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"ELECTRODE DE SOUDURE."
La présente invention est relative aux électrodes recouvertes d'un enduit; , pour la soudure à l'arc;, et plus particulièrement, elle est relative aux enduits convenant pour les électrodes métalliques, en particulier, en fer, qu'on peut appeler barres de soudure.
Pour certaines utilisations, on a trouvé satis- faisant de munir ces barres de soudure simplement d'Un enduit de lavage c'est-à-dire d'un mélange savonneux, enduit qui permet de tenir plus facilement l'arc. Cependant, dans d'autres domaines d'utilisation, il est essentiel et, pratiquement dans tous les cas, désirable de prévoir, sur la barre de soudure, un enduit qui joue certains rôles dé- terminés, c'est-à-dire, produit certains effets désirés pendant l'opération de soudure.
Le rôle principal du recouvrement de barre de soudure selon la présente invention est de protéger le métal de soudure en l'empêchant d'absorber des quantités nuisibles de gaz atmosphériques tels que l'oxygène et l'azote et,
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de façon générale, d'assurer l'obtention d'une soudure de constitution saine.
Il y a deux façons de réaliser la protection du métal de soudure contre l'absorption nuisible des gaz : D'abord, en incorporant dans le recouvrement de la barre de soudure un élément formant une scorie, qui fond sous l'ac- tion de la chaleur de l'arc et flotte sur la masse de métal fondu sous forme d'une couche liquide mettant le métal fondu de cette masse à l'abri des gaz atmosphériques qu'elle absorberait sans cela ; en incorporant dans le recouvrement de la barre de soudure des constituants qui, par décomposition àous l'action de la chaleur donnent une enveloppe protectrice de gaz inertes ou réducteurs autour de l'ar-'- et autour du courant de métal fondu passant de l'extrémité de l'électrode fusible sur l'ouvrage.
Les scories recouvrant la masse jouent encore un autre rôle du fait qu'elles empêchent un refroidissement trop rapide du métal de soudure, refroidissement qui pourrait entraîner des efforts nuisibles.
Il est évident que pour protéger complètement le métal de soudure qui constitue finalement la soudure, il est essentiel que les deux constituants mentionnés ci-dessus scient incorporés dans le recouvrement de la barre de soudure.
Dans le brevet anglais N 395.228, du 8 Février 1932 , on a décrit un recouvrement de barre de soudure caractérisé par le fait que l'on y incorpore un constituant formant une scorie, fait de bioxyde de titanium et d'un silicate de magnésium et/ou contenant du fer tel que l'amiante, etc. La scorie obtenue grâce à ce constituant donne, de façon très efficace, une couvture protectrice
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sur la masse de métal fondu et empêche les gaz de l'atmoe- phère d'arriver à celle-ci qui, sans cela, absorberait des quantités nuisibles d'oxygène et d'azote du fait du ' métal de soudure fortement chauffé.
Toutefois, comme on l'a indiqué précédemment, on ne peut s'en reposer entièrement sur un constituant formant des scories pour empêcher l'absorption par le métal de soudure de quantités nuisibles de gaz atmosphériques pour la raison que le métal de soudure qui fond à l'extrémité de l'électrode fusible, en passant dans l'espace compris entre l'extrémité de cette électrode et l'ouvrage, peut absorber des quantités nuisibles de gaz atmosphériques avant que ce métal soit recouvert par la couche protectrice de scories flottant sur la masse.
On a également considéré comme bon, dans beaucoup de cas, d'incorporer dans le recouvrement de la barre de soudure, un agent dégazéifiant le métal de soudure de sorte que le métal qui se dépose du fait de l'opération de soudure, est de structure saine, c'est-à-dire ne contient pas de poche de gaz ou défectuosités analogues.
En conséquence, la présente invention est basée sur la découverte que le nouveau résultat technique, consistant à protéger complètement le métal de soudure de la façon indiquée ci-dessus, peut être obtenu en combinant, dans un recouvrement unique de barre de soudure, des constituants tels que ceux qui sont nécessaires pour obtenir ces résul- tats et que ces constituants, lorsqu'ils sont ainsi combinés, contribuent au résultat et sans que l'un ou 1'autre des constituants nuise de façon sensible à l'action de l'autre.
D'autres avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, indiquant en détail une
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combinaison heureuse d'ingrédients'selon l'invention, cette combinaison n'étant toutefois que l'une des nombreuses formes de réalisation possibles du principe de l'invention.
Comme on l'a dit ci-dessus, la composition de recouvrement de barre de soudure selon la présente invention est particulièrement caractérisée par le fait que l'on y incorpore des constituants qui fonctionnent, respectivement, comme moyens protégeant/par rapport à l'atmosphère le métal fondu de la masse et le métal fondu lorsqu'il passe de l'extrémité de l'électrode fusible dans la masse.
Les constituants cités en premier lieu consistent de préférence en bioxydes de titanium et en un silicate contenant du magnésium et/ou un silicate contenant du fer, en particulier de l'amiante, avec un liant approprié tel que du silicate de sodium.
Le bioxyde de titanium peut être à l'état chimi- quement pur ou sous forme de rutile et comme on l'a dit ci- dessus, il joue en premier lieu le rôle de constituant formant une scorie, c'est-à-dire que le bioxyde de titanium est fondu sous l'action de la chaleur de l'arc en donnant un fluide qui est caractérisé par le fait qu'il se répand également et uniformément sur la masse de métal fondu.
L'amiante joue un double rôle :en premier lieu, la nature fibreuse de ce constituant aide à lier les uns aux autres les autres ingrédients du recouvrement, en donnant une masse robuste susceptible de résister à une manutention brutale qui est parfois la conséquence de l'emploi des barres de soudure et, en second lieu, le rôle le plus important de l'amiante est de se combiner avec le bioxyde de titanium en formant un recouvrement de scories sur la masse de métal fondu, recouvrement caractérisé par sa
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légèreté et par le fait qu'il ne produit pas de fissures et qu'il est susceptible d'être enlevé facilement après re- froidissement et solidification.
Le silicate de sodium mentionné particulièrement comme liant préférable joue, de même, plus d'un rôle dans la combinaison. Le silicate de sodium agit comme liant pour agglomérer les différents constituants sur la barre de soudure en une gaine dure et durable; il sert de moyen pour retarder le taux de combustion du constituant, combus- tible ou formant un gaz, du recouvrement, de sorte que, pendant le fonctionnement de la barre de soudure, le re- couvrement s'étend au delà de l'extrémité active de la barre de soudure sous forme d'un cratère qui projette de façon efficace une gaine ou enveloppe de gaz débordant autour de l'arc et aidant à diriger lare; enfin, le silicate de sodium, après avoir été fondu, se combine avec le bioxyde de titanium et l'amiante en formant une couverture de scorie sur la masse de métal fondu.
Pour certaines applications, on peut incorporer, dans la composition de recouvrement, de l'argile et dans ce cas, cette argile joue également différents rôles. Elle sert de moyen pour retarder le taux de combustion du cons- tituant organique ou combustible; elle sert de diluant dans le recouvrement, de sorte que l'on peut avoir un recouvrement d'épaisseur désirée sans se servir de quantités excessives de l'un quelconque des autres constituants ; elle sert, lorsqu'elle est fondue sous l'action dé la chaleur de l'arc de soudure, comme constituant de formation de la scorie qui flotte sur le dessus de la masse de métal fondu avec les autres constituants de la scorie s'il y en a et,
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enfin, elle sert de lubrifiant lorsque le recouvrement de la barre de soudure est appliqué sur la barre métallique par extrudage.
Les constituants qui précèdent, que l'on a men- tionnés comme formant la scorie, protègent de façon efficace le métal fondu dans la masse de la manière indiquée ci- dessus. Pour protéger le métal fondu dans son passage de l'extrémité de l'électrode de soudure à l'ouvrage de façon telle qu'au cours de ce passage, il ne puisse pas absorber des gaz de l'atmosphère, on incorpore dans le recouvrement de la barre de soudure un constituant qui, sous l'action de la chaleur de l'arc, donne une atmosphère protectrice ou une enveloppe de gaz inertes ou réducteurs autour de l'arc.
Dans ce dernier but, des matières carbohydratées de façon générale et plus particulièrement de la cellulose, con- viennent particulièrement bien et sont préférables. La cellulose peut être sous n'importe quelle forme voulue, toutefois, on a constaté que lorsque cette substance se trouvait sous la forme que l'on va maintenant indiquer, on obtient des résultats particulièrement intéressants pour les raisons données.
Il est nécessaire, de façon à obtenir les meilleurs résultats, dtavoir dans le recouvrement une certaine quantité minima de chacune des substances ou ingrédients inorganiques, formant une scorie. Toutefois, toute quantité en plus de ce minimum est nuisible car elle tend à former trop de scories pendant l'opération de soudure, d'où résultent des inclu-. sions de scories dans la soudure, des fissures sur le bord de la soudure, des dépressions à la surface du dépôt et de la difficulté pour enlever la scorie résultante:
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La quantité d'atmosphère protectrice produite par les constituants organiques tels que la cellulose, incorporés dans le recouvrement, dépend du poids de ces constituants.
Une certaine quantité minima d'atmosphère protectrice est évidemment essentielle pour protéger com- plètement le métal coulant à l'arc et le garantir contre l'action de l'atmosphère. Toutefois, un excès de constituant organique est nuisible du fait qu'il ne brûle pas complè- tement et tend à former des soufflures dans la soudure. Il est essentiel également que le recouvrement de la tige de soudure ait une épaisseur appréciable, de façon qu'à l'extrémité active de celle-ci, il se forme un cratère appro- prié pour diriger l'enveloppe de gaz protecteurs autour de l'arc.
On peut obtenir un équilibre approprié entre la quantité des différents constituants utilisés et l'épaisseur nécessaire et désirable du recouvrement, dans le but indiqué ci-dessus, en choisissant une matière organique ayant une densité particulière. Les matières organiques utilisées jusqu'ici dans les revêtements de ce genre ont une densité qui varie d'environ 1 cm3 par gramme à environ 2 cm3 par gramme à l'état sec.
On a constaté toutefois que les meil- leurs résultats sont obtenus, c'est-à-dire que l'on obtient un équilibre approprié entre la quantité de matières comprise dans le recouvrement et l'épaisseur de celui-ci, lorsque la matière organique utilisée dans le recouvrement a un volume de 3,5 à 6 cm3 par gramme, à l'état séché dans l'air, c'est-à-dire lorsque cette matière contient environ 10 % d'humidité et qu'on la tasse, par exemple en plaçant une certaine partie de cette matière dans un cylindre gradué et
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en tapant le fond de celui-ci sur un bloc de bois jusqu'à ce que la surface de la matière qui se trouve dans le cy- lindre descende jusqu'à sa hauteur minima.
Une matière organique ayant cette densité préférée donne un revêtement qui permet d'utiliser le poids correct de cette matière sans augmenter la proportion de constituants organiques dans une mesure telle qu'elle nuise à l'épaisseur du revêtement ou réduise cette épaisseur dans une mesure telle qu'elle ne limite pas ou ne dirige pas convenablement Parc. En outre, étant donné qu'une matière organique ayant la densité préférée indiquée est nécessairement de nature duveteuse et fibreuse, elle donne l'avantage supplémentaire d'agglomérer la masse de matières inorganiques du fait de l'enchevêtrement des fibres, d'où résulte un revêtement beaucoup plus durable que celui que l'on peut obtenir avec la matière organique pulvérulente ayant une densité telle qu'elle ait un volume moindre par gramme que celui indiqué ci-dessus comme étant désirable.
Si l'on prend de la pâte de bois comme matière organique utilisée dans le mélange ci-dessus, elle doit avoir une densité correspondant à un volume de 5,5 à 6cm3 par gramme, déterminé de la façon indiquée ci-dessus. Au lieu d'une pâte de bois de ce genre, on peut obtenir de l'alpha cellulose sous sa forme industrielle ordinaire ayant sensiblement la même densité et ceci est également vrai pour certaines qualités de déchets de coton.
En outre des constituants du revêtement mentionnés ci-dessus, donnant une scorie et produisant une atmosphère protectrice, on peut également y inclure, comme indiqué précédemment, un dégazéifiant du métal fondu et, dans ce
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dernier but, on peut se servir avantageusement de ferro- manganèse.
On peut également mentionner ici que l'on a cons- taté que certaines formes de minerais de fer, tels que de la magnétite, étalent un constituant formant de façon très satisfaisante des scories et pouvant être utilisé dans des recouvrements de barres de soudure du genre auquel la pré- sente invention se rapporte.
Les ingrédients organiques et inorganiques men- tionnés ci-dessus peuvent être ajoutés l'un à loutre dans un ordre quelconque voulu, qui sera le plus commode, puis être intimement mélangés. On doit indiquer que la solution de silicate de sodium contient environ 40 % de ce silicate ou que l'on peut utiliser plus ou moins d'eau dans cette solu- tion ou, si cela est nécessaire, on peut ajouter de l'eau en supplément à ce mélange en vue de donner une pâte ayant la consistance appropriée de façon à permettre de l'extruder facilement ou de l'appliquer facilement sur la barre ou le fil métallique.
Le revêtement, après qu'il a été ainsi appliqué et séché à température ordinaire on faiblement élevée, adhère finalement au métal sans cuisson et est suffisamment dur et résistant pour supporter les manutentions courantes lorsque l'on manipule et que l'on se sert de ces électrodes enrobées.