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Perfectionnements à un appareil de soudage.
La présente invention est relative à un appareil de sou- dage qui est un perfectionnement ou une modification de l'appareil de soudage décrit dans le brevet français de la demanderesse n 1.214.655 déposé le 26 janvier 1959,qui est destiné à être utilisé pour réunir des tubes bout-à-bout par soudage de leurs extrémités en contact au moyen d'un arc électrique protégé par un gaz inerte et jaillissant entre la surface intérieur* des tu- bes et une électrode non consommable disposés à l'intérieur des tubes et tournant dans ceux-ai de manière à effectuer le soudage progressivement.
Dans le brevet précité, la demanderesse décrit un appa- reil de soudage électrique à l'arc agencé de manière à envoyer un gaz inerte au voisinage du bout d'une électrode non consommable
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qui est disposée de manière' émerger d'un porte-électrode et à tourner autour de 1)axe géométrique de ce dernier, de façon que la pointe de l'électrode décrive un trajet circulaire ayant cet axe pour centre, l'électrode ayant dans cet appareil la forme d'une aiguille, qui est disposée sur l'axe du porte-électrode et dont une extrémité est latéralement écartée dudit axe pour former le bout de l'électrode.
L'aiguille est disposée dans un tube en matière réfractaire constituant un passage pour le gaz inerte dont le débit notable sert en cours d'utilisation à l'électrode et au tube.
Ce dernier est percé d'une ouverture latérale au voisinage du bout de l'électrode, Le corps de lappareil de soudage comporte, de préférence, une douille ou coussinet qui) une fois introduit dans un tube, constitue un porte-électrode quand on utilise l'appareil de soudage. Le corps loge, de préférence, un dispositif d'entraî- nement mécanique, tel qu'une vis sans fin et un pignon associa pour faire tourner l'électrode.
Dans cet appareil de soudage, le refroidissement de l'é- lectrode et de son logement protecteur en matière céramique est uni' quement assuré par le courant de gaz inerte utilisé pour protéger l'arc. L'appareil de soudage a répondu parfaitement au but pour- suivi pour la fabrication d'unités d'échange de chaleur comportant des plaques tabulaires épaisses ou des collecteurs épais (c'est-à- dire 25,4 mm ou davantage), auxquels doivent être fixés de nom- breux tubes 4 paroi mince (c'est-à-dire 3, 17 mm ou moins) ayant de faibles diamètres externes (c'est-à-dire 25,4 mm ou moins) et de faibles alésages.
Toutefois, on a constaté une tendance à une surchauffe de l'électrode et du tube en matière réfractaire qui est nécessairement fait en une matière céramique pour assurer l'isole- ment électrique nécessaire et résister à la chaleur de l'arc à laquelle il est soumis. On trouve facilement ces matières cérami- ques répondant à ce but mais elles tendent à être détruites sous les effets de chocs thermiques répétés
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Une autre difficulté qu'on rencontre avec un appareil de i soudage refroidi par un gaz résulte de la forme de l'électrode qui est largement imposée par la nécessité d'assurer un passage aussi large que possible pour le courant de gaz inerte de refroidissement ! et de protection.
On a constaté qu'il est difficile de fabriquer des appareils de soudage ayant exactement les mimes caractéristiques; du fait qu'il est nécessaire de courber l'électrode en tungstène et de rectifier la pointe en leur donnant exactement le Berne con- tour.
Dans la modification, conforme à la présente invention, @ de cet appareil de soudage, on évite ces difficultés en faisant en sorte qu'une électrode soit maintenue dans un porte-électrode et qu'elle émerge perpendiculairement à l'axe géométrique d'un support tubulaire disposé sur l'axe géométrique de la monture de l'appareil ! et en utilisant le support tubulaire comme un élément d'un circuit par lequel un fluide de refroidissement, particulièrement dit l'eau, peut être amené au voisinage de l'électrode.
Pour faire comprendre complètement la présente inven- tion, on va décrire en détail à titre illustratif et non limitatif un appareil de soudage en se référant au dessin annexé, sur lequel:
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la fig. 1 est une vue en élévat1on,principalement en coupe, de l'appareil de soudage; la fig. 2 est une coupe transversale faite par 11-Il de la fig. 1; la fig. 3 est une coupe transversale faite par III-III de la fig. 1.
Dans l'appareil de soudage illustré sur le dessin, une courte électrode pointue 10 en tungstène est maintenue dans.., un porte-électrode constitué par un court bloc cylindrique 12 en cuivre au moyen d'une vis sans tête 14 de manière à s'étendre per-
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pendiculairement à l'axe géométrique d'un support tubulaire 16 et de manière que son bout soit disposé à une distance appropriée d'
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un tube à souder.
Le support tubulaire 16 qui est un tube en cui- vre est entouré par une gaine de protection 18 en matière céramique constituant un manchon ajusté étroitement et il est monté dans une douille ou embout 20 en laiton à partir duquel il s'étend, cet embout ayant un diamètre approprié aux tubes à souder, et le bloc 12 porte-électrode étant Ajusta dans l'extrémité extérieure du tube en cuivre 16. La gaine protectrice 18 en matière céramique enferme également le bloc de cuivre 12, et l'électrode 10 émerge d'une ou- verture latérale 22 ménagée dans la matière céramique.
La douille en laiton 20 est vissée dans la partie avant d'un boîtier cylindrique 26 d'une monture de plus grand diamètre @ désigné dans son ensemble par 24 dans laquelle est monté un méca- nisme d'entraînement mécanique constitué par une vis sans fin logée dans un carter en saillie 28 illustré sur la fig. 2 et par un pignon 30 de vis sans fin grâce auquel le tube de cuivre 16 et l'électrode 10 peuvent être entraînes en rotation par un dispositif d'entraîné- ment extérieur dont une partie est indiquée en 31, des connexions appropriées étant prévues pour l'amenée du courant électrique, pour l'admission d'argon gazeux, et pour l'admission et l'évacuation de l'eau de refroidissement.
L'argon, ou un autre gaz inerte, est amené par un tube 32 qui contient également un câble 34 d'amende de courant électrique, et il est envoyé dans la zone de l'électrode de soudage 10 en pas. sant le long de la face extérieure du support tubulaire tournant 16 et du bloc porte-électrode 12 dans lesquels on a formé des méplats afin de ménager des espaces appropriés, par exemple de 0,127 mm, entre la paroi extérieure du tube 16 et la surface intérieure de sa gaine de protection 18 en matière céramique. L'extrémité de la gai- ne 18 est obturée de manière que l'argon gazeux ne puisse sortir que par l'ouverture 22 et qu'il soit ainsi envoyé dans la zone où l'arc jaillit de l'électrode 10.
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L'extrémité intérieure du support tubulaire 16 supporte un distributeur 36 en laiton, monté de manière à tcurner dans le boîtier 26 dont il est isolé par des coussinets appropriés 38 et 40 en matière isolante, comme le "Fluon", une matière céramique ou la "Spauldite". Les coussinets 38 et 40 sont formés de manière à ménager un espace annulaire d'admission 41 à l'intérieur de la monture 24, et quatre trous radiaux 43 percés dans le distributeur 36 servant à admettre le gaz dans l'espace autour du tube 16 dans le distributeur
Une pièce de contact en cuivre 42 chargée par un ressort porte contre le distrubuteur 36 et est montée dans le tube 32 d'a- menée d'argon en même temps que le câble 34 d'amenée de courant élec trique.
Le tube 32 est muni d'une fourrure 44 isolante de l'électrj cite.
Immédiatement derrière la pièce de contact électrique 42, le distributeur 36 est étroitement ajusté dans le coussinet 40 et porte deux joints d'étanchéité annulaires 46 et 48, disposés res- pectivement de part et d'autre d'une gorge annulaire 50 qui communi- que avec un trou 52 percé dans le coussinet 40 et le boîtier 26.
Ces joints 46 et 48 servent à empêcher l'eau provenant de la partie arrière du distributeur 36 de parvenir dans la partie avant du boî- tier 26.
Les agencements de distribution d'eau comprennent deux gorges annulaires 54 et 56 usinées dans la partie arrière du distri- buteur 36. La gorge arrière 56 communique par des trous radiale- ment percés 58 avec un tube central 60 en cuivre qui s'étend dans un alésage axial du distributeur et dans l'alésage du support tubu- laire 16 jusqu'au voisinage du bloc porte-électrode 14.
La gorge arrière 56 communique également avec un raccord extérieur 62 monté dans le bottier 26, par l'intermédiaire d'un trou radial 64 percé dans le coussinet 40, et sert à admettre l'eau de refroidissement*
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L'eau de refroidissement, en revenant le long du tube de support 16 et de l'alésage central du distributeur 36 jusque dans l'espace annulaire autour du tuba central 60 d'admission d'eau.. passe, par l'intermédiaire de quatre trous radiaux 66 percés dans la partie arrière du distributeur, dans la gorge annulaire avant 54 et parvient à un raccord extérieur de sortie 68, par l'intermédiaire d'un trou radial 70 percé dans le coussinet 40 (fig. 3).
Un joint d'étanchéité annulaire 72 est disposé entre les deux gorges annulaires 54 et 56 ménagées dans la partie arriè- re du distributeur 36.
La gorge Annulaire 50, située entre les deux joints annu- laires utilisés pour empêcher une admission d'eau dans la partie avant de la monture 24, sert à recueillir l'eau qui aurait pu fuir au delà du joint arrière 48 et donne de ce fait une indication vi- suelle de tout défaut de ce joint. On réduit ainsi au minimum le risque que de l'eau puisse contaminer le gaz sec nécessaire pour protéger efficacement l'arc.
Le refroidissement par l'eau présente l'avantage impor- tant que le logement protecteur en matière céramique de l'appareil de soudure refroidi à l'aide d'un gaz est remplacé par un manchon 18 en matière céramique qui n'est jamais soumis aux températures élevées qui rendent les matières céramiques fragiles et, que, de plus, ce manchon est fermement supporté entre le tube de support 16 en cuivre et la douille 20 en laiton et est protégé des chocs mécaniques aussi bien que des chocs thermiques.
En outre, en remplaçant l'aiguille de tungstène par l'é- lectrode courte 10, on réalise une économie notable de ce matériau onéreux, parce qu'il suffit que l'électrode ait une longueur d'en- viron 6,35 mm et qu'on peut facilement l'enlever pour la rectifier quand c'est nécessaire.
En prévoyant un refroidissement à l'eau, on peut également utiliser une intensité maximum du ccurant de soudure pouvant être
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utilisée avec les tubes particuliers à souder. Par exemple, les données de soudage de tubes en acier de 18/10 de mm ayant un dia- mètre extérieur de 14,68 mm sont les suivantes: intensité du courani de soudage t 65 ampères; tension en circuit ouvert :70 volts; ten- sion en circuit fermé: 12 volts, débit d'argon ;2 litres/minute débit d'eau de refroidissement ; 1,136 litre/minute.
On peut avantageusement utiliser cet appareil de soudage perfectionné refroidi à l'eau avec les techniques décrites dans le brevet français précité n 1.214.655 et dans le brevet français de la demanderesse n 1.223.503 déposé le 26 janvier 1959. Du fait qu'on peut utiliser une intensité maximum de courant de soudage, il devient possible de souder des sections à parois plus épaisses que celles qu'on aurait considérées comme appropriées à un soudage par les techniques décrites dans les brevets précités.