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Procédé de soudage au chalumeau.
Pour la soudure au chalumeau par rapprochement on . pratiquait jusqu'à présent le soudage à droite, le soudage à gauche ordinaire et le soudage à gauche vertical. Une par- ticularité. caractéristique de tous ces procédés est que la flamme du chalumeau est inclinée par rapport à la surface de l'ouvrage. Dans le premier procédé mentionné, la flamme est orientée vers la soudure achevée, tandis que dans les deux -autres procédés elle est orientée en dehors de celle-ci. Dans le soudage à droite et dans le soudage à gauche ordinaire, les bords des pièces à souder, appelées "tôles" ci-après, sont chanfreinés sous un angle de ;sa à 45 .
Dans le soudage à gauche vertical, ou;: on produit la soudure verticalement de bas en haut-,
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les bords des tôles ne sont pas chanfreinés, mais ce procédé de soudage ne convient que pour des tôles dont l'épaisseur est inférieure à 6 millimètres.
Dans toute soudure, la. surface des bords des tôles doit être fondue à l'endroit où le métal d'apport se dépose dans l'intervalle entre les bords. Théoriquement, cette fusion ne doit se produire qu'à la surface, et il n'est pas nécessaire de faire fondre des parties situées à une plus grande profon- deur. Toutefois, en pratique, les parties intérieures des tôles sont elles aussi soumises à une chaleur intense et fondues partiellement, étant donné qu'il est impossible de faire fondre la couche superficielle et de la maintenir à l'état fondu durant le temps requis pour déposer le métal d'apport, sans chauffer en même temps les parties intérieures des tôles.
La quantité de chaleur transmise de la sorte aux parties in- térieures des tôles doit être considérée, au même titre que la quantité de chaleur cédée à l'air ambiant, comme étant une perte inévitable a.u moins dans une certaine mesure, perte qu'il faut maintenir aussi faible que possible si l'on veut que la soudure soit économique. Par suite, il faut chauffer les surfaces des tôles rapidement à la température de fusion et il faut déposer le métal d'apport promptement afin qu'une quantité de chaleur aussi faible que possible soit conduite aux'parties intérieures des tôles.
Cette quantité de chaleur est déterminée, pour une certaine épaisseur des tôles et un certain calibre de chalumeau, par deux facteurs, savoir le temps t1 requis pour chauffer à la. température de fusion la couche superficielle et le temps t2 durant lequel la cou- che superficielle doit être maintenue à l'état fondu. Il est évident que plus courts sont ces laps de temps, plus économi- que sera le soudage.
# On abrège le temps t1 en améliorant l'effet de chauf-
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fe exercé par la flamme sur les bords des tôles, et le temps t2 est court quand l'effet de la flamme sur la baguette de soudure est satisfaisant, ou quand il faut une faible quantité de métal d'apport. Lorsque 'le soudage a progressé suffisamment loin pour qu'il y ait continuité, la flamme chauffe simultané- ment les surfaces des tôles dans l'intervalle et la baguette de soudure constituant le métal d'apport. Les deux temps t1 et t2 précités coïncident ainsi en réalité, et le temps requis pour produire la soudure entre deux points donnés du joint est non pas la somme des temps t1 et t2, mais le plus long de ces temps.
En fait,, l'ouvrier soudeur tâche de rendre ces temps égaux afin que la durée de soudage totale soit aussi courte que possible. Par exemple, quand l'intervalle entre les tôles est grand, ce qui exige beaucoup de métal d'apport, le soudeur tient la flamme relativement loin des surfaces des tôles, adj,acentes à l'intervalle, et les concentre davantage sur la baguette de soudure, afin d'assurer qu'une quantité de métal d'apport suffisante pour remplir l'intervalle fonde en même temps que les surfaces des tôles, adjacentes à l'inter- valle, sont maintenues en fusion. D'autre part, quand l'inter- valle est étroit, le soudeur tient la flamme plus près des sur- faces de l'intervalle.
La présente invention a pour objet un procédé de soudage qu'on peut rendre notablement plus économique que les procédés connus jusqu'ici, étant donné qu'il permet de réduire la durée de soudage dans une très large mesure. Ce procédé peut être exécuté quelle que soit la direction du soudage et quelle que soit la position de l'ouvrage et il n'exige pas d'.autre équipement que celui employé dans les procédés de soudage usuels. La caractéristique nouvelle essen- tielle du procédé consiste à orienter la flamme en substance perpendiculairement à la surface de L'ouvrage, c'est-à-dire
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perpendiculairement à la longueur du joint.
De ce fait, l'aptitude des gaz en combustion à traverser l'intervalle entre les bords des tôles est la plus grande possible, on peut ainsi rendre étroit cet intervalle et il devient inutile de chanfreiner les tôles. En effet, le rapport entre l'aptitude de la flamme à traverser une fente déterminée quand son angle d'inclinaison est v, et son aptitude à traverser la même fente perpendiculairement à celle-ci, est égal à sin v/1 De cette façon, quand la. flamme est perpendiculaire à l'intervalle, elle peut être amenée à une grande profondeur à l'intérieur de l'intervalle même si celui-ci est étroit, de sorte que les parties les plus chaudes de la flamme arrivent aussi près que possible des bords de l'intervalle. La flamme est la plus chau- de en un point situé sur son axe au-delà de la, pointe du cône intérieur de la flamme.
Ce point approche ainsi des surfaces de l'intervalle d'autant plus prèsque l'intervalle est étroit. Par suite, il est évident qu'on peut accroître no- tablement la transmission de chaleur aux bords des tôles en orientant la flamme perpendiculairement, et on peut ainsi abréger le temps t1 et rendre le soudage plus économique en conséquence. On a constaté en outre que la transmission de chaleur de la flamme à des bords non-chanfreinés, ou à des bords qui ne sont que trèspeu chanfreinés, donc à pente raide, est la plus intense possible quand on maintient la pointe du cône intérieur de la, flamme à une distance de la surface supérieure de l'ouvrage, qui est plus grande qu'un tiers de l'epaisseur de la tôle.
Le fait que l'intervalle peut être étroit et com- porter des surfaces de délimitation à pente raide implique aussi un autre avantage, savoir qu'il faut une moindre quan- tité de métal d'apport et, partant, une moindre quantité de chaleur pour faire fondre ce métal, ce qui constitue un nou-
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veau gain. Toutefois, l'économie du soudage est aussi amé- liorée indirectement par le fait que l'action de la flamme peut être concentrée davantage pour faire fondre les bords des tôles, si bien que la durée de soudage et partant aussi les pertes peuvent être réduites.La réduction de la durée de soudage entrafne aussi d'autres avantages.
Si la soudure est maintenue longtemps en fusion, sa résistance est compromise, et par conséquent le procédé conforme à la présente invention a pour effet d'accroître la résistance de la soudure, no- tanment sa résistance à l'impact, et sa ductilité. Comme il faut une moindre quantité de métal d'apport, et comme on dépose celui-ci en une passe et d'un coup sur la profondeur entière de la soudure, l'ouvrage ne subit qu'une très faible déformation.
On décrira ci-après l'invention plus en détail en se référant aux dessins annexés dans lesquels les figs. 1 à
Z illustrent les conditions qui se présentent dans le soudage à droite.
Fig. 1 est une coupe verticale faite suivant le joint,
Fig. 2 est une coupe transversale du joint suivant la ligne II-II de la fig.l, et
Fig. 3 est une vue de dessus du joint et d'une par- tie de la buse du chalumeau.
Figs. 4 à 8 illustrent les conditions correspondantes qui se présentent dans le soudage conforme à l'invention pour deux formes d'intervalle entre les tôles.
Sur les dessins, les tôles à réunir sont désignées par les chiffres de référence 1 et 2, tandis que l'intervalle entre les tôles est désigné par 3. 4 est la buse du chalumeau et 5 est le cône intérieur de la flemme. 6 est. l'enveloppe entourant le cône intérieur de la flamme. La baguette de soudure-
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est désignée par 7. Le métal fondu est désigné sur les dessins par des pointillés horizontaux.
Dans les procédés de soudage ordinaires, dont le procédé de soudage à droite est probablement le plus usuel, on tient la flamme sous un certain angle aigu v par rapport au cône intérieur 5 de la flamme, relativement loin des surfaces des bords des tôles. Le métal d'apport doit être déposé sur toute la section comprise entre les surfaces, et la couche superficielle des bords des tôles fond jusqu'à une assez grande profondeur, comme la montre la fig. 3. Ceci signifie que des quantités de métal relativement importantes sont maintenues simultanément en fusion. Il en résulte que les procédés de sou- dage connus jusqu'ici sont inutilement peu économiques, et que les qualités de résistance des soudures produites par ces pro- cédés ne sont pas aussi bonnes que celles des soudures obtenues conformément à la présente invention.
Quand, comme le montrent les figs. 4 à 6, l'inter- valle est étroit et que les bords des tôles ne sont pas chan- freinés, la couche superficielle des bords des tôles fond rapidement par suite de l'intense émission de chaleur provenant de la flamme, et cette fusion ne progresse qu'à une faible pro- fondeur, comme le montre-la fig.5. La largeur de l'intervalle ne doit pas être plus grande que celle permettant à une quan- tité de gaz suffisante de traverser l'intervalle. Etant donné qu'une notable partie des gaz chauds provenant de la, flamme se répand sur la surface supérieure, comme le montre la fig.5, la surface supérieure et la moitié supérieure des tôles devient plus chaude que la surface inférieure et la moitié inférieure des tôles. Par suite, la flamme fait fondre les bords de haut en bas en dévers, comme le montre la fig. 5.
Pour cette raison, notamment quand les tôles sont minces, par exemple d'une épais-
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seur de 6 millimètres ou moins, il faut tenir la flamme de manière que la pointe du cône intérieur se trouve en-dessous de la surface supérieure de l'ouvrage et à une distance de la surface supérieure, qui est plutôt plus grande que plus petite que la moitié de l'épaisseur des tôles.
Plus loin la flamme pénètre à l'intérieur de l'intervalle, plus grande sera la quantité de chaleur concentrée sur les bords des tôles et plus faible sera la quantité de chaleur assignée à la fusion du métal d'.apport. Il est très économique de faire pénétrer la flamme à une grande profondeur à l'intérieur de l'inter- valle, mais la difficulté de produire un joint homogène croît notablement quand on diminue la largeur de l'intervalle.
Pour être à même d'avoir un intervalle étroit, il est recommandable que les gaz de soudage de la flamme soient émis à une allure rapide, c'est-à-dire d'avoir une flamme dite "dure". Toutefois, la flamme ne doit pas être si dure que le métal fondu soit .'soufflé dehors. Pour le soudage du fer, une allure d'émission comprise entre 130 et 175 mètres par seconde s'est avérée appropriée, des flammes plus dures étant appro- priées pour des tol-es minces et des allures d'émission moins rapides pour des tôles épaisses. Lorsqu'on soude de manière que l'intervalle entre les tôles soit dans une position telle que le poids du métal fondu et la pression de la flamme n'agis- sent pas dans le même sens pour pousser le métal fondu à travers l'intervalle, il convient d'employer une vitesse un peu plus é- levée.
La baguette de soudure doit être manipulée en substance de la même manière que dans le soudage à droite, c'est-à-dire qu'il faut lui imprimer des mouvements circulaires ou ellipti- ques au sein du métal fondu. La flamme, d'.autre part, doit être # manipulée sans mouvements latéraux.
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Comme le montre la fig.;5, la/flamme élargit très notablement l'intervalle, en 8, juste en regard du métal d'apport fondu. Par suite, il est aussi possible de souder sans intervalle, c'est-à-dire de manière que les tôles soient en contact bord à bord, comme le montre la fig.7, et dans ce cas la flamme coupe une ouverture pour les gaz. Au lieu d'em- ployer des tôles sans aucun chanfrein, il est évidemment aussi possible de les chanfreiner légèrement ainsi que le montre la fig.8.
Le procédé de soudage conforme à la présente inven- tion peut être employé, principalement dans la même mesure que le soudage à droite, pour souder tant des métaux ferreux que des métaux non-ferreux.
Bien que le présent procédé soit destiné au premier chef à la. soudure oxyacétylénique, rien ne s'oppose à ce qu'on l'applique aussi au soudage au moyen de gaz combustibles autres que l'acétylène, par exemple à la soudure oxyhydrique, à la soudure oxybenzinique, etc.
Comme le montrent les dessins, ce procédé de soudage utilise une buse à une flamme. Naturellement, le procédé peut aussi être exécuté au moyen d'une buse à plusieurs flammes.
Quand on dispose les flammes l'une derrière l'autre dans l'in- tervalle entre les tôles, on obtient une quantité de chaleur plus concentrée au centre de l'intervalle, et par conséquent l'intervalle peut être plus étroit que lorsqu'on n'emploie qu'une flamme. Il en est de même quand on emploie une flamme plate étalée dans l'intervalle. Dans ces cas, comme d'ailleurs aussi quand on n'emploie qu'une seule flamme, on peut utiliser pour le chalumeau un dispositif de guidage approprié de manière que la ou les flammes soient maintenues au milieu de l'inter- valle. La baguette de soudure peut elle aussi être guidée de manière appropriée et, éventuellement, on peut aussi la faire avancer automati-quentènt.
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Le présent procédé convient tant pour le soudage à la main que pour le soudage au moyen d'appareils à souder, lequel peut être entièrement automatique ou semi-automatique.
Le soudage suivant le présent procédé peut être exécuté à l'aide d'une ou plusieurs flammes qui sont neutres ou qui contiennent un léger excédent soit d'acétylène, soit d'oxygène. Quand on emploie plusieurs flammes, celles-ci peu- vent différer sous ce rapport. Les flammes peuvent aussi dif- férer au point de vue dureté.
Une ou plusieurs flammes plus petites peuvent éven- tuellement être employées pour chauffer la baguette de soudure.
Ces flammes peuvent avoir une autre direction que les flammes agissant sur les tôles au premier chef, et il n'est pas né- cessaire que la pointe de leur cône intérieur se trouve en- dessous de la surface des tôles.
REVENDICATIONS ---------------------------
1.- Procédé de soudage au chalumeau, caractérisé en ce qu'on oriente la flamme de soudage en- substance per- pendiculairement à la surface de l'ouvrage, le cône intérieur de la flamme étant introduit dans l'intervalle entre les piè- ces à souder.