Brevet FR3038857A1 — publié le 20170120

DISPOSITIF DE PROTECTION DE SOUDURE PAR DIFFUSION GAZEUSE DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE L'invention concerne un dispositif de protection de soudure par diffusion gazeuse permettant de diffuser sur un cordon de soudure un flux de gaz protecteur empêchant toute oxydation du matériau constituant le cordon de soudure. L'invention concerne plus particulièrement un dispositif permettant de diffuser un flux de gaz sur un cordon de soudure ayant une forme non rectiligne. ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE Lors du soudage de deux pièces, par exemple par un procédé de soudage TIG (Tungstene Inert Gas) ou soudage par plasma d'arc, le matériau en fusion est protégé par un gaz inerte empêchant son oxydation rapide. D'une manière générale, le gaz inerte est amené par la tête de soudure, protégeant ainsi la zone où la fusion se produit. Il est parfois nécessaire de protéger la partie du cordon de soudure qui vient d'être réalisée et qui est située à proximité de la zone où la fusion se produit. Cette protection est mise en oeuvre par un dispositif de protection qui recouvre un tronçon du cordon de soudure et qui se déplace sur le cordon de soudure, en suivant la tête de soudure. Ce dispositif de protection, communément appelé "traînard", consiste en un élément allongé qui s'étend au-dessus du cordon de soudure et qui délimite une cavité ouverte vers le cordon de soudure, par laquelle le gaz inerte est projeté sur le cordon de soudure. Le document EP-A-0.452.213 décrit un dispositif de protection conçu pour protéger un cordon de soudure plat ou circulaire. 3038857 2 Ce dispositif de protection comporte plusieurs éléments articulés les uns aux autres et dont la position relative des éléments est verrouillée en fonctionnement, afin de conserver une configuration adaptée à la géométrie de la soudure à effectuer. Un tel dispositif de protection peut ainsi être utilisé pour souder des 5 éléments plats ou pour le soudage intérieur et extérieur d'éléments cylindriques. Cependant, certaines soudures sont effectuées selon des géométries non rectilignes ni circulaires, auxquelles un tel dispositif de protection ne peut pas s'appliquer. L'invention a pour but de proposer un dispositif de protection pouvant 10 s'adapter à toute géométrie de soudure. EXPOSÉ DE L'INVENTION L'invention concerne un dispositif de protection de soudure par diffusion gazeuse comportant plusieurs éléments montés les uns après les autres et articulés les uns aux autres, et comportant, d'avant en arrière selon l'alignement des 15 éléments : un élément avant qui est destiné à recevoir une tête de soudure ; des éléments intermédiaires montés l'un derrière l'autre et derrière l'élément avant ; et un élément arrière qui est monté derrière le dernier élément intermédiaire,chaque élément comportant un logement ouvert vers le bas et vers chaque autre élément adjacent, l'ensemble des logements formant une chambre de diffusion de gaz qui est relié à une 20 source d'alimentation en gaz, caractérisé en ce que deux éléments adjacents sont articulés l'un avec l'autre et ils sont libres de pivoter l'un par rapport à l'autre, quelles que soient les conditions de fonctionnement du dispositif de protection. L'articulation des éléments constitutifs du dispositif de protection 25 permet de modifier la position des éléments l'un par rapport à l'autre et cela permet d'utiliser le dispositif de protection pour toute géométrie de soudure. De plus, l'absence de verrouillage des éléments permet d'adapter facilement la configuration du dispositif de protection lors du soudage. 3038857 3 De préférence, lesdits deux éléments adjacents sont articulés l'un avec l'autre par une liaison rotule, et sont libres de pivoter l'un par rapport à l'autre selon toutes les directions. La liaison à rotule des deux éléments adjacents leur permet un 5 mouvement relatif dans tous les sens. De préférence, un premier élément parmi deux éléments adjacents comporte un logement hémisphérique qui est ouvert en direction du deuxième élément desdits deux éléments adjacents et le deuxième élément comporte un insert de forme hémisphérique complémentaire du logement hémisphérique du premier élément, et ledit 10 insert est reçu dans le logement hémisphérique du premier élément. De préférence, une première extrémité de chaque élément intermédiaire comporte un logement hémisphérique et la deuxième extrémité dudit élément intermédiaire comporte un insert de forme hémisphérique. De préférence, l'élément avant comporte un logement hémisphérique 15 dans lequel un insert de l'élément intermédiaire adjacent est reçu et l'élément arrière comporte un insert qui est reçu dans le logement hémisphérique de l'élément intermédiaire adjacent. De préférence, le dispositif de protection comporte des moyens de maintien de l'insert de chaque élément dans le logement hémisphérique de l'élément 20 adjacent. De préférence, le dispositif de protection comporte au moins un câble formant lien qui est fixé à l'élément avant et à l'élément arrière et qui coopère avec chaque élément intermédiaire, pour empêcher tout écartement des éléments les uns par rapport aux autres, vers l'avant ou vers l'arrière. 25 De préférence, le dispositif de protection comporte deux câbles décalés verticalement l'un par rapport à l'autre, dont chaque extrémité de chaque câble est fixée à l'élément avant ou à l'élément arrière et dont un segment de chaque câble est relié à un élément intermédiaire. L'invention concerne aussi une installation de soudage de deux bords en vis-à-vis de deux pièces, comportant une tête de soudage, un dispositif de protection de 3038857 4 soudure selon l'invention, dans lequel la tête de soudage est montée sur l'élément avant du dispositif de protection de soudure, et comportant un système de guidage du dispositif de protection le long des bords en vis-à-vis des pièces à souder. De préférence, le système de guidage consiste en deux guides agencés 5 de part et d'autre des bords en vis-à-vis des pièces à souder, chaque guide comportant un bord à proximité des bords en vis-à-vis des pièces à souder qui est de profil similaire au profil desdits bords des pièces à souder. De préférence, le bord de chaque guide est biseauté. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS 10 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit pour la compréhension de laquelle on se reportera aux figures annexées parmi lesquelles : - la figure 1 est une coupe selon un plan longitudinal vertical d'un dispositif de protection de soudure selon l'invention 15 - la figure 2 est une vue de dessus du dispositif de protection de soudure représenté à la figure 1 - la figure 3 est une représentation schématique en éclaté du dispositif de protection de soudure représenté à la figure 1 - la figure 4 est vue en coupe selon un plan vertical transversal d'une 20 installation de soudure munie du dispositif de protection de soudure représenté aux figures 1 et 2 ; - la figure 5 est une représentation schématique en perspective de l'installation de soudure représentée à la figure 4, montrant les guides latéraux du dispositif de protection selon l'invention. 25 EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS Pour la description de l'invention, on adoptera à titre non limitatif les orientations verticale, longitudinale et transversale selon le repère V, L, T indiqué aux figures. 3038857 5 On adoptera aussi l'orientation d'avant en arrière comme étant la direction longitudinale et de gauche à droite en se reportant à la figure 1 et l'orientation de haut en bas comme étant la direction verticale et de haut en bas en se reportant à la figure 1. 5 On a représenté aux figures un dispositif de protection de soudure 10, qui est destiné à la protection d'un cordon de soudure 12 (figure 4) liant deux pièces 14 l'une à l'autre, lors du processus de soudage. Le dispositif de protection 10 consiste en un élément allongé qui se positionne au-dessus du cordon de soudure 12 et qui se déplace le long du cordon de 10 soudure 12 au fur et à mesure de sa formation, pour empêcher l'oxydation du matériau constituant le cordon de soudure 12. Le dispositif de protection 10 comporte une chambre 16 qui est ouverte dans la partie inférieure du dispositif de protection 10, pour déboucher vers le cordon de soudure. 15 Un gaz inerte, tel que par exemple de l'hélium ou de l'argon alimente cette chambre 16 et est diffusé en direction du cordon de soudure 12, évitant par conséquent tout contact du métal en fusion avec l'oxygène de l'air ambiant. Le dispositif de protection 10 est destiné à être mis en oeuvre pour la protection de cordons de soudure ayant toute géométrie, c'est-à-dire pour un cordon de 20 soudure 12 rectiligne, ou bien courbe, c'est-à-dire un cordon de soudure circulaire ou ayant une courbure variable. Le dispositif de protection 10 est par conséquent constitué de plusieurs éléments qui sont articulés les uns par rapport aux autres et qui sont arrangés consécutivement les uns aux autres, formant un alignement. 25 Le dispositif de protection 10 comporte ainsi un élément avant 20, ou élément de tête, qui est situé à une première extrémité du dispositif de protection 10. L'élément de tête 20 est associé à la tête de soudure (non représentée) qui est utilisée pour former le cordon de soudure, et elle comporte des moyens pour sa liaison avec un composant fixe de l'installation de soudage, pour le maintien en place de 30 l'élément de tête 20 lors de l'opération de soudage. Selon un mode de réalisation préféré 3038857 6 du dispositif de protection 10, l'élément de tête 20 est lié à la tête de soudure par une liaison pivot autour de l'axe principal vertical de la tête de soudure. L'élément de tête 20 comporte aussi un embout 22 et un conduit 24 pour le raccordement de la chambre 16 à des moyens d'alimentation en gaz inerte. 5 Le dispositif de protection 10 comporte aussi des éléments intermédiaires 26 qui sont montés les uns à la suite de l'autre et à la suite de l'élément de tête 20 et un élément arrière 28 de queue qui est monté à la suite du dernier élément intermédiaire 26. Chaque élément 20, 26 et 28 comporte un logement creux 30 qui forme 10 une partie de la chambre 16. Le logement 30 d'un élément 20, 26, 28 est par conséquent ouvert vers le bas, en direction du cordon de soudure 12. Chaque logement 30 d'un élément 20, 26, 28 est en outre ouvert en direction du logement 30 de chaque élément 20, 26, 28 adjacent à l'élément 20, 26, 28 dans lequel le logement 30 est formé. Les logements 30 communiquent ainsi entre eux et 15 forment une cavité unique constituant la chambre 16. Les logements 30 des éléments intermédiaires 26 sont ainsi ouverts vers le bas, vers l'avant et vers l'arrière, tandis que le logement de l'élément arrière 28 est ouvert vers le bas et vers l'avant. L'élément arrière 28 comporte une plaque arrière 36 verticale 20 transversale de fermeture de son extrémité arrière. Le conduit 24 de l'élément de tête 20 est prolongé par une tresse tubulaire 32 vers les autres éléments 26, 28. Cette tresse tubulaire 32 est perméable au gaz inerte, ce qui permet une meilleure répartition des gaz dans les logements desdits 25 éléments 26, 28. Selon d'autres modes de réalisation du dispositif de protection 10, celui-ci ne comporte pas de tresse tubulaire 32. La diffusion des gaz dans les logements des éléments 26, 28 se fait uniquement par le conduit 24 de l'élément de tête 20 qui débouche en direction des logements desdits éléments 26, 28. 3038857 7 Le dispositif de protection 10 est réalisé de manière à s'adapter à la géométrie de la soudure à effectuer, c'est-à-dire à la forme des bords des pièces à souder. Pour cela, chaque élément 20, 26, 28 du dispositif de protection 10 est 5 articulé par rapport à chaque élément 20, 26, 28 qui lui est adjacent. L'articulation de deux éléments 20, 26, 28 adjacents consiste en une articulation à rotule, permettant le mouvement relatif des deux éléments dans tous les sens. Cette articulation comporte un logement de forme hémisphérique 38 10 qui est formé dans un premier des deux éléments, et qui est débouchant longitudinalement en direction du deuxième des deux éléments. L'articulation comporte aussi un insert 40 qui est lui aussi de forme hémisphérique et de dimensions complémentaires des dimensions du logement hémisphérique 38, c'est-à-dire de même diamètre. 15 L'insert 40 est formé dans le deuxième des deux éléments et il est orienté en direction du premier des deux éléments. L'insert 40 est ainsi reçu à l'intérieur du logement hémisphérique 38 associé et il est libre en rotation autour de leur centre commun. Ici, selon le mode de réalisation représenté aux figures, le logement 20 hémisphérique 38 est ouvert longitudinalement vers l'arrière et l'insert 40 est orienté vers l'avant. Aussi, dans le dispositif de protection 10, chaque élément intermédiaire 26 comporte un logement hémisphérique 38 à une extrémité longitudinale, ici l'extrémité longitudinale arrière, et il comporte aussi un insert 40 à l'autre extrémité longitudinale, ici 25 l'extrémité longitudinale avant. De plus, tous les éléments intermédiaires 26 sont identiques, c'est-à-dire que chacun comporte un logement hémisphérique et un insert 40. L'élément avant 20 comporte quant à lui seulement un logement hémisphérique 38 qui est destiné à recevoir l'insert 40 de l'élément intermédiaire situé 30 longitudinalement le plus en avant et l'élément arrière comporte un insert 40 qui est reçu 3038857 8 dans le logement hémisphérique 38 de l'élément intermédiaire 26 situé longitudinalement le plus en arrière. Les éléments 20, 26, 28 sont maintenus en position accouplée les uns avec les autres, c'est-à-dire que chaque insert 40 est maintenu longitudinalement dans le 5 logement hémisphérique 38 associé, par l'intermédiaire de câbles 42, 44. Chaque câble 42, 44 s'étend le long du dispositif de protection 10 et il est relié à chaque élément. Chaque extrémité des câbles 42, 44 est fixée à l'élément avant 20 ou à l'élément arrière 28, par exemple par l'intermédiaire de vis de serrage 46. Un premier câble 42 s'étend au-dessus des éléments intermédiaires 26 10 et chaque élément intermédiaire 26 comporte un ergot supérieur 48 qui est percé et qui est traversé par le premier câble 42. Le deuxième câble 44 s'étend au travers de chaque élément du dispositif de protection 10, de préférence au travers du logement 30 de chaque élément. Ainsi, tous les éléments du dispositif de protection sont libres de pivoter 15 les uns par rapport aux autres dans toutes les directions, ce qui permet au dispositif de protection 10 de prendre toute configuration et à tout moment au cours d'une étape de soudage des pièces 14. Aussi, lorsque le dispositif de protection 10 se déforme, c'est-à-dire que certains éléments, ou tous, pivotent les uns par rapport aux autres, l'un ou l'autre des 20 deux câbles 42, 44 se déforme librement, tandis que l'autre câble 42, 44 reste en traction, empêchant ainsi chaque insert 40 d'un élément 26, 28 de sortir du logement hémisphérique 38 associé. Selon une variante de réalisation du dispositif de protection 10, l'articulation de deux éléments 20, 26, 28 adjacents consiste en une articulation à pivot, 25 permettant aux deux dis éléments adjacents de pivoter librement l'un par rapport à l'autre autour de l'axe du pivot. Selon un premier mode de réalisation de cette variante, l'axe de pivotement est vertical, ce qui permet le soudage de surfaces planes pour lesquelles le cordon de soudure est courbe. 3038857 9 Selon un deuxième mode de réalisation de cette variante, l'axe de pivotement est horizontal, ce qui permet le soudage de pièces 14 cintrées. Puisque les éléments 20, 26, 28 du dispositif de protection 10 sont libres de se déplacer l'un par rapport à l'autre, il est préférable de les guider lors du 5 déplacement du dispositif de protection par rapport aux pièces 14 à souder, le long du cordon de soudure 12. Cela permet d'éviter qu'ils ne viennent en contact avec le cordon de soudure et aussi cela optimise la protection. Une telle solution est particulièrement avantageuse dans le cas d'un cordon de soudure non rectiligne ni circulaire (par exemple sinusoïdal ou hélicoïdal). 10 L'installation représentée aux figures 4 et 5 comporte un système 50 de guidage du dispositif de protection 10 le long du cordon de soudure 12. Ce système de guidage 50 est constitué de deux guides latéraux 52 qui sont disposés de part et d'autre des bords 14a en vis-à-vis des deux pièces 14 à souder, au niveau desquels dits bords 14a, le cordon de soudure est effectué. 15 Ces guides 52 consistent ici en deux plaques dont chacune est montée sur une pièce à souder, et dont le bord 54 d'un guide 52, est situé à proximité et à distance du bord 14a de la pièce à souder 14 associée. Cette distance entre les bords respectifs 14a, 54 de la pièce à souder 14 et du guide 52 qui lui est associé est définie en fonction de la largeur du dispositif de 20 protection. Cela permet d'avoir une distance entre les bords 54 en vis-à-vis des guides 52 sensiblement égale à la largeur du dispositif de protection 10. La distance entre le bord 54 d'un guide 52 et le bord 14a de la pièce 14 associée est constant sur toute l'étendue du bord 14a à souder. Ainsi, si le bord 14a de la pièce 14 est non rectiligne, comme on l'a dit 25 précédemment, pour un cordon de soudure 12 non rectiligne, le bord 54 du guide 52 est lui aussi non rectiligne et il a ainsi le même profil que le bord 14a de la pièce 14 et donc la même courbure que le cordon de soudure 12 qui sera effectué. Aussi, pour favoriser le guidage du dispositif de protection, les bords 54 des guides 52 sont biseautés. 30 REVENDICATIONS1. Dispositif de protection (10) de soudure par diffusion gazeuse comportant plusieurs éléments (20, 26, 28) montés les uns après les autres et articulés les uns aux autres, et comportant, d'avant en arrière selon l'alignement des éléments : - un élément avant (20) qui est destiné à recevoir une tête de soudure; - des éléments intermédiaires (26) montés l'un derrière l'autre et derrière l'élément avant (20), - un élément arrière (28) qui est monté derrière le dernier élément intermédiaire (26), chaque élément (20, 26, 28) comportant un logement (30) ouvert vers le bas et vers chaque autre élément (20, 26, 28) adjacent, l'ensemble des logements (30) formant une chambre (16) de diffusion de gaz qui est reliée à une source d'alimentation en gaz de protection, caractérisé en ce que deux éléments (20, 26, 28) adjacents sont articulés l'un avec l'autre et ils sont libres de pivoter l'un par rapport à l'autre, quelles que soient les conditions de fonctionnement du dispositif de protection (10). 2. Dispositif de protection selon la revendication 1 dans lequel lesdits deux éléments adjacents sont articulés l'un avec l'autre par une liaison rotule, et sont libres de pivoter l'un par rapport à l'autre selon toutes les directions. 3. Dispositif de protection (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'un premier élément (20, 26, 28) parmi deux éléments (20, 26, 28) adjacents comporte un logement (38) de forme hémisphérique qui est ouvert en direction du deuxième élément (20, 26, 28) desdits deux éléments adjacents et le deuxième élément (20, 26, 28) comporte un insert (40) de forme hémisphérique complémentaire du logement hémisphérique (38) du premier élément, et ledit insert (40) est reçu dans le logement hémisphérique (38) du premier élément. 3038857 11 4. Dispositif de protection (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'une première extrémité de chaque élément intermédiaire (26) comporte un logement hémisphérique 38) et la deuxième extrémité dudit élément 5 intermédiaire (26) comporte un insert (40) de forme hémisphérique. 5. Dispositif de protection (10) selon la revendication 3 ou 4caractérisé en ce que l'élément avant (20) comporte un logement hémisphérique (38) dans lequel l'insert (40) de l'élément intermédiaire (26) adjacent est reçu et l'élément arrière (28) 10 comporte un insert (40) qui est reçu dans le logement hémisphérique (38)de l'élément intermédiaire (26) adjacent. 6. Dispositif de protection (10) selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (42, 44) de maintien de 15 l'insert (40) de chaque élément (20, 26, 28) dans le logement hémisphérique (38) de l'élément (20, 26, 28) adjacent. 7. Dispositif de protection (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un câble (42, 44) formant lien qui est fixé à 20 l'élément avant (20) et à l'élément arrière (28) et qui coopère avec chaque élément intermédiaire (26), pour empêcher tout écartement des éléments (20, 26, 28) les uns par rapport aux autres, vers l'avant ou vers l'arrière. 8. Dispositif de protection (10) selon la revendication précédente, 25 caractérisé en ce qu'il comporte deux câbles (42, 44) décalés verticalement l'un par rapport à l'autre, dont chaque extrémité de chaque câble (42, 44) est fixée à l'élément avant (20) ou à l'élément arrière (28) et dont un segment de chaque câble (42, 44) est relié à un élément intermédiaire (26). 30 9. Installation de soudage de deux bords (14a) en vis-à-vis de deux pièces (14), comportant une tête de soudage, un dispositif de protection (10) de soudure 3038857 12 selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la tête de soudage est montée sur l'élément avant (20) du dispositif de protection (10) de soudure, et comportant un système (50) de guidage du dispositif de protection (10) le long des bords en vis-à-vis des pièces à souder. 5 10. Installation selon la revendication précédente, caractérisée en ce que le système de guidage (50) consiste en deux guides (52) agencés de part et d'autre des bords (14a) en vis-à-vis des pièces (14) à souder, chaque guide (52) comportant un bord (54) à proximité des bords (14a) en vis-à-vis des pièces (14) à souder qui est de profil 10 similaire au profil desdits bords (14a) des pièces (14) à souder. 11. Installation selon la revendication précédente, caractérisée en ce que le bord (54) de chaque guide (52) est biseauté.