Brevet FR2673556A1 — publié le 19920911

La présente invention a pour objet un procédé et une machine de perçage d'avant-trous dans une tôle épaisse r c'est-à-dire une tôle dont l1épais- seur est comprise entre environ 150 et 1000 millimètres. Toutefois le procédé et la machine vises par l'invention sont applicables au perçage d'avant-trous dans des tôles d'épaisseurs inférieures. Pour exécuter le perçage d'avant-trous dans des tôles d'acier épaisse, avant-trous qui sont ultérieurement usinés, ou servent de démarrage à une coupe en oxycoupage, on a procédé classiquement jusqu'à présent à l'aide d'une perçeuse portative à socle magnétique, ou bien, après transport de la tôle dans l'atelier d'usinage, à l'aide d'une perçeuse radiale. Ces opérations sont extrêmement longues et laborieuses, puisqu'elles peuvent nécessiter jusqu'à deux heures de travail ; elles sont de plus corrélativement pénibles pour ltoperateur. L'invention a donc pour but de proposer un procédé et une machine pour perçer de tels avanttrous en un temps beaucoup plus court, avec une fatigue moindre pour l'opérateur et un maximum de sécurité. Conformément au procédé visé par l'invention, on utilise une lance thermique d'oxycoupage, alimentée en oxygène. Les avant-trous peuvent être exécutés très rapidement avec une telle lance, le temps total pour l'ensemble d'une opération pouvant être divisé par huit, et donc ramené de deux heures à quinze minutes, environ, dont une à deux minutes de perçage proprement dit, en fonction de l'épaisseur de la tôle. Suivant une particularité complémentaire du procédé visée par l'invention, la réaction d'oxycoupa ge est amorcée au moyen d'une flamme, produite par exemple par un chalumeau placé en regard de l'extrémi- té de la lance, et retirée après l'amorçage. La machine de perçage pour la mise en oeuvre du procédé précité comprend un support creux adapté pour prendre appui sur la surface de la tôle et un guide tubulaire solidaire du support qu'il traverse, et adapté pour guider de manière coulissante l'extrémité de la lance thermique à l'intérieur du support et dans la tôle. Suivant d'autres caractéristiques de l'invention - le support est formé par un caisson dans lequel sont ménagées des ouvertures d'évacuation des gaz et des fumées produites. - un bouclier de protection thermique et mécanique fixé intérieurement au caisson, à sa paroi traversée par le guide tubulaire, ce bouclier étant par exemple constitué d'un cône présentant à son sommet une ouverture de passage du guide tubulaire, tandis que sa base est fixée à ladite paroi du caisson. - le guide tubulaire est solidarisé avec le caisson de manière amovible. L'invention a également pour objet une installation de perçage d'avant-trous dans une tôle épaisse, comprenant outre la machine précitée, une lance thermique dont l'extrémité est constituée d'un tube consommable adapté pour pouvoir être introduit de manière coulissante dans le guide tubulaire et qui comporte un tuyau souple d'alimentation en oxygène, relié au tube consommable, cette lance étant équipée de moyens de préhension par un opérateur se tenant debout sur le support posé sur la tôle. Cette installation permet l'exécution des avant trous avec un gain de productivité très impor tant par rapport aux moyens mis en oeuvre jusqu'à présent. D'autres particularités et avantages de l'invention apparaitront au cours de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés qui en illustrent une forme de réalisation à titre d'exemple non limitatif. La figure 1 est une vue en élévation simplifiée d'une forme de réalisation de l'installation selon l'invention, le support de la machine de perçage étant posé à plat sur une tôle disposée horizontalement. La figure 2 est une vue en perspective à échelle agrandie par rapport à la figure 1, du caisson de la machine selon l'invention, la lance thermique étant retirée du guide tubulaire. La figure 3 est une vue en coupe transversale avec arrachements suivant 3-3 du caisson de la figure 2. La figure 4 est une vue en élévation à échelle agrandie du dispositif de raccordement du tuyau souple d'alimentation en oxygène au tube consommable, dans l'installation représentée à la figure 1. L'installation représentée schématiquement à la figure 1 est destinée à permettre le perçage d'avant-trous dans une tôle 1 placée horizontalement en appui sur des plots 2 de support positionnés sur le sol 3. Cette installation comprend une machine 4 et une lance thermique d'oxycoupage 5 associée à la machine 4. La machine 4 de perçage comprend un support 3 constitué par un caisson métallique 6 formé d'une paroi supérieure 7, de deux parois longitudinales 8 et de deux parois transversales 9 raccordées aux parois 8 et à la paroi supérieure 7. Les parois transversales 9 ne s'étendent que sur une partie de la hauteur des parois longitudinales 8, de manière à délimiter avec celles-ci deux ouvertures latérales il. Avantageusement, les parois transversales 9 sont inclinées sur la paroi supérieure horizontale 7, afin que les ouvertures Il soient éloignées de la surface de la paroi 7. La machine comprend par ailleurs un guide tubulaire 12 traversant une rondelle 13 à laquelle il est fixé, par exemple par un cordon de soudure 14. L'extrémité inférieure du guide 12 traverse également une ouverture 15 perçée dans la paroi 7 du caisson 6, à l'intérieur duquel elle fait saillie (Fig.3). La rondelle 13 est positionnée en appui sur une plaque de base 16 montée dans une ouverture correspondante de la paroi 7, à laquelle elle peut être fixée de manière de préférence démontable, par tout moyen approprie. Le caisson 6 est équipé de moyens de verrouillage du guide tubulaire 12 sur la plaque de base 16. Dans l'exemple représenté, ces moyens comprennent deux poignées-cames 17 montées rotatives sur la plaque 7 autour de boulons 18 traversant cette dernière, et maintenues en place par des écrous 19 (Fig,3). Ces poignées 17 sont adaptées pour pouvoir être placées sur la rondelle 13 et ainsi bloquer cette rondelle ainsi que le guide tubulaire 12 sur la plaque de base 16. Cette dernière ainsi que l'ensemble constitué par le guide tubulaire 12, la rondelle 13 et les poignées 17, sont décalés latéralement par rapport à la zone centrale de la paroi supérieure 7. Ce décalage ou décentrage latéral permet de positionner entre le bord de la paroi 7 et la plaque de base 16 un marchepied isolant 18 fixé sur la paroi 7, et adapté pour recevoir un opérateur 10.Le caisson 6 est équipé de deux poignées latérales 20 de manutention manuelle, et d'un bouclier intérieur 35 de protection thermique des pièces 16, 12 et 13. Ce bouclier est par exemple un cône 35, coaxial au guide 12, percé à son sommet d'une ouverture de passage de l'extrémité du guide tubulaire 12 et fixé par sa base à la paroi 7 par les boulons 18. Dans la partie inférieure de la paroi intérieure du guide tubulaire 12, sont agencées des gorges annulaires 31 : dans l'exemple représenté, ces gorges 31 sont au nombre de deux, séparées par un dégagement annulaire intercalaire 32 dont le diamètre est nettement inférieur à celui des gorges 31. Ce dégagement 32 se poursuit par un dégagement 36 au-delà de la gorge inférieure 31 jusqu'à l'extrémité du guide 12. La lance thermique 5 comprend un tuyau souple 21 d'alimentation en oxygène provenant d'une source non représentée, par l'intermédiaire d'un détendeur 22, ainsi qu'une extrémité constituée par un tube consommable 23 réalisé par exemple en acier. Le diamètre du tube 23 est dimensionné pour lui permettre d'être introduit de manière coulissante à l'intérieur du guide tubulaire 12. Le tuyau 21 et le tube 23 sont reliés par un dispositif de raccordement 24 comprenant, à partir de l'extrémité du tuyau souple 21, les élément suivants : un ressort hélicoïdal 25 anticassure enroulé autour de l'extrémité du tuyau 21, un raccord serti 26 sur lequel prend appui une extrémité du ressort 25, une poignée 27 de préhension manuelle permettant à l'opérateur 10 se tenant debout sur le marche-pied 18 de maintenir vertical le tube consommable 23 et son dispositif de raccordement 24, et enfin un clapet anti retour 28 et un mors de serrage 29. La poignée 27 est munie d'une pince 27a, agencée de manière connue en soi, et dont l'actionnement permet l'ouverture et la fermeture du circuit d'alimentation en oxygène. Le clapet 28, réalisé de manière connue en soi, permet d'éviter des retours de flammes éventuels par le tube consommable 23. Avantageusement le tuyau 21 peut être soutenu par un porte tuyau 30, connu en soi et pouvant être positionné sur la surface de la tôle 1. La mise en oeuvre de l'installation qui vient d'être décrite est la suivante. Après avoir préalablement tracé le trou à perçer sur la surface de la tôle 1, l'opérateur met en place la machine 4 et la centre sur le trou trace, grâce au guide tubulaire 12 et à une pointe à tracer du même diamètre intérieur que celui du tube 12. puis l'opérateur saisit la poignée 27, monte sur le marchepied 18 et introduit l'extrémité du tube 23 dans le guide tubulaire 12, en le faisant coulisser dans ce dernier jusqu'à ce que son extrémité se trouve légèrement au-dessus de la surface de la tôle 1. Un second opérateur place en regard de l'extrémité du tube 23 un chalumeau 33 d'amorçage dont l'extrémité est engagée dans l'ouverture 11 proche du tube 23. La flamme 33a du chalumeau 33, tenu par le second opérateur, permet l'amorçage de la réaction exothermique. Cette flamme peut alors être retirée si nécessaire. Puis l'opérateur 10 enfonce le tube 23, dont la flamme creuse l'avant trou 34 à grande vitesse, l'extrémité du tube 23 étant consommée pendant cette progression du tube à l'intérieur de la tôle 1.L'avant trou 34 traverse complètement cette dernière après un temps lié à l'épaisseur de la tôle (de l'ordre de une à deux minutes comme déjà indiqué). Lorsque l'avant-trou est terminé, l'opérateur 10 coupe l'alimentation d'oxygène, puis fait tourner les poignées 17 dans le sens de déblocage de la rondelle 13 et du guide tubulaire 12. il est alors possible de retirer de la machine 4 l'ensemble constitué par le tube 23 resté engagé dans le guide 12, ce dernier et sa rondelle 13. Ultérieurement l'opérateur sépare la partie non consommée du tube 23 du guide 12 par le bas. Durant le fonctionnement de la lance 5, les gaz et fumées produits par la réaction exothermique sont évacués par les ouvertures latérales 11. Le cône 35 protège la plaque 16 et la rondelle 13 de la chaleur et des projections de métal dégagées par la réaction. D'autre part, les deux gorges 31, le dégagement intercalaire 32 et le dégagement d'entrée 36, provoquent une alternance de compressions et de décompressions des gaz, qui a pour avantage d'empêcher les projections éventuelles à l'intérieur du guide 12. Parmi les diverses variantes d'éxécution possibles de l'invention, on citera celle qui consiste à fixer le caisson 6 à la surface de la tôle 1 au moyen de verrous magnétiques. Ces derniers s'opposent efficacement à tout glissement éventuel de la machine 4 sur la tôle 1 pendant le fonctionnement de la lance 5. il est également possible de remplacer le chalumeau 33 par des moyens d'allumage automatiques, connus en soi, et éventuellement l'opérateur 10 par une machine adaptée. A titre indicatif non limitatif, l'oxygène utilisé peut provenir d'un réseau d'alimentation à une pression de 16 bars, abaissé à 10 bars par le détendeur 22 dans le cas où la tôle 1 a une épaisseur de 400 millimètres à percer, et à 6 bars pour une épaisseur de 200 millimètres. Le porte-tuyau 30 permet à l'opérateur de ne pas être gêné par le tuyau souple 21 durant le perçage. Le fait que le guide tubulaire 12 et sa rondelle 13 soient démontables permet de retirer ce qui reste du tube consommable 23 après perçage d'un avant trou, sans devoir déplaçer l'ensemble de la machine 4. En effet, l'extraction du tube 23 du guide 12 peut parfois présenter des difficultés, en raison de projections de métal fusion qui adhèrent à la base du tube 23 et qui gênent sa remontée à l'intérieur du guide 12. Le marchepied isolant 18 est avantageusement surélevé et fixé sur la surface de la paroi 7 au moyen d'appuis de surface réduite, afin de limiter les ponts thermiques et ainsi ne pas gêner l'opérateur par la chaleur dégagée. REVENDICATIONS 1. Procédé pour percer un avant-trou(34) dans une tôle épaisse(1), caractérisé en ce qu on utilise une lance thermique(5) d'oxycoupage, alimentée en oxygène. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on amorce la réaction d'oxycoupage au moyen d'une flamme(33a), produite par exemple par un chalumeau(33) placé en regard de l'extrémité de la lance(5). 3. Machine(4) de perçage d'avant-trous dans une tôle épaisse(1), destinée à la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend un support creux(6) adapté pour prendre appui sur la surface de la tôle, et un guide tubulaire(12) solidaire du support(6) qu'il traverse, et adapté pour guider de manière coulissante l'extrémité de la lance thermique(5) à l'intérieur du support et dans la tôle. 4. Machine selon la revendication 3, caractérisée en ce que le support est formé par un caisson (6) lequel sont ménagées des ouvertures(11) de dégagement des gaz et des fumées produites, par exemple latérales. 5. Machine selon la revendication 4, caractérisée en ce qu'un bouclier(35) de protection thermique et mécanique est fixé intérieurement au caisson(6), à sa paroi(16) traversée par le guide tubulaire(12), ce bouclier étant par exemple constitué d'un cône présentant à son sommet une ouverture de passage du guide tubulaire(12) tandis que sa base est fixée à la paroi(16) du caisson. 6. Machine selon la revendication 3, caractérisée en ce que le guide tubulaire(12) est solidarisé avec le caisson(6) de manière amovible. 7. Machine selon la revendication 6, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens de verrouillage du guide-tube amovible(12) sur le caisson(6), par exemple des poignées-cames(17) montées rotatives sur la paroi(16) du caisson et adaptés pour pouvoir bloquer une rondelle(13) solidaire du guide tubulaire, traversée par celui-ci et prenant appui sur la surface extérieure de la paroi(16) du caisson. 8. Machine selon l'une quelconque des revendications 3 à 7, caractérisée en ce que le support(6) est muni d'un marche-pied isolant(18) adapté pour recevoir un opérateur(10). 9. Machine selon l'une quelconque des revendications 3 à 8, caractérisée en ce que le support(6) est équipé de poignées(20) de manutention. 10. Machine(4) selon la revendication 3, caractérisée en ce que des gorges annulaires successives(31) sont formées dans la partie inférieure de la paroi interne du guide tubulaire(12), ainsi que des dégagements annulaires(32, 36) entre les gorges et jusqu'à l'extrémité inférieure du guide tubulaire(12). 11. Machine selon la revendication 3 caractérisée en ce que le guide tubulaire(12) est décalé latéralement par rapport à la zone centrale du support(6). 12. Installation de perçage d'avant-trous (34) dans une tôle épaisse(1), caractérisée en ce qu'elle comprend une machine(4) selon l'une des revendications 3 à 11, et en outre une lance thermi que(5) pouvant être alimentée en oxygène, dont l'extrêmité est constituée d'un tube consommable(13) adapté pour pouvoir être introduit de manière coulissante dans le guide-tube(12), et qui comporte un tuyau souple(21) d'alimentation en oxygène, relié au tube consommable, cette lance étant équipée de moyens (27) de préhension par un opérateur se tenant debout sur le support (6) posé sur la tôle (l). 13. Installation selon la revendication 12, caractérisée en ce que le tuyau souple (21) et le tube consommable (13) sont raccordés par un dispositif (24) comprenant une poignée (27) de préhension manuelle et un clapet antiretour (28) susceptible d'éviter des retours de flamme.