FR2729592A1 - Procede de fabrication de tuyaux metalliques a soudure longitudinale - Google Patents

Procede de fabrication de tuyaux metalliques a soudure longitudinale Download PDF

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Abstract

Dans un procédé de fabrication de tuyaux métalliques à soudure longitudinale, dans lequel une bande de métal est déroulée d'une bobine de réserve et prend peu à peu la forme d'un tuyau fendu, et dans lequel le tuyau fendu est soudé par faisceau laser, les arêtes de bandes sont chauffées par un faisceau laser séparé. Les faisceaux laser de chauffage et de soudage atteignent chacun la soudure avec un angle inférieur à 15 deg. par rapport à la verticale, la distance séparant les foyers produits par les faisceaux laser est comprise entre 1 et 5 mm, et la puissance appliquée aux arêtes de bande par le premier faisceau laser suffit à élever la température des arêtes de bande à au moins la moitié de la différence Ts -Tr , Ts étant la température de fusion du métal et Tr la température ambiante.

Description

PROCEDE DE FABRICATION DE TUYAUX METALLIQUES A SOUDURE
LONGITUDINALE
L'invention concerne un procédé pour la fabrication de tuyaux métalliques à soudure longitudinale suivant le préambule de la revendication 1. On connaît par le document DE 4 117 263 Ai un procédé de fabrication de tuyaux à soudure longitudinale. Le procédé connu comprenait un dégraissage coûteux de la bande avec des hydrocarbures chlorés, dommageables pour l'environnement. En outre, les zones des arêtes de bande sont chauffés, avant le soudage, à une température telle que la graisse adhérant à la surface de la bande est dissoute. La couche de graisse apparaît sur la surface de la bande lors du laminage de la tôle chez le fabriquant et reste à la surface, afin de protéger le métal de la corrosion. Lors du processus de soudage, la graisse est
souvent gênante.
Suivant une première variante, la graisse est dissoute par un faisceau laser, qui soude également les arêtes de la bande. Suivant une deuxième variante, la graisse est dissoute par un faisceau laser et le soudage est effectué par un arc électrique. Le faisceau laser chauffe les arêtes de bande à environ 500eC, de sorte que toute la graisse est dissoute, et les arêtes de bande dans le point de soudure sont préchauffées par rapport à la température ambiante. Pour des raisons de fabrication, la distance comprise entre le foyer du faisceau laser et le bain de soudure produit par l'arc électrique est assez grand, de sorte que, suivant la conductibilité thermique de la bande de métal ainsi que la vitesse de fabrication, l'échauffement des arêtes de bande produit par le faisceau laser se répartit plus ou moins rapidement. Ainsi, par exemple, dans le cas de soudage de bandes en cuivre ou aluminium, les arêtes de bandes situées dans la zone du point de soudure ne sont presque plus préchauffées, et dans le cas d'aciers alliés, par exemple d'acier inoxydable, on peut constater encore un échauffement sensible des arêtes de
bande, en raison de la faible conductibilité thermique.
L'invention a pour but d'améliorer le procédé mentionné au départ de manière à obtenir un échauffement notable des arêtes de bande, et donc une
augmentation de la vitesse de fabrication.
Ce but est atteint par les caractéristiques énumérées dans la partie caractérisante de la
revendication 1.
Un trait essentiel de l'invention est que chaque
faisceau laser est émis par une source laser séparée.
D'autres configurations avantageuses de
l'invention sont énumérées dans les revendications
secondaires.
L'invention est décrite au moyen des exemples de
réalisation représentés sur les figures 1 et 2.
La figure 1 est une vue latérale d'un dispositif
permettant d'exécuter le procédé suivant l'invention.
Une bande d'acier 2 est déroulée par un dérouleur de bande 1 et conduite à un dispositif de cisaillage dans lequel les arêtes de bandes sont coupées. La bande d'acier 2 arrive non traitée, c'est-à-dire munie de la pellicule de graisse appliquée à l'usine par le fabriquant, dans un dispositif de moulage 5, dans lequel la bande d'acier 2 est moulée en un tuyau fendu 6 en plusieurs étapes. La première étape de moulage 7 est un outil à rouleaux, alors que les étapes de moulage suivantes sont des tuyaux en forme de cône et des anneaux disposés derrière. Avant la première étape de moulage 7, dans laquelle, en général dans la zone d'arête de la bande, la courbure du tuyau fini est formée, une âme de câble 8, par exemple un guide d'ondes optique, peut être inséré dans le tuyau fendu encore ouvert. La position 8 peut cependant également être un tuyau métallique, disposé concentriquement au tuyau fendu 6, de manière non représentée. L'espace annulaire compris entre le tuyau métallique et le tuyau à soudure longitudinale peut être rempli de mousse par une matière synthétique auto-moussante à base de polyuréthanne. Un tel procédé est en soi connu par le
document DE-PS 1 779 406.
Après être sorti du dispositif de moulage 5, le tuyau fendu 6 est introduit dans un dispositif de soudage 9. Le diamètre du tuyau soudé 10 peut être réduit au moyen d'une lunette 12 de banc à étirer. Le dispositif d'extraction est constitué par un extracteur à pinces de serrage 13 composé d'une pluralité de paires de pinces de serrage saisissant et relâchant le tuyau 10, lesdites paires étant fixées à une chaîne entraînee sans fin. Le produit fini peut alors être
enroulé sur une bobine de réserve 14.
Lorsque l'on veut fabriquer des conduites thermiquement isolées suivant le document DE-PS 1 779 406, la lunette de banc à étirer 12 n'est plus nécessaire, et derrière l'extracteur 13 à pinces de serrage se trouve un dispositif d'arbre continu non représenté. Le dispositif de soudage 9 est un dispositif de
soudage à laser.
Le dispositif de soudage est représenté agrandi
sur la figure 2.
Le dispositif de soudage 9 est constitué de deux têtes de soudage laser 9a et 9b disposées l'une derrière l'autre suivant la direction longitudinale du tuyau fendu 6, chacune de ces têtes étant reliée, par l'intermédiaire d'un guide d'ondes optique 10a et 0lob, avec à chaque fois une source laser séparée non représentée. Chacune des têtes de soudage laser 9a et 9b présente un objectif lla et llb qui focalise le faisceau laser de sorte que le foyer se trouve sur, légèrement au-dessus, ou légèrement au-dessous, de la
soudure.
Les tuyaux en question sont des tuyaux ayant les dimensions suivantes: diamètre extérieur 3 mm
épaisseur de paroi 0,2 mm.
De tels tuyaux, composés d'acier inoxydable, sont utilisés comme gaines de protection pour des guides d'ondes optiques. Si ces tuyaux sont fabriqués avec un dispositif de soudage laser classique, on peut
atteindre des vitesses de fabrication de 6,5 m/min.
Pour augmenter la vitesse, l'intensité du faisceau laser doit être accrue. Cela a pour conséquence que le métal se dissout et qu'il est difficile de réduire
l' énergie réfléchie.
C'est ici qu intervient l'invention. La tête de soudage laser 9a produit un foyer dans la zone d'arête de bord du tuyau fendu 6 en acier inoxydable, et ce foyer permet de chauffer les arêtes de bord à une température d'environ 600 C. Le foyer de la tête de soudage laser 9b porte à fusion le matériau préchauffé
dans la zone de soudure et produit une soudure.
Afin que les foyers des têtes de soudage laser 9a et 9b soient le plus près possible l'un de l'autre, les têtes de soudage laser 9a et 9b sont disposées sur des
verticales, inclinées l'une par rapport à l'autre.
L'angle d'inclinaison des têtes de soudage laser 9a et
9b est inférieur à 20 .
Dans le cas des têtes de soudage laser d'environ 1,5 kW, la distance a doit être d'environ 2 mm, et l'angle d'inclinaison, inférieur à 15 . On empêche ainsi que l'énergie rayonnée de l'une des têtes de soudage laser soit diffusée dans l'autre tête de
soudage laser.
Au moyen de ce que l'on appelle une jupe de refroidissement 12, qui est disposée entre les faisceaux laser, l'énergie réfléchie par la surface du
tuyau 6 ou 10 peut être absorbée.
Sur la figure 2 est représentée une inclinaison des têtes de soudage laser 9a et 9b dans le sens de la soudure. L'invention peut toutefois être utilisée lorsque les têtes de soudage laser sont inclinées
transversalement à la soudure.
Une combinaison des deux sens d'inclinaison est
également envisageable.

Claims (4)

REVENDICATIONS
1. Procédé de fabrication de tuyaux métalliques à soudure longitudinale, dans lequel une bande de métal est déroulée d'une bobine de réserve et prend peu à peu la forme d'un tuyau fendu, et le tuyau fendu est soudé par un faisceau laser, et dans lequel les arêtes de bande sont chauffées avant le soudage, caractérisé en ce que le chauffage des arêtes de bande est effectué par un autre faisceau laser séparé, les faisceaux laser de chauffage et de soudage atteignent chacun la soudure avec un angle inférieur à 15 par rapport à la verticale, en ce que la distance séparant les foyers produits par les faisceaux laser est comprise entre 1 et 5 mm, et en ce que la puissance appliquée aux arêtes de bande par le premier faisceau laser suffit à élever la température des arêtes de bande à au moins la moitié de la différence Ts-Tr, Ts étant la température de
fusion du métal et Tr la température ambiante.
2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'énergie réfléchie par les arêtes de bande
est absorbée par des jupes de refroidissement.
3. Procédé suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que deux lasers solides d'une même puissance, d'un ordre de grandeur de 1- 3 kW, sont utilisés.
4. Procédé suivant l'une des revendications 1 à 3,
caractérisé en ce que le diamètre du foyer du premier faisceau laser est supérieur au diamètre du foyer du
deuxième faisceau laser.
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