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'Electrode de soudure, à. revêtement.
On a constaté que les électrodes à revêtement con- nues jusqu'à présent, employées pour la soudure à l'arc et comportant une âme, faite d'un fil dont la composition est celle des alliages,.'chimiquement inertes, d'acier au chrome- nickel, et un revêtement contenant un'ou plusieurs carbonates d'un ou de plusieurs métaux alcalino-terreux, y compris le carbonate de magnésium, ainsi qu'une ou plusieurs combinai- sons du fluor, ne donnent pas toujours une soudure irrépro- chable. On a, en particulier, éprouvé des difficultés d'obte-
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nir une matière, rapportee par soudure, sans tendance à la formation de fissures, surtout dans le cas de la soudure de pièces d'une grande épaisseur et en alliages du fer et en al- liages de l'acier, inoxydables ou refractaires à la chaleur.
La présente invention, qui se rapporte à une elec- 'brode de soudure, à revêtement, du genre precite, écarte ces difficultés grâce au fait que le fil qui constitue l'Orne con- ciste en une matière de la composition suivante:
C = 0,01 à 0,30 %
Mn = 0,30 à 1,50 %,
Si = 0,20 à 1,50 %,
Cr = 21,00 à 26,00 % et
Ni = 17,00 à 22,00 %, le rapport entre les teneurs en magnesium et en silicium s'e- levant à 0,8 au moins.
On a constate que la teneur en carbone peut varier entre les limites indiquées, sans qu'on ait à craindre la for- mation de fissures. On peut régler la valeur de la teneur en carbone, entre autres, suivant la composition de la matière qu'il s'agitde couder. On choisit par exemple une faible te- neur en carbone dans le cas où l'on a lieu de craindre une se- paration de carbures, par exemplequand on soude des pièces résistant à l'action de la chaleur, et on choisit une teneur plus elevee en carbone dans les cas où il n'y a pas de danger d'une telle séparation de carbures ou lorsqu'une séparation eventuelle de carbures estrelativement peu nuisible , par exemple quand on soude des aciers de construction ou des aciers au chrome-nickel.
Le rapport précité de 0,8 entre les teneurs en man- ganèse et en silicium pour la matière de l'âme est la valeur la plus basse constatée par des essais approfondis qui puisse empêcher d'une façon satisfaisante la formation de fissures* Tout au moins au-dessous d'une certaine limite, la résistance à la formation de fissures croît en raison directe de l'ac
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croissement du nombre exprimant ce rapport; c'est pourquoi on peut àouvent donner à ce nombre une valeur plus élevée, par exemple de 1,0 de 1,2... jusqu'à 3,0 % et parfois encore da- vantage, suivant la matière qu'il s'agit de souder et les pro- priétés chimico-métallurgiques qu'on désire obtenir dans la matière rapportée par soudure.
Bien que les teneurs en mahganèse eten silicium puissent varier dans le fil servant d'âme entre les limites indiquées, dans de nombreux cas il convient de main tenir des ,limites plus rapprochées, par exemple, entre 0,9et I,3 % pour le manganèse et, entre 1,0 à 1,3 % pour le silicium.
Outre les substances précitées, la matière duf il qui cons'titue l'âme peut contenir de petites quantités d'au- tres éléments alliés, par exemple de molybdène, de tungstène, de niobium, de titane, etc.
De plus, il convient de régler les teneurs des électrodes en manganèse métallique et en silicium métallique de manière que dans la matière,rapportée par soudure, déposée dans lejoint bout-à-bout, le rapport entre les teneurs en manganèse et en silicium soit d'au moins 1,5 et, de préférence: d'au moins 2,0 dans le rapport précité entre les teneurs en ces substances dans le fil qui constitue l'Orne. On garantit ainsi une plus grande résistance à la formation de fissures.
D'une façon générale, la teneur de la matière, rap- portée par soudure, en manganèse et en silicium doit provenir, au moins en majeure partie, du fil qui constitue l'Orne; en d'autres ternies, le revêtement ne doit pas contenir de mange- nèse ou de silicium métalliques, ou ne doit contenir que de petites quantités de ces métaux, par exemple à l'étatde fer- ro-alliages. Lorsque le revêtement contient un tel ferro- alliage, par exemple du ferro-manganèse, il doit être pauvre en carbone et la teneur en cet élément ne doit pas dépasser 10 %.
Comme il a éte dit plus haut, le revêtement renferme @
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un ou plusieurs carbonates d'un ou de plusieurs métaux alca- lino-terreux, y compris le magnésium et une ou plusieurs com- binaisons du fluor. Ce revêtement peut ici être de deux types différents., soit du type calcaire-spathfluor, soit du type anhydride titanique.
Un revêtement du type cité en premier lieu peut, par exemple, indiquer à l'analyse une teneur en oxyde alcaline- terreux + oxyde de magnésium comprise entre 40 et 65 % et une teneur en fluor comprise entre 15 et 25 %, non compris le liant. Ces limites montrent que le revêtement est constitué en majeure partie par du carbonate alcalino-terreux, y compris le carbonate de magnésium, et par une ou plusieurs combinai- sons du fluor. Quand lerevêtement est constituéessentielle- ment par du calcaire et (ou) de la dolomie et par du spath- fluor, le total des teneurs en ces substances doit s'élever à 85 % au moins des constituants du revêtement qui forment les scories, le liant et les matières métalliques n'étant donc pas compris.
Comme cas limite, le revêtement peut par conséquent être constitue exclusivement par du calcaire et (ou) de la dolomie et par du spathfluor, avec un liant convenable, par exemple du verre soluble, mais ce revêtement peut aussi con- tenir au maximum 15 % d'autres substances formant des scories et constituées par exemple par l'anhydride titanique (à l'état précipité ou à l'état de minéral tel que le rutile, l'ilmé- nite, etc.), cette substance facilitant, comme on l'a consta- té, le pressage des électrodes.
On peut citer à titre d'exemple approprié de compo-' sitions de revêtement du type pur calcaire-spathfluor ce qui suit:
EMI4.1
<tb> Calcaire <SEP> et <SEP> (ou) <SEP> dolomie <SEP> 45 <SEP> à <SEP> 55 <SEP> %,
<tb>
<tb> Spathfluor <SEP> 40 <SEP> à <SEP> 50 <SEP> %
<tb>
<tb>
<tb> annydride <SEP> titanique <SEP> 0 <SEP> à <SEP> 10 <SEP> % <SEP> et
<tb>
<tb>
<tb> Ferro-manganèse <SEP> à <SEP> faible
<tb>
<tb> teneur <SEP> en <SEP> carbone <SEP> 0 <SEP> à <SEP> 10 <SEP> %,
<tb>
avec du verre soluble, comme liant, dans la proportion de
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5 à 15 parties en poids de.matières sèches pour 100 parties en poids de la .poudre précitée et dans un rapport moléculaire
EMI5.1
de Si02 ':
(x20 + Na 0) de 3 à3,3. parmi les électrodes, suivant l'invention, qui avaient un revêtement du type pur oalcaire-spathfluor et qut.on a examinées au sujet de leurs propriétés de soudure et d,es-propriétés de la texture et de la résistance de la matiè- re rapportée par soudure; une des électrodes a,vait, comme âme, un fil de la composition suivante:
C = 0,15 %, Mn = 1,25 %,
Si = 1,26 %,
Cr = 25,20 %,
Ni = 19,00 % et
EMI5.2
N0 Ô, 7e fi il y avait donc dans ce fil un rapport manganèse: silicium = 1,0. L'analyse du revêtement a donné les résultats suivants :
EMI5.3
CaO + 12g0 = 58 , 0 %, 3e0 . n0 7 , 6 fez TiO2 = 2,0 % et F = 20,5 %
EMI5.4
Cette lectrode a donné, à liemploie une matière rapportée par.soudure de la composition suivante,.
EMI5.5
0 1 otl6 %, Mn = 1,68 %, Si = 0,84 %,
EMI5.6
Or <= 35,20 % et
Ni *= 19,15 %;
Mo == non déterminé.
Comme on le voit, la teneur de la matière, rapportée par soudure, en silicium est inférieure à celle du fil qui constitue l'âme; une partie du silicium de ce fil a' donc dis- paru par combustion pendant la soudure. Par contre, la teneur en .manganèse de la matière rapportée par soudure est un peu
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plus élevée que celle du fil qui constitue l'Orne; un peu de manganèse du ferre-manganèse du revêtement a donc pssé dans la matière rapportée par soudure. Les teneurs en chrome et en nickel sont approximativement les mêmes dans le fil qui cons- titue l'aine et dans la matière rapportée par soudure. Le rap- port entre le manganèse et le silicium est égal à 2.
Un revêtement de l'autre type, du type anhydride ti- tanique, peut indiquer par exemple à l'analyse une teneur en anhydride titanique de 30 % au moins, une teneur en oxyde alcalino-terreux + oxyde magnésium de 15 % au moins et une teneur en fluor de 2,5 % au moins, le liant non compris. La t-eneur en anhydride titanique peut s'elever jusqu' à 50 % environ ou davantage, les teneurs en oxyde alcalino-terreux + oxyde de magnésium ainsi que celle en fluor se maintenant à leurs valeurs limites les plus basses, pour s'élever à 40 % environ ou davantage pdur l'oxyde alcalino-terreux + l'oxyde de magnésium et à 7,5 % environ ou davantage pour le fluor, à mesure que la teneur en anhyd-ride titanique se rapproche de sa valeur limite inférieure de 30 %.
Les limites citées plus haut pour l'anhydride tita- nique, pour l'oxyde alcalino-terreux + l'oxyde de magnésium et pour le fluor dans le revêtement montrent que celui-ci est constitué en majeure partie par de l'anhydride titanique, par du carbonate alcalino-terreux y compris le carbonate de magné- sium et par une ou plusieurs combinaisons du fluor. Quand le revêtement est constitué essentiellement par de l'anhydride titanique, par du calcaire et (ou) de la dolomie et par du spathfluor, la teneur en anhydride titanique doit s'élever à. au moins 35 % des constituants du revêtement qui produisent la scorie, par conséquent non compris le liant et les subs- tances métalliques.
On peut employer l'anhydride titanique à l'état précipite, à l'état de mineral tel que le rutile ou l'ilmenite ou en tout autre état approprié. Comme matière d'apport du titane, on peut aussi employer d'autres combinai-
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sons que l'anhydride titanique. En outre, le revêtement peut contenir un ou plusieurs ferro-alliages et, avec avantage le ferro-manganèse, de préférence à teneur faible en carbone.
On peut citer, comme exemple de compositions ap,pro- priées de revêtements du type à l'anhydride titanique,'celle qui suit: ' Calcaire et (ou) dolomie 20 à 45 %,
Spathfluor 5 à 15 %,
Anhydride titanique 30 à 50 % et
Ferro-manganèse à faible teneur en carbone 0 à 20 %, avec du verre soluble, comme liant, en quantité égale à celle précitée et dans le rapport moléculaire précité de SiO2:
.(KO + Na2O) de 3 à 3,3. parmi les électrodes, suivant 1"invention,- qui a- vaient un revêtement du type anhydride titanique et quton a examinées 'au sujet de leurs propriétés de soudure et-, des pro- priétés de la texture et de la résistance de la matière rap- portée par soudure, une des électrodes avait, comme âme, un fil .de la composition suivante: C = 0,12 %,
Mn = 1,08 %,
Si = 0,94 %,
Cr = 24,00 %,
Ni = 20,55 %,
P = 0,020 % et
S = 0,028 %; ce fil avait par conséquent un rapport manganèse:, silicium = 1,15.
Le revêtement la 'composition suivante:
Spathfluor 10 %,
Calcaire 40 %,
Anhydride titanique précipité 40 % et Ferro-manganèse à faibleteneur en carbone 10 %; liant: silicate de potasse.
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L'analyse du revêtement a donné les résultats suivants :
CaO 26,9 %,
TiO2 36,4 % et
F 4,4 %.
A l'emploi, cette électrode a donné une matière rapportee par soudure de la composition suivante:
C = 0,13 %,
Mn = 1,89 %,
Si = 0,35 %, Cr = .21,93 % et Ni = 20,58 %
En soudant à l'aide des électrodes décrites plus haut, on a obtenu une matière, rapportée par'soudure, complè- tement homogène et compacte, entièrement exempte de fissures et possédant des propriétés de résistance mécanique irrépro- chables. On a obtenu ce résultat, non seulement à la soudure du fer ordinaire et d'aciers ordinaires ou d'alliages de fer et d'aciers à faible teneur en métaux alliés, mais aussi par exemple à la soudure de matériaux austénitiques tels que des alliages de fer ou d'acier inoxydables et réfractaires à la chaleur.
Cela indique que l'électrode convient également pour la soudure de pièces de fortes dimensions, pour lesquelles il est nécessaire de procéder à la soudure par couches superpo- sees et pour lesquelles le dep8t du deuxième bourrelet et des bourrelets suivants a lieu sur une matière de même nature que celle de la matière rapportée par soudure qu'on a obtenue à l'aide de l'électrode.
Lorsqu'on soude dans les rainures, la scorie est bien retenue, ce qui empêche la formation d'inclusions de scories.
D'autre part, la scorie est facile à enlever et elle présente un aspect uni, ce qui facilite le dépôt d'un nouveau bourrelet sur le précédent sans qu'il se forme d'inclusions de scories.
Grâce à l'invention, on obtient une garantie supplé- mentaire qu'il ne se formera pas de fissuredans la'matière
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rapportée par soudure,,du fait que la quantitéde revétement par unité de poids du fil constituant l'âme est beaucoup plus petite que 'celle qu' on peut maintenir dans le,cas des électro- des connues jus qui à présent, dont le fil constituant l'âme a une autre composition et dont le revêtement est du type pur calcaire-spathfluor ou du type anhydride titanique, mais avec d'autres proportions des substances qui entrent dans sa com- position.
Dans' les électrodes connues de ce type, le poids du revêtement étit denviron 40 à 45 % du poids du fil consti- tuant l'âme, tandis que, suivant l'invention, on doit la te- nir entre 20 et 30 % environ, ce qui correspond, pour un fil de 3,25 mm., à une épaisseur du revêtement de 4,2 à 4,6 mm.
(antérieurement 5,0 mm. environ) et, pour un fil de 4 mm. à u- ne épaisseur du revêtement de 5,2 à 5,6 mm. (antérieurement 6,0 environ). Abstraction f aite de' ce que cette diminution de .l'épaisseur du revêtement représente un prix de revient moin- dre et une simplification de la fabrication, on obtient ainsi une garantie supplémentaire qu'il ne se formera pas d'encoches dans les bords. Malgré la diminution du poids de scorie qu'im- plique la diminution de l'épaisseur du revêtement, la scorie formée, 'étant donnée sa composition, a toutefois un volume suffisamment grand pour protéger efficacement la matière rap- portée par soudure contre des influences nuisibles de l'air.
En soudant des tôles de blindage (acier au chrome nickel ayant subi un traitement thermique et contenant environ 0,40 % de carbone, environ 2 % de chrome et environ 4 % de nickel), l'électrode a donné une matière rapportée par soudu- re d'une .résistance à la rupture de 70 à 71 kg. par mm2, dont iallongement est de 53 à 56 % à l'épreuve sur des éprouvettes perforées pour l'essai de résistance à la traction et présen- tant les dimensions courantes en Suède.
Dans le mémoire qui précède et les revendications qui suivent, les pourcentages sont partout des pourcentages en poids..