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"Perfectionnements au soudage électrique sous eau"
Cette invention conoerne des perfectionnements au souda- ge électrique sous eau.
Il est connu depuis longtemps qu'un arc électrique jail li d'une électrode métallique peut être maintenu sous la sur- face de l'eau et ce phénomène a été utilisé pour la produc tion de suspensions colloïdales métalliques dans l'eau. Des essais ont été effectués pour exécuter du soudage à l'arc électrique en dessous de la surface de l'eau, mais jusqu'à présent sans succès substantiel.
Un objet de la présente inven- tion est de réaliser un procédé de soudage à l'arc électrique sous eau qui peut être exécuté avec succès pratique même dans l'eau de mer et qui peut être employé, par exemple, pour la réparation de navires, sans qu'il soit nécessaire de placer les navires en cale sèche, de même que pour de nombreuses
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autres applications partout où du travail de construction mécanique doit être exécuté en-dessous de la surface dtune masse d'eau. L'invention se rapporte également aux électrodes à employer pour le procédé da soudage et à l'appareil porte- électrode.
Il a été constaté que pour assurer avec succès un soudage à l'are électrique au-dessous du niveau de la mer, il est essentiel d'employer un courant plus intense que lorsqu'on travaille à l'air et de consacrer une attention particulière à la couverture de l'électrode et, suivant la présente invention, d'unere part, le procédé est caractérisé par le fait que l'électrode a par-des- sus sa couche de fondant et en contact intime avec celle-ci, une couverture isolante qui peut préserver contre l'eau pen- dant tout le temps d'immersion de l'électrode et, d'autre part, par le fait que le courant fourni à l'électrode est plus fort que celui employé normalement pour le soudage à l'air avec une électrode de dimension similaire suffisamment grande pour per- mettre le maintien d'un arc stable.
Dans la plupart des cas, l'augmentation nécessaire de courant de soudage, par rapport à celui employé normalement pour le soudage à l'air avec une électrode de dimensions similaires est approximativement de 20%.
De nombreuses expériences relatives à la nature de la couverture isolante du fondent sur l'électrode ont montré aux inventeurs, que la couverture doit être résistante à l'eau de mer pour la période de temps pendant laquelle le scaphan... drier doit rester sous l'eau et qu'elle doit rester intimement de en contact avec la surface du fondant Il manière à préser- ver complètement le fondant lui-même d'eau, et que ces condi- tions sont le mieux remplies en appliquant la couverture iso- lante sous forme liquide sur l'électrode et en la laissant se solidifier in situ. Toutefois, tous les enrobages de ce genre ne conviennent pas pour l'usage qu'on se propose d'en faire.
Des enrobages en matières qui se décomposent facilement @
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sous les effets de la chaleur de l'arc tendant à déposer du carbone dans la soudure et toute production indue de carbone provenant de l'enrobage doivent, par oonséquent, être évités.
Quelques corps résineux, qui ont été essayés, sont décomposés sous l'influence de la chaleur de l'arc et ne donnent pas satisfaction. D'un autre côté, on trouve que des corps organi- ques isolants qui peuvent être vaporisés sans décomposition indue, empêchent non seulement le dépôt du carbone dans la soudure, ou sur celle-ci, mais forment également un corps de vapeur ou de fumée qui aide à protéger le point de soudage contre l'action de l'eau et à produire une soudure plus pure et plus douce.
Il est en outre désirable que l'enrobage ait un caractè- re d'imperméabilité à l'eau, de sorte que de la cire ou des corps oéroides sont indiqués pour cet usage. Le corps le plus satisfaisant qui ait été découvert est la paraffine. Celle-ci a, en outre, cet avantage que les électrodes peuvent être recouvertes facilement en les plongeant, après qu'elles ont été enduites du fondant, dans de la paraffine fondue qu'on laisse ensuite se solidifier, l'électrode étant alors prête à être employée immédiatement.
La paraffine pénètre, jusqu'à un certain point, dans le corps du fondant et forme sur la surface du fondant et dans celui-ci un enrobage effectivement imperméable à l'eau, qui à l'emploi se vaporise près du point de soudage, par la chaleur de l'are, aide à maintenir des con- ditions réductrices effectives dans l'arc et aide à protéger le point de soudage contre l'action de l'eau. En outre, le volume des gaz qui tendent à s'échapper à travers l'eau, en partant de l'arc, est réduit par l'emploi d'un corps possédant cette qualité et la production de bonne soudure est facili- tée.
D'autres cires ou corps céroïdes, qu'on peut employer, sont le suif ou le spermaceti, l'ozokérite et la cire de lignite*
D'autres classes de corps, qu'on peut employer avec succès,
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et qui sont capables d'être vaporisés sana décomposition indue, sont les huiles siccatives, comme, par exemple, l'huile de lin.
Celles-ci peuvent être utilisées également en plongeant les élec- trodes dans le liquide, en les laissant s'égoutter et sécher par oxydation à l'air. Un second trempage est ordinairement nécessaire.
L'invention comprend donc un procédé de soudage à l'arc électrique sous l'eau, dans lequel la couverture isolante par- dessus le fondant sur l'électrode employée consiste en un corps isolant solide et organique qui a été appliqué à l'enrobage de fondant sur l'électrode en forme liquide et qu'on a laissé se solidifier sur place.
Alors que les électrodes sont destinées, en premier lieu, à être employées en-dessous de la surface de la mer, on peut les utiliser également avec succès dans l'eau fraîche, ce qui, étant donné son caractère non conducteur, présente moins de difficultés.
L'arc est, de préférence, un arc de courant continu et l'électrode est connectée à la ligne d'alimentation positive.
L'invention comprend non seulement le procédé, mais aussi les électrodes préparées comme décrit ci-dessus.
L'invention concerne, en outre, des appareils pour le souda- ge à l'arc électrique sous mer, comprenant un porte-électrode ayant une enveloppe qui est extérieurement entièrement en matières isolantes et imperméables à l'eau, une borne conductrice à l'in- térieur de l'enveloppe, des moyens pour fixer un câble d'alimen- tation à la borne qui comprennent un joint d'étanchéité, une ouverture dans l'enveloppe pour l'insertion d'une électrode de telle sorte qu'une extrémité de l'électrode puisse entrer en contact avec la borne, et un bouchon de serrage destiné à fixer solidement l'électrode à la bonne d'une manière qui assure l'é- tanchéité à l'eau.
En ce qui concerne l'enrobage de fondant sur l'électrode, il peut être d'un des types connus, mais doit être choisi en vue de maintenir la stabilité de l'arc et il est de préférence un peu plus épais que celui qu'on peut employer pour le soudage à l'air.
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Comme le fondant est protégé par la paraffine ou un autre enro- bage sur l'électrode contre l'action de l'eau, il ne peut pas se détacher pendant le processus, ce qui arriverait autrement, spécialement dans l'eau de mer, par suite de l'électrolyse. La matière de l'électrode peut être de l'acier de différentes com- positions quand il s'agit, comme d'habitude, de souder des plaques d'acier, et elle devrait être choisie en vue d'obtenir un dépôt métallique aussi doux que possible dans la soudure en se rappelant que l'eau a tendance à refroidir le métal déposé de sorte qu'il est plus rapidement refroidi que d'habitude.
Voici, à titre d'exemple, une description de certaines formes d'appareils destiaés à mettre l'invention en pratique d'une élec- trode qui doit être utilisée dans les dits appareils et du pro- cédé qui est mis en oeuvre à ce sujet.
Dans le dessin ci-joint : la figure 1 est une coupe longitudinale à travers un porte- électrode montrant une partie d'une électrode qui s'y trouve ser- rée. la figure 2 est une vue extérieure du dit porte-électrode. la figure 3 est une vue latérale, partiellement en coupe longitudinale, d'une électrode conformément à l'invention. la figure 4 est une coupe longitudinale d'une autre forme de réalisation du porte-électrode.
Suivant la figure 1, le porte-électrode comprend une enve- loppe 11 qui forme une poignée et est en ébonite épais dans le- quel est moulé un noyau central conducteur 12 qui forme une borne.
Dans l'enveloppe 11 est vissé, à une extrémité, un capuchon 13 en ébonite qui contient un bouchon de serrage 14 en métal, com- plètement entouré et isolé par le capuchon, sauf gour la partie terminale 15 qui fait face à l'extrémité de la borne 12. Quand le bouchon de serrage 14 est vissé à sa place, un joint étanche est obtenu, au moyen d'une garniture 16 en caoutchouc souple.
Dans le coté de la poignée 11, en face de l'extrémité de
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l'électrode 18 qui peut être serrée fermement contre le noyau 12 par le bouchon de serrage 14. Afin d'établir un joint d'é- tanchéité entre la tige de l'électrode et l'enveloppe 11, on a prévu un manchon 19 en caoutchouc souple qui s'ajuste dans une excavation dans le côté de la poignée 11 et est tenu en place par une bande de rétention 20 en caoutchouc souple qui entoure la poignée et présente une ouverture pour s'ajuster contre les côtés de l'électrode 18 à l'endroit où celle-ci sort de la poi- gnée. Le manchon 19 en caoutchouc souple et la bande de rétention 20 constituent un presse-étoupe dans le côté du porte-électrode, qui préserve de l'eau.
Si, lorsque l'électrode a été retirée et que cela s'est fait sous eau, l'eau pénètre dans l'espace entre l'extrémité du capuchon 13 et le noyau 12, cette eau ne sera pas, après qu'une autre électrode aura été insérée, en connexion électrique avec l'eau qui entoure le porte-électro- de et ne sera donc pas sujette à l'action électrolytique.
Pour conduire le courant électrique, qui est à amener à l'électrode 18, au noyau 12, on a prévu un câble 21 recouvert de caoutchouc qui est soudé à un manchon métallique 22, et le man- chon métallique est pressé contre le noyau 12 qu moyen d'un bouchon 23 en ébonite vissé qui entre dans une cavité filetée 24 dans le dos de la poignée 11. Un joint étanche est réalisé au moyen d'une rondelle 25 en caoutchouc souple entre le bouchon 23 et la poignée 11. En outre, il y a une vis de presse-étoupe 26 qui entoure exactement le câble en caoutchouc 21 et qui sert à presser fermement une rondelle de garniture 27 en caoutchouc, située à l'intérieur du bouchon 23, sur le câble 21 en caout- chouc. L'eau est en outre, par une rondelle 28 en caoutchouc sou- ple, empêchée de s'infiltrer.
Toutes les parties 11, 23 et 26 sont en ébonite dur et les rondelles qui se trouvent entre elles sont en caoutchouc souple.
La figure 3 montre en détail l'électrode 18. Celle-ci com- prend un noyau 18 en fil de fer qui peut avoir, par exemple, 5 millimètres de diamètre, et est ouvert de fondant 89 maintenu en place entre l'enroulement hélicoïdal 30 habituel de fil mé- @
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tallique ou de fil en fibre textile. Sur l'enrobage de fondant 29 se trouve une couche mince 31 de paraffine qui à ête appliquée en plongeant l'électrode dans la paraffine chaude et fondue, en l'enlevant et en la laissant s'éoouler et sécher.
Dans un cas particulier, l'électrode est du type vendu par la Murex Co. sous le nom commercial de "Ironex", et le fil de fer qui y est employé est en acier doux de bonne qualité à très faible teneur en car- bone. de
L'enrobage de fondant 29 comprend l'amiante, de l'oxyde de ter, du silicate de sodium et de faibles quantités d'alumi- nium et de nickel.
L'épaisseur de l'enrobage de fondant est d'environ un mil- limètre ou un peu plus. L'enroulement hélicoïdal 30 consiste en un fil d'acier mince de la même composition que l'électrode 18 et la couverture 31 de paraffine a une épaisseur de 0. 1 mil- limètre au-dessus de l'épaisseur originale du fondant. En ou- tre, il y a encore l'avantage que la couverture 31 pénètre d'une certaine profondeur dans la partie périphérique de la substance du fondant 29.
En se référant maintenant à la figure 4, qui montre une variante de construction d'un porte-électrode, celui-ci comprend une poignée lourde 40 en ébonite dans laquelle est moulé un noyau de fer 41. L'enveloppe 40 en ébonite s'étend autour de l'extrémité du noyau 41, comme montré en 42, et un capuchon 43 est prévu qui contient une vis 44 en métal, vissée à travers le porte-électrode 42 en ébonite, dans le noyau 41- La vis 44 cons- titue un bouchon de serrage et sert à fixer l'électrode 18 qui entre par un trou perforé dans le coté de la poignée 40, trou qui est foré à travers le noyau 41 au lieu de se trouver au-delà du noyau comme dans le cas de la construction de la figure 1.
L'électrode 18 traverse une garniture 19 et la bande de réten- tion 20, comme dans le cas de la construction selon la figure 1.
Le câble alimentaire 21 est solidement enchâssé dans une cosse 45 qui a une tige vissée 46 destinée à entrer dans un trou file- @
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té de l'extrémité du noyau 41 opposée à celle dans laquelle entre le bouchon 44. La oosse 45 est isolée par un manchon 47 en ébonite, et un joint étanche entre la cosse et l'extrémité de la couverture en caoutchouc du oàble 21 est assuré par un écrou de presse-étoupe 48 s'adaptant exactement au câble, qui est vissé en 49 sur un prolongement fileté de la cosse 45 et s'appuie/contre une rondelle 50 en caoutchouc souple sur le dos du manchon 47. Un joint étanche est assuré entre le manchon 47 et la poignée 40 au moyen d'une rondelle de garnissage 51 en eaout- chouc souple.
Dans la pratique, l'opérateur, vêtu d'un scaphandre et de gants en caoutchouc, peut travailler sous l'eau avec cet appa- reil, leselectrodes 18 peuvent être remplacées dans le porte- électrode 11 ou 40, suivant le cas, pendant qu'on travaille sous l'eau grâce à la nature étanche des joints entre l'électron de et le porte-électrode et entre les capuchons 13 ou 43 et le porte-électrode. L'électrode est employée 1 1 1, de la manière habituelle pour le soudage, mais l'opérateur doit maintenir un arc un peu plus court que celui qu'on est habitué à employer pour le soudage en l'air. La couverture 31 de l'électrode résiste efficacement à l'action de l'eau de mer, et à l'électrolyse de nature nuisible comme celle qui gaspille le courant électrique et détache la couche de fondant 29 est entièrement exclue.
Pour maintenir une position de bras convena- ble, non seulement il est nécessaire de garder un et* plus court que si on travaillait à l'air, mais il faut employer un courant plus fort d'environ 20% pour la même grandeur d'élec- trode. La vaporisation de la couverture 31 qui se produit pen- dant la consommation de la couche de fondant 29 assure autour de l'arc le maintien d'une région de gaz réducteurs qui grâser- tent l'eau du contact direct avec le métal fondu pendant un temps suffisant pour assurer l'établissement d'un soudage son- venable même aux endroits où une profondeur considérable de pénétration est requise et des plaques d'une épaisseur eonsi-
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dérable,
comme celles requises pour les fonds de navires peu- vent être soudées avec facilité, Il est possible de faire des applications réitérées de métal de soudage pour rendre la sou- dure plus épaisse. L'opérateur n'obtient pas une vue aussi claire de l'arc quand il travaille sous l'eau que quand il soude à l'air, mais il est désirable que ses yeux soient pro- tégés par du verre obscurci comme s'il travaillait à l'air.
L'opérateur a besoin de pratique et il doit travailler jus- qu'à un certain degré au toucher.
Dans la figure 3, la forme du cratère dans l'électrode est montrée approximativement à l'extrémité gauche de la figure et il est à observer que le fondant aussi bien que l'enrobage de paraffine tendent à protéger une grande partie du corps de l'arc contre l'eau.
Bien que la description concerne un appareil fonctionnant à la main et que celui-ci puisse donner des résultats satis- faisants, il est désirable que dans des cas spéciaux des moyens soient prévus pour guider l'électrode dans sa progres- sion au long de l'ouvrage pour faciliter le maintien d'un arc court d'une stabilité suffisante, de maintenir une vites- se uniforme de progression de l'électrode pendant son tra- vail et d'éviter la nécessité pour l'opérateur de toucher l'ouvrage de temps en temps avec l'électrode pour lui permet- tre de maintenir la bonne longueur d'arc et de sentir l'empla- cement de la soudure.
Les soudures exécutées convenablement suivant la présen- te invention peuvent être d'une résistance plus élevée que cel- le des plaques qu'on réunit. Le métal n'est pas trempé de ma- nière à ne pas avoir une ductilité satisfaisante dans se capa- oité de résistance dans des essais de flexion; le fait que le corps de l'ouvrage est gardé froid par son contact direct avec l'eau tend à prévenir la déformation de l'ouvrage par la cha- leur du soudage et constitue un avantage. Le soudage peut être la effectué à profondeur maximum à laquelle un scaphandrier peut
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travailler.
REVENDICATIONS
1. Procédé de soudage électrique sous l'eau avec une élec- trode enrobée de fondant, caractérisé en ce que l'électrode a, par-dessus son enrobage de fondant et en contact intime avec celui-ci, une couverture isolante qui est capable de protéger contre l'eau pendant tout le temps que son immer- sion est requise et qu'elle n'est pas décomposée par la chaleur de l'arc de manière à effectuer défectueusement la soudure et caractérisé par le fait que le courant amené à l'é- lectrode est plus élevé que celui normalement employé pour le et soudage à l'air aveo une électrode de grandeur similaire à un degré tel qu'il est suffisant pour permettre de maintenir un arc stable.