<Desc/Clms Page number 1>
Perfectionnements aux porte-électrodes de soudure à l'arc La présente invention est relative aux porte-électrodes de soudure à l'arc qui produisent un épais matelas de gaz inerte autour de l'arc et au-dessus de la zone de fusion. '
Dans les porte-électrodes de ce genre il est souvent opportun d'augmenter le courant de soudure, afin d'accélérer l'o- pération ou de permettra le travail de pièces de plus grande épais- seur ou encore d'augmenter la quantité de métal d'apport à déposer.
Cependant, la chaleur dégagée par l'arc est proportionnelle au carré du courant et peut devenir excessive même pour une faible augmenta ion du courant de soudure.
Si l'on augmente la masse métallique du porte-électrode dans le but de dissiper l'excédent de chaleur, il devient trop
<Desc/Clms Page number 2>
lourd pour une manipulation aisée, sans parler des désagréments due au dégagement de chaleur. Si, en maintenant la légèreté, on augmente le courant, la chaleur excessive risque de griller le porte-électrode, et notamment le serre-électrode, lfajutage ou l'isolant.
Conformément à l'invention le porte-électrode de soudure à arc à matelas de gaz, comprend une poignée et une tête, laquelle comporte un serre-électrode, un ajutage réfractaire entourant à un écartement convenable le serre-électrode et conditionné pour débiter du gaz autour de l'extrémité de l'électrode maintenue par le serre-électrode et une chambre de refroidissement dans la tête, la poignée étant munie d'un conducteur d'amenée du courant de sou- dure au serre-électrode, d'une amenée de gaz à 1.ajutage'et de canalisations pour l'aller et le retour du fluide de refroidisse- ment alimentant la chambre de refroidissement.
Le principal but de 1+invention est donc de fournir des moyena de refroidir un porte-électrode de soudure à l'arc du type débitant un gaz inerte autour de l'électrode, en vue de lui per- mettre de supporter un courant de soudure élevé, tout en mainte- nant son poids suffisamment réduit pour qu'il'soit aisé à manipu- ler.
Un autre problème inhérent à l'emploi de courante de soudute élevés est la tendance à la formation d'un arc entre l'é- lectrode et l'ajutage métallique malgré que ce dernier soit isolé par rapport au serra-électrode, particulièrement lorsqu'un cou- rant à haute fréquence et/ou à haute tension est superposé au cou- rant de soudure; un deuxième but de l'invention est donc d'éta- blir l'ajutage en un matériau non conducteur susceptible d'empê- char la formation d'un arc.
Lorsque 1+on segmente l'intensité du courant de soudure, la section du conducteur doit être augmentée également, de sorte
<Desc/Clms Page number 3>
que l'on atteint la condition où le Poids et la rigidité du conducteur en question deviennent préjudiciables à la maniabilité; un troisième but de l'invention est de refroidir le conducteur d'amenée du courant de soudure, afin de permettre remploi d'un conducteur de plue petite seotion et partant plus maniable, mal- gré l'augmentation du courant.
L'invention prévoit en outre un dispositif limiteur de courant, par exemple un fusible muni de moyens .de refroidisse- ment,'-dans le but d'assurer la protection du porte-électrode et du câble en cas de panne du système de refroidissement précité.
De plus, le porte-électrode est muni d'un moyen de ré- glage manuel de la longueur de l'électrode, opérable pendant le soudage.
L'invention sera décrite en détail ci-après avec réfé- rence aux dessins annexés dans lesquels:
La fige 1 est une coupe du porte-électrode et du fusi- ble y associé suivant la réalisation préférée de l'invention;
La fig. 2 est une coupe transversale de la poignée de l'appareil, suivant la ligne 2-2 de la fig. 1;
La fige 3 est une coupe transversale du fusible, sui- vant la ligne 3-3. de la fige 1;
La fig. 4 est une coupe transversale du fusible, suivant. la ligne 4-4 de la fig. 1;
La fig. 5 montre en pièces détachées les éléments du fusible;
La fige 6 est une coupe d'un manchon de protection pour longues électrodes;
Les tige- 7 et 7a constituent ensemble une vue en coupe longitudinale d'un porte-électrode conforme à une deuxième forme de réalisation de l'invention, utilisant une électrode de moyn calibre;
<Desc/Clms Page number 4>
La fig. 7 est une coupe longitudinale de la partie supérieure du porte-électrode, et
La fig. 7a en est une coupe longitudinale de la partie inférieure;
La fig. 8 est une coupe transversale suivant la ligne 8-8 de la fige 7;
La fig. 9 est une vue analogue à la fig. 7a illustrant un porte-électrode pour électrodes de plue petit oalibre;
La fig. 10 est une vue analogue aux fige. 7a et 9, montrant la disposition adoptée pour des électrodes de plus gros calibre;
La fig. 11 eet une coupe transversale suivant la ligne 11-11 de la figure 10, et
La fige 12 est une vue en perspective du support d'é- lectrode interchangeable représenté sur la fig. 10.
L'appareil à souder à l'arc à émission de gaz inerte et refroidi à l'eau, constituant une première forme de l'inven- t ion et représenté sur les figures 1 à 6, comprend un canon Isolé T muni d'une poignée M consistant en un cylindre rigide da matiè- re isolante, comme de la fibre, une matière plastique ou similai- re, et une tête D supportant l'électrode E et l'ajutage N. Celui- ci est fait en matière réfractaire de préférence en céramique genre porcelaine pour bougies d'allumage ou en lave fondue.
L'électrode E est constituée d'une matière réfractaire telle que le tungstène, le molybdène, ou analogue. L'électrode E, montée à glissement dans un supporr, d'électrode B à 1'intérieur de la tête D est maintenue en position par un serre-électrode G. Le support B et le canon T sont refroidis à l'eau, le support B étant pour- vu d'une chemise d'eau J alimentée a travers le canon T. Le tuyau de retour contient un câble électrique C amenant le courant de soudure, qui traverse 10 canon T, le support B et le serre-élec-
<Desc/Clms Page number 5>
tiode G pour aboutir à l'électrode E.
La câble C comporte un fusiole F monté dans un dispositif refroidi à l'eau, logé dans une cartouche isolante S de construction semblable à celle de la poignée M.
Le canon T comprend un tuba métallique 10 pourvu d'une rallonge 12 constituant la tête D. Cette rallonge 12 comporte de préférence une ouverture 13 dans laquelle est soudée l'extrémité ouverte du tube 10 qui est avantageusement coupée en sifflet* La surface extérieure de cet assemblage est complètement recouverte d'un? couche continue de matière isolante 14, de préférence du caoutchouc moulé ou une matière plastique convenable.
Le support d'électrode B, monté sur la rallonge tubulai- re 12, présente un forage axial dans lequel peut coulisser l'é- lectrode E. L'extrémité Intérieure du support B est taraudée en
12 pour recevoir un capuchon 16 en matière Isolante destine à assurer la continuité de l'isolement de l'appareil. L'extrémité extérieure du support B, élargie en 17 d'une quantité correspon- dant à l'épaisseur de l'isolant 12, est filetée pour recevoir
1'ajutage N en matière céramique. L'extrémité extérieure du fora- ge du support d'électrode est élargie et taraudée pour recevoir serre-électrode G, dont l'extrémité est rendus pour constituer de± doigta élastiques 20.
Le serre-électrode G est de préférence amo- vible et remplaçable, dans le but de pouvoir le remplacer par d'autres dont les doigte élastiques 20 sont établis pour des dia- mètres d'électrodes plus glands ou plus petits, suivant l'inten- sité du courant utilisé.
Pour amener le gaz Inerte à l'ajutage en céramique N, un tube 21 est monté à l'intérieur du tube 10 et soudé dans un orifi- ce du apport B. A remarquer que le forage du support est élargi au-dessous du filetage 15, de manière à former une chambre annu-
<Desc/Clms Page number 6>
laire 22 entourant l'électrode E et recevant le gaz venant du tube 21. Le forage du serre-électrode G est de même élargi pour prolonger la chambre annulaire, tandis que des perforations radia- les 23 sont forées dans la pièce G pour laisser passer le gaz ve- nant de la chambre annulaire 22 vers l'Intérieur de la tuyère N.
La chemise d'eau du support d'électrode B est constituée par une partie de la surface extérieure de celui-ci, entre le fi- letage 15 et l'élargissement 17, de diamètre réduit pour consti- tuer, avec la surface intérieure de la rallonge 12, une chambre annulaire 24, communiquant par la perforation 13 avec l'intérieur du tube 10. L'eau froide cet amenée à cette chemise par un tube plus petit 25, disposé longitudinalement dans le tube principal 10.
La sortie du tube à eau 25 est courbée vers le bas afin de diriger le courant d'eau par l'ouverture 13 vers le fond de la chemise d'eau. Après avoir traversé celle-ci et contourné le support d'é- lectxode, l'eau de refroidissement traverse l'ouverture 13 et rem- plit le tube principal 10.
Pour sa fixation à la poignée H, le tube 10 est muni d'un manchon 26 isolant en fibre par exemple, assurant la continuité de l'isolement extérieur de l'appareil. La poignée M est vissée eux la surface extérieure du mancnon 26. L'extrémité postérieure du tube 10 est soudée à une pièce de raccord 27 recevant les tubes d'alimentation de l'appareil et comportant un fourreau intérieur 28 destiné à renforcer le tube 10.
L'intérieur du tube principal 10 communique avec un pas- sage désaxé de la pièce 27, dans l'extrémité postérieure duquel est soudée une tubulure 30 dont l'extrémité est de préférence cou- pée en sifflet à angle aigu et à laquelle est coudé un câble sou- ple 31, de préférence en tresse de cuivre. Le tuyau souple de re- tour K, de préférence en caoutchouc, est emmanché à la fois sur le câble 31 et la tubulure 30, sur cette dernière d'une manière étan-
<Desc/Clms Page number 7>
che à l'eau.
En- dessous de la tubulure 30, deux tubulures 33 et 34 de plus petit diamètre sont soudées aux extrémités des passages qui traversent le raccord 27 en-dessous du passas désaxé. La tubulure 33 communique avec un tube à gaz 21 dont le bout est soudé à l'autre extrémité du passage. La tubulure 34 communique avec l'extrémité postérieure du tube à eau 25 qui alimente en eau de refroidissement la chemise 24.
Un tuyau flexible à gaz, en caouton oue ou similaire est emmanché d'une manière étanche sur l'extrémité de la tubulu- re 33.
Un raccord 37 relie le tuyau 36 à une pries de gaz, tel que de l'hélium, de jargon ou tout autre gaz inerte de pré- férence mono-atomique.
Un tuyau flexible 38 en caoutchouc ou similaire amenant 1 'eau à la tubulure 34, est fixé à celle-ci d'une manière étan- che et est relié au moyen d'un raccord 39 à une source d'eau de refroidissement de préférence e ous une pression de 10 à 75 livres par pouce carré.
Les trois tuyaux K, 36 et 38 sortant de l'extrémité postérieure de la poignée tubulaire X sont protégée par une en- veloppe flexible 32, par exemple un tuyau de caoutchouc de grand diamètre.
Le tube de retour d'eau K traverse un dispositif à fusi- ble contenu dans la cartouche S. D'après la fig. 5 chaque extré- mité du fusible F traverse une fente 40 d'un disque de centrage 42, lequel est serré contre un épaulement 43 (1. un support 44 par un écrou de serrage 45, et dont la rotation est empêchée par un ergot 16 engagé dans une rainure 47 de l'épaulement 43. Ltextré- mité du fusible est recourbée contre la face extérieure du disque de centrage 42 et est serrée contre celui--ci par la pointe de con-
<Desc/Clms Page number 8>
tact 48 de l'écrou de serrage 45, Ce dernier est pourvu de passages longitudinaux 49 pour l'eau de refroidissement.
Le fusible F est logé dans un barillet central 50 muni à ses extrémités de deux supports 44. Le tuyau de retour d'eau K est emmanché d'une manière étanche sur une tubulure 51, dans l'extrémité coupée en sifflet de laquelle est brasé le conduc- teur 31. Un manchon d'accouplement 52 relie la tubulure 51 au suppoit adjacent 44. Une disposition analogue assure la fixa- tion du deuxième support 44 à la tubulure 55 soudée à un raccord 56 muni alun passage 5? conduisant à un ajutage de décharge 59, lequel est relié au moyen alun tuyau flexible 60 à la conduite d'évacuation* Un conducteur 63 en forte tresse de cuivra, est soudé dans un alésage du raccord 56. Ce conducteur,qui est ali- menté de courant de soudure par une source convenable, est re- couvert dtun isolant 64.
En fonctionnement, le courant de soudure venant du conducteur 63, traverse successivement le raccord 56, la tubu- lure 55, l'accouplement 52, le support 44, l'écrou 45, le con- tact 48, le fusible F, et dans l'ordre inverse les pièces cor- respondantes vers la tubulure 51, le conducteur 31, la tubulure 30, le raccord 27, le tube 10, le capuchon 16, les doigts 20, et l'électrode E pour alimenter l'arc.
Pendant ce temps le gaz venant du raccord 37 traverse la tubulure 33, le tube 21 et le support B, les perforations 23 pour pénétrer à l'intérieur de l'ajutage N d'où il sort en con- tournant l'arc.
D'autre part l'eau (la refroidissement venant du rac- cord 39, traverse le tuyau 38, la tubulure 34, le tube 25, pé- nétre dans la chemise d'eau par l'ouverture 13 et ressort par celle-ci vers l'intérieur du tube 10, puis traverse le passage désaxé du raccord 27, la tubulure 30, le tuyau souple K, la tu-
<Desc/Clms Page number 9>
bulure 51, l'accouplement 52, les perforations 49, la fente 40 et le manchon, ensuite les marnes organes en sens inverse vers la tubulure 55, le passage 57, le tuyau 60 vois le raccord de décharge 62.
Le fusible F, calibré pour une intensité inférieure à celle du courant de soudure, supporte une surcharge grâce à l'ac- tion réfrigérante de l'eau* De ce fait, si le système de refroi- dissement cesse de fonctionner, le fusible tond et interrompt le circuit de soudure, même sous la courant normal.
Lorsque lton désire utiliser une électrode plue longue, le capuchon représenté sur la fig. 6 peut être prévu* Ce capu- chon peut être vissé par son taraudage d extrémité 65 sur le filetage 15 du support d'électrode. Il comporte une gaine allon- gée de protection 66 qui, vissée sur lo raccord 65, constitue une boîte à bourrage pour le bourrage 67 lequel enserre l'élec- trode de manière à constituer pour celle-ci - et particulière- ment pour les électrodes de gros calibre - un moyen de serrage supplémentaire empêchant tout glissement lors de la soudure sous de fortes intensités de courant.
L'appareil à souder suivant la deuxième forme de l'in- vent ion, représenté sur les figs. 7 à 12, comprend un cylindre 70 constituant le corps principal du dispositif. L'extrémité inférieur re de ce cylindre 70 est munie d'un serre-électrode 71, permettant un coulissement longitudinal de celle-ci. Un ajutage N, monté à l'extrémité inférieure du cylindre 70, entoure l'extrémité infé- rieure de l'électrode E. Le cylindre 70 comporte une chemise de circulation de fluide de refroidissement 72, disposée concentri- quement autour de l'électrode B et s'étendant sur pratiquement toute la longueur du cylindre 70 et de l'électrode E.
L'extrémité supérieure du cylindre 70 eet munie d'une tête 75 servant à alimenter en gaz la tuyère N, en fluide de re-
<Desc/Clms Page number 10>
froidissement la chemise 72 et en courant de soudure le serre- électrode 71. Cette tête 73 sert paiement de support au dispo-- sitif d'avancement do l'électrod@ E à travers les pincée 71 et la tuyère N. Un boîtier isolant 74 monté sur la tête 73 recouvre les tuyaux flexibles d'alimentation, le câble d'amenée de courant et le dispositif devancement.
Dans la forme d'exécution représentée sur la fig. 7, le cylindre 70 comprend plusieurs tubes concentriques dont le tube interne 75 constitue à la fois un logement pour l'électro- de E et la paroi interne de la chemise d'eau 72, dont le tube 76 constitue la paroi externe. Le tube suivant 77 sert d'enveloppe protectrice, l'espace compris entre les tubes 76 et 77 étant remplid'une matière électriquement isolante 78. Une crémaillère rapportée s'étend longitudinalement le long du.tube.
A l'extrémité antérieure du cylindre ?0, les tubes 75 et ?b sont fixés à une douille 80 emboîtée dans l'extrémité du tube 76 et comportant un alésage conique central 81 formant siè- ge. Le tube 75 servant de logement à l'électrode E est fixé à l'extrémité de plus petit diamètre de l'alésage conique 81, de manière à constituer avec la douilla 80, le fond de la chemisa d'eau 72. La douille 80 se termine vexe le bas par une bride 82 de plus grand diamètre, taraudée et dont la surface extérieure est polygonale pour pouvoir être prise dans une clef.
La douille 80 ect conditionnée pour recevoir des sup- porto d'électrode interchangeables 83, qui différent entre eux par le diamètre de leur alésage convenant pour des électrodes de différents calibres. L'axtrémité intérieure de chaque support d'électrode 83 est conique et tendue pour constituer des doigts élastiques 84 qui s'engagent dans le siège conique 81. Chaque support 83 comporte une partie polygonale intermédiaire 85, des- tinée à recevoir une clef servant au serrage à frottement dur de
<Desc/Clms Page number 11>
l'électrode. Chaque support d'électrode 83 est fileté en 8b pour recevoir l'ajutage N, qui est également interchangeable avec d'autres ajutages convenant aux différents calibrée d'électrode.
L'électrode de calibre moyen représentée sur les figs. 7 et 7a est adaptée à un support 83 d'alésage moyen M recevant un ajuta- ge de diamètre moyen P. L'électrode de plue petit calibre repré- sentée sur la fige 9 est maintenue dans un support 83 ayant un alésage plus étroit 8? et muni d'un ajutage de plus petit diamè- tre.L'électrode de plus fort calibre de la fig. 10 est maintenue dans un plus grand alésage L du support 83, l'ajutage ayant uns plue large ouverture R. Les alésages des supporte d'électrode 83 sont munis de rainures longitudinales 88 communiquant par leurs extrémités Intérieures avec les tentée comprise entre les doigts élastiques 84 et par leurs extrémités extérieures avec les fora- ges radiaux 89 qui communiquent avec l'intérieur de la tuyère N.
L'isolement du porte-électrode est étendu au support 83 au moyen d'un fourreau rigide 90 en matière isolante similaire, qui se visse sur l'extrémité inférieure de la gaine Isolante 78.
L'extrémité postérieure du cylindre 70 est fixée à la tête 73 comprenant une pièce 91 dont la petite extrémité est serrés à l'intérieur du tube 78. Cette pièce 91 comporte un alé- sage central 92 pour la fixation du tube d'électrode 75 consti- tuant la paroi du fond de la chemise d'eau 72. La pièce 91 est élargie vers le haut de manière à fournir l'espace nécessaire pour trois forages excentrée (fig. 8) dans l'un desquels est soudé un tube 93.
Le câble d'amenée de courant. 94 est soudé ou braeé à l'intérieur de ce tube tandis que le tuyau flexible 95 amenant l'eau de refroidissement eet emmanché extérieurement sur ce tube, lequel communique, par des foragos 96 prévus dans la piè- ce 91,avec la chemise d'eau.
<Desc/Clms Page number 12>
L'arrivée d'eau s'effectue par un raccord fileté 97, vissé dans un autre forage excentra et raccordé au tuyau flexi- ble d'admission 98. Le raccord communique par des forages 99 prévus dans la piece 91 avec le tube d'entrée 100 lui attend longitudinalement à l'intérieur de la chemise d'eau pour débou- cher à. son extrémité inférieure comme 0 test visible sur la fige 'lA-
Le troisième forage excentre 101 est destiné à recevoir un raccord pour le tuyau flexible 102 d'arrivée du gaz inerte.
Ce raccord communique par des forages "ad hoc" 103 avec l'alésa- ge central 92 dans lequel est logé le tube d'électrode 75.
L'extrémité supérieure de l'alésage central de la piè- ce 91 reçoit un écrou 104 traversé par une vis mère 105 qui ee prolonge axialement dans le tube 75 pour venir en prise avec l'extrémité supérieure de l'électrode E. L'extrémité supérieure de la via mère 105 est munie d'une cheville transversale 106 avantageant dans une fente longitudinale 107 d'un manchon entrai- neur 108 solidaire d'un bouton de manoeuvre 109, monté dans un bouton isolant 110. L'extrémité Inférieure du manchon entraîneur 108 repose dans une crapaudine sur le dessus de l'écrou 104.
La pièce 91 est munie d'une enveloppe 111 de Matière isolante vissée sur l'isolant 78 du cylindre 'la. L'extrémité su- périeure évasée de l'enveloppe 111 reçoit 1''extrémité d'un man- chon tubulaire 112 de matière isolante .rigide, pourvu dtun ori- rice pour le passage des tuyaux flexibles 95, 9 et 102. L'ex- trémité supérieure du manchon 112 est fermée par le bouchon 110, en matière isolante de composition analogue, ces différentes parties étant assemblées d'une manière démontable au moyen d'une longue vis 114 dont la tâte est logée dans le bouchon 110 et qui vient ee visser dans la pièce 91, en traversant l'espace intérieur du manchon 112.
<Desc/Clms Page number 13>
Pour l'emploi de l'appareil, on tourne le bouton de commande 109 en vue de faire remonter la vis mère 105 et de ramener la cheville 106 au sommet de la fente 10?. On choisit d'après le calibre de l'électrode utilisée un support 83 et un ajutage N appropries, de manière a délimiter un espace annulaire convenable entre l'ajutage et 1 électrode. On enfonce l'électro- de à travers le support 83 dans le tube 75 Jusqu'au contact avec l'extrémité inférieure de la vis mère 105. Le support 83 est ensuite serré assez fort maie de manière à permettre toutefois l'avancement de l'électrode sous l'action de la via mère.
Après mise en place de l'électrode et après montage du tube 77 et de sa crémaillère 79 dans le porte-chalumeau d'un dispositif d'avancement convenable, le tube flexible d'amenée d'eau 98 est relié à un'- source d'eau propre sous pression, le tuyau flexible de décharge 95 est dirige vers le collecteur d'é- vacuation, le câble d'amenée de courant 94 est raccordé à une source convenable de courant de soudure, tandis que le tuyau 102 est relié à une source de gaz inerte sous pression (hélium, argon etc.
)
En fonctionnement, le tube 77 est rapproche de l'ouvra- ge à eouder au moyen du bouton de réglage du porte-chaluiaàau qui actionne un pignon engrenant avec la crémaillère 79, jusqu'à l'a- morçage d'un arc entre l'électrode E et 1,'ouvrage. Le mécanisme d'avancement fait progresser le porte-électrode, à la vitesse re- quise par la soudure, le long de la ligne de soudure. Le courant de souffre venant du câble 94 traverse le tuba 93, la pièce 91, le tube d'électrode 75, le tube extérieure 76 et la chemise d'eau comprise entre ceux-ci, la douille 80, le pavillon 83 pour abou- tir à l'électrode à partir de laquelle il forme l'arc jaillissant vers l'ouvrage.
<Desc/Clms Page number 14>
Le gaz inerte provenant du tuyau 102 traverse l'a- lésage 101, les forages 103 de la pièce 91, l'alésage central
92, le tube central ?5, le siège conique 81, passe entre les doigte élastiques 84, traverse les rainures 88 et les forages 89 pour arriver dans l'ajutage N d'où il sort en un courant annulaire entourant l'arc*
L'eau de refroidissement venant du tuyau flexible 98 traverse le raccord 9?, les forages 99 de la pièce 91, le tube 100 débouchant dans la ch-mise d'eau, traverse celle-ci pour en sortir par les forages 96 de la pièce 91 et le raccord 93, et de là pénètre dans le tuyau 95 en contournant le câble d'arrivée 94 et sort vers le collecteur d'évacuation.
Lornque l'usure de l'électrode en nécessite l'avan- cemnt, on actionne le bouton 109 sans arrêter obligatoirement le mécanisme d'avancement; le manchon 108 tourne, entraînant dans ca rotation, par la cheville 106, la vis 105 qui, tour- nant dans l'écrou 104, fait avancer l'électrode de la longueur compensant l'usure.
Au fur et à mesure de l'avancement de l'é- lectrode, la cheville 106 descend dans la f(nte 107 ce qui permet l'immobilité axiale du bouton 109, c'est-à-dire que cette disposition écarte l'inconvénient du déplacement longi- tudinal du bouton avec la via et l'encombrement supplémentaire qui en résulte lors de l'emploi d'une électrode longue nou- velle.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.