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Procédé de soudure électrique.
Dans tous les procédés de soudure électriques dans lesquels par l'action du courant électrique, le métal de l'é- lectrode est fondu et transporté comme matière de soudure sur l'endroit à. souder, on s'efforce d'augmenter autant que pos- sible la puissance de soudure. Des limites sensiblement étroi- tes ont toutefois été imposées jusqu'à présent à cette ten- dance, de sorte qu'on s'est vu obligé pour les fortes soudu- res, par exemple pour les soudures en V de tôles de plus de 5 mm. d'épaisseur, d'effectuer des soudures en plusieurs cou- ches, c'est-à-dire de déposer sur la première chenille de sou- dure une autre et ainsi de suite, jusqu'à ce que la rigole de @
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soudure soit remplie.
La présente invention permet d'effectuer en une seu- le opération des soudures jusqu'à, des épaisseurs de tôle con- sidérables, pour lesquelles dans le procédé actuel il fallait toujours produire plusieurs couches de soudure successivement.
On réalise ainsi une économie d'énergie de travail, ce qui résulte déjà de ce que chaque point de soudure doit être chauf- fé seulement une fois ou dans le cas de soudures tout particu- lièrement épaisses, en tout cas beaucoup moins souvent que jus- qu'à présent, de sorte que les pertes de chaleur par rayonne- ment et conduction deviennent donc plus petites. En second lieu on réduit considérablement par la présente.invention le temps de travail à employer vu que par unité de temps on peut appliquer une quantité beaucoup plus grande de matière de soudure que jusqu'à présent.
L'invention se rapporte principalement aux installa- tions de soudure fonctionnant automatiquement.
La puissance de soudure de semblables installations est limitée par l'échauffement, admissible seulement dans une mesure limitée, de l'électrode entre l'endroit d'amenée du courant et l'endroit de soudure, car d'une part l'électrode ne doit pas devenir incandescente déjà sur le trajet vers l'endroit de soudure ni fondre, d'autre part le fontact à l'endroit d'amenée du courant doit rester suffisamment froid pour qu'il ne se produise pas par exemple d'oxydation de l'électrode de soudure à l'intérieur du contact et qu'on em- pêche un collage à l'amenée de courant. Plus la densité de courant dans l'électrode de soudure doit être maintenue petite en considération de ces conditions, plus devient petite éga- lement naturellement la puissance de soudure.
On constatait également jusqu'à présent le préjugé qu'à partir de l'endroit de soudure incandescent, des quan- tités de chaleur considérable sont apportées à l'électrode de soudure. Pour cette raison le point de contact de l'amenée
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de courant à l'électrode de soudure a été disposé à une dis- tance relativement grande de l'endroit de soudure. En cas de distances relativement grandes entre l'endroit de contact et l'endroit de soudure, la durée du séjour du fil de soudure à l'intérieur de cette région parcourue par le courant est éga- lement relativement grande et par conséquent aussi la chaleur d'effet Joule produite dans le fil.
La présente invention part de la constatation que d'une part l'échauffement de la partie parcourue par le cou- rant de l'électrode est d'autant plus petit, pour une distance donnée entre le contact et l'endroit de soudure, que la vites- se du fil est plus élevée, et que d'autre part la densité de courant peut être élevée d'autant plus, sans élévation de la température du fil, que la distance est plus petite entre l'endroit de contact et l'endroit de soudure et que la vitesse du fil est plus élevée.
Lorsqu'on fait varier fortement ces deux facteurs, savoir: qu'on augmente d'abord considérablement la vitesse du fil, par exemple jusqu'à 1,5 m/minute, et qu'on diminue en second lieu notablement la distance du contact à l'endroit de soudure, par exemple jusqu'à 50 mm., il est pos- sible d'obtenir dès temps de séjour tellement courts de cha- que élément individuel de fil dans la région parcourue par le courant que l'on peut employer des densités de courant nota- blement plus élevées que précédemment sans que le fil s'échauf- fe de façon inadmissible. En outre, la vitesse élevée du fil et la grande intensité du courant doivent naturellement être accordées l'une par rapport à l'autre de telle manière que la vitesse du fil soit égale à la vitesse de combustion à l'en- droit de soudure.
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En cas d'utilisation des enseignements suivant la présente invention, on peut produire les valeurs sui- vantes obtenues en pratique :
Vitesse du fil : 0,7 à. 1,5 m/minute
Distance entre l'endroit de contact et l'endroit de soudure:
50 à 80 mm.
On a observé que l'influence de la conduction de chaleur à partir de l'endroit de soudure le long de l'électrode de soudure est seulement minime par rapport à l'influence de la chaleur due au courant. De même l'in- fluence des variations de la température du local ainsi que dé la perte de chaleur par convexion et rayonnement sur la température du fil de soudure est assez minime par suite du temps de séjour réduit de celui-ci dans la région parcourue par le courant. Par conséquent le rap- port de la surface de l'électrode au diamètre de l'élec- trode n'est pas non plus d'une influence décisive. On peut établir maintenant une relation mathématique qui exprime d'une manière relativement simple de quelle ma- nière les grandeurs influençant la température du fil coopèrent.
On obtient ainsi - en tenaht compte de ce qui a été dit plus haut - une équation pour une grandeur caractéristique sans dimension, qui est de son côté une fonction de la température du fil.
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6 . L¯¯¯ 'yrr"7;'v 2. BNn ---¯:¯.: Résistance spécifique fin sou.- #####= Résistance spécifique du fil de sou- m dure à la température de référence, i #### = Densité de courant mm Densi courant L [cm = Distance entre l'endroit d'amemée de courant et l'endroit de soudure. joule = Chaleur spécifique de l'unité de vo- om . 0 lume à la température de référence, To = 43aK = tel1lperÇlture de référence, w I cm/sec.J = Vitesse du fil On a en outre: To -¯¯..T¯ ¯ f (), To équation dans laquelle T est la température du fil de sou- dure en première approximation à l'endroit de la fusion, en réalité toutefois tout près avant l'endroit de la fusion, ce qui revient pratiquement au même.
On a représenté graphiquement au dessin annexé la relation entre cette température T et la grandeur ca- ractéristique # sans dimension, et cela pour un fil de soudure en fer pur, pour lequel les valeurs de 5 et [gamma]. C pour diverses températures sont les suivantes:
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<tb> Température <SEP> Résistance <SEP> spéci- <SEP> Chaleur <SEP> spécifi-
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<tb> fique <SEP> # <SEP> que <SEP> [gamma]. <SEP> C
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<tb> 500 <SEP> 0,525 <SEP> 5,20
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<tb> 1000 <SEP> 1,2 <SEP> 6,
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On peut supposer que les propriétés du fil de sou- dure usuel ne s'écartent pas beaucoup des valeurs données ci- dessus, connues pour le fer pur, de sorte que pour une tempé- rature maxima déterminée admissible des électrodes de soudure à proximité de l'endroit de soudure, on peut tirer sans diffi- culté de la courbe la valeur correspondante du chiffre carac- téristique # et obtenir ensuite d'après l'équation pour # des valeurs utilisables pour i, w et 1. Ici également il faut naturellement supposer de nouveau que w est égal à la vitesse de combustion de l'électrode. L'équation n'indique rien con- cernant la grandeur de celle-ci en réalité.
Cela signifie toutefois seulement que lorsque quelques valeurs correspondan- tes entre i, w et 1 ont été obtenues par le calcul, ces trois valeurs doivent être réglées par un essai pratique ultérieur de façon que pour une distance donnée 1, les valeurs pour i et w doivent être réglées correctement en tenant compte de1
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vitesse de combustion, ce qui est possible sans difficulté.
Comme température maxima admissible à l'endroit le plus chaud de l'électrode, on se limitera en général à des températures comprises entre 150 et 4000 C. Ceci donne toute- fois pour une minime distance entre l'endroit de contact et l'endroit de soudure et pour une vitesse élevée du fil sui- vant la présente invention, des intensités de courant telle- ment élevées que les puissances de soudure élevées inaccou- tumées, indiquées au début, s'établissent effectivement.
Par exemple suivant le procédé de la présente inven- tion, un fil de soudure de 6,35 mm. de diamètre, qui est trans- porté avec une vitesse de 2 cm/seconde vers l'endroit de sou- dure, pourrait être chargé d'une intensité de courant de 1200 ampères - correspondant à une densité de courant de 38 amp./mm2.
La température du fil à proximité de l'endroit de soudure vaut alors 200 C et la distance de l'endroit de contact à l'endroit de soudure vaut seulement 8,4 cm. Comme les mâchoires d'amenée de courant à travers lesquelles le fil de soudure glisse doi- vent avoir une certaine longueur - un endroit de contact en forme de point n'étant pratiquement pas à envisager-, l'arê- te inférieure des mâchoires est écartée de beaucoup moins que 8 cm de l'endroit de soudure. Un échauffement perturbateur des mâchoires ou du fil de soudure se produit alors tellement peu que le refroidissement par eau, usuel auttement dans les ins- tallations analogues, devient inutile. Ceci également constitue un résultat technique. Conformément aux données qui précèdent, on transporte, dans le cas de cet exemple, plus de 0,6 cm3 de matière à souder par seconde dans le joint de soudure.
A la place de la courbe représentée au dessin, on peut établir des courbes analogues également pour d'autres ma- tières, par exemple le cuivre, l'aluminium, etc. Le procédé suivant la présente invention peut s'employer par conséquent éventuellement pour n'importe quelle matière de soudure. Il suffit d'introduire dans certaines circonstances dans lqua-
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tion de la grandeur caractéristique t) le facteur #o [gamma]o. Co pour le métal ou l'alliage considéré et d'employer la courbe ci-jointe pour la détermination de i et w. L'emploi de courbes de ce genre n'est finalement pas une condition indispens able.
Des essais en pratique faits sur la base des enseignements de la présente invention peuvent suffire également pour ac- corder l'une par rapport à l'autre en cas de minime distance entre l'endroit d'amenée du courant et l'endroit de soudure, des intensités de courant et des vitesses du fil suffisamment élevées de telle manière que pour la plus grande puissance de soudure, la vitesse du fil et la combustion se correspondent.
Revendications.
I/ Procédé pour la soudure électrique, dans lequel la chaleur nécessaire à l'endroit de soudure est produite par le courant parcourant l'électrode à fondre, caractérisé en ce que des intensités de courant particulièrement, élevées (par exemple, dans le cas du fer, plus de 25 amp./mm, dans le cas d'autres métaux ou alliages des intensités plus ou moins éle- vées en concordance avec leur conductibilité) et des vitesses du fil tellement élevées (par exemple, en cas de fer, plus de 0,5 m/minute) sont employées qu'il ne se produit pas de températures du fil ayant une élévation inadmissible.