Brevet FR2657282A1 — publié le 19910726

La présente invention est relative à un procédé et à un dispositif pour réaliser le soudage dtune virole sur un fond. On sait que, notamment pour réaliser des cuves ou des réservoirs, on est amené à souder des viroles qui sont constituées par des cylindres de tôle préalablement mis en forme, sur des fonds qui sont généralement des pièces de forme qui se raccordent tangentiellement à la virole. Dans beaucoup de cas, ces pièces de chaudronnerie sont réalisées en acier inoxydable notamment pour des usages dans les industries pharmaceutiques ou alimentaires, ce qui implique des soudures de qualité relativement élevée. Pour procéder à de tels soudages, il est actuellement connu de fixer le fond sur la virole à l'aide de quelques points de soudure puis de procéder manuellement à la réalisation du cordon de soudure le long de la ligne de jonction de la virole et du fond. Ce procédé présente l'inconvénient d'être relativement coûteux en main-d'oeuvre et de donner lieu à la réalisation de cordons de soudure qui présentent des imperfections. Il est également connu de placer la virole sur des galets pour la faire tourner horizontalement autour de son axe, la torche de soudure étant supportée par une potence. Ce procédé donne lieu à des investissements relativement élevés compte-tenu de la rigidité importante que doit présenter la potence et du positionnement précis qui doit conserver l'appareil de soudage par rapport aux deux pièces à souder. La présente invention est relative à un procédé et à un dispositif qui évitent les inconvénients précités et qui permettent de réaliser dans des conditions peu coûteuses des soudures de qualité. La présente invention a pour objet un procédé pour souder un fond sur une virole cylindrique, caractérisé par le fait que : lton fixe le fond sur la virole par exemple à l'aide de quelques points de soudure ; l'on place la virole munie du fond sur un dispositif qui l'entratne horizontalement en rotation autour de son axe ; l'on place sur le haut de la virole au voisinage de son extrémité qui supporte le fond, un chariot muni de roulettes par lesquelles il repose la virole, ledit chariot étant maintenu en position fixe tandis qu'il roule sur la virole, au moins un galet de guidage roulant sur le fond en assurant le positionnement du chariot par rapport à la ligne de jonction de la virole et du fond, un moyen exerçant sur le chariot un effort suffisant pour maintenir le ou les galets de guidage appliqués contre le fond ; et que l'on procède au soudage du fond sur la virole à l'aide d'une torche solidaire du chariot. Selon un mode de mise en oeuvre particulier de l'invention, le chariot repose sur la virole par l'intermédiaire de roulettes dont l'axe de rotation est décalé angulairement par rapport à l'axe de la virole, de telle sorte que lors de la rotation de cette dernière, les roulettes sont amenées à déraper en exerçant sur le chariot un effort qui applique en permanence la ou les galets de guidage contre le fond. Selon un mode de mise en oeuvre particulier de l'invention, on détermine la position verticale de la torche de soudage par rapport à la ligne de soudage, par exemple à l'aide d'un galet qui roule sur la virole et dont la position est réglable par rapport à la torche. Selon un mode de mise en oeuvre préféré de l'invention, on soumet la torche de soudage à des mouvements alternatifs de va-et-vient le long de la ligne de soudage. Ces mouvements alternatifs peuvent avoir par exemple une fréquence de 60 à 90 va-et-vient par minute avec une amplitude par exemple de 2 à 5 mm. Dans un mode de mise en oeuvre particulier du procédé selon l'invention, on utilise une torche de soudage électrique fonctionnant selon le procédé T.I.G. avec métal d'apport. Le procédé selon l'invention permet de réaliser des soudures de très bonne qualité à une vitesse par exemple de 20 à 40 cms par minute, l'opérateur ayant seulement à ajuster la position des galets de guidage par rapport au chariot en fonction des tolérances de fabrication de la virole et du fond et à régler la hauteur de la torche par rapport à la ligne de soudage de manière à obtenir la meilleure qualité de soudure possible. La présente invention a également pour objet un dispositif de soudage pour mettre en oeuvre le procédé précité, ce dispositif étant caractérisé par le fait qu'il comporte en combinaison : un dispositif muni de galets dont au moins un est moteur pour entratner la virole horizontalement en rotation ; un chariot reposant par des roulettes sur l'extrémité de la virole qui comporte le fond ; au moins un galet de guidage dont l'axe est sensiblement perpendiculaire à l'axe de la virole et qui est solidaire du chariot, assurant le positionnement de ce dernier en roulant sur le fond ; un moyen pour maintenir le chariot immobile ; un moyen pour exercer sur le chariot un effort tendant à appliquer le ou les galets des guidages contre le fond ; et une torche de soudage solidaire du chariot disposée en vis-à-vis de la ligne de soudure à effectuer entre la virole et le fond. Dans un mode de réalisation particulier de l'invention, le chariot roule sur la virole par l'intermédiaire de roulettes dont les axes font un léger angle par rapport à l'axe de la virole de telle sorte que lors de la rotation les roulettes dérapent en exerçant sur le chariot un effort parallèle à l'axe de la virole qui tend à appliquer les galets de guidage sur le fond. Dans un mode de réalisation particulier de l'invention, le ou les galets de guidage qui prennent appui sur le fond sont réglables en position par rapport au chariot pour permettre le positionnement précis de la torche par rapport à la ligne de soudure à effectuer. Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, la torche est montée sur un dispositif mobile par rapport au chariot qui permet de régler en permanence la hauteur de la torche par rapport à la ligne de soudure, par exemple à l'aide d'un galet qui est supporté par le dispositif mobile et qui roule sur la virole. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, la torche est montée sur le chariot en étant articulé autour d'un axe sensiblement parallèle à l'axe de la virole et elle est entraînée selon un mouvement de va-et-vient autour de cet axe, par exemple à l'aide d'une came ou d'un système bielle-manivelle. Dans le but de mieux faire comprendre l'invention, on va en décrire maintenant à titre d'illustration et sans aucun caractère limitatif, un mode de réalisation pris comme exemple et représenté sur le dessin annexé dans lequel - la figure 1 est une vue schématique en élévation d'un dispositif de soudage selon l'invention, - la figure 2 est une vue de gauche correspondant à la figure 1, - la figure 3 est une vue de-dessus correspondant à la figure 1, - la figure 4 est une vue partielle à plus grande échelle de la partie supérieure de la figure 1, - la figure 5 est une vue partielle à plus grande échelle de la partie droite de la figure 2, - et la figure 6 est une vue partielle à plus grande échelle de la partie gauche de la figure 3. On a représenté sur le dessin la virole 1 et le fond 2 qui sont réunis par des points de soudure tels que 3 effectués manuellement. La virole est placée horizontalement sur des galets tels que le galet 4 représenté sur la figure 1, au moins un galet, et de préférence un à chaque extrémité de la virole, sont entraînés en rotation à une vitesse périphérique correspondant à la vitesse à laquelle on veut réaliser la soudure. Les galets moteurs sont de préférence entratnés par un variateur de vitesse qui permet d'adapter la rotation de la virole aux conditions de la soudage que l'on réalise. On a schématiquement représenté dans le haut de la figure 1 le chariot 5 qui repose sur le haut de la virole par des roulettes 6 qui seront décrites ultérieurement plus en détail. Deux galets de guidage 7 solidaires du chariot 5 tournent chacun autour d'un axe sensiblement perpendiculaire à l'axe de la virole en roulant sur le fond 2. Un dispositif à vis non représenté commandé par une mollette 8 permet de régler la position de chaque galet de guidage 7 par rapport au chariot 5. Une biellette 9 dont une extrémité 10 est reliée à un point fixe maintient le chariot en position en évitant qu'il soit entraîné par la rotation de la virole qui s'effectue dans le sens de la flèche F (figure 2). On voit également sur les figures 1, 2 et 3 la torche Il de soudage qui est montée articulée autour d'un axe 12 parallèle à l'axe de la virole I et qui subit des mouvements de pivotement alternatifs autour de cet axe 12 par l'intermédiaire d'une bielle 13 actionnée par une manivelle 14. Un galet 15 qui roule sur la virole permet de régler la hauteur de la torche il par rapport au cordon de soudure comme cela sera expliqué ci-dessous. On retrouve à plus grande échelle sur la figure 4 la virole 1 et le fond 2, ainsi que le chariot 5 qui roule par ses roulettes 6 sur la virole et qui supporte les galets de guidage 7 dont le positionnement par rapport au chariot est déterminé à l'aide des boutons moletés 8. La torche de soudage Il est supportée par une lunette 16 qui est articulée sur un axe 17 solidaire d'un bottier 18 lequel est monté articulé à une de ses extrémités en 19 sur un étrier 20 solidaire du chariot 5. Il en résulte que la torche Il peut être soumise à un double mouvement de pivotement, à savoir autour de l'axe 17 sensiblement parallèle à l'axe de la virole et autour de l'axe 19 qui est tangentiel à la virole. Compte-tenu des faibles amplitudes qui sont nécessaires pour le débattement angulaire du bottier 18, on peut considérer en première approximation que la torche Il peut être réglée en hauteur par rapport au cordon de soudure tout en restant dans le plan de l'extrémité de la virole. Le positionnement angulaire du bottier 18 est déterminé à l'aide du galet 15 qui est monté sur un levier coudé 21 articulé sur une pièce 22 solidaire du chariot 5 et qui par l'intermédiaire d'une biellette 23 est relié à un écrou 24 solidaire d'une tige filetée qui tourillonne dans le bottier 18 et qui peut être réglée en rotation par la roue moletée 25. On comprend qu'en déplaçant l'écrou 24 à l'aide de la roue 25, par exemple vers la droite (vu comme sur la figure 5), l'extrémité inférieure du levier 23 étant maintenue par l'intermédiaire du galet 15, on provoque un soulèvement de l'écrou 24 et par conséquent, un basculement du bottier 18 qui supporte la torche Il autour de l'axe qui réunit l'étrier 20 au bottier 18, ce qui a pour effet d'augmenter la distance entre la torche et la ligne de soudure. On comprend que l'on peut aisément de cette manière régler la distance entre la torche et la ligne de soudure sans interrompre le processus de soudage. Comme cela est représenté plus en détail sur la figure 5, l'on peut, conformément à un mode de réalisation préféré de l'invention, faire pivoter la torche de soudage 11 autour de l'axe 17 à l'aide d'une biellette 13 reliée à une manivelle 14 qui est elle-même entraînée par un moteur de faible puissance supporté par le chariot, mais qui, pour la simplicité du dessin, n'a pas été représenté. Comme on le voit clairement sur les figures 1, 3, 4 et 6 dans le mode de réalisation décrit, les roulettes 6 tournent autour d'un axe qui fait avec l'axe de la virole un angle par exemple d'environ 10 à 200. Cette disposition présente I l'avantage d'appliquer, d'une manière simple, les galets de guidage 7 contre le fond 2 grâce au léger dérapage des galets 6, ce qui assure un positionnement correct du chariot par rapport à la ligne de soudure 2. Les tolérances de fabrication peuvent être alors rattrapées par l'opérateur en cours de soudage en agissant sur les boutons moletés 8 qui réalisent le réglage fin de la position des galets 7 par rapport au chariot 5. Il est évidemment possible d'assurer l'application des galets de guidage 7 sur le fond 2 par d'autres moyens, par exemple en reliant le chariot 5 à un câble dirigé parallèlement à l'axe de la virole, lequel câble étant soumis à l'action d'un contre-poids qui a pour effet d'exercer sur le chariot une force tendant à l'écarter du fond. Dans un mode de mise en oeuvre de l'invention donné à titre d'exemple non limitatif, on réalise la soudure d'une virole en acier inoxydable de 10 à 40 dixièmes d'épaisseur et de 1 à 5 mètres de diamètre sur un fond de même épaisseur en acier inoxydable. La virole est entratnée à une vitesse périphérique de 20 à 40 mètres/minute. La torche de soudage qui est du type T.I.G, est entraînée dans son mouvement de va-et-vient au niveau de la soudure sur une amplitude d'environ 2 à 5 mm avec une fréquence de 60 à 90 va-et-vient par minute. On obtient ainsi, grâce à l'invention, d'une manière simple et peu coûteuse, une soudure d'excellente qualité et d'une très bonne apparence. Il est bien entendu que le mode de réalisation qui a été décrit ci-dessus ne présente aucun caractère limitatif et qu'il pourra recevoir toutes modifications désirables sans sortir pour cela du cadre de l'invention. Il est clair en particulier que le mouvement de va-et-vient qui correspond à un mode de réalisation préféré de l'invention peut être obtenu par des moyens différents de ceux qui ont été décrits. I1 en va de même pour le réglage de la position de la torche de soudure par rapport à la ligne de jonction entre la virole et le fond. Par ailleurs, il va de soi que l'invention peut être appliquée à tout produit de chaudronnerie et qu'il n'est pas limité à la soudure de pièces en acier inoxydable. Enfin, l'invention n'est pas limitée au soudage du fond sur une virole et il peut s'appliquer dans tous les cas analogues tels que le soudage d'une pièce continue sur la périphérie d'un cylindre. REVENDICATIONS 1 - Procédé pour souder un fond (2) sur une virole cylindrique (1), caractérisé par le fait que : l'on fixe le fond (2) sur la virole (I) par exemple à l'aide de quelques points de soudure ; l'on place la virole munie du fond sur un dispositif (4) qui l'entrain horizontalement en rotation autour de son axe ; l'on place sur le haut de la virole au voisinage de son extrémité qui supporte le fond un chariot (5) muni de roulettes (6) par lesquelles il repose sur la virole, ledit chariot étant maintenu en position fixe tandis qu'il roule sur la virole, au moins un galet de guidage (7) roulant sur le fond (2), un moyen exerçant sur le chariot (5) un effort suffisant pour maintenir le ou les galets de guidage (7) appliqués contre le fond (2); et que l'on procède au soudage du fond sur la virole à l'aide d'une torche (11) solidaire du chariot (5). 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on utilise un chariot (5) dont les roulettes (6) ont un axe de rotation décalé angulairement par rapport à l'axe de la virole, de telle sorte que lors de la rotation de cette dernière les roulettes (6) du chariot (5) sont amenées à déraper en exerçant sur ce dernier un effort qui applique en permanence le ou les galets (7) de guidage contre le fond (2). 3 - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'on règle manuellement la position latérale de la torche de soudage (11) par rapport à la ligne de rencontre de la virole (1) et du fond (2) en modifiant la position des galets (7) de guidage par rapport au chariot (5). 4 - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'on règle la position verticale de la torche de soudage (11) par rapport à la ligne de soudage à l'aide d'un galet (15) dont la position est réglable par rapport à la torche (11), ledit galet (15) roulant sur la virole. 5 - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'on soumet la torche de guidage (11) à des mouvements alternatifs de va-et-vient le long de la ligne de soudage de la virole sur le fond. 6 - Procédé selon la revendication 5, caractérisé par le fait que les mouvements alternatifs de la torche (11) ont une fréquence d'environ 60 à 90 va-et-vient par minute et une amplitude de 2 à 5 millimètres. 7 - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'on réalise le cordon de soudure à l'aide d'une torche de soudage électrique fonctionnant selon le procédé T.I.G. 8 - Dispositif de soudage pour mettre en oeuvre le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait qu'il comprend en combinaison : un dispositif muni de galets (4) dont un au moins est moteur pour entraSner la virole (1) horizontalement en rotation un chariot (5) reposant par des roulettes (6) au voisinage de l'extrémité de la virole (1) qui comporte le fond (2); au moins un galet de guidage (7) dont l'axe est sensiblement perpendiculaire à l'axe de la virole et qui est solidaire du chariot (5), assurant le positionnement de ce dernier en roulant sur le fond (2); un moyen (9) pour maintenir le chariot immobile ; un moyen pour exercer sur le chariot un effort tendant à appliquer le ou les galets de guidage (7) contre le fond ; et une torche de soudage (11) solidaire du chariot (5) disposée en vis-à-vis de la ligne de soudure à effectuer le soudage entre la virole et le fond. 9 - Dispositif selon la revendication 8, caractérisé par le fait que le chariot (5) roule sur la virole par l'intermédiaire de roulettes (6) dont les axes font un léger angle par rapport à l'axe de la virole (1) de telle sorte que, lors de leur rotation, les roulettes (6) dérapent en exerçant sur le chariot (5) une force parallèle à l'axe de la virole qui tend à appliquer les galets de guidage (7) sur le fond (2). 10 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 8 et 9, caractérisé par le fait que le ou les galets de guidage (7) qui prennent appui sur le fond sont réglables par rapport au chariot (5). 11 - Dispositif selon l'une quelconques des revendications 8 à 10, caractérisé par le fait que la torche (11) est montée sur un dispositif (18) mobile par rapport au chariot (5) qui permet de régler en permanence la hauteur de la torche (11) par rapport à la ligne de soudure, par exemple à l'aide d'un galet (15) qui est supporté par le dispositif (18) et qui roule sur la virole. 12 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 8 à 11, caractérisé par le fait que la torche (11) est montée sur le chariot en étant articulée autour d'un axe (17) sensiblement parallèle à l'axe de la virole (1) et qu'elle est entraSnée selon un mouvement de va-et-vient autour de cet axe (17), par exemple à l'aide d'une came ou d'un système bielle/manivelle (13,14).