Brevet FR2643297A1 — publié le 19900824

La presente invention concerne une tête pour machine de soudage automatique des tubes d'aérorefrigérants, au niveau des collecteurs. Elle concerne plus particulierement une tete pour le soudage automatique de l'extremité des tubes sur la face interne de la plaque tubulaire d'un collecteur d'aéroréfrigérants. Les premiers aerorefrigerants étaient construits avec des tubes assembles sur la plaque tubulaire par dudgeonnage. Cette technique, qui convient pour des performances modestes, a cédé le pas, pour certaines applications sévères, aux constructions soudées-dudgeonnées pour devenir ensuite essentiellement et uniquement soudees. Dans certaines applications, OÙ l'on rencontre notamment des pressions importantes, de llordre de 200 bars les collecteurs sont constitués d'une plaque tubulaire et, en face de cette plaque tubulaire, d'une plaque dite à bouchons chaque bouchon se situant dans le prolongement du tube de la plaque tubulaire pour permettre par exemple son inspection et eventuellement son remplacement.Le diamètre de l'orifice recevant le bouchon est sensiblement supérieur au diametre du tube correspondant La présente invention a pour objet une tete pour machine de soudage, qui permet de réaliser une soudure à 1 t intérieur même du collecteur, entre l'extrémité du tube et la plaque tubulaire ; l'extremite du tube débordant legèrement à l'intérieur du collecteur, sur la face interne de ladite plaque tubulaire. La présente invention a pour objet une tête pour machine de soudage qui permet de réaliser cette operation de soudage en aveugle, de façon automatique, avec toutes les garanties requises pour ce type de soudure. La tête de soudage selon l'invention comporte - une torche de soudage et son support axial allonge l'encombrement transversal des deux, en position inactive de soudage est sensiblement Inférieur au diamètre interne des orifices de la plaque à bouchon - un centreur disposé a l'extremite du. support axial, au-del de la torche, qui est destine à s'enfiler dans le tube a souder - une bride fixee sur la plaque a bouchon, et qui assure le guidage et le maintien du support axial de la torche - des moyens de deplacement lateral de la torche, pour l'eloigner radialement de son support axial et la placer en position active de soudage ; l'encombrement transversal de l'ensemble torche-support, en position active de soudage, est supérieur au diametre interne de l'orifice de la plaque â bouchons, dans lequel ont été introduits la torche et son support. Selon une disposition préférentielle de l'invention, les moyens de déplacement latéral de la torche sont constitues de deux biellettes interposees entre cette derniere et son support, et d'une tige de manoeuvre actionnable de l'exterieur du collecteur, c'est-à-dire au-delà de la bride de fixation les deux biellettes forment sensiblement, avec la torche et son support, un parallelogramme qui est deformable au moyen de la tige de manoeuvre pour aire passer ladite torche de sa position inactive, reposant sur son support axial, a sa position active de soudage, et inversement, dans le collecteur. Toujours selon l'invention, une biellette est interposée entre la tige de manoeuvre qui est guidee axialement dans la bride, et la torche de soudage. Selon une autre disposition particuliere de l'invention, les biellettes sont réalisées en materiau du type fibre de verre Toujours selon l'invention, la bride de maintien et de guidage du support axial, est constituee d'une bague filetée, vissée dans l'orifice de la plaque a bouchons situe en face du tube a souder, en lieu et place du bouchon correspondant. Selon une autre disposition de l'invention, la bride est constituee d'une plaque qui est fixee sur le ou les orifices voisins et qui comporte des moyens de maintien et de guidage rotulien du support de torche, pour absorber d'éventuels écarts entre les axes du tube a souder et celui de l'orifice correspondant. Toujours selon l'invention, le centreur de la tête est constitue d'une broche munie de billes de contact, au nombre de trois, reparties sur sa peripherie ; ces billes sont maintenues élastiquement en position expansée. Selon une autre disposition de l'invention, le centreur est constitue d'une broche massive susceptible de dissiper les calories de la zone de soudage et en particulier de l'extrémité du tube pour éviter son effondrement. Selon une autre disposition préférentielle de l'invention, le centreur est relié à l'extrémité du support axial, au moyen d'une plaque conformee selon une demi-bague et realisee en matériau conducteur de la chaleur. Toujours selon l'invention, le support axial est constitué d'un barreau qui sert de berceau à la torche de soudage dans sa position inactive ; la partie du barreau correspondante est en creux avec une forme arrondie complémentaire de celle de ladite torche ; les flancs du barreau comportent les axes pour les biellettes et l'autre face du barreau est de préférence arrondie, avec un diametre sensiblement inférieur à celui des orifices de la plaque à bouchon. Mais l'invention sera encore illustree a l'aide de la description suivante et des dessins annexes, donnes a titre indicatif et dans lesquels - la figure 1 est une vue d'une tête de machine de soudage, en position normale de travail dans un collecteur - la figure 2 est une vue selon 2-2 de la figure 1 - la figure 3 est une vue comme la figure 2 mais avec la torche en position inactive de soudage, posee sur son support axial. On a represente figure 1, la-tete de la machine de soudage, uniquement. Cette tete est installée dans un collecteur, represente en coupe, qui comporte une plaque a bouchon 1, une plaque tubulaire 2 et un tube 3 positionne dans la plaque tubulaire 2 et dont l'extremite 4 deborde de la face interne 5 de ladite plaque tubulaire. Le tube 3 est centre sur l'axe 6 qui correspond a l'axe de l'orifice 7 de la plaque a bouchon 1, par lequel orifice on fait pénétrer la tete de soudage dans le collecteur. Cette tete de soudage est constituée d'une torche B, pour du soudage électrique selon le procédé connu TIG par exemple. Cette torche 8 comporte une électrode 9 qui est déplacée le long des bords a souder a une distance constante prédéterminée pour réaliser la fusion de la matière par un arc électrique dans une atmosphère de gaz inerte qui est amené au moyen d'une conduite souple 10 isolante à l'interieur de laquelle se trouve par ailleurs le fil d'alimentation électrique de l'électrode 9. Dans la plupart des cas, ce soudage s'effectue avec métal d'apport pour former une masse fondue qui remplit la zone de soudage et permet d'obtenir les caracteristiques mécaniques requises, par la formation d'un cordon de soudure. On remarque, sur la figure 1, l'extrémite du guide 11 qui permet d'amener le métal d'apport 12 sous la forme classique d'un fil. La torche est solidaire d'un support 13 qui s'étend selon l'axe principal 6 dans le collecteur d'une part, entre les deux plaques 1 et 2 et a l'exterieur du collecteur, au-delà de la plaque à bouchons 1. Ce support 13 se presente sous la forme d'une barre aliongee dont la section apparait figures 2 et 3. La torche 8 est solidaire du support 13 par l'intermediaire de deux biellettes 14 et 15, sensiblement paralleles. Les deux biellettes 14 et 15 forment sensiblement, avec la torche 8 et le support 13, un parallélogramme déformable. On remarque en effet que la torche 8 et en particulier sa partie arrière 8' interposée entre la conduite 1Q et ladite torche 8, est sensiblement parallele au support 13. Les deux biellettes 14 et 15 se situent vers l'extrémité du support 13, sensiblement a mi-distance des deux plaques 1 et 2 du collecteur, comme représenté figure 1. Les biellettes 14 et 15 forment, avec le support 13 et la partie arrière 8' de la torche un parallelogramme régulier c'est-à-dire avec des cotés opposes toujours paralleles et égaux. Cependant on peut prévoir, pour améliorer sensiblement la distance R de l'electrode 9 par rapport a l'axe 6 et surtout son orientation, de placer les biellettes 14 et 15 de façon qu'elles soient convergentes au-dessus de la torche 8. Dans ce cas, la torche 8 peut etre legerement inclinée par rapport a son support 8' pour que l'électrode 9, au lieu dextre parallele ~l'axe 6, converge vers cet axe 6, en avant de ladite torche 8.Dans cette position, l'électrode 9 procure une meilleure fusion de la face interne 5 de la plaque tubulaire 2 et de l'extrémité 4 du tube 3 a souder. Les biellettes 14, 15 et 17 sont réalisées en fibre de verre de façon a permettre l'isolation électrique de la torche 8 et en particulier de sa partie arriere 8' par rapport au support 13 et a la tige de manoeuvre 16. Une tige de manoeuvre 16 qui s'étend le long du support 13 est reliée a la torche 8 et en particulier a sa partie arriere 8' au moyen d'une autre biellette 17. Cette biellette 17 est articulée au niveau de la partie arriere 8' de la torche sur l'axe 18 de la biellette 14. La tete de soudage comporte encore, fixée sur la plaque a bouchon 1, une bride 19 munie, tel que représenté dans l'exemple de la figure 1, d'une 'bague filetée 20 qui se positionne dans l'orifice 7 en lieu et place du bouchon correspondant au tube 3. Le diametre interne de l'orifice 7 est sensiblement superieur au diametre externe du tube à souder 3. Cette bride 19 assure le guidage et le maintien du support 13, en offrant le passage a la tige de manoeuvre 16 ainsi qu'a la conduite 10 d'alimentation générale de la torche 8 et au guide 11 du fil 12. Des moyens classiques, permettent de faire tourner l'ensemble constitué du support 13, de la tige de manoeuvre 16, de la conduite 10 et du guide 11, pour réaliser une soudure entre la plaque tu-bulaire 2 et l'extremite 4 du tube 3 tout autour de cette extrémité. On remarque encore, figure 1, que la tete comporte, a ltextrémite du support 13, au-del de la torche, un centreur 21 constitue d'une broche 22 de forme générale cylindrique et allongée disposée a l'interieur du tube 3. Cette broche comporte plusieurs billes 23 en contact avec la paroi interne du tube 3.Ces billes 23, au nombre de trois, réparties sur une circonférence, sont maintenues élastiquement en position expansée de façon a réaliser un auto-centrage dans le tube 3 Ce centreur 21 est relativement massif ; sa longueur est de l'ordre de quatre fois son diamètre, et il est réalisé en un matériau susceptible de drainer la chaleur qui se dégage au niveau de la soudure pour éviter une fusion trop importante de l'extrémité 4 du tube 3 et en particulier éviter l'eftondrement de cette extrémité. Le centreur 21 est relié au support 13 au moyen d'une demi-bague 24, qui se situe sous la torche 8 lorsqu'elle est en position active de soudage comme représenté figure 1. Cette demi-bague 24 se présente sous la forme d'un arc de cercle, conformé à l'extrémité du support 13 et du centreur 21. Cette demi-bague 24 est réalisée de préférence en un matériau du genre cuivre, bon conducteur de la chaleur de façon à drainer la chaleur vers le centreur 21. On a représenté, figure 2, une section selon 2-2 de la tete de soudage lorsque la torche est en position active de soudage comme sur la figure 1. Cette section fait apparaître la partie arrière 8' de la torche 8 et le support 13. Entre les deux on remarque les biellettes 15. Le support 13 se situe principalement sous l'axe principal 6 alors que la torche se situe au-dessus de cet axe 6. La figure 3 représente, pour cette même section 2-2, de la tête, la partie arrière 8' de la torche reposant sur son support 13, la torche 8 est alors en position inactive de soudage, susceptible de passer par l'orifice 7 de la plaque à bouchons 1. L'ensemble support 13 et torche 8 dans cette position, a un encombrement transversal qui est inférieur au diametre intérieur de l'orifice 7 de la plaque a bouchon 1. L'ensemble support 13-torche 8, représenté figure 2, c'est-à-dire en position active de soudage, a un encombrement transversal, lorsque la torche est éloignée de son support 13, nettement supérieur au diamètre interne de l'orifice 7. On remarque, figures 2 et 3, que le diamètre D de l'orifice 7 est inférieur à l'encombrement H de la tete, lorsque la torche et en particulier sa partie arrière 8' est éloignée de son support 13 par les biellettes 15, 14. Dans cette position, qui correspond à la figure 1, l'électrode 9 de la torche de soudage 8 se situe à une distance-R superieure au rayon r du tube 3. On remarque, figures 2 et 3, que la partie arrière 8' de forme générale cylindrique correspondant à la forme de la torche 8, comporte deux faces latérales planés 25 au niveau desquelles sont ancrées les biellettes 14 et 15. Ces faces latérales 25 se situent dans le prolongement des cotes 26 du. support 13. On remarque, pour ce support 13 qu'il comporte une surface, du côté de la torche 8 qui est en creux de façon à épouser la forme de ladite partie arriere 8'. L'autre face 28 du support est arrondie, avec un diametre qui correspond sensiblement a celui de l'orifice 7. Le mode opératoire pour une opération de soudage d'un tube 3 sur la plaque tubulaire 2 est le suivant. La tete de soudage est introduite par orifice 7 de la plaque a bouchon 1, disposé en face du tube a souder. Pour pouvoir réaliser cette introduction, la torche 8 est assise sur son support 13 c'est-à-dire que l'ensemble support 13-torche 8 a un encombrement transversal inférieur au diametre de l'orifice 7, comme représenté figure 3. Le centreur 21 est introduit dans le tube 3 a souder. Le centrage de la tete s'effectue automatiquement au moyen des billes 23 qui permettent un autocentrage élastique. La bride 19 est vissée, au moyen de sa bague 20 dans l'orifice 7 de la plaque a bouchon 1.Ensuite la torche 8 est placée en position active de soudage au moyen de la tige de manoeuvre 16 actionnée au-del de la-bride 19, par des moyens appropriés, a l'exterieur du collecteur. La position de la torche 8 et en particulier de llelectrode 9 est ajustée au moyen de la bride 19, en vissant plus ou moins la bague filetée 20. Cet ajustement de l'electrode 9 par rapport au tube 3 et a la plaque tubulaire 2 peut s'effectuer par le contrôle de la tension entre ltélectrode et les parties à souder. Lorsque. la torche est en position de soudage et que la fusion des parties a souder a commencé, le support 13 est animé d'un mouvement de rotation autour de l'axe 6, entraînant la torche 8, pour réaliser un cordon de soudure tout autour de l'extrémité 4 du tube 3. Dans certains cas, le tube 3 peut se situer dans une position légerement décentrée par rapport a l'orifice 7 du bouchon correspondant. La bride 19 peut etre constituée d'une plaque fixée sur un ou plusieurs autres orifices 7 de la plaque a bouchons 1. Cette plaque, non représentée, comporte alors, pour maintenir et guider le support 13 notamment, un dispositif de type rotulien qui absorbe le désaxage de l'orifice 7 et du tube 3 correspondant. Dans ce cas particulier on peut également utiliser un centreur 21 de dimension plus réduite dont la longueur serait par exemple égale a deux fois son diametre. Les signes de référence insérés apres les caractéristiques techniques mentionnées dans les revendications ont pour seul but de faciliter la compréhension de ces dernieres et n'en limitent aucunement la portée. - REVENDICATIONS 1.- Tête pour machine de soudage automatique en aveugle, de l'extrémité de tubes (3) sur la face interne (5) de la plaque tubulaire t2) d'un collecteur d'aéroréfrigérant, laquelle tete est introduite par l'orifice (7) correspondant au tube a souder, sur la plaque a bouchon (1), caractérisée en ce qu'elle comporte - une torche (8) et son support axial (13) allongé l'encombrement transversal de l'ensemble torche-support, en position inactive de soudage, est sensiblement inférieur au diametre D de l'orifice (7) de ladite plaque à bouchon (1) - un centreur (21) disposé à l'extremite du support (13), au-delâ de la torche (8), s'enfilant dans le tube (3) à souder - une bride (19) fixée sur la plaque a bouchon (1) et qui assure le guidage et le maintien du support (13) notamment - des moyens de déplacement latéral de la torche (8), pour l'éloigner radialement de son support (13) et la placer en position active de soudage ; l'encombrement transversal de l'ensemble torche (83-support (13), en position active de soudage, étant supérieur au diamètre D dudit orifice (7) d'introduction de l'ensemble. 2.- Tete pour machine de soudage automatique en aveugle, selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens de déplacement latéral de la torche (8) par rapport à son support (13) sont constitues d'une part, de deux biellettes (14, 15), interposées entre la partie arrière (8') de la dite torche (8) et de son support (13), et, d'autre part, d'une tige de manoeuvre (16) actionnable de l'extérieur; c'est-à-dire au-delà de la bride de fixation (19) ; les deux biellettes (14, 15) forment sensiblement, avec la partie arrière (8') de la torche (8) et son support (13), un parallélogramme qui est déformable au moyen de la tige de manoeuvre (16) pour faire passer ladite torche (8) de la position inactive de soudage à sa position active et inversement, à l'interieur du collecteur. 3.- Tete pour machine de soudage automatique en aveugle, selon la revendication 2, caractériSee en ce qu'elle comporte une biellette (17) interposée entre la tige de manoeuvre (16) qui est guidée axialement dans la bride (19), et la partie arriere (8') de la torche (8). 4.- Tête pour machine de soudage automatique en aveugle, selon l'une quelconque des revendications 2 ou 3, caractérisée en ce que les biellettes (14, 15, 17) sont réalisées en un matériau isolant électriquement. 5.- Tete pour machine de soudage automatique en aveugle, selon l'une quelconque des revendications 1 a 4, caractérisée en ce qu'elle comporte une bride (19) constituée d'une bague filetée (20), vissée dans l'orifice (7) de la plaque a bouchon (1), situé en face du tube (3) a souder. 6.- Tete pour machine de soudage automatique en aveugle, selon l'une quelconque des revendications i à 4, caractérisée en ce qu'elle comporte une bride (19) constituée d'une plaque fixée sur le ou les orifices (7) de la plaque a bouchon (1), et qui comporte des moyens de maintien et de guidage du type rotulien pour notamment le support (13) de la torche (8), afin d'absorber d'eventuels ecarts entre l'axe du tube (3) a souder et celui de l'orifice (7) correspondant. 7.- Tete pour machine de soudage automatique en aveugle selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce qu'elle comporte un centreur (21) constitue d'une broche (22) munie de billes (23) de contact avec la paroi interne du tube (3) a souder ; lesquelles billes t23) sont maintenues élastiquement en position expansee. 8.- Tete pour machine de soudage automatique en aveugle selon la revendication 7, caracterisee en ce qu'elle comporte un centreur (21) constitue d'une broche (22) massive réalisée en matériau susceptible de dissiper la chaleur de la zone de soudage afin d'éviter notamment un effondrement de l'extremite (4) du tube (3) a souder. 9.- Tete pour machine de soudage automatique en aveugle selon l'une quelconque des revendications 7 ou 8, caractérisée en ce qu'elle comporte unedemi-bague (24) interposée entre l'extrémité du support (13! et le centreur 10.- Tête pour machine de soudage automatique en aveugle, selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caracterisee en ce qu'elle comporte un support (13) constitué d'un barreau servant de berceau a la torche (8) dans sa position inactive, la partie du barreau tournée vers la torche (8) est conformee en creux avec une forme complementaire à celle de ladite torche, les flancs du barreau comportant des axes pour les biellettes (14 et 15), et l'autre face du barreau, à l'oppose de la torche (8), est conformee de preference avec un arrondi correspondant sensiblement au diametre des orifices (7J de la plaque a bouchon (1).