EP2560784A1 - Machine de raboutage de bandes d'acier adaptee au traitement thermique par induction de soudures de raboutage - Google Patents

Machine de raboutage de bandes d'acier adaptee au traitement thermique par induction de soudures de raboutage

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Publication number
EP2560784A1
EP2560784A1 EP10743112A EP10743112A EP2560784A1 EP 2560784 A1 EP2560784 A1 EP 2560784A1 EP 10743112 A EP10743112 A EP 10743112A EP 10743112 A EP10743112 A EP 10743112A EP 2560784 A1 EP2560784 A1 EP 2560784A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
clamping
clamping jaws
welding
jaws
induction
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP10743112A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Hervé THOMASSON
Fabien Bollegue
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Clecim SAS
Original Assignee
Siemens VAI Metals Technologies SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens VAI Metals Technologies SAS filed Critical Siemens VAI Metals Technologies SAS
Priority to EP10743112A priority Critical patent/EP2560784A1/fr
Publication of EP2560784A1 publication Critical patent/EP2560784A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/20—Bonding
    • B23K26/21—Bonding by welding
    • B23K26/24—Seam welding
    • B23K26/26—Seam welding of rectilinear seams
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B15/00—Arrangements for performing additional metal-working operations specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills
    • B21B15/0085—Joining ends of material to continuous strip, bar or sheet
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/70—Auxiliary operations or equipment
    • B23K26/702—Auxiliary equipment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K31/00—Processes relevant to this subclass, specially adapted for particular articles or purposes, but not covered by only one of the preceding main groups
    • B23K31/02—Processes relevant to this subclass, specially adapted for particular articles or purposes, but not covered by only one of the preceding main groups relating to soldering or welding
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/34—Methods of heating
    • C21D1/42—Induction heating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/16—Bands or sheets of indefinite length
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/02—Iron or ferrous alloys
    • B23K2103/04—Steel or steel alloys
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25—Process efficiency

Definitions

  • the present invention relates to a splicing machine adapted tee to induction heat treatment of welds ra ⁇ dozing steel strips according to the preamble CLAIMS ⁇ tions 1, 8 and 10.
  • the invention relates to soldering joints of continuously moving steel strips in a cold rolling or treatment plant such as surface etching, continuous annealing, electrolytic or quench coating, and in particular to welds. realized by means of a laser beam and more particularly for treating thermally that preceding and / or immediately following completion of said welds ⁇ .
  • treatment facility will be used to refe ⁇ rence to rolling facilities or the above treatment facilities.
  • the splicing operation is performed by a machine ra ⁇ dozing by soldering or welding which comprises, in addition to the said positive ⁇ actual welding, two clamping jaw pairs for immobilizing the strips during their ring ⁇ welding , respectively a first pair of clamping jaws for immobilizing the tail of the band enga ⁇ in a section of the processing facility located downstream in the direction of travel of the band and a second pair of clamping jaws for immobilize the head of the new web introduced upstream of the machine rabou ⁇ floor.
  • Different welding methods implemented by dif ⁇ ferent welding devices are known to the skilleden ⁇ tier. Examples are butt welding, wheel resistance, MIG, TIG, laser or hybrid laser welding.
  • the butt welding machine must be able to ⁇ note a high quality weld. Indeed, the rupture of a weld poor Tape running being in the treatment facility, or even neces ⁇ sity redo a weld considered incorrect or poor quality can result in significant production losses.
  • the decisive elements of the quality of a weld are essentially: - the metallurgical quality of the welded joint, particular ⁇ for steels likely deterioration metal ⁇ lurgiques of the heat-affected zone opera ⁇ welding,
  • the metallurgical quality of the weld, or solder essentially depends on the welding technique used and the thermal cycle it induces in the area affected by the welding, as well as various treatments pre- and post ⁇ heating or annealing practiced locally in the welder itself or immediately downstream of the welder.
  • the geometry of the welded section depends on the welding method and the weld completion means implemented after welding.
  • butt welding spark produces a bead that is necessary to rabo ⁇ ter and welding "flash-butt" are generally equi ⁇ SOEP an integrated planing unit to the welder.
  • the compression ⁇ resistance by the wheel also produces suré ⁇ thickness due to the recovery of the sheets to be welded and which must most often be crushed by roller devices in ⁇ integrated with the welder.
  • Laser welding allows fine management of the welded section also associated with a zone affected by very limited heat.
  • the continuity and compactness of the welded joint depends essen ⁇ tly on the welding parameters used. These welding parameters are mainly electrical parameters manageable easily and reliably.
  • edges to be welded refer to the end of the tail end at the end of processing facing the extremi ⁇ tee of the new band engaged in the processing facility.
  • the welders In order to guarantee the quality of the splicing weld, it is necessary for the ends of the welding strips to be perfectly aligned and rectilinear.
  • the welders generally comprise said two pairs of ser ⁇ rage jaws for immobilizing the ends of belts ⁇ Born to be joined by welding.
  • said ex ⁇ trémity strips are immobilized in the clamping jaws in excess thereof at a slight overhang resulting from the precise and clean shearing achieved through Shear ⁇ integrated in the welder, or in some cases, their cuts by means of a laser beam.
  • centering devices integrated ⁇ or contiguous to the welder to align the ends of the strips before their immobilization in the clamping jaws.
  • thermoi ⁇ that the weld may be required.
  • Different types of heat treatment of the weld can be used, either by a "annealing" after welding whose purpose is to metallurgically restore an acceptable ductility sou ⁇ or by a preheating able to reduce the cooling rate of welding and therefore to limit its hardening ⁇ sement.
  • annealing of solder joints by electromagnetic induction heat treatment is known to those skilled in the art.
  • a heat treatment device by electromagnetic induction is dis ⁇ posed downstream of the welder.
  • the cantilever of the welding edges - that is to say by their protuberance rap ⁇ harbor to the clamping jaws and thus the spacing of said pairs of clamping jaws relative to each other, or inter-jaw space - must be as small as possible.
  • An object of the present invention is to provide a tape splicing machine for the induction heat treatment of a weld of a tape end with a ⁇ be end of another band and permitting said specific positions ⁇ ends to ensure the quality of the weld, while avoiding the aforementioned problems that could deteriorate the quality of the weld.
  • said splicing machine will have to be capable of limiting an electromagnetic interaction between the magnetic field for the thermal pretreatment or pos ⁇ TER AL welding and parts of said machine rabou- floor capable of interacting with said magnetic field generating eddy currents that will corrode jaw clamping the machine and disrupt the treatment ⁇ ment of said weld.
  • a splicing machine, a clamping jaw of said splicing machine and an induction heat treatment device of said splicing machine are provided by the contents of claims 1, 8, and 10.
  • a set of The claims also have advantages of the invention.
  • the present invention thus relates to a clamping jaw of a splicing machine tapes by welding, adapted to successively weldable tape tightening to each other by said splicing machine with a milking installation ⁇ strips, characterized in that at least a portion du- said clamping jaw adapted to contact a tape end to be welded to another end strip, in particular ⁇ adapted to contact a cantilever end of said tape, is characterized by
  • each, ie said geometry and said constituent material to reduce an intensity of Fou ⁇ cault currents likely to be created in said clamping jaw by electromagnetic induction, or in other words, said geometry and said constituent material of said part are suitable to limit a heating of said clamping jaw under the action of a magnetic field of the induction heat treatment device.
  • Said part of the clamping jaw is thus a low interaction part with a magnetic field ⁇ .
  • the present invention also proposes a device for the induction heat treatment of a welding strip splicing machine, suitable for the heat treatment of a splicing weld of two ends of successive strips by electromagnetic induction before or after an embodiment of said welding, said processing device being furthermore adaptable to a splicing machine of said belts comprising a welding device capable of welding said ends of successive belts, two pairs of clamping jaws able to immobilize said band ends, at least of which two clamping jaws of said two pairs of clamping jaws are clamping jaws characterized in that at least a portion of each of said clamping jaws, ⁇ said portion being adapted to contact a strip end to be welded to a other end of tape, is characterized by
  • each, ie said geometry and said constituent material to reduce an intensity of Fou ⁇ cault currents likely to be created in said clamping jaw by electromagnetic induction by said heat treatment device, said heat treatment device being characterized by an inductive head with a geometrical shape is complementary to the geometric shape of the ⁇ said portion of each of said two clamping jaws.
  • the present invention also relates to a my ⁇ Pen for splicing the splicing of ends ban ⁇ successive strips of a processing system, said machine comprising a splicing device of a first Sou dage end of a strip with a second end of another strip, two pairs of clamping jaws symmetrically arranged, respectively, a first pair of clamping jaws comprising a first gripping jaws su ⁇ upper and a first lower clamping jaws capable pinching, ie capable of clamping closely together, said first end of the web, and a second pair of clamping jaws comprising a second upper clamping jaw and a second lower clamping clamp capable of clamping said second end of the band, for maintaining and positioning said first and second strip ends facing each other for welding said extremes i ⁇ sides of the strips with one another, characterized in that at least two clamping jaws of said two clamping jaw pairs are clamping jaws characterized in that at least a portion of each said jaw clamping said portion being adapted to contact a tape
  • said splicing machine is characterized in that it comprises said heat treatment device, and in that the latter is adapted to said part of said clamping jaws.
  • the present invention thus provides a constructive layout of the machine of splicing adapted to ensure an absence of mechanical interference between said thermal treatment device and the clamping jaws of said machine rabou ⁇ floor, while also ensuring low interaction elec ⁇ tromagnically between said clamping jaws of said splicing machine and a magnetic field capable of being generated by the heat treatment device by induction.
  • it allows a conservation or a maintenance of the tightening of the ends of the strips to be welded, before and during the welding operation and heat treatment.
  • the constructive arrangements ie geometry and material constituting ⁇ of said portion of the clamping jaws, geometry of the induction head of the heat treatment device
  • said portion situated within the clamping jaw is adapted to decrease in a ⁇ eddy current tensity likely to be created in said clamping jaw by electromagnetic induction generated by said heat treatment device in the - said heat treatment.
  • said part imposes on the one hand a separation distance between the source of the magnetic field capable of being induced by the heat treatment device in the vicinity of the end of said strip, and another part of the clamping jaw may be deteriorated and / or disrupt the treatment of sou ⁇ hard by induction heating (for example, by induc ⁇ eddy currents in currents).
  • said portion forms a projection adapted to extend towards a band end, covering in a first length, the entire width of the clamping jaw, and a thickness and a length perpendicular to said first length are suitable to be defined according to at least one dimension of the induction head.
  • the clamping jaw according to the invention com ⁇ takes at least two parts, on the one hand said part ⁇ back di ⁇ higher and characterized by a weak interaction of its constituent material with any magnetic field and ⁇ said other part capable of interacting with a magnetic induction field, in particular by heating up strongly and potentially damaging a weld that would be close to said other part.
  • weak interaction of the constituting material ⁇ with a magnetic field it is understood that a magnetic field generated by a heat treatment device by induction of a splicing weld does not induce sufficient heating of said constituent material for the latter is deteriorated and / or disturbs the treatment of the weld.
  • said part of the clamping jaw being moreover able to contac ⁇ ter said end of band to be welded, it is also the part of the clamping jaw likely to be the closest to the induction heat treatment device, especially during said treatment induction heat.
  • said other part of the clamping jaw is in particular separated from said heat treatment device by said separation distance which is a function of the geometry of said part. This separation distance ensures a weaker magnetic field in said other part than in said part, since the effect of the magnetic field at a point decreases as the distance from this point to the source of the magnetic field increases.
  • said part is only slightly or not affected by the magnetic field of said induction heat treatment device, it will not heat sufficiently to be damaged or disturb the treatment of the weld.
  • the constituent material of said part is preferably an insulating material to prevent its heating by neck ⁇ induced electric currents, for example a material charac ⁇ sé by a resistivity greater than 10 9 ⁇ -cm, or in particu ⁇ bind, greater than 10 12 ⁇ -cm at the maximum operating temperature of the splicing machine, in particular under the effect of heating due to proximity of the sou ⁇ hard and a zone of the weld treated by induction magneto ⁇ tick, for example between 20 ° C and 800 ° C.
  • the clamping jaw according to the invention is particularly characterized in that said material has a relative magnetic permeability of less than 5, preferably equal to 1.
  • the thermal conductivity of said maté ⁇ riau is preferably greater than 10 Wm ⁇ -K -1 .
  • said constituent material preferably has a capacity of Limited thermal clearance to avoid thermal shock.
  • said material is in particular ca ⁇ characterized by a coefficient of thermal expansion of between 2 and 10 ⁇ 10 ⁇ 6 ⁇ ⁇ _1 .
  • said material is for example part of the family of technical ceramics such as Si 3 N 4 , Al 2 O 3 , AlN.
  • the geometry of said part is able to guarantee a minimum volume and complexity of said part, while allowing a minimization of the induction heating of said clamping jaw.
  • Said part has for example a wedge-shaped geometry disposed at one end of the clamping jaw, the rest of the clamping jaw being for example characterized by a conventional metal construction.
  • said geometry of said part is a geometry complementary to a geometry of said heat treatment device by electromagnetic induction, in particular to a geometry of an induction head of said heat treatment device, said ther ⁇ nomic processing device being, moreover and in particular, able to be ac ⁇ coupled to a welding device of said stitching machine.
  • Said geometry is more intended firstly to di- minuer a magnetic induction flux may be in ⁇ Duit by said heat treatment device by electromagnetic Induc ⁇ tion in said jaw, and secondly to allow Electromagnetic induction heat treatment ⁇ prior or posterior to the tick welding a band end to the other strip end free of any moving ⁇ said jaws relative to said band end.
  • a dimensioning of said portion of said clamping jaw depends in particular on a bulk of the induction treatment device in a direction perpendicular to the splicing weld, as well as a tolerable air gap between the head. inducing said heat treatment device and the strip to ensure proper heating.
  • the induction head of said heat treatment device is capable of including a coil and an electric positive ⁇ positive for thermal treatment by induc ⁇ tion of a band splicing weld.
  • heating at a temperature of 300 to 800 ° C of a weld of a tape end to other end of strip, said strips having a thickness for example in ⁇ be 0.1 to 4 mm, and the speed of displacement of the induction head parallel to the welding being between, for example, 5 and 15 m / min, can be achieved by an induction coil of width (dimension perpendicular to the weld) of between 5 and 15 m / min.
  • the heat treatment device is particularly characterized in that it comprises a means for moving said induction head adapted to corre- l a movement of said induction head with a MOVE ⁇ cement said welding device or more precisely a welding head of said welding device.
  • the heat treatment device is characterized in that it comprises at least one head Mobile tion induction, for example located upstream of the head sou ⁇ dage and for annealing or downstream of the welding head and to preheat.
  • the thermal treatment dis ⁇ ⁇ positive is able to include two induction heads, a first movable induction head located upstream of the welding head and intended for said annealing, and a second induction head located downstream of the welding head and intended for preheating.
  • the movable induction heads are, depending on their setting, able to provide either preheating or annealing.
  • said induction head is in particular either adapted to be coupled to the device displa ⁇ cementing the welding head by a coupling means, or able to be moved by means of said moving means.
  • the displacement of the induction head may be synchronous or asynchronous with the displacement of said welding head.
  • the present invention also proposes that said first and second upper clamping jaws and / or said first and second lower clamping jaws of the splicing machine are in particular clamping jaws, characterized in that each comprises at least said low-grip portion.
  • Tremite band is characterized by a geometry and at least a constituent material each allowing to reduce an eddy current intensity may be created in said induction clamping jaws Electromagnetic ⁇ tick.
  • the induction head of the induction heat treatment device is advantageously capable of moving particularly above or below the ends of strips to be welded, or of said weld. No. of pref ⁇ , if it is necessary to maintain, throughout the sou ⁇ DAGE, a carrier to fill an open space for the lower shearing blades and ensure proper rela- tive positioning of the edges to be welded, said head induction is then capable of moving between the upper clamping jaws of the splicing machine, said clamping jaws Su conclusions ⁇ laughing each comprising said low interaction with the magnetic field portion. In the opposite case, said induction head is able to move between the upper or lower clamping jaws of the splicing machine.
  • the clamping jaw close to said induction head comprises said low interaction part with the magnetic field.
  • the splicing machine according to the invention is characterized in that it comprises a support at least partially constituted by said material constituting said low in ⁇ teraction part with the magnetic field, and positionable during welding, under said first and second ends of strips intended to be welded, said support being intended to cooperate with said clamping jaws comprising said low interaction part with the magnetic field, in order to ensure a clamping of said first and second ends of strips.
  • Figure 1 splicing machine according to the prior art, presented in a cutting configuration of the ends of strips before welding;
  • Figure 2 splicing machine according to the prior art, presented in a band welding configuration according to a first variant
  • Figure 3 splicing machine according to the prior art, presented in a band welding configuration according to a second variant;
  • Figure 4 splicing machine according to the prior art comprising a heat treatment device ⁇ ;
  • FIG. 1 shows an exemplary embodiment of a splicing machine according to the prior art, in strip pattern configuration.
  • a band end more specifically, a tail of a first strip 11 is clamped in a pre ⁇ Mière pair of outlet clamping jaws of the machine ra ⁇ dozing, respectively a first upper clamping jaw 21 and first jaw of lower clamp 31.
  • another ex- Tremite of another band specifically a head of a second strip 12 along said first strip is clamped in a second pair of input clamping jaws of my ⁇ china splicing, respectively a second upper clamping jaw 22 and a second lower clamping jaw 32.
  • a shearing unit of the splicing machine comprises an upper blade holder 4 capable of carrying upper blades 41, 42, and a lower blade holder 5 capable of carrying lower blades.
  • the shearing of the tail of the first band 11 is made between the upper blade 41 and the lower blade 51 able to shear said tail simultaneously with the shearing of the head of the second band 12 made between the upper blade 42 and the lower blade 52 for shearing at the same end of the band.
  • the position of the two blades in ⁇ férieures 51, 52 relative to the blades 41 and upper 42 imposes lower clamping jaw 31, 32 recessed with respect to the upper clamping jaws 21, 22.
  • FIG. 2 shows the same band splicing machine as described in FIG. 1, but in the band end welding configuration according to a first variant.
  • the clamping jaws 21, 31, 22, 32 are in the close welding position.
  • a retractable support 81 ensures the clamping of the head of the second band 12 and the tail of the first band 11 in cooperation with the upper clamping jaws 21, 22.
  • a laser beam 7 ensures the joining by welding of the head of the second band 12 with the tail of the first band 11.
  • Figure 3 shows the same tape splicing machine as described in Figure 2, but in a second variant of the tape end welding configuration.
  • the retractable 81 previously described carrier is replaced with two pressure rollers 82 which assu ⁇ rent a clamping head of the second strip 12 and the tail of the first strip 11 in cooperation with the upper clamping jaw 21, 22.
  • Figure 4 shows an embodiment of a thermal treatment device by induction according to the prior art, including in the splicing machine as described pREVIOUS ⁇ ously in Figure 1.
  • an induction head 9 of The induction treatment device is placed under the head of the second band 12 and the tail of the first band 11, in a space between the lower clamping jaws 31, 32 imposed by the passage of the lower shear blades 51, 52.
  • FIG. 5 shows an exemplary embodiment of a splicing machine according to the invention.
  • the said splicing machine is intended for the splicing of successive strip ends of a strip processing installation.
  • Said machine includes a butt welding device (not shown) from a first end of a strip 12, for example a head of a first strip with a second ex ⁇ Tremite of another band 11, e.g.
  • a tail of a count is ⁇ band, two clamping jaw pairs symmetrically arranged, respectively, a first pair of clamping jaws comprising a first upper clamping jaw 22 and a first lower clamping jaw 32 can pinch, ie capable of tightly clamping therebetween, said first ex ⁇ Tremite tape 12, and a second pair of clamping jaws comprising a second upper clamping jaw 21 and a second lower clamping jaw 31 able to clamp said second end of band 11.
  • said clamping jaw pairs are in particular intended for holding and posi tioning ⁇ said first and second band end in facing relation to each other for welding said band ends with each other.
  • At least one clamping jig is characterized in that it comprises at least one part 322, 222, 312, 212 characterized by a geometry and at least one material constituting each, ie said geometry and said ma ⁇ constituent material, to reduce an eddy current intensity that can be created in said clamping jaw by electromagnetic induction by a thermal ⁇ treatment device, said heat treatment device being characterized by an induction head 9 of which a shape geometry is complementary to the geometric shape of the ⁇ said portion of said clamping jaw.
  • Said portion is a tie ⁇ low interaction with a magnetic field of Induc ⁇ , and is further adapted to contact a tape end to be welded.
  • the first portion 222 of the upper clamping jaw 22 is adapted to contact a pre ⁇ Mière face of the head of a second strip 12 and the portion 322 of the first lower clamping jaw 32 is adapted to contact a second side of the head of the second strip 12.
  • the second portion 212 of the upper clamping jaw 21 is adapted to contact a first face of the tail of a pre ⁇ Mière strip 11 and the portion 312 of the second clamping jaw in The interior 31 is able to contact a second face of the tail of the first band 11.
  • said splicing machine is characterized in that it comprises said heat treatment device ⁇ for induction heat treatment, prior to or after the completion of a splicing weld of the two ends of strips, and in that that the latter is adapted to said portion 222, 322, 212, 312 of said clamping jaws.
  • the geometry of said portion is in particular adapted to the induction head 9 of the induction heat treatment device of said weld.
  • said splicing machine comprises at least two clamping jaws of said two pairs of clamping jaws which are clamping jaws comprising said low interaction part with a magnetic induction field.
  • said splicing machine can be inte ⁇ grated in a strip treatment installation bobi ⁇ nes, wherein the end of the unwound web (ie the tail of the first strip 11) in said milking facility ⁇ is stopped between so-called "output" clamping jaws of the splicing machine (ie the second clamping jaws upper 21 and lower 31), while the head of a nou ⁇ velle band (ie the head of the second web 12) is fed between said clamping jaw "input" (ie pre ⁇ miers clamping jaw upper 22 and lower 32) of the splicing machine, the two ends of strips thus ser ⁇ rees in the clamping jaws being able to be cut to present geometric characteristics suitable for laser welding, transported by approximation of the jaws clamping to a welding position, with a minimum overhang, and then welded together by a laser beam moving along the edges to be welded.
  • the splicing machine according to the invention is characterized in that a magnetic induction heat treatment is feasible while the ends of the strips are tightened, in the welding position, in each pair of clamping jaws in close configuration , allowing a slight overhang of said band ends in the in ⁇ tervalle separating said pairs of clamping jaws.
  • the splicing machine shown in Figure 5 is for ⁇ ticularly suitable for butt welding of very thin bands, the heads and tails of bands are designed to be laser-cut prior to completion of the weld.
  • the space between the first and second upper jaws may be the same as the space between the first and second lower jaws.
  • the pace ⁇ es separating the first and second clamping jaws NCI ⁇ laughing is likely to be greater than the space separating the first and second upper clamping jaw, so that each lower clamping jaw is likely to be recessed relative to the upper clamping jaw relative to the end of the strip that it is able to contact.
  • the machine ra ⁇ dozing 1 Prior to welding of a first unwound web in the processing facility with a second striploisa- ble in installation process input, the machine ra ⁇ dozing 1 according to the invention is adapted to clamp the head of the se- strip 12 and the tail of the first strip 11 in res ⁇ the first and the second pair of jaws ser ⁇ rage 21, 22, 31, 32, and bring said pairs of jaws one relative to the Another in a position ⁇ tinée welding of the ends of strips.
  • said splicing machine is capable of positioning lesdi ⁇ your ends bands ensuring a cantilever re ⁇ Duit said bands outgoing ends of the jaws to ensure a better relative positioning of the tape edges to be welded.
  • a space separating said clamping jaws located on one and the same band side, for example a set 2122 between the upper clamping jaws, in particular when they are in the close position, is correlable to a width of a bobbin induction of the induction head for the milking ⁇ thermal welding tape splicing.
  • each of the portions 222, 212, 322, 312 low inte ⁇ raction with a magnetic field is adapted to be connected to another portion 221, 321, 211, 311, in particular metallic, of the clamping jaw to which it belongs .
  • each clamping jaw according to the invention is formed of at least two per ⁇ ties, firstly said part characterized by a weak interaction of its constituent material with any field my ⁇ gn government and said other part capable of interacting with a magnetic induction field, linkable together.
  • a spacing 2111 between said other portion 222 (or respectively 321) of a first gripping jaw su ⁇ upper 22 (respectively lower 32), and said other portion 211 (or respectively 311) of a second jaw ser - upper rage 21 (respectively lower 31), when said clamping jaws are in a close position, is correlated with at least one dimension of the induction head 9 to allow a free passage of said induction head 9.
  • Said induction head 9 is in particular adapted to comprise at least said induction coil 92 of width 921 correlable to the clearance 2122 between said parts 222, 212 with low interac ⁇ tion with a magnetic field when the clamping jaws are in close position , ie when they have a spatial configuration for carrying out the sou ⁇ hard or heat treatment), and a structure 91 lar ⁇ geur 911.
  • the geometry of said part in low interaction with the magnetic field allows a sail ⁇ lie of the latter out of the jaw of a length equal to half the difference between said game 2122 and said spacing 2111 and the entire width of said jaw Clamping.
  • a thickness of said projection 2121 of the ⁇ said part 212, 222 is adapted to mechanical and thermal conditions of clamping of said strip before and during the heat treatment and determines an air gap between the induction head 9 and the tape .
  • Said gap, ie the distance between the plane of the strips to be welded and the induction head is thus equal to the thickness of said sail ⁇ lie added a slight clearance 2123 between said induction head 9 and a surface of said projection directed toward said induction head ⁇ 9, ie an upper surface of said projection ⁇ .
  • first and second lower clamping jaws 31, 32, as well as the first and second upper clamping jaws 22, 21, may each comprise a projection formed by said portion 322, 312, the distance between each protrusions of said lower clamping jaws has a value at most equal to said clearance 2122.
  • the clamping jaw according to the invention comprises at least one protrusion, ie a portion which is capable of protruding from the end of the strip and which is included in said low- in ⁇ teraction portion with a magnetic field.
  • said low interaction with a magnetic field portion is adapted to form a projection may project out of the clamping jaw in the direction of a tape end, ie in direc ⁇ of the welding zone, and the length in the running direction of the strip is determined by half the difference in the distances separating the parts capable of generating an induced current of the low interaction parts with a magnetic field of the two upper or lower clamping jaws.
  • the clearance 2122 is greater than or equal to 3 mm
  • the width 921 of the coil of the induction head is com ⁇ between 4 and 15 mm
  • the width 911 of the induction head is included between 15 and 30 mm
  • the spacing 2111 is at least equal to the width 911 of the induction head plus 1 mm
  • the thickness 2121 of said projection is between 4 and 10 mm
  • the clearance 2123 between said induction head 9 and a surface of said projection directed towards said in ⁇ duction head 9 is between 0.5 and 5 mm.
  • said clamping jaws according to the invention is particularly applicable to a welding machine comprising mechanical shearing members as shown in FIG. 1.
  • a welding machine comprising mechanical shearing members as shown in FIG. 1.
  • said support 81 shown in FIG. to be constituted of said constituent material.
  • said constituent material is resistant to mechanical and thermal shock, and in particular weakly polarizable by a magnetic field.
  • this material is a technical ceramic such as Si 3 N 4 , Al 2 O 3 , AlN.
  • Figure 6 shows examples of induction heating cycles of a laser splice weld.
  • a thermal cycle has a phase Cl heating Cil in front of a melt B, a maximum temperature phase C12 corresponding to a fusion of the ends to be welded and the constitution of the melt and a cooling phase C12 behind the melt.
  • a second head 94 of the induction heat treatment apparatus Under the inductive effect of a second head 94 of the induction heat treatment apparatus according to the invention, said second inductive head 94 being capable of moving in sui ⁇ efore the beam 7, develops a thermal cycle re ⁇ heating C3 C31 having a heating phase, a holding phase in C32 temperature and a phase refroi ⁇ disse C33 which have the effect to achieve a softening treatment of the structure of the material of the area af ⁇ fectée by welding, for example the income of a martensitic structure.
  • Each induction heads 93, 94 can be used sepa ⁇ rately or in cooperation to achieve a metal structure ⁇ lurgique referred.
  • the electrical, magnetic geometrical and physical characteristics of said low interac ⁇ parts with the magnetic field likely to be included in one or more jaws clamping a stitching machine according to the invention, as well as their cooperation with an induction heat treatment device solve all the problems of mechanical and electromagnetic interference between the clamping jaws and the induction heat treatment device while keeping the possibility of bringing said clamping jaws closer together as in a machine does not have a device for heat treatment by induction, and thus to continue to guarantee a very precise positioning of the edges to be welded and a welding of quality.

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Abstract

La présente invention décrit une machine de raboutage destinée au raboutage d'extrémités de bandes (11, 12) successives d'une installation de traitement de bandes, ladite machine de raboutage comprenant un dispositif de soudage d'une première extrémité d'une bande (11) avec une seconde extrémité d'une autre bande (12), deux paires de mors de serrage (21, 22, 31, 32) symétriquement disposés, respectivement, une première paire de mors de serrage (21, 31) comprenant un premier mors de serrage supérieur (21) et un premier mors de serrage inférieur (31) capables de pincer ladite première extrémité de bande (11), et une seconde paire de mors de serrage (22, 32) comprenant un second mors de serrage supérieur (22) et un second mors de serrage inférieur (32) capables de pincer ladite seconde extrémité de bande (12), lesdits mors de serrage (21, 22, 31, 32) étant destinés au maintien et au positionnement de ladite première extrémité de bande (11) en vis-à-vis de ladite seconde extrémité de bande (12) pour le soudage desdites extrémités de bandes (11, 12) l'une avec l'autre, caractérisée en ce qu'au moins deux mors de serrage (21, 22, 31, 32) desdites deux paires de mors de serrage comprennent chacun une partie (222, 322, 212, 312) apte à contacter une desdites extrémités de bande (11) destinée à être soudée à une autre extrémité de bande (12), ladite partie (222, 322, 212, 312) étant caractérisée par une géométrie et au moins un matériau constitutif permettant chacun de diminuer une intensité de courants de Foucault susceptibles d'être créés dans le-dit mors de serrage par induction électromagnétique.

Description

Machine de raboutage de bandes d'acier adaptée au traitement thermique par induction de soudures de raboutage.
La présente invention concerne une machine de raboutage adap- tée au traitement thermique par induction de soudures de ra¬ boutage de bandes d'acier, selon le préambule des revendica¬ tions 1, 8 et 10.
L' invention se rapporte notamment aux soudures de raboutage de bandes d'acier défilant en continu dans une installation de laminage à froid ou de traitement tel que le décapage de surface, le recuit continu, le revêtement électrolytique ou au trempé, et notamment aux soudures réalisées au moyen d'un faisceau laser et plus particulièrement au traitement thermi- que précédant et/ou suivant immédiatement la réalisation des¬ dites soudures. Dans la suite de ce document, l'expression "installation de traitement" sera utilisée pour faire réfé¬ rence aux installations de laminage ou aux installations de traitement susmentionnées.
Afin d'améliorer la productivité des installations de traite¬ ment des bandes d'acier en évitant notamment la transforma¬ tion desdites bandes bobine après bobine, les installations de traitement modernes de forte capacité sont capables de fonctionner en continu par raboutage des extrémités des ban¬ des d'acier fournies successivement sous forme de bobine à l'entrée de l'installation de traitement, la queue d'une bande en fin de traitement étant raccordée à la tête d'une nouvelle bande insérée en entrée de l'installation de traite- ment.
Durant cette opération de raboutage, le déplacement dans l'installation de traitement des deux extrémités de bandes à souder, i.e. la queue de la bande en fin de traitement et la tête de la nouvelle bande devant être traitée, est arrêté et les sections aval de l'installation de traitement (i.e. les sections situées après ladite queue de la bande selon le sens de défilement de la bande) sont alimentées par un dispositif d'accumulation de bande préalablement rempli durant 1 ' inter- valle de temps séparant deux raboutages successifs. Une telle opération de raboutage est bien connue de l'homme de métier dont les efforts vont porter sur la rapidité de l'opération de raboutage, afin de limiter le temps d'arrêt des extrémités de bande et, par voie de conséquence, la capacité et le coût des dispositifs d'accumulation.
L'opération de raboutage est réalisée par une machine de ra¬ boutage par soudage ou soudeuse qui comporte, en plus du dis¬ positif de soudage proprement dit, deux paires de mors de serrage destinés à immobiliser les bandes durant leur jonc¬ tion par soudage, respectivement une première paire de mors de serrage destinée à immobiliser la queue de la bande enga¬ gée dans une section de l'installation de traitement située en aval dans le sens de défilement de la bande et une seconde paire de mors de serrage destinée à immobiliser la tête de la nouvelle bande introduite en amont de la machine de rabou¬ tage. Différentes méthodes de soudage mises en œuvre par dif¬ férents dispositifs de soudage sont connues de l'homme du mé¬ tier. Il s'agit par exemple du soudage en bout par étince- lage, par résistance à la molette, MIG, TIG, ou encore Laser ou laser hybride.
La machine de raboutage par soudage doit être capable de pro¬ duire une soudure de haute qualité. En effet, la rupture d'une soudure de mauvaise qualité en cours de défilement de la bande dans l'installation de traitement, ou même la néces¬ sité de refaire une soudure jugée incorrecte ou de mauvaise qualité peuvent entraîner des pertes de production importantes. Les éléments décisifs de la qualité d'une soudure sont essentiellement: - la qualité métallurgique du joint soudé, particulière¬ ment pour les aciers susceptibles d'altérations métal¬ lurgiques de la zone affectée thermiquement par l'opéra¬ tion de soudage,
- la géométrie de la section soudée qui devrait idéalement être exempte de surépaisseur et/ou de sous-épaisseur par rapport à la section de la bande,
- la continuité et la compacité du joint soudé. La qualité métallurgique du joint soudé, ou de la soudure, dépend essentiellement de la méthode de soudage utilisée et du cycle thermique qu'elle induit dans la zone affectée par le soudage, ainsi que de divers traitements de pré- et post¬ chauffage ou de recuit pratiqués localement dans la soudeuse elle-même ou immédiatement en aval de la soudeuse.
La géométrie de la section soudée dépend de la méthode de soudage et des moyens de parachèvement de la soudure mis en œuvre après le soudage. Par exemple, le soudage en bout par étincelage produit un bourrelet qu'il est nécessaire de rabo¬ ter, et les soudeuses « flash-butt » sont généralement équi¬ pées d'une unité de rabotage intégrée à la soudeuse. Le sou¬ dage par résistance à la molette produit également une suré¬ paisseur due au recouvrement des tôles à souder et qui doit le plus souvent être écrasée par des dispositifs à galets in¬ tégrés à la soudeuse. Le soudage Laser permet une gestion fine de la section soudée associée par ailleurs à une zone affectée par la chaleur très limitée. La continuité et la compacité du joint soudé dépendent essen¬ tiellement de paramètres de soudage utilisés. Ces paramètres de soudage sont majoritairement des paramètres électriques gérables facilement et de manière fiables. Cependant, un au¬ tre paramètre est primordial afin de garantir la continuité et la compacité du joint soudé. Il s'agit de la rectitude des bords à souder et leur positionnement relatif pendant le sou¬ dage. Les bords à souder font référence à l'extrémité de la queue de bande en fin de traitement faisant face à l'extrémi¬ té de la nouvelle bande engagée dans l'installation de trai- tement .
Afin de garantir la qualité de la soudure de raboutage, il est nécessaire que les extrémités des bandes à souder soient parfaitement alignées et rectilignes. Pour cela les soudeuses comportent généralement lesdites deux paires de mors de ser¬ rage destinés à immobiliser les extrémités de bandes desti¬ nées à être jointes par soudage. Généralement, lesdites ex¬ trémités de bandes sont immobilisées dans les mors de serrage en dépassant de ceux-ci d'un léger porte-à-faux résultant de leur cisaillage précis et propre réalisé grâce à des cisail¬ les intégrées à la soudeuse, ou dans certains cas, de leurs découpes au moyen d'un faisceau laser. De plus, des disposi¬ tifs de centrage intégrés ou accolés à la soudeuse permettent d'aligner les extrémités des bandes avant leur immobilisation dans les mors de serrage.
Le considérable élargissement des gammes de nuances et d'épaisseur d'aciers traités dans les installations de trai¬ tement et les exigences de productivité sans cesse accrues ont conduit à une utilisation de plus en plus fréquente de soudeuses mettant en œuvre la méthode Laser de soudage. Cette méthode Laser permet en effet d'étendre la gamme des produits aptes à être soudés vers des épaisseurs très fines. Elle per¬ met aussi de limiter les zones thermiquement affectées d'une très grande variété de nuances d'aciers parmi lesquelles comptent les aciers de métallurgie spéciale développés pour l'industrie automobile. Cependant, compte tenu de la faible épaisseur du faisceau laser, le positionnement relatif des bords à souder doit être extrêmement précis, ainsi que décrit dans l'application EP 1591190 de la déposante. Bien que la méthode Laser de soudage, de par l'extrême concentration de l'énergie de soudage, conduise à des zones affectées réduites, de nombreuses nuances d'aciers à hautes caractéristiques restent néanmoins susceptibles de durcisse- ments et, corrélativement, de fragilisation. Afin d'éviter cette fragilisation et ce durcissement, un traitement thermi¬ que de la soudure peut être nécessaire. Différents types de traitements thermiques de la soudure peuvent être utilisés, soit par un « recuit » après soudage dont le but est de res- taurer métallurgiquement une ductilité acceptable de la sou¬ dure, soit par un préchauffage apte à diminuer la vitesse de refroidissement de la soudure et donc de limiter son durcis¬ sement . En particulier, un recuit de soudures de raboutage au moyen d'un traitement thermique par induction électromagnétique est connu de l'homme du métier. A cette fin, un dispositif de traitement thermique par induction électromagnétique est dis¬ posé en aval de la soudeuse. Une fois le joint soudé achevé, les mors de serrage maintenant en place les extrémités des bandes sont ouverts et le joint soudé est déplacé selon le sens de défilement de la bande jusqu'au dispositif de traite¬ ment thermique par induction électromagnétique, où il sera procédé au recuit dudit joint soudé. Le recuit de la soudure de raboutage au moyen d'un dispositif de traitement thermique par induction électromagnétique situé en aval de la soudeuse implique malheureusement un allongement important du temps de soudage nécessitant une réduction de la vitesse de défilement en aval du dispositif d'accumulation ou des capacités
d'accumulation supérieures. De plus, le laps de temps s 'écou¬ lant entre l'achèvement du joint soudé et le début du recuit au moyen du dispositif de traitement thermique par induction électromagnétique est susceptible de nuire à la qualité de la soudure . Un traitement thermique par induction électromagnétique est aussi décrit dans des brevets de production de tubes métalli¬ ques soudés en continu à partir de feuillards, comme par exemple dans le brevet JP 08-174254. Dans ce cas, un disposi- tif de traitement thermique par induction électromagnétique suit le déplacement d'une tête de soudage laser afin de pro¬ céder au recuit de la soudure immédiatement après le soudage par la tête de soudage. Toutefois, une mise en œuvre d'un tel dispositif de traitement thermique par induction électroma- gnétique suivant la tête de soudage de la soudeuse n'est pas applicable à la soudure de raboutage de têtes et queues de bandes par une machine de raboutage de bandes par soudage.
En effet, le raboutage de bandes est conditionné par l'utili- sation desdits mors de serrage, alors que ces derniers ne sont pas présents dans le cas du soudage des tubes. Lesdits mors de serrage sont nécessaires au positionnement précis des extrémités des bandes à souder, afin de garantir la qualité de la soudure. De plus, afin de garantir le meilleur posi- tionnement possible des deux bords à souder l'un avec
l'autre, et notamment dans le cas de bandes minces (par exem¬ ple d'épaisseur inférieure à 1 millimètre), le porte-à-faux des bords à souder - c'est-à-dire leur protubérance par rap¬ port aux mors de serrage et donc l'écartement desdites paires de mors de serrage l'une par rapport à l'autre, ou espace in- ter-mors - doit être le plus réduit possible.
Dû à cette minimisation de l'espace inter-mors, il est diffi¬ cile de positionner à proximité de la soudure un dispositif de traitement thermique par induction électromagnétique apte à assurer un chauffage de la soudure sans que ce dernier in¬ duise des risques importants d' échauffement des mors de ser¬ rage par circulation de courants électriques induits par le champ électromagnétique (i.e. des courants de Foucault) et conséquemment , des perturbations dans le chauffage de la sou- dure, ou sans diminuer la précision du positionnement des ex¬ trémités de bandes à souder. En effet, dans le cas du rabou¬ tage de bandes minces, un choix d'un espace inter-mors per¬ mettant de limiter ledit échauffement des mors de serrage, ou simplement de dégager un passage pour le positionnement du dispositif de traitement par induction, peut conduire à un surdimensionnement du porte-à-faux des bords à souder qui ne permet conséquemment plus d'assurer un positionnement relatif correct desdits bords à souder. En particulier, dans le cas d'un raboutage de bandes extrêmement minces, dont l'épaisseur peut être comprise par exemple entre 0.1 et 0.4mm, le décou¬ page des extrémités des bandes à souder est réalisé par la¬ ser, et non au moyen de cisailles. Il s'ensuit qu'aucun es¬ pace n'est ménagé entre les mors de serrage inférieurs (i.e. positionnés sous la bande à rabouter) afin de laisser passer des lames de cisaillages destinées au découpage desdites ex¬ trémités. Conséquemment, il est impossible de positionner un dispositif de traitement thermique par induction électroma¬ gnétique sous la bande sans positionner les mors de serrage loin de la soudure afin de dégager un passage pour ledit dis¬ positif de traitement thermique, avec des conséquences catas¬ trophiques sur la qualité de positionnement des bords à sou¬ der, ou sans ouvrir et écarter les mors de serrage après sou¬ dage, avec des conséquences sur le temps du cycle complet de soudage et de recuit, et une impossibilité, dans ce cas, de réaliser un préchauffage de la zone à souder.
Un but de la présente invention est de proposer une machine de raboutage de bandes adaptée au traitement thermique par induction d'une soudure d'une extrémité de bande avec une au¬ tre extrémité d'une autre bande et permettant un positionne¬ ment précis desdites extrémités afin de garantir la qualité de la soudure, tout en évitant les problèmes susmentionnés susceptibles de détériorer ladite qualité de la soudure. En particulier, ladite machine de raboutage devra être capable de limiter une interaction électromagnétique entre le champ magnétique destiné au traitement thermique préalable ou pos¬ térieur au soudage et des parties de ladite machine de rabou- tage susceptibles d' interagir avec ledit champ magnétique en générant des courants de Foucault susceptibles de détériorer les mors de serrage de la machine et de perturber le traite¬ ment de ladite soudure.
Dans ce but, une machine de raboutage, un mors de serrage de ladite machine de raboutage et un dispositif de traitement thermique par induction de ladite machine de raboutage sont proposés par le contenu des revendications 1, 8, et 10. Un ensemble de sous-revendications présente également des avan- tages de l'invention.
La présente invention a ainsi pour objet un mors de serrage d'une machine de raboutage de bandes par soudage, adapté au serrage de bandes successivement soudable les unes aux autres par ladite machine de raboutage d'une installation de traite¬ ment de bandes, caractérisé en ce qu'au moins une partie du- dit mors de serrage apte à contacter une extrémité de bande destinée à être soudée à une autre extrémité de bande, notam¬ ment apte à contacter un porte-à-faux de ladite extrémité de bande, est caractérisée par
- une géométrie, en particulier adaptée à une tête d'induc¬ tion d'un dispositif de traitement thermique par induc¬ tion de ladite soudure, et
au moins un matériau constitutif,
permettant chacun, i.e. ladite géométrie et ledit matériau constitutif, de diminuer une intensité de courants de Fou¬ cault susceptibles d'être créés dans ledit mors de serrage par induction électromagnétique, ou autrement dit, ladite géométrie et ledit matériau constitutif de ladite partie sont aptes à limiter un échauffement dudit mors de serrage sous l'action d'un champ magnétique du dispositif de traitement thermique par induction. Ladite partie du mors de serrage est ainsi une partie à faible interaction avec un champ magnéti¬ que .
La présente invention propose également un dispositif de traitement thermique par induction d'une machine de raboutage de bandes par soudage, adapté au traitement thermique d'une soudure de raboutage de deux extrémités de bandes successives par induction électromagnétique préalable ou postérieur à une réalisation de ladite soudure, ledit dispositif de traitement étant de plus adaptable à une machine de raboutage desdites bandes comprenant un dispositif de soudage apte à souder les- dites extrémités de bandes successives, deux paires de mors de serrage aptes à immobiliser lesdites extrémités de bande, dont au moins deux mors de serrage desdites deux paires de mors de serrage soient des mors de serrage caractérisé en ce qu'au moins une partie de chacun desdits mors de serrage, la¬ dite partie étant apte à contacter une extrémité de bande destinée à être soudée à une autre extrémité de bande, est caractérisée par
- une géométrie, en particulier adaptée à une tête d'induc¬ tion du dispositif de traitement thermique par induction de ladite soudure, et
- au moins un matériau constitutif,
permettant chacun, i.e. ladite géométrie et ledit matériau constitutif, de diminuer une intensité de courants de Fou¬ cault susceptibles d'être créés dans ledit mors de serrage par induction électromagnétique par ledit dispositif de trai- tement thermique, ledit dispositif de traitement thermique étant caractérisé par une tête d'induction dont une forme géométrique est complémentaire à la forme géométrique de la¬ dite partie de chacun desdits deux mors de serrage. Finalement, la présente invention a aussi pour objet une ma¬ chine de raboutage destinée au raboutage d'extrémités de ban¬ des successives d'une installation de traitement de bandes, ladite machine de raboutage comprenant un dispositif de sou- dage d'une première extrémité d'une bande avec une seconde extrémité d'une autre bande, deux paires de mors de serrage symétriquement disposés, respectivement, une première paire de mors de serrage comprenant un premier mors de serrage su¬ périeur et un premier mors de serrage inférieur capables de pincer, i.e. capables de serrer étroitement entre eux, ladite première extrémité de bande, et une seconde paire de mors de serrage comprenant un second mors de serrage supérieur et un second mors de serrage inférieur capables de pincer ladite seconde extrémité de bande, destinés au maintien et au posi- tionnement desdites première et seconde extrémité de bande en vis-à-vis l'une de l'autre pour le soudage desdites extrémi¬ tés de bandes l'une avec l'autre, caractérisée en ce qu'au moins deux mors de serrage desdites deux paires de mors de serrage soient des mors de serrage caractérisés en ce qu'au moins une partie de chacun desdits mors de serrage, ladite partie étant apte à contacter une extrémité de bande destinée à être soudée à une autre extrémité de bande, est caractéri¬ sée par
- une géométrie, en particulier adaptée à une tête d'induc- tion du dispositif de traitement thermique par induction de ladite soudure, et
au moins un matériau constitutif,
permettant chacun, i.e. ladite géométrie et ledit matériau constitutif, de diminuer une intensité de courants de Fou- cault susceptibles d'être créés dans ledit mors de serrage par induction électromagnétique par ledit dispositif de trai¬ tement thermique, ledit dispositif de traitement thermique étant caractérisé par une tête d'induction dont une forme géométrique est complémentaire à la forme géométrique de la- dite partie de chacun desdits deux mors de serrage. En parti- culier, ladite machine de raboutage est caractérisée en ce qu'elle comprend ledit dispositif de traitement thermique, et en ce que ce dernier est adapté à ladite partie desdits mors de serrage.
La présente invention propose ainsi une disposition construc- tive de la machine de raboutage apte à assurer une absence d'interférence mécanique entre ledit dispositif de traitement thermique et les mors de serrage de ladite machine de rabou¬ tage, tout en garantissant aussi une faible interaction élec¬ tromagnétique entre lesdits mors de serrage de ladite machine de raboutage et un champ magnétique apte à être généré par le dispositif de traitement thermique par induction. De plus, elle permet une conservation ou un maintien du serrage des extrémités des bandes à souder, avant et pendant l'opération de soudage et de traitement thermique. Autrement dit, les dispositions constructives (i.e. géométrie et matériau cons¬ titutif de ladite partie des mors de serrage, géométrie de la tête d'induction du dispositif de traitement thermique) de la machine de raboutage selon la présente invention permettent de résoudre les problèmes liés à la nécessité de conserver des paires de mors de serrage rapprochés au moins durant les opérations de soudage et de traitement thermique afin de maintenir le positionnement correct des extrémités ou bords de bandes à souder, positionnement dont la précision contrôle la qualité de la soudure.
En particulier, selon la présente invention, ladite partie comprise dans le mors de serrage est apte à diminuer une in¬ tensité de courants de Foucault susceptibles d'être créés dans ledit mors de serrage par induction électromagnétique générée par ledit dispositif de traitement thermique lors du- dit traitement thermique. En effet, de par sa géométrie et son matériau constitutif, par exemple un matériau isolant, i.e. ne conduisant pas l'électricité, ladite partie impose d'une part une distance de séparation entre la source du champ magnétique apte à être induit par le dispositif de traitement thermique à proximité de l'extrémité de ladite bande, et une autre partie du mors de serrage susceptible d'être détériorée et/ou de perturber le traitement de la sou¬ dure en s 'échauffant par induction (par exemple, par induc¬ tion de courants de Foucault dans des parties métalliques du mors de serrage), et définit d'autre part une zone, dans le¬ dit mors de serrage, libre d'un échauffement par induction susceptible de détériorer la qualité de ladite soudure. En particulier, ladite partie forme une saillie apte à s'étendre en direction d'une extrémité de bande, couvrant selon une première longueur, toute la largeur du mors de serrage, et dont une épaisseur et une longueur perpendiculaire à ladite première longueur sont aptes à être définies en fonction d'au moins une dimension de la tête d'induction. En d'autres termes, le mors de serrage selon l'invention com¬ prend au moins deux parties, d'une part ladite partie reven¬ diquée plus haut et caractérisée par une faible interaction de son matériau constitutif avec tout champ magnétique et la¬ dite autre partie susceptible d' interagir avec un champ d'in- duction magnétique, notamment en s 'échauffant fortement et en risquant de détériorer une soudure qui serait à proximité de ladite autre partie. Par faible interaction du matériau cons¬ titutif avec un champ magnétique, il est entendu qu'un champ magnétique généré par un dispositif de traitement thermique par induction d'une soudure de raboutage n'induit pas un échauffement suffisant dudit matériau constitutif pour que ce dernier soit détérioré et/ou perturbe le traitement de la soudure . Ladite partie du mors de serrage étant de plus apte à contac¬ ter ladite extrémité de bande devant être soudée, elle est aussi la partie du mors de serrage susceptible d'être la plus proche du dispositif de traitement thermique par induction, notamment lors dudit traitement thermique par induction. Ain¬ si, ladite autre partie du mors de serrage est en particulier séparée dudit dispositif de traitement thermique par ladite distance de séparation qui est une fonction de la géométrie de ladite partie. Cette distance de séparation garantit un champ magnétique plus faible dans ladite autre partie que dans ladite partie, puisque l'effet du champ magnétique en un point diminue lorsque la distance de ce point à la source du champ magnétique augmente. Comme ladite partie n'est que peu ou pas affectée par le champ magnétique dudit dispositif de traitement thermique par induction, elle ne s'échauffera pas suffisamment pour être détériorée ou perturber le traitement de la soudure.
Le matériau constitutif de ladite partie est de préférence un matériau isolant afin d'éviter son échauffement par des cou¬ rants électriques induits, par exemple un matériau caractéri¬ sé par une résistivité supérieure à 109 Ω-cm, ou en particu¬ lier, supérieure à 1012 Ω-cm à la température maximale de fonctionnement de la machine de raboutage, en particulier sous l'effet d'un échauffement dû à une proximité de la sou¬ dure et d'une zone de la soudure traitée par induction magné¬ tique, par exemple entre 20°C et 800°C.
De plus, le mors de serrage selon l'invention est en particu- lier caractérisé en ce que ledit matériau a une perméabilité magnétique relative inférieure à 5, de préférence égale à 1. D'autre part, afin d'évacuer une chaleur due au soudage et au traitement thermique, la conductivité thermique dudit maté¬ riau est de préférence supérieure à 10 W-m^-K-1. En outre, le- dit matériau constitutif a de préférence une capacité de di- latation thermique limitée afin d'éviter un effet de choc thermique. A cette fin, ledit matériau est en particulier ca¬ ractérisé par un coefficient de dilatation thermique compris entre 2 et 10·10~6·Κ_1.
En particulier, ledit matériau fait par exemple partie de la famille des céramiques techniques comme Si3N4, A1203, AIN.
Etant donné le coût de ce type de matériaux céramiques, la géométrie de ladite partie est apte à garantir un volume et une complexité minimum de ladite partie, tout en permettant une minimisation de 1 ' échauffement par induction dudit mors de serrage. Ladite partie a par exemple une géométrie en forme de coin disposé à une extrémité du mors de serrage, le reste du mors de serrage étant par exemple caractérisé par une construction métallique classique.
En particulier, ladite géométrie de ladite partie est une géométrie complémentaire à une géométrie dudit dispositif de traitement thermique par induction électromagnétique, notam- ment à une géométrie d'une tête d'induction dudit dispositif de traitement thermique, ledit dispositif de traitement ther¬ mique étant, par ailleurs et en particulier, apte à être ac¬ couplé à un dispositif de soudage de ladite machine de rabou- tage. Ladite géométrie est de plus destinée d'une part à di- minuer un flux d'induction magnétique susceptible d'être in¬ duit par ledit dispositif de traitement thermique par induc¬ tion électromagnétique dans ledit mors, et d'autre part à permettre un traitement thermique par induction électromagné¬ tique préalable ou postérieure au soudage d'une extrémité de bande à une autre extrémité de bande, libre de tout déplace¬ ment dudit mors relativement à ladite extrémité de bande. Un dimensionnement de ladite partie dudit mors de serrage dépend notamment d'un encombrement du dispositif de traitement par induction dans une direction perpendiculaire à la soudure de raboutage, ainsi que d'un entrefer tolérable entre la tête d'induction dudit dispositif de traitement thermique et la bande afin d'assurer un chauffage correct.
En particulier, la tête d'induction dudit dispositif de trai- tement thermique est apte à comprendre une bobine et un dis¬ positif électrique adaptés au traitement thermique par induc¬ tion d'une soudure de raboutage de bande. A titre d'exemple, le chauffage à une température de 300 à 800 °C d'une soudure d'une extrémité de bande avec une autre extrémité de bande, lesdites bandes ayant une épaisseur comprise par exemple en¬ tre 0.1 et 4 mm, et la vitesse de déplacement de la tête d'induction parallèlement à la soudure étant comprise par exemple entre 5 et 15 m/mn, peut être réalisé par une bobine d' induction de largeur (dimension perpendiculaire à la sou- dure) comprise entre 5 à 10 mm traversée par un courant élec¬ trique d'induction ayant une fréquence de 10 à 500 kHz et une puissance de 50 à 100 kW, en tolérant un entrefer avec la bande de 6 à 12 mm par exemple. De plus, le dispositif de traitement thermique selon l'inven¬ tion est en particulier caractérisé en ce qu'il comprend un moyen de déplacement de ladite tête d'induction apte à corré- ler un déplacement de ladite tête d'induction avec un dépla¬ cement dudit dispositif de soudage ou plus précisément d'une tête de soudage dudit dispositif de soudage. En particulier, et notamment dans le cas d'un soudage progressif caractérisé par un déplacement, le long des bords de bandes à souder, de la tête de soudage, le dispositif de traitement thermique est caractérisé en ce qu'il comprend au moins une tête d'induc- tion mobile, par exemple située en amont de la tête de sou¬ dage et destinée au recuit ou située en aval de la tête de soudage et destinée au préchauffage. En particulier, le dis¬ positif de traitement thermique est apte à comprendre deux têtes d'induction, une première tête d'induction mobile si- tuée en amont de la tête de soudage et destinée audit recuit, et une seconde tête d'induction située en aval de la tête de soudage et destinée au préchauffage. En particulier, dans le cas d'une machine de soudage conçue pour souder dans deux sens de déplacement, les têtes d'induction mobiles sont ap- tes, selon leur réglage, à assurer soit un préchauffage soit un recuit. Avantageusement, ladite tête d'induction est en particulier soit apte à être couplée au dispositif de dépla¬ cement de la tête de soudage par un moyen de couplage, soit apte à être déplacée au moyen dudit moyen de déplacement. Dans tous les cas, le déplacement de la tête d'induction peut être synchrone ou asynchrone avec le déplacement de ladite tête de soudage.
La présente invention propose également que lesdits premier et second mors de serrage supérieurs et/ou lesdits premier et second mors de serrage inférieurs de la machine de raboutage soient en particulier des mors de serrage caractérisé en ce que chacun comprenne au moins ladite partie à faible interac¬ tion avec le champ magnétique, i.e. qu'au moins une partie dudit mors de serrage, ladite partie étant apte à contacter une extrémité de bande destinée à être soudée à une autre ex¬ trémité de bande, est caractérisée par une géométrie et au moins un matériau constitutif permettant chacun de diminuer une intensité de courants de Foucault susceptibles d'être créés dans ledit mors de serrage par induction électromagné¬ tique .
De plus, la tête d'induction du dispositif de traitement thermique par induction est avantageusement capable de se dé- placer en particulier au-dessus ou au-dessous des extrémités de bandes à être soudées, ou de ladite soudure. De préfé¬ rence, s'il est nécessaire de conserver, durant tout le sou¬ dage, un support pour combler un espace dégagé pour des lames inférieures de cisaillage et assurer un positionnement rela- tif correct des bords à souder, ladite tête d'induction est alors apte à se déplacer entre les mors de serrage supérieurs de la machine de raboutage, lesdits mors de serrage supé¬ rieurs comprenant chacun ladite partie à faible interaction avec le champ magnétique. Dans le cas contraire, ladite tête d'induction est apte à se déplacer entre les mors de serrage supérieurs ou inférieurs de la machine de raboutage. Dans tous les cas, le mors de serrage à proximité de ladite tête d'induction (i.e. susceptible d'être suffisamment échauffer par induction pour nuire à la soudure) comprend ladite partie à faible interaction avec le champ magnétique. En outre, la machine de raboutage selon l'invention est caractérisée en ce qu'elle comprend un support au moins partiellement constitué par ledit matériau constitutif de ladite partie à faible in¬ teraction avec le champ magnétique, et positionnable, durant le soudage, sous lesdites première et seconde extrémités de bandes destinées à être soudées, ledit support étant destiné à coopérer avec lesdits mors de serrage comprenant ladite partie à faible interaction avec le champ magnétique, afin d'assurer un serrage desdites première et seconde extrémités de bandes.
Des exemples de réalisation et d'application de la présente invention sont fournis à l'aide de figures suivantes :
Figure 1 Machine de raboutage selon l'art antérieur, présentée dans une configuration de découpage des extrémités de bandes avant soudage;
Figure 2 Machine de raboutage selon l'art antérieur, présentée dans une configuration de soudage de bande selon une première variante;
Figure 3 Machine de raboutage selon l'art antérieur, présentée dans une configuration de soudage de bande selon une seconde variante; Figure 4 Machine de raboutage selon l'art antérieur, comprenant un dispositif de traitement thermi¬ que ;
Figure 5 Exemple de réalisation d'une machine de rabou¬ tage selon l'invention;
Figure 6 Exemple de cycles de chauffage par induction d'une soudure de raboutage au laser.
La figure 1 présente un exemple de réalisation d'une machine de raboutage selon l'art antérieur, en configuration de ci- saillage de bande. Une extrémité de bande, plus précisément, une queue d'une première bande 11 est serrée dans une pre¬ mière paire de mors de serrage en sortie de la machine de ra¬ boutage, respectivement un premier mors de serrage supérieur 21 et un premier mors de serrage inférieur 31. Une autre ex- trémité d'une autre bande, plus précisément une tête d'une seconde bande 12 suivant ladite première bande est serrée dans une seconde paire de mors de serrage en entrée de la ma¬ chine de raboutage, respectivement un second mors de serrage supérieur 22 et un second mors de serrage inférieur 32. La configuration de la machine de raboutage présente en particu¬ lier lesdits mors de serrage en position de cisaillage des deux extrémités des deux bandes. A cette fin, une unité de cisaillage de la machine de raboutage comporte un porte-lames supérieur 4 apte à porter des lames supérieures 41, 42, et un porte-lames inférieur 5 apte à porter des lames inférieures
51, 52. Le cisaillage de la queue de la première bande 11 est réalisé entre la lame supérieure 41 et la lame inférieure 51 aptes à cisailler ladite queue simultanément au cisaillage de la tête de la seconde bande 12 réalisé entre la lame supé- rieure 42 et la lame inférieure 52 destinées au cisaillage d'une même extrémité de bande. La position des deux lames in¬ férieures 51, 52 par rapport aux lames supérieures 41 et 42 impose des mors de serrage inférieurs 31, 32 en retrait par rapport aux mors de serrage supérieurs 21, 22.
La figure 2 présente la même machine de raboutage de bande que décrite en Figure 1, mais en configuration de soudage d'extrémités de bandes selon une première variante. Les mors de serrage 21, 31, 22, 32 sont en position rapprochée de sou- dage . Un support éclipsable 81 assure le serrage de la tête de la seconde bande 12 et de la queue de la première bande 11 en coopération avec les mors de serrage supérieurs 21, 22. Un faisceau laser 7 assure la jonction par soudure de la tête de la seconde bande 12 avec la queue de la première bande 11.
La figure 3 présente la même machine de raboutage de bande que décrite en Figure 2, mais selon une seconde variante de la configuration de soudage d'extrémités de bandes. Selon cette seconde variante, le support éclipsable 81 précédemment décrit est remplacé par deux galets de pression 82 qui assu¬ rent un serrage de la tête de la seconde bande 12 et de la queue de la première bande 11 en coopération avec les mors de serrage supérieurs 21, 22. La figure 4 montre un exemple de réalisation d'un dispositif de traitement thermique par induction selon l'art antérieur, compris dans la machine de raboutage telle que décrite précé¬ demment en Figure 1. Une tête d'induction 9 dudit dispositif de traitement par induction est placée sous la tête de la se- conde bande 12 et la queue de la première bande 11, dans un espace entre les mors de serrage inférieurs 31, 32 imposé par le passage des lames de cisaillage inférieures 51, 52, comme illustré sur la Figure 1. Un léger entrefer existe entre les extrémités de bandes et la tête d'induction 9. La disposition de la tête d'induction ne permet pas à un support 81 de par- ticiper au serrage nécessaire à au positionnement relatif correct de la tête de la seconde bande 12 par rapport à la queue de la première bande 11. La figure 5 présente un exemple de réalisation d'une machine de raboutage selon l'invention. Ladite machine de raboutage est destinée au raboutage d'extrémités de bandes successives d'une installation de traitement de bandes. Ladite machine de raboutage comprend notamment un dispositif de soudage (non représenté) d'une première extrémité d'une bande 12, par exemple une tête d'une première bande, avec une seconde ex¬ trémité d'une autre bande 11, par exemple une queue d'une se¬ conde bande, deux paires de mors de serrage symétriquement disposés, respectivement, une première paire de mors de ser- rage comprenant un premier mors de serrage supérieur 22 et un premier mors de serrage inférieur 32 capables de pincer, i.e. capables de serrer étroitement entre eux, ladite première ex¬ trémité de bande 12, et une seconde paire de mors de serrage comprenant un second mors de serrage supérieur 21 et un se- cond mors de serrage inférieur 31 capables de pincer ladite seconde extrémité de bande 11. Lesdites paires de mors de serrage sont en particulier destinées au maintien et au posi¬ tionnement desdites première et seconde extrémité de bande en vis-à-vis l'une de l'autre pour le soudage desdites extrémi- tés de bandes l'une avec l'autre.
En particulier, au moins un mors de serrage est caractérisé en ce qu'il comprend au moins une partie 322, 222, 312, 212 caractérisée par une géométrie et au moins un matériau cons- titutif permettant chacun, i.e. ladite géométrie et ledit ma¬ tériau constitutif, de diminuer une intensité de courants de Foucault susceptibles d'être créés dans ledit mors de serrage par induction électromagnétique par un dispositif de traite¬ ment thermique, ledit dispositif de traitement thermique étant caractérisé par une tête d'induction 9 dont une forme géométrique est complémentaire à la forme géométrique de la¬ dite partie dudit mors de serrage. Ladite partie est une par¬ tie à faible interaction avec un champ magnétique d'induc¬ tion, et est de plus apte à contacter une extrémité de bande destinée à être soudée. Par exemple, la partie 222 du premier mors de serrage supérieur 22 est apte à contacter une pre¬ mière face de la tête d'une seconde bande 12 et la partie 322 du premier mors de serrage inférieur 32 est apte à contacter une seconde face de la tête de la seconde bande 12. Egale- ment, la partie 212 du second mors de serrage supérieur 21 est apte à contacter une première face de la queue d'une pre¬ mière bande 11 et la partie 312 du second mors de serrage in¬ férieur 31 est apte à contacter une seconde face de la queue de la première bande 11.
En particulier, ladite machine de raboutage est caractérisée en ce qu'elle comprend ledit dispositif de traitement thermi¬ que destiné au traitement thermique par induction, préalable ou postérieur à la réalisation d'une soudure de raboutage des deux extrémités de bandes, et en ce que ce dernier est adapté à ladite partie 222, 322, 212, 312 desdits mors de serrage. La géométrie de ladite partie est en particulier adaptée à la tête d'induction 9 du dispositif de traitement thermique par induction de ladite soudure. De préférence, ladite machine de raboutage comprend au moins deux mors de serrage desdites deux paires de mors de serrage qui soient des mors de serrage comprenant ladite partie à faible interaction avec un champ magnétique d'induction. En particulier, ladite machine de raboutage peut être inté¬ grée dans une installation de traitement de bandes en bobi¬ nes, dans laquelle la fin d'une bande déroulée (i.e. la queue de la première bande 11) dans ladite installation de traite¬ ment est stoppée entre des mors de serrage dits « de sortie » de la machine de raboutage (i.e. les seconds mors de serrage supérieur 21 et inférieur 31), pendant que la tête d'une nou¬ velle bande (i.e. la tête de la seconde bande 12) est amenée entre les mors de serrage dits « d'entrée » (i.e. les pre¬ miers mors de serrage supérieur 22 et inférieur 32) de la ma- chine de raboutage, les deux extrémités de bandes ainsi ser¬ rées dans les mors de serrage étant aptes à être découpées en vue de présenter des caractéristiques géométriques adaptées au soudage laser, transportées par rapprochement des mors de serrage jusqu'à une position de soudage, avec un porte-à-faux minimum, puis soudées entre elles par un faisceau laser se déplaçant le long des bords à souder.
En particulier, la machine de raboutage selon l'invention se caractérise en ce qu'un traitement thermique par induction magnétique est réalisable alors que les extrémités de bandes sont serrées, en position de soudage, dans chacune des paires de mors de serrage en configuration rapprochée, permettant un léger porte-à-faux desdites extrémités de bandes dans l'in¬ tervalle séparant lesdites paires de mors de serrage. De plus, la machine de raboutage présentée en Figure 5 est par¬ ticulièrement adaptée au raboutage de bandes très minces dont les têtes et queues de bandes sont destinées à être découpées au laser avant la réalisation de la soudure. Conséquemment , l'espace séparant le premier et le second mors de serrage su- périeur peut être identique à l'espace séparant le premier et le second mors de serrage inférieurs. Si la découpe des ex¬ trémités de bandes nécessite un usage d'une cisaille, l'es¬ pace séparant le premier et le second mors de serrage infé¬ rieur est susceptible d'être supérieur à l'espace séparant le premier et le second mors de serrage supérieur, de sorte que chaque mors de serrage inférieur sera susceptible d'être en retrait par rapport au mors de serrage supérieur relativement à l'extrémité de la bande qu'il est apte à contacter. Préalablement au soudage d'une première bande déroulée dans l'installation de traitement avec une seconde bande déroula- ble en entrée d'installation de traitement, la machine de ra¬ boutage selon 1 ' invention est apte à serrer la tête de la se- conde bande 12 et la queue de la première bande 11 dans res¬ pectivement la première et la seconde paire de mors de ser¬ rage 21, 22, 31, 32, et à rapprocher lesdites paires de mors de serrage l'une relativement à l'autre en une position des¬ tinée au soudage des extrémités de bandes. En particulier, ladite machine de raboutage est capable de positionner lesdi¬ tes extrémités de bandes en garantissant un porte-à-faux ré¬ duit desdites extrémités de bandes sortant des mors afin d'assurer un meilleur positionnement relatif des bords de bandes à souder.
En particulier, un espace séparant lesdits mors de serrage situés d'un même côté de bande, par exemple un jeu 2122 entre les mors de serrage supérieur, en particulier lorsqu'ils sont en position rapprochée, est corrélable à une largeur d'une bobine d'induction de la tête d'induction destinée au traite¬ ment thermique de la soudure par raboutage de bandes. De plus, chacune des parties 222, 212, 322, 312 à faible inte¬ raction avec un champ magnétique est apte à être liée à une autre partie 221, 321, 211, 311, en particulier métallique, du mors de serrage auquel elle appartient. Ainsi, chaque mors de serrage selon l'invention est formé d'au moins deux par¬ ties, d'une part ladite partie caractérisée par une faible interaction de son matériau constitutif avec tout champ ma¬ gnétique et ladite autre partie susceptible d' interagir avec un champ d'induction magnétique, liables ensemble.
En particulier, un écartement 2111 entre ladite autre partie 222 (ou respectivement 321) d'un premier mors de serrage su¬ périeur 22 (respectivement inférieur 32), et ladite autre partie 211 (ou respectivement 311) d'un second mors de ser- rage supérieur 21 (respectivement inférieur 31), lorsque les- dits mors de serrage sont en position rapprochée, est corrélé à au moins une dimension de la tête d'induction 9 afin de laisser un libre passage de ladite tête d'induction 9. Ladite tête d'induction 9 est en particulier apte à comprendre au moins ladite bobine d'induction 92 de largeur 921 corrélable au jeu 2122 entre lesdites parties 222, 212 à faible interac¬ tion avec un champ magnétique lorsque les mors de serrages sont en position rapprochée, i.e. lorsqu'ils présentent une configuration spatiale destinée à la réalisation de la sou¬ dure ou du traitement thermique) , et une structure 91 de lar¬ geur 911. En particulier, la géométrie de ladite partie à faible interaction avec le champ magnétique permet une sail¬ lie de cette dernière hors du mors de serrage d'une longueur égale à la moitié de la différence entre ledit jeu 2122 et ledit écartement 2111 et selon toute la largeur dudit mors de serrage. De plus, une épaisseur 2121 de ladite saillie de la¬ dite partie 212, 222 est adaptée à des conditions mécaniques et thermiques de serrage de ladite bande avant et pendant le traitement thermique et détermine un entrefer entre la tête d'induction 9 et la bande. Ledit entrefer, i.e. la distance entre le plan des bandes devant aptes à être soudées et la tête d'induction est ainsi égal à l'épaisseur de ladite sail¬ lie additionnée d'un léger jeu 2123 entre ladite tête d'in- duction 9 et une surface de ladite saillie dirigée vers la¬ dite tête d'induction 9, i.e. une surface supérieure de la¬ dite saillie.
En particulier, le premier et le second mors de serrage infé- rieurs 31, 32, tout comme le premier et le second mors de serrage supérieurs 22, 21, peuvent chacun comprendre une saillie formée par ladite partie 322, 312, la distance entre chacune des saillies desdits mors de serrage inférieurs a une valeur au plus égale audit jeu 2122. Ainsi, le mors de ser- rage selon l'invention comprend au moins une saillie, i.e. une partie qui est apte à dépasser du côté de l'extrémité de la bande et qui est comprise dans ladite partie à faible in¬ teraction avec un champ magnétique. Autrement dit, ladite partie à faible interaction avec un champ magnétique est apte à former une saillie susceptible de dépasser hors du mors de serrage en direction d'une extrémité de bande, i.e. en direc¬ tion de la zone de soudage, et dont la longueur dans le sens de défilement de la bande est déterminée par la moitié de la différence des distances séparant les parties susceptibles de générer un courant induit des parties à faible interaction avec un champ magnétique des deux mors de serrage supérieurs ou inférieurs .
A titre d'exemple, le jeu 2122 est supérieur ou égal à 3 mm, la largeur 921 de la bobine de la tête d'induction est com¬ prise entre 4 et 15 mm, la largeur 911 de la tête d'induction est comprise entre 15 et 30 mm, l'écartement 2111 est au moins égal à la largeur 911 de la tête d'induction additionné d'1 mm, l'épaisseur 2121 de ladite saillie est comprise entre 4 et 10 mm, et le jeu 2123 entre ladite tête d'induction 9 et une surface de ladite saillie dirigée vers ladite tête d'in¬ duction 9 est compris entre 0,5 et 5 mm.
Finalement, une même conception desdits mors de serrage selon l'invention est en particulier applicable à une machine de soudage comprenant des organes de cisaillage mécaniques comme représenté en Figure 1. En particulier, au moins une partie dudit support 81 présenté en Figure 3 est susceptible d'être constitué dudit matériau constitutif. Avantageusement, ledit matériau constitutif est résistant aux chocs mécaniques et thermiques, et notamment faiblement polarisable par un champ magnétique. A titre d'exemple, ce matériau est une céramique technique comme Si3N4, A1203, AIN. La figure 6 présente des exemples de cycles de chauffage par induction d'une soudure de raboutage au laser. Sous le fais¬ ceau laser 7 en déplacement dans le sens indiqué par la flè¬ che en vue d'assurer le raboutage d'une première extrémité de bande avec une seconde extrémité d'une autre bande, un cycle thermique Cl présente une phase de chauffage Cil en avant d'un bain de fusion B, une phase de température maximum C12 correspondant à une fusion des extrémités à souder et à la constitution du bain de fusion et une phase de refroidisse- ment C12 en arrière du bain de fusion.
Sous l'effet inductif d'une première tête d'induction 93 d'un dispositif de traitement thermique par induction selon l'in¬ vention précédant le faisceau 7, se développe un cycle ther- mique de préchauffage C2 qui a pour effet de ralentir une vi¬ tesse de refroidissement C13 jusqu'à une allure C'13. Cette diminution de la vitesse de refroidissement a un effet direct sur la structure de la matière de la zone affectée par la soudure. Par exemple, cette diminution permet d'éviter une formation d'une structure martensitique sous C13 et de favo¬ riser une structure bainitique ou perlitique sous C'13.
Sous l'effet inductif d'une deuxième tête d'induction 94 du dispositif de traitement thermique selon l'invention, ladite deuxième tête d'induction 94 étant apte à se déplacer en sui¬ vant le faisceau 7, se développe un cycle thermique de ré¬ chauffage C3 qui comporte une phase de réchauffage C31, une phase de maintien en température C32 et une phase de refroi¬ dissement C33 qui ont pour effet de réaliser un traitement d'adoucissement de la structure de la matière de la zone af¬ fectée par la soudure, par exemple le revenu d'une structure martensitique . Chacune des têtes d'induction 93, 94 peut être utilisée sépa¬ rément ou en coopération afin d'obtenir une structure métal¬ lurgique visée. En conclusion, les caractéristiques électriques, magnétiques géométriques et physiques desdites parties à faible interac¬ tion avec le champ magnétique susceptible d'être comprises dans un ou plusieurs mors de serrage d'une machine de rabou- tage selon l'invention, ainsi que leur coopération avec un dispositif de traitement thermique par induction, permettent de résoudre tous les problèmes d' interférences mécaniques et électromagnétiques entre les mors de serrage et le dispositif de traitement thermique par induction tout en conservant la possibilité de rapprocher les dits mors de serrage comme dans une machine ne disposant pas de dispositif de traitement thermique par induction, et donc de continuer à garantir un positionnement très précis des bords à souder et une soudure de qualité.

Claims

Mors de serrage (22, 32, 31, 21) d'une machine de rabou- tage de bandes par soudage caractérisé en ce qu'au moins une partie (222, 212, 312, 322) dudit mors de serrage apte à contacter une extrémité de bande (11) destinée à être soudée à une autre extrémité de bande (12) est ca¬ ractérisée par une géométrie et au moins un matériau constitutif permettant chacun de diminuer une intensité de courants de Foucault susceptibles d'être créés dans ledit mors par induction électromagnétique.
Mors de serrage (22, 32, 31, 21) selon revendication 1, caractérisé en ce que ledit matériau est un matériau isolant .
Mors de serrage (22, 32, 31, 21) selon une des revendi¬ cations 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit matériau est caractérisé par une perméabilité magnétique relative in¬ férieure à 5.
Mors de serrage (22, 32, 31, 21) selon une des revendi¬ cations 1 à 3, caractérisé en ce que ledit matériau a une résistivité supérieure à 109Ω·αη.
Mors de serrage (22, 32, 31, 21) selon une des revendi¬ cations 1 à 4, caractérisé en ce que ledit matériau est caractérisé par une conductivité thermique supérieure à 10 W-m^-K-1 et un coefficient de dilatation thermique compris entre 2 et 10·10~6·Κ_1.
Mors de serrage (22, 32, 31, 21) selon une des revendi¬ cations 1 à 5, caractérisé en ce que ladite géométrie de ladite partie (222, 212, 312, 322) est une géométrie complémentaire à une géométrie d'un dispositif de trai- tement thermique (9) par induction électromagnétique, ladite géométrie étant destinée d'une part à diminuer un flux d'induction magnétique susceptible d'être induit par ledit dispositif de traitement thermique (9) par in¬ duction électromagnétique dans ledit mors (22, 32, 31, 21), et d'autre part à permettre un traitement thermique par induction électromagnétique préalable ou postérieure au soudage d'une extrémité de bande (11) à une autre ex¬ trémité de bande (12) libre de tout déplacement dudit mors (22, 32, 31, 21) relativement à ladite extrémité de bande (11, 12 ) .
Mors de serrage (22, 32, 31, 21) selon une des revendi¬ cations 1 à 6, caractérisé en ce que ladite partie (222, 212, 312, 322) forme une saillie apte à s'étendre en di¬ rection d'une extrémité de bande (11, 12), couvrant se¬ lon une première longueur, toute la largeur du mors de serrage (22, 32, 31, 21), et dont une épaisseur et une longueur perpendiculaire à ladite première longueur sont aptes à être définies en fonction d'au moins une dimen¬ sion de la tête d'induction.
Dispositif de traitement thermique (9) adapté au traite¬ ment thermique d'une soudure de raboutage de deux extré¬ mités de bandes (11, 12) successives par induction élec¬ tromagnétique préalable ou postérieur à une réalisation de ladite soudure, ledit dispositif de traitement ther¬ mique étant de plus adaptable à une machine de raboutage desdites bandes comprenant un dispositif de soudage apte à souder lesdites extrémités de bandes (11, 12) succes¬ sives, deux paires de mors de serrage (22, 32, 31, 21) aptes à immobiliser lesdites extrémités de bande (11, 12), dont au moins deux mors de serrage (22, 32, 31, 21) desdites deux paires de mors de serrage (22, 32, 31, 21) soient des mors de serrage selon la revendication 1, le- dit dispositif de traitement thermique (9) étant carac¬ térisé par une tête d'induction (91) dont une forme géo¬ métrique est complémentaire à la forme géométrique de ladite partie (222, 212, 312, 322) de chacun desdits deux mors de serrage (22, 32, 31, 21) selon revendica¬ tion 1.
Dispositif de traitement thermique (9) selon revendica¬ tion 8, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen de dé placement de ladite tête d'induction (91) apte à corré- ler un déplacement de ladite tête d'induction (91) avec un déplacement dudit dispositif de soudage.
Machine de raboutage destinée au raboutage d'extrémités de bandes (11, 12) successives d'une installation de traitement de bandes, ladite machine de raboutage com¬ prenant un dispositif de soudage d'une première extrémi¬ té d'une bande (11) avec une seconde extrémité d'une au¬ tre bande (12), deux paires de mors de serrage (22, 32, 31, 21) symétriquement disposés, respectivement, une première paire de mors de serrage (21, 31) comprenant un premier mors supérieur (21) et un premier mors de serrage inférieur (31) capables de pincer ladite première extrémité de bande (11), et une seconde paire de mors de serrage (22, 32) comprenant un second mors de serrage supérieur (22) et un second mors de serrage inférieur (32) capables de pincer ladite seconde extrémité de bande (12), destinés au maintien et au positionnement desdites première et seconde extrémité de bande (11, 12) en vis-à-vis l'une de l'autre pour le soudage desdites extrémités de bandes (11, 12) l'une avec l'autre, carac¬ térisée en ce qu'au moins deux mors de serrage (22, 32, 31, 21) desdites deux paires de mors de serrage soient des mors de serrage selon la revendication 1.
11. Machine de raboutage selon revendication 10, caractérisée en ce que lesdits premier et second mors de serrage supérieurs (21, 22) soient des mors de serrage selon la revendication 1.
12. Machine de raboutage selon une des revendications 10 ou
11, caractérisée en ce que lesdits premier et second mors de serrage inférieurs (31, 32) soient des mors de serrage selon la revendication 1.
13. Machine de raboutage selon une des revendications 10 à
12, caractérisée en ce qu'elle comprend un support au moins partiellement constitué par ledit matériau dudit mors de serrage selon revendication 1, et positionnable, durant le soudage, sous lesdites première et seconde ex¬ trémités de bandes (11, 12) destinées à être soudées, ledit support étant destiné à coopérer avec les mors de serrage (21, 22) selon revendication 1 afin d'assurer un serrage desdites première et seconde extrémités de ban¬ des (11, 12) .
14. Machine de raboutage selon une des revendications 10 à
13, caractérisée en ce qu'elle comprend ledit dispositif de traitement thermique (9) selon revendication 7.
15. Machine de raboutage selon revendication 14, caractérisée en ce que ledit dispositif de traitement thermique (9) est apte à être couplé audit dispositif de soudage.
EP10743112A 2010-04-23 2010-08-12 Machine de raboutage de bandes d'acier adaptee au traitement thermique par induction de soudures de raboutage Withdrawn EP2560784A1 (fr)

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