Brevet FR3094904A1 — publié le 20201016

Description Titre de l'invention : PROCEDE DE SOUDAGE CIRCULAIRE AVEC OBSTACLE [0001] La présente invention porte sur un procédé de soudage circulaire avec obstacle. L'invention trouve une application particulièrement avantageuse avec une source d'énergie de soudage constituée par une source apte à générer un faisceau d'électrons pour la réalisation d'une soudure entre deux pièces métalliques, mais elle pourra également être mise en oeuvre quelle que soit la technologie de soudage choisie, notamment le soudage à l'arc, orbital, ou laser, ou toute autre technique envisageable adaptée à l'application visée. [0002] On connaît des procédés de soudage circulaire suivant lesquels deux pièces à souder sont déplacées en rotation par rapport à un faisceau d'électrons fixe, de façon à pouvoir réaliser une soudure suivant une jonction entre les deux pièces afin de les solidariser entre elles. [0003] Toutefois, il n'est pas possible de réaliser une soudure circulaire complète en cas de présence d'un obstacle qui se situe, lors de la rotation des pièces à souder, sur le trajet du faisceau d'énergie. On obtient alors une soudure circulaire incomplète, c'est-à-dire une soudure qui ne s'étend pas suivant la circonférence complète des deux pièces à souder (l'angle de la soudure est inférieur à 360 degrés). Une telle soudure incomplète permet l'immobilisation des pièces l'une par rapport à l'autre, mais pas leur étanchéité. Or, cela pose problème pour certains types d'applications industrielles nécessitant la réalisation de soudures étanches. [0004] L'invention vise à remédier efficacement à cet inconvénient en proposant un procédé de soudage circulaire entre une première pièce et une deuxième pièce au moyen d'une source d'énergie de soudage, alors qu'un obstacle est susceptible d'empêcher le passage momentané d'un faisceau d'énergie généré par la source d'énergie de soudage lors d'une rotation complète des pièces à souder, ledit procédé comportant: - une étape de réalisation d'une première soudure à l'endroit d'une zone de contact entre la première pièce et la deuxième pièce par rotation, dans un premier sens de rotation, des pièces suivant un premier angle inférieur strictement à 360 degrés, de part et d'autre de l'obstacle, - une étape de réalisation d'une deuxième soudure à l'endroit de la zone de contact entre la première pièce et la deuxième pièce par rotation, dans un deuxième sens de rotation inverse par rapport au premier sens de rotation, des pièces suivant un deuxième angle inférieur strictement à 360 degrés, de part et d'autre de l'obstacle, - de telle façon qu'un recouvrement entre une partie de la première soudure et une 2 partie de la deuxième soudure permet d'obtenir une soudure circulaire suivant toute une circonférence de la zone de contact, malgré la présence de l'obstacle sur le trajet du faisceau d'énergie. [0005] L'invention permet ainsi, grâce à la réalisation d'une soudure circulaire complète par recouvrement de deux soudures, d'obtenir une liaison étanche entre les deux pièces à assembler entre elles. [0006] Selon une mise en oeuvre, pour réaliser la première soudure, ledit procédé comporte: - une étape de réglage de la source d'énergie de soudage au milieu de la zone de contact entre les pièces à souder, - une étape de décalage de la source d'énergie de soudage d'une distance de décalage par rapport au milieu de la zone de contact dans une première direction par rapport aux pièces, - une étape de positionnement de l'obstacle en regard de la source d'énergie de soudage, puis de rotation des pièces afin que le faisceau d'énergie puisse éviter l'obstacle et toucher la zone de contact entre les pièces, - une étape de démarrage du soudage suivant une rotation incomplète dans le premier sens de rotation jusqu'à ce que le faisceau d'énergie atteigne l'autre côté de l'obstacle. [0007] Selon une mise en oeuvre, pour réaliser la deuxième soudure, ledit procédé comporte: - une étape de décalage de la source d'énergie de soudage de la distance de décalage en miroir dans une deuxième direction opposée à la première direction de l'autre côté du milieu de la zone de contact, - une étape de redémarrage du soudage suivant une rotation incomplète dans le deuxième sens de rotation jusqu'à ce que le faisceau d'énergie atteigne l'autre côté de l'obstacle. [0008] Selon une mise en oeuvre, la distance de décalage est fonction d'une taille et d'un écartement de l'obstacle par rapport aux pièces. [0009] Selon une mise en oeuvre, le premier angle de rotation et le deuxième angle de rotation sont chacun supérieurs strictement à 180 degrés. [0010] Selon une mise en oeuvre, la première pièce présente une forme de révolution. [0011] Selon une mise en oeuvre, la deuxième pièce présente une forme de révolution. [0012] Selon une mise en oeuvre, la première pièce et la deuxième pièce sont réalisées dans un matériau métallique. [0013] Selon une mise en oeuvre, la source d'énergie de soudage est constituée par une source apte à générer un faisceau d'électrons, ou une source d'énergie pour le soudage à l'arc, orbital, ou laser. [0014] L'invention a également pour objet un ensemble de deux pièces soudées entre elles comportant: - une première soudure à l'endroit d'une zone de contact entre la première pièce et la 3 deuxième pièce s'étendant circulairement de part et d'autre d'un obstacle, suivant un premier angle inférieur strictement à 360 degrés, et - une deuxième soudure à l'endroit de la zone de contact entre la première pièce et la deuxième pièce par rotation s'étendant circulairement de part et d'autre d'un obstacle, suivant un deuxième angle inférieur strictement à 360 degrés, - de telle façon qu'un recouvrement entre une partie de la première soudure et une partie de la deuxième soudure permet d'obtenir une soudure circulaire suivant toute une circonférence de la zone de contact. [0015] Bien entendu les différentes caractéristiques, variantes et/ou formes de réalisation de la présente invention peuvent être associées les unes avec les autres selon diverses combinaisons dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes des autres. [0016] La présente invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques et avantages apparaîtront encore à la lecture de la description détaillée qui suit comprenant des modes de réalisation donnés à titre illustratif en référence avec les figures annexées, présentés à titre d'exemples non limitatifs, qui pourront servir à compléter la compréhension de la présente invention et l'exposé de sa réalisation et, le cas échéant, contribuer à sa définition, sur lesquelles : [0017] [fig.1 a] [Fig. lb] Les figures la et lb représentent respectivement une vue de face et de profil de pièces à souder avec un obstacle au faisceau d'énergie de soudage; [0018] [fig.2] [Fig.7] Les figures 2 à 7 représentent, en vue de face, les différentes phases de déroulement du procédé de soudage circulaire selon l'invention. [0019] Les éléments identiques, similaires, ou analogues conservent la même référence d'une figure à l'autre. [0020] Les figures la et lb montrent une première pièce 10.1 et une deuxième pièce 10.2 destinées à être soudées entre elles par un procédé de soudage circulaire. Ce procédé est mis en oeuvre au moyen d'une source d'énergie de soudage 11 alors qu'un obstacle 12 est susceptible d'empêcher le passage momentané d'un faisceau 14 généré par la source d'énergie de soudage 11 lors d'une rotation complète des pièces 10.1, 10.2 à souder. L'obstacle 12 s'étend parallèlement à une des pièces 10.1, 10.2 et est lié au moins en rotation avec cette pièce. Une rotation des pièces 10.1, 10.2 pourra être assurée par un moteur électrique (non représenté) muni d'un mandrin comportant un moyen de fixation permettant de fixer les pièces 10.1, 10.2 à souder à un arbre de sortie du moteur électrique. [0021] La première pièce 10.1 et la deuxième pièce 10.2 à souder sont des pièces mé- talliques présentant des formes de révolution. La première pièce 10.1 et la deuxième pièce 10.2 sont en l'occurrence coaxiales suivant l'axe X. La première pièce 10.1 et la deuxième pièce 10.2 pourront par exemple présenter des formes tubulaires de section ronde. En variante, la section des pièces 10.1, 10.2 pourra être de toute autre forme, comme par exemple rectangulaire, carrée, triangulaire, polygonale, ovale, etc... La première pièce 10.1 et la deuxième pièce 10.2 sont liées entre elles notamment via un tube de liaison entre ces pièces. [0022] La source d'énergie de soudage 11 est constituée avantageusement par une source générant un faisceau d'électrons 14 qui est fixe ou à tout le moins n'est pas mobile en rotation par rapport aux pièces 10.1, 10.2 à souder. En variante, on pourra toutefois utiliser un autre type de source d'énergie de soudage 11 adaptée notamment au soudage à l'arc, orbital, ou laser. Lorsqu'il n'est pas activé, le faisceau d'électrons 14 est représenté en pointillés sur les figures 2 à 7. [0023] La soudure circulaire S cir à obtenir suivant toute une circonférence d'une zone de contact Zc entre la première pièce 10.1 et la deuxième pièce 10.2 est représentée par des traits mixtes sur les figures la et 1h. [0024] Le procédé de soudage circulaire selon l'invention, dont les différentes étapes sont montrées sur les figures 2 à 7, est basé sur la réalisation, de part et d'autre de l'obstacle 12, dune première soudure Si à l'endroit de la zone de contact Zc entre la première pièce 10.1 et la deuxième pièce 10.2 par rotation autour de l'axe X, dans un premier sens de rotation R1, des pièces 10.1, 10.2 suivant un premier angle Al inférieur strictement à 360 degrés. [0025] On réalise ensuite, de part et d'autre de l'obstacle 12, une deuxième soudure S2 à l'endroit de la zone de contact Zc entre la première pièce 10.1 et la deuxième pièce 10.2 par rotation autour de l'axe X, dans un deuxième sens de rotation R2 inverse par rapport au premier sens de rotation RI, des pièces 10.1, 10.2 suivant un deuxième angle A2 inférieur strictement à 360 degrés. [0026] Ces opérations de soudage sont réalisées de telle façon qu'un recouvrement entre une partie de la première soudure SI et une pallie de la deuxième soudure S2 permet d'obtenir une soudure circulaire S_cir suivant toute la circonférence de la zone de contact Zc, malgré la présence de l'obstacle 12 sur le trajet du faisceau d'énergie de soudage 14. [0027] Plus précisément, afin de réaliser la première soudure SI, la source d'énergie de soudage 11 est positionnée au milieu de la zone de contact Zc entre les pièces 10.1, 10.2 à souder. La source d'énergie de soudage 11 est ensuite décalée d'une distance de décalage D_dec par rapport au milieu de la zone de contact Zc dans une première direction DI par rapport aux pièces 10.1, 10.2 supportant la soudure, tel que montré sur la figure 2. [0028] L'obstacle 12 est positionné en regard de la source d'énergie de soudage 11, puis on fait tourner les pièces 10.1, 10.2 afin que le faisceau 14 issu de la source d'énergie de soudage 11 puisse éviter l'obstacle 12 et toucher la zone de contact Zc entre les pièces 10.1, 10.2 à souder, tel que montré sur la figure 3. Le faisceau 14 forme alors un léger angle par rapport à la tangente à la zone de contact Zc. [0029] Le soudage est démarré suivant une rotation incomplète dans le premier sens de rotation R1 jusqu'à cc que le faisceau d'énergie 14 atteigne l'autre côté de l'obstacle 12, tel que montré sur la figure 4. On obtient alors la soudure Si. [0030] Le faisceau d'énergie 14 est ensuite arrêté alors qu'on continue la rotation des pièces 10.1, 10.2 jusqu'au milieu de la zone de contact Zc. Les pièces 10.1, 10.2 se retrouvent alors à leur position de départ après décalage dc la source 11. [0031] Afin de réaliser la deuxième soudure S2, la source d'énergie de soudage 11 est décalée de la même distance de décalage D deo, mais en miroir dans une deuxième direction D2 opposée à la première direction D1 de l'autre côté par rapport au milieu de la zone de contact Zc, tel que montré sur la figure 5. [0032] On fait de nouveau tourner les pièces 10.1, 10.2, mais en sens inverse par rapport à la figure 3, afin que le faisceau 14 issu de la source d'énergie de soudage 11 puisse éviter l'obstacle 12 et toucher la zone de contact Zc entre les pièces 10.1, 10.2 à souder, tel que montré sur la figure 6. Le faisceau 14 forme alors un léger angle par rapport à la tangente à la zone de contact Zc. [0033] Le soudage est redémarré en sens de rotation inverse. Ainsi, le soudage est réalisé suivant une rotation incomplète dans le deuxième sens de rotation R2 jusqu'à ce que le faisceau d'énergie 14 atteigne l'autre côté de l'obstacle 12, tel que cela est montré sur la figure 7. On obtient alors la soudure S2. [0034] La distance de décalage D_dec est fonction d'une taille et d'un écartement de l'obstacle 12 par rapport aux pièces 10.1, 10.2 supportant la soudure. En variante, les distances de décalage D_dec pourraient être différentes l'une de l'autre. Le déplacement de la distance de décalage D_dec pourra être réalisé par déplacement des pièces 10.1, 10.2 et/ou de la source d'énergie de soudage 11. [0035] Avantageusement, le premier angle Al de rotation et le deuxième angle A2 de rotation sont chacun supérieurs strictement à 180 degrés. Suivant un exemple de réalisation particulier, les angles Al et A2 sont identiques et valent par exemple 280 degrés chacun. La valeur des angles Al et A2 pourra bien entendu être adaptée en fonction de l'application. En variante, un des deux angles Al et A2 peut être inférieur à 180 degrés, l'important étant que la somme du premier angle AI et du deuxième angle A2 soit supérieure strictement à 360 degrés afin d'obtenir une soudure circulaire S_cir complète. [0036] L'invention porte également sur l'ensemble de deux pièces 10.1, 10.2 soudées entre elles obtenu à l'issu du procédé de soudage. Cet ensemble comporte la première soudure SI à l'endroit de la zone de contact Zc entre la première pièce 10.1 et la deuxième pièce 10.2. Cette première soudure SI s'étend circulairement de part et 6 d'autre de l'obstacle 12, suivant le premier angle Al inférieur strictement à 360 degrés. [0037] Une deuxième soudure S2 est située à l'endroit de la zone de contact Zc entre la première pièce 10.1 et la deuxième pièce 10.2. Cette deuxième soudure 52 s'étend circulairement de part et d'autre de l'obstacle 12, suivant le deuxième angle A2 inférieur strictement à 360 degrés. [0038] La configuration des deux soudures S1 et S2 est telle qu'un recouvrement entre une partie de la première soudure Si et une partie de la deuxième soudure S2 permet d'obtenir une soudure circulaire S cir suivant toute une circonférence de la zone de contact Zc. [0039] Le procédé selon l'invention est destiné à toutes industries ayant à réaliser des soudures circulaires sur des pièces complexes, avec un obstacle au faisceau d'énergie de soudage, lors de la rotation des pièces à souder. [0040] Bien évidemment, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits pré- cédemment et fournis uniquement à titre d'exemple. Elle englobe diverses modifications, formes alternatives et autres variantes que pourra envisager l'homme du métier dans le cadre de la présente invention et notamment toutes combinaisons des différents modes de fonctionnement décrits précédemment, pouvant être pris séparément ou en association. 7 [Revendication 1] [Revendication 2] REVENDICATIONSProcédé dc soudage circulaire entre une première pièce (10.1) et une deuxième pièce (10.2) au moyen d'une source d'énergie dc soudage (11), alors qu'un obstacle (12) est susceptible d'empêcher le passage momentané d'un faisceau d'énergie (14) généré par la source d'énergie de soudage (11) lors d'une rotation complète des pièces (10.1, 10.2) à souder, caractérisé en ce que ledit procédé comporte: - une étape dc réalisation d'une première soudure (S1) à l'endroit d'une zone de contact (Zc) entre la première pièce (10.1) et la deuxième pièce (10.2) par rotation, dans un premier sens de rotation (R1), des pièces (10.1, 10.2) suivant un premier angle (Al) inférieur strictement à 360 degrés, de part et d'autre de l'obstacle (12), - une étape de réalisation d'une deuxième soudure (S2) à l'endroit de la zone de contact (Zc) entre la première pièce (10.1) et la deuxième pièce (10.2) par rotation, dans un deuxième sens de rotation (R2) inverse par rapport au premier sens de rotation (R1), des pièces (10.1, 10.2) suivant un deuxième angle (A2) inférieur strictement à 360 degrés, de part et d'autre de l'obstacle (12), - de telle façon qu'un recouvrement entre une partie de la première soudure (Si) et une partie de la deuxième soudure (S2) permet d'obtenir une soudure circulaire (S_cir) suivant toute une circonférence de la zone de contact (Zc). Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, pour réaliser la première soudure (Si), ledit procédé comporte: - une étape de réglage de la source d'énergie de soudage (11) au milieu de la zone de contact (Zc) entre les pièces (10.1, 10.2) à souder, - une étape de décalage de la source d'énergie de soudage (11) d'une distance de décalage (D_dec) par rapport au milieu de la zone de contact (Zc) dans une première direction (D1) par rapport aux pièces (10.1, 10.2), - une étape de positionnement de l'obstacle (12) en regard de la source d'énergie de soudage (11), puis de rotation des pièces (10.1, 10.2) afin que le faisceau d'énergie (14) puisse éviter l'obstacle (12) et toucher la zone de contact (Zc) entre les pièces (10.1, 10.2), - une étape de démarrage du soudage suivant une rotation incomplète dans le premier sens de rotation (RI) jusqu'à ce que le faisceau 8 d'énergie (14) atteigne l'autre côté de l'obstacle (12). [Revendication 3] Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que, pour réaliser la deuxième soudure (52), ledit procédé comporte: - une étape de décalage de la source d'énergie de soudage (11) de la distance de décalage (D deo) en miroir dans une deuxième direction (D2) opposée à la première direction (D1) de l'autre côté du milieu de la zone de contact (Zc), - une étape de redémarrage du soudage suivant une rotation incomplète dans le deuxième sens de rotation (R2) jusqu'à ce que le faisceau d'énergie (14) atteigne l'autre côté de l'obstacle (12). [Revendication 4] Procédé selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que la distance de décalage (D dec) est fonction d'une taille et d'un écartement de l'obstacle (12) par rapport aux pièces (10.1, 10.2). [Revendication 5] Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en cc que le premier angle de rotation (Al) et le deuxième angle de rotation (A2) sont chacun supérieurs strictement à 180 degrés. [Revendication 6] Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en cc que la première pièce (10.1) présente une forme dc révolution. [Revendication 7] Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en cc que la deuxième pièce (10.2) présente une forme de révolution. [Revendication 8] Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la première pièce (10.1) et la deuxième pièce (10.2) sont réalisées dans un matériau métallique. [Revendication 9] Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la source d'énergie de soudage (11) est constituée par une source apte à générer un faisceau d'électrons (14), ou une source d'énergie pour le soudage à l'arc, orbital, ou laser. [Revendication 10] Ensemble de deux pièces (10.1, 10.2) soudées entre elles, caractérisé en ce qu'il comporte: - une première soudure (Si) à l'endroit d'une zone de contact (Zc) entre la première pièce (10.1) et la deuxième pièce (10.2) s'étendant circulairement de part et d'autre d'un obstacle (12), suivant un premier angle (A1) inférieur strictement à 360 degrés, et - une deuxième soudure (S2) à l'endroit de la zone de contact (Zc) entre la première pièce (10.1) et la deuxième pièce (10.2) par rotation s'étendant circulairement de part et d'autre d'un obstacle (12), suivant un deuxième angle (A2) inférieur strictement à 360 degrés, - de telle façon qu'un recouvrement entre une partie de la première soudure (S1) et une partie de la deuxième soudure (S2) permet d'obtenir une soudure circulaire (S cir) suivant toute une circonférence de la zone de contact (Zc).