Brevet FR2704167A1 — publié le 19941028

La présente invention a pour objet un procédé et un dispositif pour isoler de l'atmosphère une tête de soudage. On sait que, dans les procédés de soudage par échauffement de métal, il est nécessaire de protéger de l'atmosphère ambiante les parties du métal qui sont portées à haute température, de manière à éviter leur oxydation. Il est connu pour cela d'envoyer autour de la tête de soudage un gaz inerte tel que de l'argon ou un mélange de gaz, par exemple d'argon, d'hélium et/ou d'hydrogène. On crée de cette manière un courant gazeux qui s'écoule autour du point de soudage et qui lui évite d'être au contact avec l'atmosphère. Cette manière de faire présente l'inconvénient que les courants de gaz inerte qui sont ainsi créés ne sont pas parfaitement stables, de telle sorte que par moment, ils sont perturbés par les mouvements de l'atmosphère qui viennent ainsi au contact du point de soudage et perturbent la qualité de la soudure. De surcroît, le débit de gaz non négligeable qui est ainsi envoyé sur le point de soudage donne lieu à des conditions de refroidissement instables. La présente invention est plus particulièrement adaptée au soudage de tronçons de tube les uns aux autres, et de préférence au soudage de tels tronçons de tube par rayon laser. La présente invention a pour objet un procédé pour réaliser le soudage de pièces métalliques entre elles en assurant des conditions de soudage stables et répétitives selon lequel on envoie un courant de gaz inerte dana la tête de soudage, caractérisé par le fait que l'on envoie également un courant de gaz inerte entre les pièces à souder au voisinage du point de soudage à partir du côté de ces pièces qui est opposé à la tête de soudage, de manière à obtenir au voisinage du point de soudage une vitesse du gaz inerte sensiblement nulle. Dans un mode de mise en oeuvre du procédé selon l'invention qui s'applique au soudage de deux tronçons de tube, on envoie d'une part du gaz inerte dans la tête de soudage et d'autre part du gaz inerte à l'intérieur des tronçons de tube au niveau de leur jonction de manière à ce que ce gaz s'écoule vers l'extérieur tout le long de la ligne de soudure entre les deux tubes avant que le soudage ne soit réalisé. Ce mode de mise en oeuvre du procédé selon l'invention est particulièrement avantageux dans le cas où l'on réalise le soudage des tubes à l'aide de rayons laser, car, dans ce cas, la vitesse de soudage est suffisamment grande pour qu'en début d'opération on puisse envoyer le gaz inerte sur toute la périphérie interne des deux tronçons de tube à souder, sans qu'il en résulte une trop grande consommatior. de gaz inerte. Conformément à l'invention, il est avantageux que les débits de gaz inerte qui sont amenés sur chacune des deux faces des pièces à souder soient tels, qu'au voisinage du point de soudage, les pressions de ces deux courants gazeux soient sensiblement égales, ce qui a pour conséquence que le gaz inerte a un débit et une vitesse sensiblement nuls dans l'entourage immédiat du point de soudage. Cette caractéristique de l'invention présente l'avantage de conférer une plus grande stabilité de l'enveloppe de gaz inerte qui entoure le point de soudage d'où une amélioration significative de la constance de la qualité de soudure. De surcroît, le point de soudage ne se trouve pas refroidi par une circulation constante de gaz inerte. Selon un mode de mise en oeuvre préféré du procédé de l'invention, on envoie également un gaz spécifique destiné à contrôler le bain de soudure proprement dit au voisinage du point de soudage, de préférence du côté de la tête de soudage. Bien entendu, selon l'invention, on règle les débits de gaz de part et d'autre du point de soudage de sorte que leurs pressions soient sensiblement égales. Ainsi, grâce à l'isolement créé par le gaz inerte autour du point de soudage et grâce à la présence du gaz de contrôle du bain de soudure, on obtient une bonne maîtrise et une parfaite répétitivité des conditions de soudage. La présente invention a également pour objet un dispositif pour mettre en oeuvre le procédé ci-dessus décrit, ce dispositif étant caractérisé par le fait qu'il comporte autour de la tête de soudage, une première enceinte qui s'étend jusqu'au voisinage des pièces à souder et à l'intérieur de laquelle on envoie un premier courant de gaz inerte, ainsi qu'une seconde enceinte située sur la face opposée des pièces à souder et au droit du point de soudage, enceinte dans laquelle on envoie également un courant de gaz inerte. A titre d'exemple, le gaz inerte peut être envoyé de part et d'autre des pièces à souder avec une pression d'environ 5 à 30 grammes par 2 cm Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, ladite première enceinte située autour de la tête de soudage comporte une canalisation permettant l'acheminement dans cette enceinte d'un gaz inerte ou d'un mélange de gaz inertes, assurant la protection générale de la soudure, et une autre canalisation permettant l'acheminement d'un gaz spécifique de contrôle du bain de soudure proprement dit, par exemple pour contrôler la nitruration, la formation du dard ou du plasma, ou encore le refroidissement de la soudure. 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 représenté sur le dessin annexé dans lequel - la figure 1 est une vue schématique en coupe d'un mode de réalisation de l'invention, et - la figure 2 est une vue de la figure 1 en coupe selon II-II. Le mode de réalisation représenté sur le dessin concerne le soudage des extrémités 1 de deux tronçons de tube 2 et 3 à l'aide d'un rayon laser qui est amené par un chemin optique 4 et qui, après s'hêtre réfléchi sur un miroir 5, est concentré par un dispositif approprié 6 sur le point de soudage 7. Conformément à l'invention, une première enceinte 8 entoure le dispositif 6 de concentration du rayon laser à l'intérieur duquel un gaz sous pression est introduit par une canalisation 9a pour contrôler le bain de soudure. De plus, conformément à l'invention, une seconde canalisation 9b débouche à l'intérieur de l'enceinte 8 pour y acheminer un gaz inerte qui assure la protection générale de la soudure contre la pénétration de gaz provenant de l'atmosphère ambiante. Les gaz présent dans l'enceinte 8 s'échappent dans l'atmosphère en passant par le léger espace existant entre la paroi inférieure de la première enceinte 8 et les tronçons de tube en cours de soudage. Conformément à l'invention, l'on place une seconde enceinte 10, schématiquement représentée, à l'intérieur des tronçons de tube 2 et 3 de part et d'autre de la ligne 1 de raccordement des tubes. Une canalisation il permet d'envoyer dans cette seconde enceinte 10 un courant de gaz inerte qui s'échappe par les interstices existants entre la paroi interne des tronçons de tube 2,3 et les bords de l'enceinte 10 qui, dans le cas présent a une forme annulaire, mais qui pourrait simplement concerner la zone qui entoure le point de soudage 7, à condition bien entendu de déplacer la seconde enceinte 10 en même temps que l'on déplace la tête de soudage au fur et à mesure de la réalisation de la soudure. Conformément à l'invention, l'on envoie le ou les gaz dans les canalisations 9a et 9b et il avec une pression telle que, compte tenu des pertes de charge, les courants de gaz provenant, d'une part de la première enceinte 8, et d'autre part de la seconde enceinte 10, aient une pression égale au voisinage du point de soudage 7, ce qui a pour conséquence qu au voisinage de ce point de soudage, les gaz ont une vitesse nulle ou sensiblement nulle. A titre d'exemple, les gaz peuvent être envoyés dans chacune des enceintes 8 et 10 avec une pression de l'ordre de 5 à 30 grammes par 2 cm , cette pression étant bien entendu une surpression par rapport à la pression atmosphérique. On comprend dans ces conditions que l'on obtient autour du point de soudage une gaine de gaz dont la composition est bien contrôlée et parfaitement stable, et qui, ces gaz ayant une vitesse nulle, ne refroidit pas le point de soudage. I1 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. En particulier, il est clair que l'invention n'est pas limitée au dispositif permettant le soudage des extrémités de tube à l'aide de rayon laser. REVENDICATIONS 1. Procédé pour réaliser le soudage de pièces métalliques entre elles en assurant des conditions de soudage stables et répétitives, selon lequel on envoie un courant de gaz inerte dans la tête de soudage, caractérisé par le fait que l'on envoie également un courant de gaz inerte entre les pièces à souder (2,3) au voisinage du point de soudage (7) à partir du côté de ces pièces qui est opposé à la tête de soudage (6) de manière à obtenir au voisinage du point de soudage (7) une vitesse de gaz inerte sensiblement nulle. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on réalise le soudage de deux tronçons de tube (2,3) en envoyant, d'une part du gaz inerte dans la tête de soudage (6), et d'autre part du gaz inerte à l'intérieur des tronçons de tube (2,3) au niveau de leur jonction (1) de manière à ce que ce gaz s'écoule vers l'extérieur le long de la ligne de soudure (1) entre les deux tubes (2,3) avant que le soudage ne soit réalisé. 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que le soudage s'effectue à l'aide d'un rayon laser. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que les débits de gaz inerte qui sont amenés sur chacune des deux faces des pièces à souder sont tels qu'au voisinage du point de soudage (7) les pressions de ces deux courants gazeux soient sensiblement égales de manière à ce que le gaz inerte ait une vitesse sensiblement nulle dans l'entourage immédiat du point de soudage. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que l'on envoie également un gaz spécifique destiné à contrôler le bain de soudure proprement dit au voisinage du point de soudage (7) tout en respectant l'équilibre de pression des gaz dans l'entourage immédiat du point de soudage (7). 6. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait qu'il comporte, autour du dispositif de soudage, une première enceinte (8) qui s'étend jusqu'au voisinage des pièces à souder (2,3), et à l'intérieur de laquelle on envoie un premier courant de gaz inerte, ainsi qu'une seconde enceinte (10) située sur la face opposée des pièces à souder (2,3) au droit du point de soudage (7), enceinte dans laquelle on envoie également un courant de gaz inerte. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé par le fait que la première enceinte (8) comporte une canalisation (9b) permettant l'acheminement dans cette enceinte (8) d'un gaz inerte ou d'un mélange de gaz inertes, assurant la protection générale de la soudure, et une autre canalisation (9a) permettant l'acheminement d'un gaz spécifique de contrôle du bain de soudure proprement dit.