Brevet FR2684032A1 — publié le 19930528

PROCEDE ET DISPOSITIF POUR LE SOUDAGE D'ETRIERS CYLINDRIQUES ET ANALOGUES SUR UN SUPPORT METALLIQUE La présente invention concerne un procédé et un dispositif pour le soudage d'étriers cylindriques et analogues sur un support métallique. L'invention s'applique notamment à la fabrication d'échafaudages soudés. Certains échafaudages sont constitués d'un ensemble de montants verticaux sur le pourtour desquels on soude des étriers, par exemple quatre à 90 les uns des autres ; ces étriers servent au maintien de barres horizontales, ou moises, qui supportent les charges. Du fait de cet agencement, les soudures sont soumises à des efforts de cisaillement importants ; or, jusqu'à présent, ces soudures sont uniquement réalisées à l'extérieur des étriers, soit de chaque côté de ces derniers, et il n'est ainsi pas rare de constater des ruptures qui, bien entendu, rendent l'échafaudage inutilisable. On a donc songé, selon la présente invention, à augmenter la section de métal fondu, améliorant du même coup considérablement la sécurité des échafaudages. A cet effet, il est proposé un procédé pour le soudage d'étriers cylindriques et analogues sur un support métallique, caractérisé en ce que l'on soude intérieurement chaque étrier par le moyen d'au moins une torche de soudage délivrant un cordon de soudure dans l'angle formé entre la face interne dudit étrier et la face externe dudit support. Préférentiellement, on réalise les soudures intérieures d'un étrier juste après la réalisation de soudures extérieures, et avant que le métal dudit support et dudit étrier ne soit refroidi. Dans les techniques de soudage antérieures, seul un cordon de soudure déposé en triangle à l'intersection de l'étrier et du montant assurait la liaison ; en particulier, la face d'appui intérieure de chacun des côtés de l'étrier sur le montant n'était pas fondue et seule environ 20 % de la zone d'assemblage était fondue. A l'inverse, du fait de la réalisation d'une soudure intérieure à l'étrier, préférentiellement juste après la réalisation des soudures extérieures et avant que le métal du montant et de l'étrier ne soit refroidi, la totalité du matériau participe à la liaison, le volume de la zone fondue pouvant alors être multipliée jusqu'à quatre. D'un autre côté, on observera également qu'après soudage, les échafaudages sont normalement galvanisés par trempage dans des bains de zinc ou d'alliages de zinc fondus ; lors ce traitement, ils sont généralement plongés dans des bains acides de décapage. Sur les échafaudages classiques, la zone intersticielle entre la face interne de chacun des côtés d'un étrier et son montant constitue alors un piège à acides qui, du fait que les montants et les étriers sont normalement fabriqués en acier (matériau susceptible d'être fragilisé par l'hydrogène des acides de décapage), est un lieu préférentiel d'amorce de rupture (phénomène dit de "corrosion sous racine). Selon l'invention, la zone intersticielle est complétement fondue et on conçoit donc que le fait de supprimer tout piège à acides améliore notablement la tenue à la fatigue des échafaudages. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront mieux de la description qui va suivre d'un mode de réalisation d'un dispositif pour le soudage intérieur d'étriers cylindriques sur un montant métallique d'échafaudage, donné à titre d'exemple non limitatif en référence au dessin annexé sur lequel - la figure 1 est une vue en coupe macrographique de la zone de soudage de l'un des deux côtés de l'étrier sur le montant, - la figure 2 est une vue schématique en perspective arrière d'une tête de soudage pourvue de deux tubes contact pour la réalisation simultanée des deux soudures intérieures de l'étrier, - la figure 3 est une vue en élévation et en coupe longitudinale de la tête de soudage représentée sur la figure 2, le plan de coupe passant par l'un des deux tubes contact. La tête de soudage représentée sur les figures 2 et 3 comporte - une queue de fixation 1 sur un bâti 2 ou un châssis mobile ; - un corps 3 agencé en deux demi-corps symétriques l'un de l'autre par rapport à un plan vertical médian, chaque demi-corps étant pourvu d'un alésage central 4 pour permettre la liaison avec un câble coaxial 5 dont l'âme est constituée par le fil de soudage 6, normalement en acier cuivré, qui circule dans un ressort hélicoïdal concentrique, le gaz de protection se propageant librement autour de ce fil 6 - deux tubes contact 7, un pour chaque demi-corps, concentriques de deux fils de soudage 6, ces tubes 7 et ces fils 6 étant maintenus à un potentiel continu inverse par rapport aux pièces à souder - des évents 8, 9 prévus pour la distribution du gaz de protection, ces évents 8, 9 étant respectivement aménagés au dessus et au dessous de chaque tube contact 7. De manière connue en soi dans les techniques de soudage dites MAG et MIG, les tubes contact 7 sont en cuivre pour permettre le passage du courant vers les fils de soudage 6 qui défilent à travers eux. Chaque tube contact 7 ainsi agence constitue une torche à plasma qu'il convient de déplacer, simultanément avec la torche symétrique du même corps 3, à l'intérieur de la pièce à souder, à savoir un étrier 10, de manière à réaliser, successivement ou simultanément, des cordons latéraux de soudure intérieure entre le montant métallique 11 de l'échafaudage et les deux côtés de l'étrier 10, toute la zone du joint 12 participant à la liaison (Cf. figure 1). Etant donné les dimensions intérieures limitées de l'étrier 10, et le diamètre minimal des tubes contact 7, soit généralement 20 mm de diamètre, il se pose un certain nombre de problèmes que visent également à résoudre l'invention. En particulier, l'encombrement de la tête de soudage doit être adapté à la taille de l'étrier 10. D'un autre côté, vu la proximité des deux tubes contact 7, et étant donné la tension continue à laquelle on porte normalement chacun d'eux par rapport aux pièces à souder, à savoir environ 30 volts, il existe un problème d'isolement entre les deux demi-corps ; en effet, il ne faut pas que le courant d'alimentation du fil de soudage 6 de l'un des tubes contact 7 passe sur le fil de soudure 6 de l'autre tube 7. A cet effet, on a tout d'abord envisagé de réaliser le corps 3 en deux parties, par exemple par usinage d'une pièce monobloc, que l'on coupe en deux demi-corps symétriques pour y insérer une feuille d'isolant, puis que l'on réassemble au moyen d'un ensemble de vis et de boulons, de brides ou analogues. Avec une tête de soudage ainsi constituée, le cycle de soudage d'un étrier 10 sur un montant métallique 11 consiste à souder tout d'abord l'étrier 10 par l'extérieur, au moyen de deux torches à plasma 13 classiques déposant chacune un cordon de soudure à l'intersection de l'un des deux côtés de l'étrier 10 et dudit montant 11, lesdites torches extérieures 13 avançant dans un premier sens autour de l'étrier 10 ; au retour, les deux torches intérieures 7 soudent ensemble les deux côtés intérieurs de l'étrier 10. On observera que cette dernière opération se déroule avantageusement en temps masqué puisque, même si on n'avait pas de torches intérieures 7, les torches extérieures 13 feraient, de la même façon, l'aller-retour le long de l'étrier 10 ; par conséquent, le fait de disposer des torches intérieures 7 sur le même chassis 2 que les torches extérieures 13 ne pénalise en rien le temps de cycle. Cette méthode de fabrication n'est cependant pas obligatoire. En effet, on peut tout aussi bien, au cours du même cycle de soudage, allumer l'une des deux torches 7 à l'aller avec l'autre torche 7 éteinte, puis l'éteindre au retour en allumant la première torche 7. Le problème de la répartition d'énergie entre les deux fils de soudure 6 est, de la sorte, directement résolu. Le corps 3 peut enfin être réalisée à partir d'un matériau isolant, tel qu'un plastique dur, un matériau du type de la bakélite, ou encore un matériau céramique. Dans tous les cas, l'agencement d'un ensemble de deux tubes contact è pour le soudage intérieur de l'étrier & à procure de nombreux avantages. En particulier, dans la configuration représentée sur la figure 2, pour laquelle un étrier 10 à deux côtés parallèles est soudé sur un montant cylindrique 11 de révolution, le volume intérieur de l'étrier 10 constitue une enceinte pratiquement fermée et, de ce fait, l'énergie délivrée par les deux torches à plasma 7 est mieux confinée au niveau de la soudure. Par conséquent, la densité d'énergie à l'intérieur de l'étrier 10 s'avère particulièrement élevée, ce qui permet de fondre la totalité de l'interface entre le côté de l'étrier 10 et le montant 11, avec, en outre, une canalisation plus précise de chacun des fils de soudure 6. D'un autre côté, on observera qu'il est alors inutile, suivant la présente invention, d'agencer des évents de passage du gaz de protection tout autour des tubes contact 7 intérieurs (disposition annulaire), mais qu'il suffit, conformément à la figure 3, que deux évents, l'un supérieur 8, l'autre inférieur 9, soient disposés à peu près symétriquement dans un plan vertical par rapport à chacun desdits tubes 7 ; cet avantage provient de ce que les parois intérieures de l'étrier 10 contribuent à renvoyer le gaz évacué par les évents 8, 9 sur la zone de soudure. Le perçage de l'évent supérieur 8, dont la direction est parallèle à celle du tube contact 7 lui correspondant, doit être réalisé en deux temps ; on perce tout d'abord un orifice borgne 8a parallèlement à la direction du tube contact 7, que l'on intercepte par un second perçage orthogonal 8b permettant de mettre en relation l'alésage central 4 du demi-corps de soudage concerné, où arrive le gaz de protection, et ledit orifice borgne 8a ; on rebouche alors l'extrémité du perçage orthogonal 8b de l'évent 8 afin d'éviter toute fuite de gaz. L'évent inférieur 9, normalement plus incliné vers le bas que le tube contact 7 maintenu dans l'alésage central 4, est obtenu par un perçage direct du demi-corps de soudage débouchant dans cet alésage 4. Les soudures extérieures peuvent être réalisées par des moyens classiques, préférentiellement avant les soudures intérieures, ainsi qu'on l'a vu plus haut ; de cette façon, le cordon de soudure extérieur constitue un support pour le soudage intérieur en évitant notamment le perçage de l'étrier 10 ou du montant 11. Cependant, on peut tout aussi bien prévoir de réaliser des soudures extérieures après les soudures intérieures ; vu la qualité des soudures intérieures, on peut même envisager de ne pas du tout souder l'extérieur des étriers 10. L'invention s'applique notamment à la fabrication d'échafaudages soudés. REVENDICATIONS 1 - Procédé pour le soudage d'étriers (10) cylindriques et analogues sur un support métallique, caractérisé en ce que l'on soude intérieurement chaque étrier (10) par le moyen d'au moins une torche de soudage (7) délivrant un cordon de soudure dans l'angle formé entre la face interne dudit étrier (10) et la face externe dudit support. 2 - Procédé pour le soudage d'étriers cylindriques et analogues sur un support métallique selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on réalise les soudures intérieures d'un étrier (10) juste après la réalisation de soudures extérieures, et avant que le métal dudit support et dudit étrier (10) ne soit refroidi. 3 - Dispositif pour le soudage intérieur d'étriers cylindriques et analogues sur un support métallique, caractérisé en ce qu'il comporte - une queue de fixation (1) sur un bâti (2) ou un châssis mobile, - un corps (3) agencé en deux demi-corps symétriques l'un de l'autre par rapport à un plan vertical médian, chaque demi-corps étant pourvu d'un alésage central (4) pour permettre la liaison avec un câble coaxial (5) dont l'âme est constituée par le fil de soudage (6), normalement en acier cuivré, qui circule dans un ressort hélicoïdal concentrique, le gaz de protection se propageant librement autour de ce fil (6), - deux tubes contact (7), un pour chaque demi-corps, concentriques de deux fils de soudage (6), ces tubes (7) et ces fils (6) étant maintenus à un potentiel continu inverse par rapport au support métallique et à l'étrier (10) à souder, - des évents (8, 9) prévus pour la distribution du gaz de protection, ces évents (8, 9) étant aménagés au dessus et au dessous de chaque tube contact (7). 4 - Dispositif pour le soudage intérieur d'étriers cylindriques et analogues sur un support métallique, selon la revendication 3, caractérisé en ce que le corps (3) est fabriqué par usinage d'une pièce monobloc, que l'on coupe en deux demi-corps symétriques pour y insérer une feuille d'isolant, puis que l'on réassemble au moyen d'un ensemble de vis et de boulons, de brides ou analogues. 5 - Dispositif pour le soudage intérieur d'étriers cylindriques et analogues sur un support métallique, selon la revendication 3, caractérisé en ce que le corps (3) est réalisé à partir d'un matériau isolant, tel qu'un plastique dur, un matériau du type de la bakélite, ou encore un matériau ceramique. 6 - Echafaudage comportant un ensemble de montants verticaux supportant des moises horizontales par l'intermédiaire d'étriers soudés sur lesdits montants verticaux, caractérisé en ce que lesdits étriers (10) sont au moins soudés intérieurement.