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Perfectionnements au soudage à l'arc électrique.
Cette invention se rapporte à un procédé et un appareil pour le soudage à l'arc électrique, du genre où une plaque métallique est assemblée à .un organe métallique sous-jacent par des points de soudure formés de la face frontale de la plaque et pénétrant à travers celle-ci jusqu'à la surface de contact entre elle et l'organe sous-jacent. L'organe sous-jacent peut lui-même être une plaque métallique et est appelé ci-rprès plaque inférieure la plaque à laquelle elle est assemblée étant appelée plaque supérieure.
Jusqu'à présent, dans le soudage à l'arc électrique de l'espèce décrite on forait généralement un trou à travers la plaque supérieure et ensuite on faisait passer un arc sur la face exposée de la plaque inférieure de sorte que le trou se remplissait de métal de soudure qui, s'unissant à la surface de la plaque inférieure, assemblait solidement les deux plaques.
Dans ce procédé des difficultés peuvent être éprouvées à remplir le trou de métal de soudure sans inclure des scories.
La présente invention fournit un procédé et un appareil perfectionnés et simplifiés pour effectuer des joints de l'espèce décrite où il n'est plus nécessaire d'exécuter des opérations de forage, et où un joint solide peut être produit automatiquement sans le risque d'inclusions de scories.
Suivant l'invention, dans un procédé pour le soudage à l'arc électrique de l'espèce décrite, on fait passer un arc entre une électrode couverte de métal et la surface de la plaque supérieure, on alimente l'électrode de charges d'énergie électrique tellement élevées que des particules du fil-noyau sont expulsées avec violence de la pointe de l'électrode pour permettre à l'extrémité du revêtement de l'électrode de former un godet ou manchon isolant s'étendant en-dessous de cette pointe, on presse l'électrode contre l'ouvrage de sorte que le godet ou manchon isolant soit maintenu en contact avec la plaque supérieure, on maintient l'arc dans ces conditions avec une intensité et une tension d courant suffisantes, relativement à l'épaisseur de la plaque supérieure,
pour que l'arc pénètre à travers celleci jusqu'à la surface de la plaque inférieure, formant une cavité dans la plaque supérieure, après quoi on dépose du métal de soudure jusqu'à ce que la cavité soit remplie.
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L'invention se rapporte aussi à un appareil pour le
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S:>Uli<:ge à l'arc électrique, d- l'espèce décrite, qui comprend des moyens d'amener une électrode à s'aoplicuer contre la surface 1 plaque supérieure et à se déplacer longitudinalement vers lé, picque supérieure jusclU'3. ce ou'une cavité de la grandeur dé- siréeY30it formée, et ôes moyens d'arrêter ensuite le déplacement 1.= 1'.Lectraie pour 'us -cL cavité se remplisse de métal de scuure.- Lorsue l'arc est amorcé entre l'électrode et la plaque supérieure, l'effet localisateur du godet ou manchon sur l'arc
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facilite le déplacement du aétal de la plaque 1i--#édi#tenent &n-,ssous de l'électrode et facilite d.anc 1 v formation du trou cLns la pi=c¯Je.
Une partie du métal déplacé est éliminé sous for.ne d vapeur ou de projections, une partie se déplace vers la périphérie d- ln zone où le trou est en train d'être creusé, localisant encore plus l'arc et intensifiant l'action désirée.
L'électrode est pressee vers le bas sur l'ouvrage, de sorte que
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l2 bodet ou manchon à l'extrémité de l'électrode agit coame une pièc:..::' 6:Spè..C8.nsnt isolante, et empêche le fil-noyau de' toucher le métal et de produire en court-circuit. Au fur et à mesure que l'électrode se consume, et que au métal est chassé hors du trou, l'électrode est déplacée vers le bas de sorte que la pièce
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espacement isolante est toujours en contact avec le m-te-1 solide au fond du trou, et cala continue jusqu'à ce que la grandeur du trou soit suffisante pour assurer la fusion de la plaque in- férieure. Le déplacement de l'électrode est alors arrêté, la longueur nécessaire du déplacement de l'électrode dépendant de la grandeur du trou formé dans la plaque supérieure qui, à son tour,
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est L; eruinée par l'épaisseur d3 la plaque supérieure, le calibre de l'électrode et l'intensité et la tension du courant employé.
Après l'arrêt du déplacement de l'électrode, l'arc s'al- longe par suite d la combustion de l'électrode, et lorsque le godet ou manchon n'est plus en contact avec le métal fondu de la periphérie du trou, ce métal fondu s'écoule dans le trou et le remplit partiellement. Du métal fondu est aussi déposé par le fil-noyau de l'électrode, jusqu'à ce que la valeur du courant soit tellement réduite que du métal, excepté sous forme de vapeur, cesse de passer par l'arc. La réduction rapide du courant est facilitée par une bobine de réactance à action retardée, ou bien une série de bobines de réactance ou de résistance sont interca- lees dans le cirduit au moyen de contacteurs à retardement, augmen- tant donc la reactance dans le circuit au passage du courant.
Lorsque le dépôt de métal a cessé,l'are lui-même forme une flamme
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qui refond la surface de la petiteartie liquide créée dans le métal et permet au gaz ou à des particules de scories qui y seraient enfermées de s'échapper avant la solidification.
Un mode d'exécution d l'invention sera décrite ciaprès, en se référant au dessin annexé, qui montre sous forme schématique un appareil approprié pour mettre l'invention en application.
Sur ce dessin, les chiffres 1 et 2 désignent respectivement les plaques inférieure et supérieure, qui doivent être assemblées par un point de soudure. Un support isolé pour l'équi- pement de soudage est placé au-dessus des deux plaques et porte une tige de guidage 4 sur laquelle est montée de façon à pouvoir glisser un chariot 5. Ce chariot fait fonction aussi de support pour électrode 6, qui à cause du poids du chariot 5 est pressée vers le bas sur la plaque supérieure 5 à l'endroit ou.l'on désire faire un point de soudure. Du courant électrique est fourni à la tige de l'électrode par des conducteurs (non représentés) et un src est amorcé de la façon ordinaire entre l'électrode et la
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plaque supérieure 2.
L'énergie électrique fournie est maintenue a une valeur tellement élevée, comme décrit plus haut, que l'arc pénètre à travers la plaque supérieure jusqu'à la surface de la plaque inférieure, et pendant ce temps le chariot 5 glisse par l'effet de la pesanteur vers le bas sur la tige de guidage 4, et le revêtement isolant de l'électrode est maintenu en contact avec le métal solide au fond du tvou. Lorsqu'un trou de la grandeur désirée a été formé, le déplacement de l'électrode est arrêté d'une façon déterminée d'avance par un arrêt 7 monté sur une autre tige de guidage 8. Le trou est alors rempli de métal de soudure de la façon décrite plus haut.
Au lieu d'employer un support d'électrode glissant li- brement et un mécanisme d'arrêt comme :nontré sur le dessin, le support peut être actionné positivement et après eu'un trou de grandeur suffisante a été formé dans la plaque supérieure, la vitesse de déplacement de l'électrode peut être ralentie, par exemple par un dash-pot, de sorte que du métal provenant de 1'électrode soit fondu dans le trou.
Si le revêtement de l'électrode est fait en matières partiellement conductrices de l'électricité, par exemple des matières de revêtement constituées par un -fondant mélangé avec une proportion de poudre métallique, l'opération paut être commen- cée en laissant le bord du godet en contact avec la plaque supé- rieure. Lorsque l'énergie électrique est mise en circuit, le passage du courant à travers le bord semi-conducteur du fondant provoquera son incandescence et créera un arc entre le fil-noyau et l'ouvrage. Cet arrangement évite la nécessité d'amorcer l'arc en touchant avec l'extrémité de l'électrode la plaque supérieure et de l'en séparer ensuite d'une courte distance pour établir un arc.
Si on le désire, plusieurs appareils construits suivant l'invention peuvent être employés simultanément,. alimentés sur la même phase ou des phases différentes d'une distribution électrique triphasée.
REVENDICATIONS ------------------------------
1.- Procédé pour le soudage à l'arc électrique de l'espèce décrite, caractérisé en ce qu'on établit un arc entre une électrode métallique revêtue et la surface de la plaque supérieure, l'électrode utant alimentée avec une énergie élec- trique tellement élevée que des particules du fil-noyau sont expulsées avec violence de la pointe de l'électrode pour per- mettre à l'extrémité du revêtement de l'électrode de former un godet ou manchon isolant s'étendant au-delà d- la dite pointe, on presse l'électrode contre l'ouvrage pour que le godet ou manchon isolant soit maintenu en contact avec la dite cirque suprieure,
on maintient l'arc dans ces conditions avec un cou- rant d'une telle intensité et tension relativement à l'épaisseur de la plaque supérieure que l'arc pénètre à travers la plaque supérieure jusqu'à la surface de la plaque inférieure pour former une cavité dans la plaque supérieure, après quoi on y dépose du métal de soudure jusqu'à ce que la cavité soit remplie.
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Improvements in electric arc welding.
This invention relates to a method and apparatus for electric arc welding, where a metal plate is joined to an underlying metal member by weld spots formed from the face face of the plate and penetrating. through this to the contact surface between it and the underlying organ. The underlying member may itself be a metal plate and is referred to below as the lower plate, the plate to which it is assembled being called the upper plate.
Heretofore, in electric arc welding of the kind described generally a hole was drilled through the upper plate and then an arc was passed over the exposed face of the lower plate so that the hole filled. of weld metal which, uniting with the surface of the lower plate, firmly joined the two plates.
In this process difficulties may be experienced in filling the hole with solder metal without including slag.
The present invention provides an improved and simplified method and apparatus for making joints of the kind described where it is no longer necessary to perform drilling operations, and where a strong joint can be produced automatically without the risk of. slag inclusions.
According to the invention, in a process for electric arc welding of the kind described, an arc is passed between a metal covered electrode and the surface of the upper plate, the electrode is supplied with charges of electrical energy so high that particles of the core wire are forcefully expelled from the tip of the electrode to allow the end of the electrode coating to form an insulating cup or sleeve extending below that tip , the electrode is pressed against the work so that the cup or insulating sleeve is kept in contact with the upper plate, the arc is maintained under these conditions with sufficient current and voltage, relative to the thickness of the upper plate,
so that the arc penetrates through it to the surface of the lower plate, forming a cavity in the upper plate, after which welding metal is deposited until the cavity is filled.
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The invention also relates to an apparatus for
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S:> Uli <: ge with the electric arc, d- the species described, which comprises means of causing an electrode to flatten itself against the surface 1 upper plate and to move longitudinally towards the upper picque up to '3. this or a cavity of the desired size Y30it formed, and thes means of then stopping the displacement 1. = 1'.Lectraie pour 'us -cL cavity fills with scuure metal.- When the arc is struck between the electrode and the top plate, the locating effect of the cup or sleeve on the arc
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facilitates the movement of the metal from the plate 1i - # edi # hold & n-, under the electrode and facilitates the formation of the hole cLns la pi = c¯Je.
Part of the displaced metal is removed in the form of steam or projections, part of it moves to the periphery of the area where the hole is being dug, further locating the arc and intensifying the action desired.
The electrode is pressed down onto the work, so that
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The body or sleeve at the end of the electrode acts as an insulating piece: .. :: '6: Spec..C8.nsnt, and prevents the core wire from touching the metal and producing a short circuit . As the electrode burns out, and the metal is forced out of the hole, the electrode is moved downward so that the workpiece
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Insulator spacing is still in contact with the solid m-te-1 at the bottom of the hole, and wedging continues until the size of the hole is sufficient to ensure fusion of the bottom plate. The displacement of the electrode is then stopped, the necessary length of the displacement of the electrode depending on the size of the hole formed in the upper plate which, in turn,
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is L; eruined by the thickness of the upper plate, the caliber of the electrode and the intensity and voltage of the current employed.
After stopping the movement of the electrode, the arc lengthens as a result of the combustion of the electrode, and when the cup or sleeve is no longer in contact with the molten metal of the periphery of the hole. , this molten metal flows into the hole and partially fills it. Molten metal is also deposited by the core wire of the electrode, until the value of the current is reduced so much that metal, except in the form of vapor, stops passing through the arc. The rapid reduction of the current is facilitated by a slow-acting reactance coil, or a series of reactance or resistance coils are interposed in the circuit by means of delay contactors, thus increasing the reactance in the circuit. to the passage of current.
When the metal deposit has ceased, the are itself forms a flame
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which remelters the surface of the small liquid artefact created in the metal and allows gas or slag particles that would be trapped there to escape before solidification.
An embodiment of the invention will be described below, with reference to the accompanying drawing, which shows in schematic form an apparatus suitable for carrying out the invention.
In this drawing, the numbers 1 and 2 denote respectively the lower and upper plates, which must be joined by a spot weld. An insulated support for the welding equipment is placed above the two plates and carries a guide rod 4 on which is mounted so as to be able to slide a carriage 5. This carriage also functions as a support for electrode 6, which because of the weight of the carriage 5 is pressed down on the upper plate 5 at the place where it is desired to make a welding point. Electric current is supplied to the rod of the electrode by conductors (not shown) and a src is initiated in the ordinary manner between the electrode and the electrode.
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top plate 2.
The electrical energy supplied is maintained at such a high value, as described above, that the arc penetrates through the upper plate to the surface of the lower plate, and during this time the carriage 5 slides by the effect. gravity down onto the guide rod 4, and the insulating coating of the electrode is kept in contact with the solid metal at the bottom of the tvou. When a hole of the desired size has been formed, the movement of the electrode is stopped in a predetermined manner by a stopper 7 mounted on another guide rod 8. The hole is then filled with weld metal. as described above.
Instead of employing a freely sliding electrode holder and stopper mechanism as shown in the drawing, the holder can be positively actuated and after a hole of sufficient size has been formed in the top plate, the speed of movement of the electrode can be slowed, for example by a dash-pot, so that metal from the electrode is melted in the hole.
If the coating of the electrode is made of partially electrically conductive materials, for example coating materials consisting of a fondant mixed with a proportion of metallic powder, the operation can be started leaving the edge of the electrode. bucket in contact with the top plate. When electrical energy is turned on, the flow of current through the semiconductor edge of the flux will cause it to glow and create an arc between the core wire and the work. This arrangement obviates the need to strike the arc by touching the tip of the electrode to the top plate and then pulling it a short distance apart to establish an arc.
If desired, several devices constructed according to the invention can be used simultaneously. supplied on the same phase or different phases of a three-phase electrical distribution.
CLAIMS ------------------------------
1.- Process for electric arc welding of the species described, characterized in that an arc is established between a coated metal electrode and the surface of the upper plate, the electrode being supplied with electric energy. so high that particles of the core wire are forced out of the tip of the electrode to allow the end of the electrode coating to form an insulating cup or sleeve extending beyond said tip, the electrode is pressed against the work so that the cup or insulating sleeve is kept in contact with the said upper circus,
the arc is maintained under these conditions with a current of such intensity and tension relative to the thickness of the upper plate that the arc penetrates through the upper plate to the surface of the lower plate to form a cavity in the top plate, after which welding metal is deposited therein until the cavity is filled.
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