BE396735A - - Google Patents

Description

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  Electrode et procédé de soudure. 
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La présente invention concerne la soudure ou conformation de pièces métalliques adjacentes ou contiguës de façon homogène à l'aide d'une partie métallique déposée comportant des caractéristiques physiques et chimiques au moins aussi désirables que les éléments assemblés, grâce à quoi le joint ainsi formé est équivalent, sinon supérieur en homogénéité aux pièces métalliques principales ou associées ainsi assemblées. 



   Plus précisément, l'invention porte sur l'assemblage de pièces métalliques en position relative d'assemblage 

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 permanent par la création des conditions favorables à la formation d'une partie déposée, miscible avec les métaux assemblés, en formant ainsi un joint métallique indéfectible ayant des propriétés égales à ou meilleures que le métal associé et comportant un facteur de sûreté comparable à celui de tout élément de l'ensemble de la construction, ce qui est une caractéristique d'importance primordiale dans toute soudure et plus spécialement dans la construction des tambours ou réservoirs métalliques auxquels on demande de résister à une pression extrêmement haute. 



   De'nombreuses tentatives ont été faites antérieurement pour obtenir le résultat indiqué dans ce qui précède. Nombre d'entre elles fondées sur l'utilisation de la soudure à l'arc ont comporté l'utilisation d'électrodes recouvertes ou revêtues portant des substances empêchant préventivement la formation d'oxydes et de nitrures, ainsi que l'occlusion de gaz.

   On a pareillement déjà imaginé et essayé de nombreux procédés selon lesquels la formation d'un revêtement de laitier aidait à protéger la soudure, mais les revêtements utilisés ont en général deux fonctions : tout d'abord recouvrir simplement le métal fondu d'un revêtement de laitier flottant sur le métal en fusion pour réduire l'oxydation, ensuite créer une atmosphère neutre ou réductrice réduisant aussi l'oxydation, ces deux fonctions tendant à éliminer de la soudure les oxydes, les nitrures et les gaz occlus.

   Ces caractéristiques contribuent de la façon la plus importante à faire progresser la technique de la soudure à l'arc, mais elles ne tiennent pas compte du fait qu'il faut exiger de l'opérateur une habileté plus qu'ordinaire pour empêcher l'inclusion dans la soudure de parti- 

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 cules de laitier qui affaibliraient considérablement cette soudure.

   Il faut en outre prévoir un large joint en raison de la position selon laquelle l'électrode doit être maintenue par rapport aux parois latérales du joint de sorte qu'avec ce mode opératoire, non seulement du laitier est inclus dans la soudure, mais on ne peut pas éviter l'endommagement des parois latérales du métal associé, ce qui a pour résultat un joint d'assemblage de grandes dimensions dans lequel il y a beaucoup plus de risques d'inclusions d'éléments affaiblisseurs qu'avec une soudure étroite. 



   La présente invention se propose de rendre possible d'établir un joint indéfectible grâce aux caractéristiques des électrodes qui vont être décrites, qui comportent des recouvrements ou revêtements contenant une grande proportion de l'un de plusieurs oxydes minéraux, dont tous appartiennent à une certaine série sensiblement continue du système périodique par lequel leurs poids de combinaison chimique sont identifiables, et qui, grâce au revêtement, sont extraordinairement appropriées à la production de métal de soudure déposé possédant la densité, la   ducti-   lité, la résistance à la traction et les autres propriétés nécessaires pour former un bon joint, le revêtement donnant naissance à un laitier sur le métal de soudure déposé qui mouille, décrasse et nettoie le métal placé en dessous et venant en contact avec lui,

   ce laitier étant de nature à contribuer à ce que l'arc ne transfère que de petits globules de métal en fusion d'une manière sensiblement continue. 



   Les matières de revêtement ou recouvrement placées sur les électrodes que prévoit la présente invention sont 

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 de nature non génératrice de gaz sous l'action de la chaleur de soudage et produisent un laitier humidifiant le métal présentant un phénomène de tension superficielle différant par rapport aux laitiers antérieurement utilisés et manifestant par suite un accroissement de capillarité aux endroits où le métal de soudure en fusion vient en contact avec les parois métalliques en permettant à la surface de la couche métallique en fusion de former un filet concave le long des bords, ce qui favorise l'exclusion de laitier, en assurant la formation d'une soudure sans défaut,

   à l'encontre des procédés antérieurs qui produisent un filet convexe favorisant l'inclusion de particules de laitier dans le métal en fusion sur les bords au détriment de la soudure. 



   De même, grâce à ce phénomène de tension superficielle du laitier, les côtés des pièces métalliques connexes peuvent, si on le désire, être beaucoup plus rapprochés que suivant la pratique antérieure, ce qui permet de produire un joint uniforme de dimensions minima sans crainte que du laitier soit emprisonné le long des c8tés du joint. 



   De plus, le laitier formé par le recouvrement d'électrode de l'invention est en lui-même cellulaire et maintient de ce fait la chaleur dans le métal déposé pendant un temps plus long que ce n'est le cas dans les minces revêtements de laitier si universellement cherchés antérieurement, puis la retenue de cette chaleur tend à maintenir le métal fondu pendant un laps de temps suffisant pour traiter thermiquement les couches métalliques et, par suite de l'effet en parasol du laitier en fusion empêchant que des gaz parviennent à l'intérieur, elle contribue à la formation   d'unesouàure   ou joint plein exempt de poches à gaz.

   Ce laitier a aussi un 

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 coefficient de contraction s'écartant si largement de celui du métal qu'à l'inverse des formations de laitier antérieurement utilisées, il se libère virtuellement lui-même du métal, aucune tendance à adhérer ne se manifestant pratiquement, ce qui est une caractéristique de toute première importance en ce qui concerne la soudure par couches ou points multiples dans laquelle les couches ou points de soudure de dessous doivent être complètement débarrassés de laitier avant le dép8t de la couche ou du point suivant. Pareillement, le phénomène de tension superficielle dont il a été dit dans ce qui précède qu'il produit un 'filet concave au lieu d'un filet convexe rend l'enlèvement du laitier plus facile, parce que la couche ou le point convexe ou renflé a tendance à faire adhérer le laitier. 



   Il ressort de façon évidente de ce qui précède que le laitier que prévoit la présente invention a une action de mouillage, de décrassage et de nettoyage sur le métal. 



   Dans le dessin annexé :
La fig. 1 représente une électrode portant un revêtement conforme à l'invention. 



   La fig. 2 illustre le mode opératoire usuel de soudure à l'arc par dépôt de métal par couches, touches ou points. 



   La fig. 3 représente une soudure en cours d'exécution conformément à l'invention. 



   La fig. 4 met en évidence le finissage de la soudure représentée dans la fig. 3. 



   La fig. 5 montre une soudure plus large que celle des figs. 3 et 4 en cours d'exécution conformément à l'invention. 



   L'électrode prévue ici est constituée par un noyau 1 en acier doux, dont les propriétés correspondent plus ou 

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 moins à celles du métal de la même faille, qui est entouré par un revêtement 2 contenant des éléments de formation de laitier, tels par exemple que :

   laitier acide de four Sielemsn-Martin, amiante et liant, tous ces éléments étant capables de produire un mélange contenant une grande proportion de silice et une grande proportion d'un oxyde métallique ou d'une combinaison d'oxydes métalliques, tels par exemple qu'oxyde manganeux et oxyde ferreux, de sorte que lorsque la barre revêtue est amenée en position relative de soudure par rapport aux pièces devant être assemblées et qu'on fait entrer en jeu la chaleut de l'arc, il se forme, à partir du mélange et sans dégagement de gaz, un laitier qui mouille, nettoie et décrasse le métal et une partie déposée qui est protégée par ce laitier et devient miscible avec les métaux des pièces devant être assemblées pour former une soudure dense et ductile. 



   La nature du laitier donnant lieu au phénomène de tension superficielle dont il a été précédemment parlé est telle que le métal fondu est déposé en petit globules par l'arc et forme un amas possédant une capillarité appréciable au joint entre le métal associé et le métal de soudure, avec une courbe de filet qui est concave et empêche ainsi l'engloutissement du laitier dans la soudure lorsque ce laitier flotte sur le métal de la soudure. De plus, le laitier flottant, grâce à son action de parasol sur l'arc, réduit au minimum toute inclusion d'oxydes ou nitrures dans la soudure et il est de nature cellulaire et de très faible conductivité thermique, ce qui permet un lent refroidissement du métal de soudure. 



   Une suite de ce genre du système périodique d'éléments 

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 ayant des poids atomiques compris entre 50 et 68 et qui sont appropriés pour être utilisés comme oxydes ou autres composés dans le revêtement de la barre de soudure est représentée par les vanadium, manganèse, fer, nickel, cobalt, cuivre et zinc, mais celui de ces éléments qu'on trouve le plus pratique en raison de son bas prix et des bons résultats obtenus est le bioxyde de manganèse qui, lorsqu'il est incorporé dans un mélange contenant environ 50 % de silice et 49% d'oxydes de manganèse, donne une soudure d'excellente nature ayant une densité, une ductilité et une résistance à la tension comparables à celles du métal associé,

   le laitier agissant comme fondant tout en remplissant en même temps ses autres fonctions relatives au réglage du phénomène de tension superficielle dont il a été parlé, au maintien de la chaleur du métal et enfin à la contraction avec un coefficient s'écartant si largement de celui du métal qu'il est facilement enlevé. 



   La figure 2 représente une soudure faite avec un laitier par l'ancien   proche   et dans laquelle les surfaces métalliques 3 et 4 reliées par un arc engendré par l'électrode revêtue 5 doivent être maintenues écartées dans une mesure suffisante pour permettre de diriger l'arc avec l'électrode à peu près perpendiculairement aux parois du joint.

   La première couche 5 qui est déposée porte un revêtement de laitier et ses côtés 6 comportent, aux endroits où ils se relient au métal associé, des croissants convexes qui maintiennent le laitier (comme indiqué par les parties noires du dessin) de sorte que,lors du dépôt de la couche suivante 8, il se produit un emprisonnement du laitier ou une tendance à laisser un peu de ce laitier dans le filet 

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 (comme indiqué par les parties noires) chaque couche, point ou globule suivant déposé ayant pour résultat de produire une nouvelle inclusion de laitier jusqu'à ce que le joint terminé ait, incluse en lui, une partie de laitier telle qu'elle rende incertaine la soudure au point de vue de sa sûreté. 



   Contrairement à la soudure défectueuse représentée dans la figure 2, la présente invention crée une soudure efficace grâce à l'application de l'électrode revêtue du type décrit, ce qui permet de produire un laitier mouillant les côtés du métal associé, de sorte que la couche ou point déposé comme indiqué en 9 représente une surface métallique concave sur les c8tés du métal associé et offre ainsi au laitier une surface concave ne comportant pas de poches ou filets de la nature indiquée au sujet de la figure 2, le laitier pouvant être enlevé immédiatement et convenablement par suite de sa non-adhésion, et ainsi de suite dans toute la série de couches ou points jusqu'à ce que la partie supérieure soit atteinte,

   moment auquel la couche finale 11 recouvrant les couches ou points de soudure déposés successivement recouvre également dans une certaine mesure la surface des métaux associés soudés et porte un revêtement de laitier cellulaire 12 qui est capable de retenir la chaleur dans le métal de la dernière couche déposée comme cela 'été fait dans la couche précédente. 



   Dans la pratique de la soudure, "revêtement" a une signification distincte et séparée de "recouvert" en ce qui   .concerne   les électrodes à barre de soudure. 



   L'invention décrite ici concerne un recouvrement tel que défini dans la pratique de la soudure et reconnu comme 

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 présentant une épaisseur appréciable. 



   On trouvera ci-après l'une d'un certain nombre de formules spécifiques qui se prêtent à une bonne mise en oeuvre de   l'invention :   
 EMI9.1 
 
<tb> 
<tb> Flint <SEP> (100 <SEP> mailles) <SEP> 150 <SEP> grammes
<tb> Bioxyde <SEP> de <SEP> manganèse <SEP> 75 <SEP> grammes
<tb> Fe3O4 <SEP> 75 <SEP> grammes
<tb> Amiante <SEP> 30 <SEP> grammes
<tb> Fe <SEP> Mn <SEP> (Std <SEP> 80) <SEP> 60 <SEP> grammes
<tb> Silicate <SEP> de <SEP> sodium <SEP> 200 <SEP> Cm3
<tb> 
 
Les matières pulvérisées sont mélangées et le silicate de sodium est additionné comme liant, l'amiante agissant aussi comme élément fibreux pour maintenir l'homogénéité du recouvrement. 



    REVENDICATIONS  
1.- Une électrode de soudure ou barre de soudure métallique recouverte ou revêtue, caractérisée en ce que le recouvrement ou revêtement est constitué par un composé qui comporte des substances formant un laitier acide, certaines de ces substances dégageant de l'oxygène à la température de soudure et certaines autres étant réductrices en quantités au moins égales aux quantités théoriques nécessaires pour la combinaison chimique avec sensiblement tout l'oxygène libéré par les substances dégageant de l'oxygène.

Claims (1)

1. 2.- Une électrode de soudure ou barre de soudure métallique couverte ou revêtue suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le revêtement ou recouvrement contient suffisamment de ferro-manganèse pour dégazéifier le métal à souder.

   3.- Une électrode de soudure ou barre de soudure métal- <Desc/Clms Page number 10> lique couverte ou revêtue suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le composé de revêtement ou recouvrement contient de la silice en quantité voulue pour produire un laitier ayant une teneur en silicate supérieure à un monosilicate.

   4.- Une électrode de soudure ou barre de soudure métallique couverte ou revêtue suivant l'une quelconque des revendications qui précèdent, caractérisée par l'utilisation d'oxydes métalliques comme matières dégageant de l'oxygène.

   5.- Une électrode de soudure ou barre de soudure métallique couverte ou revêtue suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée er. ce que le composé de revêtement ou recouvrement contient les oxydes supérieurs de fer et manganèse, à savoir l'un ou l'autre ou les deux, et suffisamment de ferro-manganèse ou de manganèse métallique pour réduire lesdits oxydes supérieurs en oxydes de fer et de manganèse de faible valence.

   6.- Une électrode de soudure ou barre de soudure métallique recouverte ou revêtue suivant la revendication 5, caractérisée en ce que le ferro-manganèse ou le manganèse est présent en une quantité se combinant chimiquement avec une quantité d'oxygène égale à au moins une à deux fois la quantité d'oxygène dégagée dans la réduction des oxydes supérieurs, 7.- Une électrode de soudure ou barre de soudure métallique couverte ou revêtue suivant l'une des revendications 2, 5 ou 6, caractérisée en ce que la quantité de ferromanganèse contenue dans le composé est réglée pour compenser la qualité variable de métal de la barre de soudure en partant de différentes chaleurs d'acier. <Desc/Clms Page number 11>

   8.- Une électrode de soudure ou barre de soudure métal- lique recouverte ou revêtue suivant la revendication 3, caractérisée en ce que le composé contient moins de 2 % de silicium.

   9.- Une électrode de soudure ou barre de soudure métal- lique recouverte ou revêtue suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le com- posé de recouvrement ou revêtement a une caractéristique de tension superficielle productive d'un croissant concave ou ménisque dans la surface de chaque coude de métal de la barre à souder déposée dans un joint.

   10.- Un procédé de production de métal soudé à l'arc par utilisation d'une barre de soudure métallique suivant les revendications 1 à 9, par remplissage d'une rainure de joint entre les parois devant être soudées, consistant à établir une zone de fusion à l'air dans la rainure du joint, à dis- @ tribuer dans cette zone du métal de remplissage et des ma- tières fondant pour former un laitier flottant mouillant le métal, à faire fondre simultanément le métal de remplissage et les matières formant le laitier et à déplacer la zone de fusion à l'arc dans le sens de la longueur de la rainure de joint tout en maintenant la distance de paroi métallique à paroi métallique dans un certain rapport avec le laitier et le métal déposé,.

   de façon que le laitier protège tou- jours la zone de fusion avec une couche de laitier flottante ayant toujours un contact mouillant avec les parois latérales en forme de croissant concave, ce qui permet de réduire les inclusions de laitier à un minimum.

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