la pièce intercalaire 6 avec les tuyaux 3 et la tête par rapport à l'axe longi- tudinal du corps 7. Dans ce cas, on n'a pas besoin de faire appel à des mécanismes spéciaux pour la correction, le déplacement et la rotation qu'on utilise dans les constructions connues des installations automatiques ce qui simplifie notablement la conception du chalumeau et baisse la consomation des matériaux pour sa fabrication et réduit ses cotes d'encombrement. Le chalumeau fonctionne de la manière suivante. On règle le chalumeau 1 (Figures 2, 3) en fonction d'avec quelle main travaille le soudeur (la main droite ou gauche en cas de soudage manuel) en tournant la tête d'un angle requis par rapport à l'axe du corps 7 en le disposant de manière que le bouton de commande 11 se trouve dans une position commode pour le travail. Ensui- te, en appuyant sur le bouton 11 ou en envoyant le si- gnal de commande à partir d'un pupitre de commande en cas de soudage automatique, on applique la tension d'alimentation et on envoie le gaz à travers le tuyau 8 relié aux tubes 3. Le gaz de protection est véhiculé par les tuyaux 3 et les canaux 10 des embouts 5 (Figu- re 1) et atteint la cavité intérieure de la tête 1. Ayant mis en position le chalumeau réglé de cette façon et préparé ainsi au travail à un endroit souhaité, on amorce l'arc 14 (Figures 2, 3) entre l'é- lectrode non fusible 12 et la pièce 13 et on commence à souder. A ce moment, le courant de soudage fourni par la source de courant électrique (non représentée sur les Figures) arrive à la tête 1 ayant passé par la même voie que le gaz, c'est-à-dire à partir du tuyau 8 d'ame- née de courant électrique et de gaz à travers les tuyaux 3 et les embouts 5 (Figure 1), montés de manière étanche dans les perçages 2 ménagés dans la tête 1. Les embouts 5 peuvent être réalisés, par exem- ple, en forme de cônes tronqués, de corps sphériques ou bien en une autre forme. Il convient de noter que la forme du perçage 2 ménagé dans la tête 1 doit être con- forme à la forme des embouts 5, épouser la surface exté- rieure des embouts 5 et les entourer d'une manière étan- che. Cette liaison entre la tête 1 et les tuyaux 3 permet à ceux-ci de tourner l'un par rapport à l'autre et les séparer rapidement (en cas d'une réparation urgen- te) en éloignant tout simplement dans les sens opposés les tuyaux 3 à ressort. C'est pourquoi l'angle de rota- tion de la tête 1 n'est pas limité et peut être choisi dans les limites de 0 à 360 , ce qui permet de créer des conditions aisées de travail avec n'importe quelle main en cas de soudage manuel dans toutes les positions dans l'espace et de prendre en considération l'habitude du soudeur en ce qui concerne l'utilisation du bouton de commande 11 disposé d'un côté préféré sur le corps 7 du chalumeau et d'élargir notablement le domaine d'utilisa- tion du chalumeau dans des conditions particulièrement exigentes et à des endroits difficiles à accéder (voir Figure 3). La possibilité de déplacement longitudinal et de rotation des tuyaux 3 par rapport à l'axe du corps 7 du chalumeau contribue elle aussi à ces avan- tages. Grâce à la pièce intercalaire 6, fixée dans le corps 7 avec la possibilité de tourner autour de son axe, on assure la possibilité de la rotation ou de l'orientation des tuyaux 3 avec la tête autour du même axe que le corps 7 du chalumeau. En amenant le gaz de protection dans la tête 1 de deux côtés à travers les embouts 5 dans le chalu- meau revendiqué, on assure, à la différence de l'amenée du gaz réalisée d'un seul côté dans les chalumeaux con- nus, l'échappement régulier du gaz du chalumeau pour la protection de la zone de soudage, ce qui permet de sim- plifier la conception des pièces intérieures de la tête 1. Le chalumeau est simple en fabrication, néces- site une quantité relativement petite de matériaux pour la fabrication, ne nécessite pas le refroidissement à l'eau et permet de travailler à des courants de soudage élevés (200A et plus) pendant une durée de charge égale à 100 %. En comparaison avec les solutions techniques classiques, ces particularités de la construction amé- liorent sensiblement les conditions de travail du sou- deur, réduisent sa fatigue, élèvent la productivité du travail et améliorent l'aptitude du chalumeau à la ré- paration et élargissent notablement le domaine d'utili- sation du chalumeau, surtout pendant des opérations de montage par soudage aux endroits difficiles à accéder, dans des conditions exigeants lorsque les joints à sou- der se trouvent dans des positions différentes de la position inférieure. REVENDICATION Chalumeau à tête rotative pour le soudage électrique à l'arc à électrode non fusible sous gaz de protection comportant une tête (1), deux tuyaux d'ame- née de courant électrique (3) muni d'un isolement élec- trique extérieur (4), fixés par l'une de ses extrémités dans le corps (7) du chalumeau et reliés par les autres à la tête (1), caractérisé en ce que les tuyaux d'ame- née de courant électrique (3) sont reliés à la tête (1) par l'intermédiaire d'embouts (5) fixés sur les extrémi- tés des tuyaux d'amenée de courant électrique (3) et orientés l'un vers l'autre et des perçages (2) destinés à recevoir les embouts (5), lesdits perçages étant mé- nagés dans la tête (1) et ayant la forme correspondant à celle de la surface extérieure des embouts (5) et en outre en ce que les tuyaux d'amenée de courant électri- que (3) sont en communication avec une source de gaz (9) et que des canaux traversants (10) sont ménagés dans les embouts (5) pour relier la cavité intérieure de la tête (1) à la cavité intérieure des tuyaux d'amenée de cou- rant électrique (3) qui sont sollicités par des ressorts par rapport à la tête (1) et montés de manière qu'ils puissent se déplacer longitudinalement et tourner par rapport au corps (7) du chalumeau.