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"PROCEDE DE PREPARATION D'UN FONDANT ET D'UNE COMPOSITION POUR LA SOUDURE ELECTRIQUE"
La présente invention est relative à un procédé de fabrication d'un fondant utilisable dans la soudure électrique et, en particulier, dans le procédé de soudure électrique décrit dans le brevet belge ? 401.480 du 15 Février 1934.
Dans ce brevet, on a décrit un procédé de soudure électrique dans lequel la chaleur nécessaire est produite par le passage d'un courant électrique intense, entre une électrode métallique (en général nue) et les tôles ou objets analogues à souder, l'électrode n'étànt pas en contact mécanique avec les objets, et le courant étant conduit, dans l'intervalle compris entre l'électrode et les objets, par une masse fondue conductrice ou'composition de
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soudure ayant des propriétés de résistance électrique ap- propriées. La chaleur ainsi produite, fait fondre des por- tions successives de l'électrode, et la matière fondue est déposée comme métal d'apport de la soudure.
La composition de soudure sert d'agent ou milieu de soudure actif, étant donné qu'elle constitue les moyens de chauffage, qu'elle règle la vitesse, la pénétration et la qualité de la soudu- re, et qu'elle purifie et protège le métal fondu.
Un grand nombre de soudures expérimentales qui ont été faites conduisent à la conclusion que les propriétés d'une composition de soudure convenable pour ce procédé de soudure sont les suivantes : (1) les réactions chimiques entre les constituants de la composition de soudure doivent être ter- minées avant d'utiliser cette composition pour la soudure. Si cette condition n'est pas sa- tisfaite, il en résulte presque sûrement de la porosité.
(2) Elle doit être susceptible de régler la péné- tration et la largeur de la soudure.
(3) Sa fluidité aux températures de soudure doit être telle qu'elle n'est pas entraînée avec le métal fondu.
(4) Elle doit consister en matières chimiques qui ne nuisent pas aux propriétés de l'acier, et (5) Elle doit pouvoir être enlevée facilement de la soudure une fois que celle-ci est terminée.
La composition de l'agent de soudure est de la plus grande importance. La composition particulière que l'on doit utiliser est déterminée par la qualité et l'é- paisseur des tôles à souder par le courant et la tension à utiliser, et par les propriétés que l'on désire donner au métal de soudure.
On a utilisé du silicate de calcium et des silica- tes de sodium, baryum, fer, manganèse, cobalt, magnésium,
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nickel et aluminium, à la fois en combinaisons binaires et ternaires et en différentes proportions. On a également utilisé du titanate de calcium et différents titanosilicates, ceux-ci étant utilisés lorsqu'on désire introduire du titane dans le métal de soudure. Bien qu'un certain nombre de ces compositions de soudure conductrices conviennent plus ou moins efficacement pour le procédé, il est préférable d'utiliser des silicates des métaux alcalino-terreux, tels que le silicate de calcium et il est également préférable d'ajouter à ces silicates de petites proportions d'alumine ou d'une substance susceptible d'abaisser le point de fusion, par exemple un sel d'un halogène.
Plus particulièrement, la composition de soudure comporte, de préférence, comme ingrédients principaux, de la silice (SiO2), au moins un constituant basique, composé d'un sel alcalino-terreux (tel que la chaux (CaO), la magnésie (MgO) ou un mélange de ces composés) et d'alumine (A1203). La silice et le constituant basique sont sensi- blement dans les proportions théoriquement nécessaires pour former des métasilicates, quoiqu'un excès sensible de silice soit admissible et souvent avantageux.
Par exemple si le constituant basique est la chaux, les proportions en poids seront approximativement 0,7 à une partie de CaO pour une partie de SiO2, et si l'on met de la magnésie à la place de tout ou partie de la chaux, on augmentera la silice façon-dans une mesure correspondante de façon à maintenir sensiblement les mêmes proportions stoichiométriques. L'alumine constitue environ 1 à 8 % en poids de la composition de soudure, et de préférence, environ 4 à 6 %. Pour assurer
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une répartition de l'énergie sur une plus grande surface, on ajoute, en proportions faibles, variables, par exemple 6 %, une matière susceptible de réduire la concentration de l'énergie, et par suite, d'élargir la soudure. Une matière qu'il est préférable d'utiliser dans ce but, est un haloide tel que du fluorure decalcium.
Le constituant basique consiste, de préférence, surtout en chaux et magnésie, approximativement en proportion de 3 parties de CaO pour 1 partie de MgO, en poids; mais d'autres proportions sont intéressantes et rentrent dans le cadre de l'invention. Des matières basiques autres que la chaux ou la magnésie, par exemple des oxydes de manganèse, de titane ou des métaux alcalins, peuvent être ajoutés en quantité modérée, sans changer beaucoup les caractéristiques essentielles de la composition de soudure, et on peut ajouter en quantité modérée des fondants connus, tels que du borax ou de l'acide borique, mais il est important que la composition ne contienne sensiblement pas d'oxydes de fer non combinés avec d'autres ingrédients de la composition (en les faisant fondre au préalable avec des ingrédients de ce genre, par exemple)
et ne contienne pas de matières celles que des carbonates ou de l'humidité) qui dégagent des quantités nuisibles de gaz ou de vapeurs aux températures de soudure.
Il est possible et parfois avantageux d'incorporer dans la composition de soudure, des matières qui sont incroduites dans la matière d'apport de la soudure, pendant l'opération de soudure, et qui apparaissent dans la soudure terminée et modifient les propriétés de celle-ci; par exemple du ferromanganèse,du ferrosilicium, du ferrochrome, du
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molybdate de calcium, du carbone, ou des composés chimiques de ces corps.
Dans un exemple spécifique, on a fait fondre ensemble 50 kilos de carbonate de calcium, 9,4 kilos d'oxyde de magnésium et 40,5 kilos de silice, jusqu'à ce que la réaction soit terminée. Les matières utilisées étaient de la qualité la plus pure, servant dans les industries céramiques, mais le produit fondu a montré à l'analyse la présence d'environ 5 % d'alumine. La matière fondue a été refroidie et granulée et on a ajouté à celle-ci un seizième de son poids de spath-fluor. La matière était alors prête à être utilisée pour constituer la masse fondue conductrice qui est la caractéristique principale du procédé selon l'invention.
Le tableau suivant donne les analyses en poids de compositions de soudure qui ont été utilisées avec succès, et qui constituent des exemples typiques de la présente invention :
EMI5.1
<tb>
<tb> 1 <SEP> II <SEP> III <SEP> IV
<tb> % <SEP> CaO <SEP> 29,5 <SEP> 31,24 <SEP> 29,18 <SEP> 40,12
<tb> %MgO <SEP> 8,7 <SEP> 11,01 <SEP> 8,26 <SEP> 0,89
<tb> % <SEP> SiO2 <SEP> 56,4 <SEP> 52,4 <SEP> 57,48 <SEP> 52,94
<tb> % <SEP> A12O3 <SEP> 5,4 <SEP> 4,11 <SEP> 4,86 <SEP> 5,8
<tb> % <SEP> Fe2O3 <SEP> Faible <SEP> 0,13 <SEP> 0,24 <SEP> 0,23
<tb>
Avant l'utilisation, on a ajouté environ 1 partie de fluorure de calcium à 16 parties en poids de chacune des compositions ci-dessus.
La condition chimique de la composition ou de l'agent de soudure est importante : les constituants acides et basiques doivent être neutralisés, la composition doit
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être sensiblement anhydre et ne pas contenir de gaz, et toutes les réactions qui donneraient lieu au dégagement de quantités nuisibles de gaz pendant la soudure doivent être sensiblement terminées avant que l'agent soit utilisé dans l'opération de soudure. Ces conditions sont obtenues de façon appropriée, en faisant fondre au préalable un mélange des constituants, de préférence dans un four électrique. On peut ajouter à l'agent certains constituants relativement volatils, mais stables chimiquement, tels que le fluorure de calcium, soit avant, soit après que les autres ingrédients ont été fondus et refroidis.
Les carbonates de calcium et de magnésium peuvent évidemment être substitués aux oxydes si les ingrédients sont préalablement fondus.
L'état physique de la composition de soudure est, de même, de la plus grande importance. Si, conformément à la présente invention, l'agent fondu est solidifié rapidement par refroidissement avant broyage et utilisation, on peut obtenir des soudures plus homogènes et plus solides que lorsque cet agent perd sa chaleur et se solidifie lentement. La composition fondue est, de préférence, coulée en couches relativement minces contre un dispositif de refroidissement efficace, tel qu'une tôle épaisse ou un bloc de métal froid, ou une plaque refroidie par de l'eau, plutôt que sous forme d'un gros lingot. Il est préférable que la vitesse de refroidissement soit telle que toute (ou sensiblement toute) la composition de soudure solidifiée, présente une cassure vitreuse.
Dans le procédé de soudure jugé le meilleur, uti-
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lisant le fondant obtenu suivant le procédé de la suivante invention, l'extrémité de l'électrode de soudure, qui est de préférence une électrode métallique nue, est introduite d'abord dans la composition de soudure. Etant donné que la composition n'est pas conductrice à froid, on ménage un parcours conducteur pour le courant de soudure en disposant dans la fente, comprise entre l'électrode et l'ouvrage, par exemple un ruban de graphite ou un tampon de laine d'acier. On applique alors le courant, la composition de soudure est chauffée localement jusqu'à ce qu'elle fonde et devienne conductrice, et tout de suite après, l'extrémité de l'électrode commence à fondre, et le métal fondu commence à se déposer dans la rainure.
En même temps, les bords des objets à souder commencent à fondre et à s'unir au métal déposé. On fait alors avancer l'électrode vers l'ouvrage, et on la déplace le long du joint à vitesse appropriée, de préférence à l'aide d'un dispositif métallique, qui peut être analogue à ceux qui sont utilisés dans une grande mesure, dans la soudure à l'arc libre et la soudure se fait sans interruption.
La soudure se fait sans obstacles à l'aide de la composition. Il n'y a pratiquement pas de boursouflure ou de déplacement visible de l'agent de soudure, ni d'étincelles visibles et, en fait, on constate à peine, extérieurement, qu'une soudure se fait. La soudure est, en général, terminée en une seule passe, même dans le cas d'une tôle épaisse. La composition de soudure, en avant de l'électrode, reste non fondue, tandis que la composition fondue monte au-dessus de la partie terminée de la soudure
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et se solidifie. Méme cet effet est à peine visible du fait de l'utilisation d'un excès de composition de soudure, cet excès restant non fondu et recouvrant la composition fondue et le métal.