Brevet FR3105935A1 — publié le 20210709

Titre : Torche destinée à une machine de soudage TIG bicathodes monosource Torche (1) destinée à une machine de soudage TIG reliée à une source de courant électrique, comportant un circuit de liquide de refroidissement (8) et délimitant à sa partie interne un alésage ouvert vers l’extérieur connecté à une alimentation en gaz inerte de protection (12) et dans lequel s’étendent des électrodes en tungstène (20), faisant office de cathode, cette torche (1) comportant un corps de torche isolé (3), un diffuseur (5) du gaz inerte de protection et une buse d’évacuation (6) vissée sur le diffuseur (5), caractérisée en ce que le corps de torche (3), le diffuseur (5) et, le cas échéant, la buse (6) sont constitués par des éléments métalliques, le corps de torche (3) comporte au moins deux puits (19) dans lesquels sont montées au moins deux électrodes en tungstène (20) maintenues au moyen de coins de serrage (21). Figure 3 Torche destinée à une machine de soudage TIG bicathodes monosource DOMAINE DE L’INVENTION La présente invention a pour objet une torche bicathodes monosource destinée à une machine de soudage TIG adaptée au soudage ou au rechargement de pièces métalliques ETAT DE LA TECHNIQUE Les spécialistes dans le domaine du soudage ont développé et utilisent depuis plusieurs dizaines d’années des machines de soudage dites TIG ("Tungsten Inert Gaz") permettant d’effectuer des opérations de soudage ou de rechargement à l’arc électrique avec une cathode en tungstène sous atmosphère d’un gaz inerte de protection. De telles machines de soudage TIG conventionnelles sont classiquement équipées d’une torche comportant un circuit de liquide de refroidissement et notamment d’eau de refroidissement. Le corps d’une telle torche comprend un alésage central renfermant une pince portant une électrode qui est immobilisée par l’action d’un bouchon. Du côté opposé, l’alésage est obstrué par un diffuseur qui, d’une part, bloque l’électrode et d’autre part, permet la diffusion laminaire d’un jet de gaz inerte de protection qui arrive en règle générale dans la partie supérieure de l’alésage central qui est connectée à une alimentation extérieure. Une buse, en règle générale, en céramique canalise et oriente le flux de gaz inerte de protection à la sortie du diffuseur. Il est à noter que l’électrode fait office de cathode et permet d’établir l’arc électrique avec la pièce à souder ou à recharger. Le corps de telles torches est isolé par enrobage ou intégré dans un boîtier isolant. La buse permettant de canaliser et d’orienter le gaz inerte de protection est, en règle générale, essentiellement symétrique en rotation notamment cylindrique et est vissée sur le diamètre extérieur du diffuseur Les spécialistes ont cherché à améliorer de telles machines de soudage TIG conventionnelles et ont ainsi développé des machines de soudage TIG dites "bicathodes" qui permettent la génération d’un arc fusionné qui présente des caractéristiques différentes d’un arc TIG simple avec de nombreux avantages qui permettent un accroissement des performances, en particulier du taux de dépôt tant en soudage qu’en rechargement. De telles machines de soudage TIG bicathodes comportent deux torches jumelées totalement indépendantes et isolées l’une de l’autre et nécessitent deux sources distinctes pour l’alimentation en courant de chacune des deux cathodes, ce qui a pour conséquence que ces machines sont particulièrement lourdes et complexes. BUT DE L’INVENTION L’idée à la base de l’invention a consisté à chercher à remédier à ces inconvénients grâce au développement d’une torche bicathodes monosource susceptible d’être montée sur une machine de soudage TIG conventionnelle donc de permettre de transformer une machine TIG conventionnelle en une machine bicathodes de façon à diminuer considérablement la complexité, le poids et les coûts d’une telle machine par rapport aux machines bicathodes existantes du fait de la suppression d’une des deux sources de courant de soudage, de la simplification des réseaux de câbles de puissance et de la simplicité de la programmation qui reste quasi identique à celle utilisée en soudage TIG. L’enjeu consiste donc à transformer une machine TIG conventionnelle en une machine TIG bicathodes par un moyen simple, en l’occurrence le changement de la torche, pour accroître considérablement ses performances tant pour le soudage que pour le rechargement. EXPOSE ET AVANTAGES DE L’INVENTION La présente invention a ainsi pour objet une torche destinée à une machine de soudage TIG bicathodes monosource du type susmentionné c’est-à-dire équipée d’une torche comportant un circuit de liquide de refroidissement et délimitant à sa partie interne un alésage ouvert vers l’extérieur connecté à une alimentation en un gaz inerte de protection et dans lequel s’étendent des électrodes en tungstène faisant saillie sur un côté ou premier côté de cette torche, faisant office de cathode et coopérant avec une pièce métallique à souder ou à recharger faisant office d’anode pour produire un arc électrique. Selon l’invention, une telle torche qui comporte un corps de torche isolé un diffuseur du gaz inerte de protection et une buse d’évacuation de ce gaz essentiellement symétrique en rotation vissée sur le diffuseur est caractérisée en ce que le corps de torche, le diffuseur et, le cas échéant, la buse sont constitués par des éléments métalliques en règle générale, en un alliage à base de cuivre d’aluminium ou de titane et le corps de torche comporte au moins deux puits s’étendant parallèlement ou obliquement par rapport à l’axe de la buse dans lesquels sont montées au moins deux électrodes en tungstène permettant la production d’un arc fusionné maintenues au moyen de coins de serrage. Il est à noter que, selon les cas d’emploi, la buse peut être métallique ou en un matériau isolant, en règle générale, en céramique ou être constituée par un élément mixte ayant une partie haute en un matériau isolant et un nez conique en métal. Selon l’invention, le corps de torche, le diffuseur et le cas échéant, la buse sont au même potentiel négatif. Selon l’invention, les coins de serrage sont avantageusement réglés au moyen de vis de serrage et de desserrage des électrodes dont la tête est dégagée sur un second côté de la torche. Ces vis de serrage et de desserrage des électrodes sont, de préférence constituées par des vis à double filetage et à pas différentiel. Les électrodes peuvent ainsi être introduites dans les puits du corps de torche et extraites par le premier côté de la torche et être fixées à partir du second côté de celle-ci. Selon une autre caractéristique de l’invention, l’angle des puits dans lesquels sont montées les électrodes et donc des électrodes par rapport à l’axe de la buse est compris entre 0° et 40°. Ces électrodes ont, en règle générale, un diamètre de 2,4, 3,2 ;4,0 ou 4,8 mm et la distance entre leurs deux génératrices qui correspond à un paramètre essentiel est, en règle générale, située entre 0,6 et 1,8 mm en fonction du type de travail à effectuer, du diamètre de ces électrodes et des intensités maximum recherchées. Sur ce point, il est à noter que ces intensités peuvent aller jusqu’à 550 ampères, voire 750 ampères au maximum. Selon une caractéristique préférentielle de l’invention, le circuit de liquide de refroidissement est constitué par un canal de circulation de liquide de refroidissement essentiellement en forme de segment annulaire s’étendant sur la périphérie du corps de torche et respectivement relié à ses extrémités à deux conduites d’alimentation latérales, à savoir une conduite d’arrivée de liquide de refroidissement et une conduite de sortie de liquide de refroidissement. Il est à noter que la conduite d’arrivée de liquide de refroidissement peut, avantageusement être combinée à une tresse d’alimentation en courant. Selon l’invention, le canal de circulation de liquide de refroidissement est dégagé en direction du premier côté de la torche et fermé à ce niveau par le diffuseur de gaz inerte de protection qui constitue ainsi parallèlement un couvercle d’obturation permettant de garantir l’étanchéité de ce canal par l’intermédiaire de deux joints annulaires toriques montés de part et d’autre de celui-ci. Le diffuseur du gaz inerte de protection est fixé au corps de torche au voisinage du canal de circulation de liquide de refroidissement par l’intermédiaire de vis de fixation et délimite à sa partie interne une chambre de diffusion du gaz inerte de protection qui communique avec l’alésage de la torche. Il est à noter que cette chambre de diffusion du gaz inerte de protection renferme au moins une grille de diffusion ainsi que des entretoises et des chicanes nécessaires au bon écoulement de ce gaz inerte de protection. Les vis de fixation passent avantageusement au travers d’orifices traversants du diffuseur et sont vissées dans des taraudages correspondants du corps de torche. Ce corps de torche comporte, quant à lui, avantageusement, une conduite d’introduction latérale du gaz inerte de protection située entre les conduites d’alimentation latérales en liquide de refroidissement et reliée à un perçage médian débouchant dans la chambre de diffusion du gaz inerte de protection. Il est à noter que le débit de ce gaz est en règle générale compris entre 5 et 40 litres par minute. PRESENTATION DES DESSINS Les caractéristiques de la torche bicathodes monosource qui fait l’objet de l’invention seront décrites plus en détail en se référant aux dessins non limitatifs annexés dans lesquels : est une vue en perspective d’un outil de soudage TIG, bicathodes monosource est une vue en perspective "éclatée" de la torche, est une coupe de la torche par un plan longitudinal passant par l’axe de symétrie de la buse, est une coupe de cette torche par un plan perpendiculaire au plan de la figure 3. DESCRIPTION D’UN MODE DE REALISATION DE L’INVENTION Selon la figure 1, la torche 1 est intégrée dans le bloc 2 d’un outil de soudage TIG. Selon la figure 2, la torche 1 est schématiquement constituée par un corps de torche essentiellement parallélépipédique 3 intégré dans un boîtier isolant 4 du bloc 2 de la machine de soudage TIG comme représenté sur la figure 1, par un diffuseur du gaz inerte de protection 5 et par une buse d’évacuation de ce gaz 6 vissée sur le diffuseur 5 et comportant un nez conique 7. Selon le mode de réalisation représenté sur les figures, le corps de torche 3, le diffuseur 5 et la buse 6 sont constitués par des éléments en un alliage de cuivre. Il est à noter que, selon une variante, la buse 6 peut être non pas en métal, mais en une matière isolante ou encore en un matériau mixte matière isolante / métal. Selon les figures 2 et 3, le corps de torche 3 comporte à sa partie interne un circuit de liquide de refroidissement 8 relié à une conduite d’arrivée de liquide de refroidissement latérale 9 et à une conduite de sortie de liquide de refroidissement latérale 10, ainsi qu’un perçage médian 11 relié à une conduite d’introduction latérale d’un gaz inerte de protection 12 située entre les conduites d’alimentation latérales 9, 10 de liquide de refroidissement. De façon non représentée sur les figures, la conduite d’arrivée de liquide de refroidissement 9 est combinée à une tresse d’alimentation en courant. Selon les figures 3 et 4, le circuit de liquide de refroidissement est constitué par un canal de circulation de liquide de refroidissement en forme de segment annulaire 8 s’étendant sur la périphérie du corps de torche 1 et respectivement relié à ses extrémités à la conduite d’arrivée de liquide de refroidissement 9 et à la conduite de sortie de liquide de refroidissement 10. Ce canal de circulation de liquide de refroidissement 8 est dégagé en direction de la buse 6 et est fermé par le diffuseur du gaz inerte de protection 5 qui constitue ainsi parallèlement un couvercle d’obturation de ce circuit de circulation de liquide de refroidissement 8. L’étanchéité à ce niveau est garantie par deux joints annulaires toriques 13 montés de part et d’autre du canal de circulation de liquide de refroidissement 8 et représentés plus en détail sur la figure 2. Selon la figure 2, le diffuseur du gaz inerte de protection 5 est fixé au corps de torche 3 au voisinage du canal de circulation de liquide de refroidissement 8 par des vis de fixation 14 qui passent au travers d’orifices traversants 15 de ce diffuseur 5 et sont vissées dans des taraudages correspondant non représentés du corps de torche 3. Selon les figures 2 et 3, le diffuseur 5 délimite à sa partie interne une chambre de diffusion du gaz inerte de protection 16 équipée de grilles de diffusion 17 ainsi que d’entretoises et de chicanes dans laquelle débouche le perçage médian 11 du corps de torche et qui communique avec la cavité interne 18 de la buse 6 de façon à définir un alésage continu. Par ailleurs et selon la figure 3, le corps de torche 3 comporte deux puits 19 orientés obliquement par rapport à l’axe de la buse 6 dans lesquels sont respectivement montées deux électrodes en tungstène 20 permettant la production d’un arc fusionné. Ces électrodes 20 qui sont introduites au niveau de la buse 6 sont maintenues au moyen de coins de serrage 21 qui sont réglés par des vis de serrage et de desserrage à double filetage et à pas différentiel 22 dont la tête 23 est dégagée vers l’extérieur. NOMENCLATURE DES ELEMENTS PRINCIPAUX 1 Torche 2 Bloc d’un outil de soudage TIG 3 Corps de torche 4 Boîtier isolant 5 Diffuseur du gaz inerte de protection 6 Buse d’évacuation 7 Nez conique 8 Circuit de liquide de refroidissement 9 Conduite d’arrivée de liquide de refroidissement 10 Conduite de sortie de liquide de refroidissement 11 Perçage médian 12 Conduite d’introduction d’un gaz inerte de protection 13 Joints annulaires toriques 14 Vis de fixation 15 Orifice traversant 16 Chambre de diffusion du gaz inerte de protection 17 Grille de diffusion 18 Cavité interne de la buse 19 Puits 20 Electrodes 21 Coin de serrage 22 Vis de serrage et de desserrage 23 Tête de vis Torche (1) destinée à une machine de soudage TIG adaptée au soudage ou au rechargement de pièces métalliques reliée à une source de courant électrique, comportant un circuit de liquide de refroidissement (8) et délimitant à sa partie interne un alésage ouvert vers l’extérieur connecté à une alimentation en gaz inerte de protection (12) et dans lequel s’étendent des électrodes en tungstène (20) faisant saillie sur un côté ou premier côté de la torche (1), faisant office de cathode et coopérant avec une pièce métallique à souder ou à recharger faisant office d’anode pour produire un arc électrique, cette torche (1) comportant un corps de torche isolé (3), un diffuseur (5) du gaz inerte de protection et une buse d’évacuation (6) de ce gaz essentiellement symétrique en rotation vissée sur le diffuseur (5), caractérisée en ce que le corps de torche (3), le diffuseur (5) et, le cas échéant, la buse (6) sont constitués par des éléments métalliques, et le corps de torche (3) comporte au moins deux puits (19) s’étendant parallèlement ou obliquement par rapport à l’axe de la buse (6) dans lesquels sont montées au moins deux électrodes en tungstène (20) permettant la production d’un arc fusionné maintenues au moyen de coins de serrage (21). Torche (1) conforme à la revendication 1, caractérisée en ce que les coins de serrage (21) sont réglés au moyen de vis de serrage et de desserrage des électrodes (22) dont la tête (23) est dégagée sur un second côté de la torche (1), les électrodes (20) pouvant être extraites par le premier côté de la torche. Torche (1) conforme à la revendication 2, caractérisée en ce que les vis de serrage et de desserrage (22) des électrodes (20) sont des vis à double filetage et à pas différentiel. Torche (1) conforme à l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que l’angle des puits (19) dans lesquels sont montées les électrodes (20) et donc des électrodes (20) par rapport à l’axe de la buse (6) est compris entre 0 et 40°. Torche (1) conforme à l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le circuit de liquide de refroidissement est constitué par un canal de circulation de liquide de refroidissement essentiellement en forme de segment annulaire (8) s’étendant sur la périphérie du corps de torche (3) et respectivement relié à ses extrémités à deux conduites d’alimentation latérales, à savoir une conduite d’arrivée de liquide de refroidissement (9) et une conduite de sortie de liquide de refroidissement (10), le canal de circulation de liquide de refroidissement (8) étant dégagé en direction du premier côté de la torche (1) et fermé à ce niveau par le diffuseur du gaz inerte de protection (5) qui constitue parallèlement un couvercle d’obturation permettant de garantir l’étanchéité de ce canal (8) par l’intermédiaire de deux joints annulaires toriques (13) montés de part et d’autre de celui-ci. Torche (1) conforme à la revendication 5, caractérisée en ce que le diffuseur du gaz inerte (5) est fixé au corps de torche (31) au voisinage du canal de circulation de liquide de refroidissement (6) par l’intermédiaire de vis de fixation (14) et délimite à sa partie interne une chambre de diffusion (16) du gaz inerte communiquant avec l’alésage de la torche (1) et renfermant au moins une grille de diffusion (17), les vis de fixation (14) passant au travers d’orifices traversants (15) du diffuseur (5) et étant vissées dans des taraudage correspondants du corps de torche (3). Torche (1) conforme à la revendication 6, caractérisée en ce que le corps de torche (3) comporte une conduite d’introduction latérale (12) du gaz inerte de protection située entre les conduites d’alimentation latérales (9, 10) de liquide de refroidissement et reliée à un perçage médian (11) débouchant dans la chambre de diffusion (16) du gaz inerte.