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MEMOIRE DESCRIPTIF déposé à l'appui d'une demande de BREVET D'INVENTION la satiété anenyme: Il LA SOUDURE ELECTRIQUE AUTOGENE, SOCIETE ANONYME " Prouédé de soudure à l'are électrique "
On connaît un procédé de soudure à l'arc électrique dans lequel une électrode enrobée est disposée parallèlement au joint à souder, le métal d'apport étant ainsi isolé par l'enrobage de cette électrode, pour permettre l'amorçage du processus de soudure en faisant jaillir l'arc électrique entre l'une des extrémités de l'électrode enrobée et la pièce à souder, tandis que l'autre extrémité de cette électrode enrobée est mise et reste en contact avec une source de courant électrique .
Une fois amorcée, la fusion du métal d'apport ou électrode se propa- ge automatiquement et l'enrobage est, de façon connue, destiné à former laitier par fusion au cours du processus de soudure, ou à autrement contribuer à favoriser ce dernier.
Dans la pratique de ce procédé eonnu, il était cependant nécessaire de disposer encore sur l'électrode enrobée et l'ouvrage, avec interposition éventuelle d'un isolant thermi- que ou électrique (papier), une pièce ou barre en matière non magnétique (cuivre) convenablement évidée, et destinée
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à maintenir l'électrode contre toute déformation pendant le processus de fusion, de telle sorte que celui-ci puisas se propager dans un canal ou tunnel, formé par la dite pièce non magnétique et l'ouvrage.
Le principal inconvénient de de procédé connu ne réside pas uniquement dans la complication de l'emploi d'une pièce l'électrode de recouvrement pour maintenir/rigidement avec interposi- tion d'un isolant supplémentaire . Il réside surtout dans la variation de la résistance ohmdque de l'électrode, qui prend le courant à une de ses extrémités, tandis qu'à l'autre extré- mité la fusion se propage vers la première, tette résistande diminuant ainsi depuis l'amorçage jusqu'à la fin de. la propa- gation de la soudure . Il en résultait que la longueur maximum de l'électrode employée était forcément limitée (lm50 environ).
De plus, il était difficile d'admettre des intensités de cou- rant relativement fortes qui, par effet Joule, pouvaient ame- ner une détérioration de l'enrobage de l'électrode employée et aussi la fusion partielle ou prématurée d'une partie iu mé- tal d'apport (métal de l'électrode), sans pénétration équi- alente à celle de la soudure proprement dite. De ce fait, la soudure d'épaisseursmétalliques relativement, grandes, devenait difficile sinon impraticable.
Le présent procédé supprime non seulement ces inconvé- nients, mais réalise de plus des avantages et des applications imprévues jusqu'à ce jour dans la soudure à l'arc électrique.
Dana le procédé selon l'invention, dans lequel l'amor- çage du processus de soudure propagée s'effectue également par un arc électrique jaillissant entre l'une des extrémités du métal d'apport et les pièces à souder, le dit métal d'apport disposé parallèlement au joint à souder et pratiquement isolé de l'ouvrage, présente une surface longitudinale conductrice, accessible pour l'amenée du courant à proximité du bain de fusion, par un organe de contact électrique déplaçable sur
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la dite surface condustrice et ce, devant l'arc électrique et à mesure de sa progression.
Cet organe de contact électrique déplaçab;e peut être être 4>" , être constitué ou prévu, pour être déplacé à la main ou encore,/par exemple monté sur un chariot, déplaçable à mesure de la pro- gression du processus de fusion ou de soudure.
Par ces moyens, la résistance chmique du circuit de sou- dure reste pratiquement constante et la longueur du métal d'apport peut être choisie aussi grande qu'on le désire. De plus, somme l'organe de contact électrique, tout en se dépla- çant devant l'arc électrique, sur la surface libre conductri- ce du métal d'apport, appuie sur celui-ci, il en résulte non seulement, que le métal d'apport est maintenu rigoureusement à l'endroit de la soudure désirée et ainsi soustrait à toute déformation pendant le processus de fusion, mais que de for- tes intensités de coûtant, toujours requises pour les fortes épaisseurs, sont en tout cas admissibles, du fait de la pro- ximité régulière de l'amenée du courant par rapport au bain de fusion.
Le métal d'apport peut être simplement constitué par une 'barre ou fil métallique, disposé sur le joint à souder, aveu la seule interposition d'un isolant fusible et/ou combusti- ble à la température du processus de soudure . Cette barre ou de métal fil 3'apport , de longueur 'indéterminée, peut également se présenter sous forme d'une électrode dite à àme, utilisée de même, avec interposition du dit isolant.
De plus , on peut uti- liser sans interposition d'un isolant particulier, des éltro des enrobées spéciales de type connu, dont l'enrobage peut jouer, de façon connue, le rôle d'isolant, pourvu qu'elles présentent une surface conductrice libre longitudinale, telles que les électrodes enrobées dites "rainures" ou des électrodes à enrobage excentré,
Mais le procédé de l'invention est exécuté, de préféren-
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ce, en déplaçant l'organe de contact électrique sur une barre de métal d'apport de longueur et de section appropriées isolée de l'ouvrage sur toute sa longueur, par un élément non conducteur de l'électricité,-et-indépendant du dit mé- tal d'apport,
et constitué de Matières destinées à former laitier par fusion dans le processus de soudure ou à autre- ment influencer de dernier. Cet élément isolant peut présen- ter un profil engageant au moins deux faces longitudinales adjacentes de la dite barre de métal d'apport. En d'autres termes, le dit élément isolant indépendant, tout en mainte- nant en piace le métal d'apport qu'.il engage, est non seule- ment destiné à assurer une longueur d'arc constante, .nais peut présenter toutes les propriétés d'un enrobage d'électrode.
Finalement, le seul isolant interposé entre l'ouvrage et le métal d'apport et déjà défini ci-dessus peut, selon l'invention, être formé par une série d'éléments de forme identique, pouvant constituer un article commercial et que l'on juxtapose à la suite les uns des autres, en nombre suffisant pour engager la carre de métal d'apport sur au moins toute sa longueur.
D'autres détails apparaîtront dans la description ci- après de certaines formes d'exécution de l'invention, avec référence aux dessins schématiques joints au présent mémoire.
Figure 1 représente l'exécution d'une soudure de tôles bout à bout, vue au droit de la soudure, utilisant, comme métal d'apport, un fil ou brre métallique de action cir- culaire.
Figure 2 est une vue de côté de la figure 1.
Figures 3 et 4 représentent schématiquement l'exécution du procédé de l'invention, respectivement avec une électro- de enrobée rainure, et avec une éleutrole à enrobage excen- tré.
Figures 5, 6 et 7 .ont des vues analogues à la figure 1,
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inontrant l'exécution de l'invention avec des éléments iso-
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lants spéciaux, indépendants du métal d'apport.
Figure 8 est une vue de côté de la figure 7.
Figure 9 représente l'exéeution d'une soudure d'angle intérieure, vue au droit de la soudure.
Figure 10 est une vue analogue à celle de la figure 9, montrant l'exécution d'une soudure d'angle extérieure.
Figure 11 est une vue analogue à celle de la figure 7 et concerne une forme d'exécution partieulière de l'inven- tion, pour le dépôt d'un alliage de soudure.
Figure12 représente une forme d'exécution particulière d'une soudure cout à bout, plus spécialement applicable aux tôles épaisses.
Figure 13 schématise une autre forme d'exécution du procédé de l'invention, utilisant du courant triphasé.
Figures 14,15 et 16 montrent, en perspective, des forces d'exécution d'éléments spéciaux isolants utilisés dans l'exé- cution du procédé de l'invention.
Dans toutes ces figures, let 2 sont les pièces à souder représentées en coupe aux figures 1, 3 à 7, et 9 à 13. 3 re présente la table ou le support métallique conductivement rac- cordé à la terre ou à l'un des pôles de la sourec de courant et sur lequel support sont disposées les dites pièces à sou- der. 4 est le métal d'apport et 5 l'élément isolant interposé entre le joint à souder et le métal d'apport.
Comme le montrent les figures 1 et 2, le courant est amené par la molette à gorge 6 montée sur un axe de l'étrier 7 et que l'on appuie sur un fil de métal d'apport 4 en tenant la poignée isolante 8 dans laquelle aboutit le câble 9, res- corda à la machine de soudure. Entre le fil 4 de longueur in- définie et le joint à souder, se trouve interposé, par exem- ple, le ruban d'amiante 5 fusible à la température du pro- cessus de soudure. Ou bien, l'élément isolant 5 peut être constitué par une bande ou ruban combustible, par exemple, en matière cellulosique .
L'élément isolant 5, qui s'étend
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sous toute la longueur du fil de métal d'apport 4, peut être constitué également par une masse dite semi combusti- ble" et faite, par exemple, d'amiante et de matières cellulo- siques comprimées sous forme de ruban. ette bande ou ruban isolant ainsi constitué de matières réfractaires et/ou com bustibles, peut être imprégnée d'autres matières destinées à former laitier ou à autrement eontriouer à favoriser la sou- dure.
L'amorçage du processus de fusion et de soudure s'effec- tue, de façon connue, en faisant jaillir un arc électrique entre l'endroit 10 de l'extrémité du joint à souder, par exemple au moyen d'une torche en paille de fer et, à mesure que la fusion progresse, dans la direction de la flèche (figure 2), la molette 6 est déplacée aussi près que l'on désire et devant l'arc dans lequel le métal l'apport 4 et les matières constituant les éléments bonificateurs de l'iso- lant 5, brûlent et/ou entrent en fusion.
Mais le métal d'apport 4 en forme de fil ou de oarre métallique, peut comporter un noyau de matières destinées à former laitier par fusion dans le processus de soudure ou à autrement contribuer à favoriser ce dernier. Le fil de métal d'apport 4 des figures 1 et 2, avec sa surface liore condue- trice, prend alors la forme d'une électrode dite à âme, de longueur indéfinie et parallèlement disposée auoint à sou- der , avec interposition de l'élément isolant 5, uniquement constitué par un ruaan d'amiante ou autre isolant simplement fusible et/ou combustible, comme décrit plus haut.
Comme le montrent les figures 3 et 4, l'élément isolant 5 peut être solidaire du métal d'apport. Dans la forme d'exé- uution du procédé de l'invention selon la figure 3, l'organe de contact électrique est déplacé sur le noyau métallique d d'une électrode enrobée, dont l'enrobage 5 (élément isolant) est, à cet effet, rainuré sur toute sa longueur. Le noyau
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métallique de l'électrode, ainsi dénudé suivant une généra- trice du cylindre qu'il forme, sert de voie de contact pour la molette de contact électrique 6 montée sur la poignée isolante 8 par l'intermédiaire de l'étrier 7.
De même, selon la figure 4, l'organe de contact électrique est déplacé sur le noyau métallique! d'une électrode enrobée, dont l'enrobage isolant 5 est, à cet effet, excentré de manière à laisser sur le noyau métallique 4 de l'électrode, une sur- face conductrice accessible et ce, longitudinalement ou sui- vant une génératrice du cylindre que forme le noyau de métal d'apport.
Dans cette forme d'exécution du procédé de l'invention, la molette de contact électrique 6, peut être avantageusement remplacée par un balais ou frotteur métallique, déplacé sur la surface métallique conductrice libre 4 de l'électrode à enrobage excentré.
Dans la forme d'exécution selon les figures 5, 6 et 7, l'élément isolant 5, est indépendant du métal d'apport 4 et constitué de matières agglomérées destinées à forcer laitier ou à autrement contribuer à favoriser la soudure. Dans la figure 5,la barre de métal d'apport 4, de section carrée, reposesimplement sur l'élément 5, en forme de plaque, qui l'isole du joint à souder .
Cette section carrée est engagée par la molette à gorge 6 de forme correspondante, montée sur l'axe de l'étrier 7 et que l'on déplace devant l'arc, à mesure de sa progression, en tenant la poignée isolante 8, dans laquelle aboutit le câble 9, raccordé à la machine de soudur . Dans la figure 6, le métal d'apport, de sec0 tion circulaire, ou fil métallique 4, est engagé dans une rigole de l'élément isolant aggloméré 5, également disposé sur le joint des pièces à souder. La molette à gorge demi- circulaire 6 engage ce fil d'apport et l'opération de soudu- re est pratiquée tout comme ci-dessus exposé.
Dans la figure
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7, l'élément isolant 5 indépendant de 1 brre da métal d'apport 4, de section carrée, présente un profil engageant la surface inférieure et les faces latérales de cette barre.
De cette façon, celle-ci est plus complètement entourée par l'élément isolant indépendant 5, constitué de matières intervenant dans le processus de sa fusion, tout en lais- sant accessible la surface supérieure, pour l'amenée du cou- rant électrique par la molette 6 dont le profil correspond celui de la barre 4, Comme le montre la figure 8, l'isolant représenté de face dans la figure 7 est constitué, le préférence, par une série d'éléments tels que 5, 5', 5", 5". faisant suite les uns aux autres et qui s'engagent sur toute la longueur du métal d'apport ou barre métallique 4. cette disposition rend le procédé plus pratique et plus économique.
Dans l'exécution de la soudure d'angle de la figure 9, le mode opératoire est, en principe, le même que pour la soudure bout à bout des figures 1 et 2 ou 7 et 3, par exem- ple . Mais, dans cette forme d'exécution, les éléments iso- lants 5, présentent une forme angulaire correspondant à l'angle sous lequel on désire assembler par soudure les pièces 1 et 2 qui sont disposées dans un support 3 de forme appropriée.
Lorsque cet angle est de 90 , comme représenté, la barre de métal d'apport 4, de section carrée, est épousée par les éléments isolants 5 de façon à présenter à la molet- te de contact électrique 2 une arête vive du parallélipipède rectangle que forme cette barre, tandis que cette molette est pourvue d'une gorge conique rectangulaire apurant une surface de contact maximum sur deux faces adjacentes libres du métal d'apport, La. disposition pour l'exécution d'une soudured'angle par l'extérieur, représentée par la figure 10, est similai-
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re, mais le support 3 de l'ouvrage est constitué ici par une cornière, sur les ailes de laquelle s'appuient les tôles 1 et 2 à souder.
Dans le but de déposer par soudure un alliage, à par- tir des éléments qui le constituent, on peut engager dans l'élément isolant deux ou plusieurs barres de métaux d'ap- port différents. Cette forme d'exécution de l'invention est schématisée par la figure 11, dans laquelle on voit la molet- te 6 engager la surface libre de deux barres de métal d'ap- port 4 et 4', dont l'une est, par exemple, en cuivre et l'autre en nickel. ues deux barres de métaux d'apport diffé- rents sont parallèlement juxtaposées dans l'élément isolant 5 ou, de,préférence, dans une série d'éléments tels que 5, 5', 5". 5".
comme déjà décrit avec référence à la figure
Dans la forme d'exécution représentée par la figure 12, l'organe de contact électrique déplaçable sur le métal d'ap- port 4, est constitué par un rouleau de cuivre rouge 11 ou autre métal bon conducteur, monté dans une fourche 12, pour- vue du manche isolant 8.
de rouleau 11 s'appuie d'une part, sur le métal d'apport 4 et, d'autre part, sur une vois conduc- trice de prise de courant constituéepar une barre 13, égale- ment en cuivre rouge et disposée parallèlement à la barre de métal d'apport 4 sur l'une des tôles 2 à souder, avec interposition d'un isolant électrique 14.Au lieu de com- porter le manche isolant 8, permettant un déplacement à la main, ce dernier diapositif de contact, qui roule simultané- ment sur la barre de métal d'apport 4 et sur la barre de prise de courant 13, peut être déplacé par l'intermédiaire d'un chariot. Cette disposition est avantageuse pour les pièces de tôle de forte épaisseur.
On conçoit aisément, que ce chariot puisse être déplacé automatiquement,par exem- ple par l'intermédiaire d'un moteur électrique, dont le
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circuit est dérivé sur le circuit du ourant de soudure, tout en comportant des dispositifs de réglage de vitesse du déplacement du rouleau devant l' arc , à mesure de la pro- gression du processus de fusion et de soudure.
Lorsqu'il s'agit de souder des épaisseurs ou des pièces encore plus grosses, l'invention prévoit et permet une Forme d'exécution utilisant, en courant triphasé, les fortes consommations requises. La disposition prévue dans ce cas est schématisée par la figure 13. Dans cette figure, l'élément 5 parallèlement diaposé sur le joint des pièces 1 et 2 à souder, est double (figure 16). Il présente deux gorges parallèles engageant et isolant l'une de l'autre deux barres de métal d'apport de section identique 4 et 4' que, d'autre part,, il isole normalement des pièces 1 et 2 à souder.
L'organe de contact électrique, qui est léplacé sur ces deux barres isolées 4 et 4'.est bipolaire et, dans l'exemple représenté, uonstitué par deux trotteurs ou balais conducteurs 6 et 6'. montés dans l'étrier 7 sur les axes ou boulons 15 et 15' ,avec interposition de la pièce isolan- te 16. Dans la but d'assurer une certaine souplesse au cours du déplacement des frotteurs 6 et 6', ceux-ci peuvent pivo- ter sur leurs axes 15 et 15'. contre l'action de ressorts de rappel, non représentés au dessin pour plus de simplici- té. Les frotteurs 6 et 6' sont raccorlés, par l'intermédiai- re des conducteurs souples 17 et 17' du câble d'alimentation 9 , traversant le manche isolant 8, à deux phases de la source de courant triphasé.
Les pièces 1 et 2 à souder, sont raccor- dées à la troisième phase de cette même source. L'avantage de cette façon de procéder réside surtout dans ce qu'elle permet d'établir l'équilibre des phases du courant triphasé et d'utiliser aussi, avec moins d'échauffemet, les fortes intensités requises pour la soudure de fortes épaisseurs.
De même que la précédente, cette dernière disposition
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peut être également prévue sur un chariot, dont le déplace- ment se fait à la main ou automatiquement, comme décrit. Il est évident que, dans cette forme d'exécution utilisant deux barres parallèles de métal d'apport isolées les unes des autres, on utilise pratiquement à cet effet et, dans les buts décrits, une série d'éléments isolants juxtaposés à la suite les uns des autres et dont le profil engage au moins deux faces longitudinales de chacune des dites barres de métal d'apport.
Les éléments isolants des figures 14, 15 et 16, décrits avec référence à l'une ou l'autre des figures précédentes, ne représentent que des exemples ou formes d'exécution aux- quels l'invention n'est nullement limitée. Comme déjà indi- qué, ils peuvent être destinés à former laitier ou fondant, ou être constitués comme composition dite semi-combustiole, intervenant favorablement et de façon connue, dans la soudu- re des fers et aciers. Ils peuvent jouer également le rôle de fondant et/ou de décapant, par exemple dans la soudure des métaux légers tels que l'aluminium et ses alliages.
L'exécution de l'invention ne nécessite pas de main -d'oeuvre très spécialisée, comme la soudure à l'arc électri- que manuelle, ceci principalement du fait que l'opérateur n'a pas de longueur d'arc à tenir et qu'il lui suffit de déplacer régulièrement löorgane de contact électrique à proximité du bain de fusion, devant l'arc électrique et à mesure de sa progression.
REVENDICATIONS.
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