BE473601A - - Google Patents

Description

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  Mode de soudure protégée à l'arc électrique et dispositifs néces- saires pour travailler d'après cette méthode. 



   On connait différentes méthodes de soudure à l'arc électri- que avec protection des métaux encore liquides ou des soudures se solidifiant, contre les influences nuisibles de l'atmosphère. 



   Les nombreuses expériences ainsi que les recherches appren- nent, que non seulement l'oxygène de l'air est nuisible aux métaux fondant sous l'arc électrique ainsi qu'aux soudures   congelantes,   mais surtout l'azote si peu actif chimiquement. Sous l'influence de la haute température de   l'arc   électrique, l'azote est absorbé en grandes quantités par le fer en fusion et diminue spécialement les propriétés d'allongement et de résistance aux chocs.

   Dans ce but, on se servait entre autres de moyens consistant a répandre le long de la soudure certaines substances chimiques en poudre qui formaient par suite de l'action de la haute température de l'arc 

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 des scories en fusion couvrant le métal ou bien qui par leur dé- composition formaient en plus des scories couvrant le métal, des gaz qui refoulaient la couche d'atmosphère entourant l'arc. 



   La soudure protégée à électrode couverte est également con- nue. Ces sortes d'électrodes produisent de grandes quantités de gaz et forment une atmosphère protégeante ainsi qu'une couche de scories, qui empêchent les gaz nuisibles ambiants de pénétrer dans l'entourage de l'électrode. 



   Ces moyens de soudure ont de nombreux défauts et rendent difficile le travail du soudeur,, en produisant des soudures dont l'allongement et la résistance aux chocs laissent beaucoup à dé- sirer. Un des grands défauts de ces méthodes de travail est   amasi   le manque de propreté des soudures obtenues par suite de la for- mation de. scories. De plus,, la formation de couches de scories tout comme le dégagement des gaz ne peuvent assurer des soudures impeccables par suite des différences   d'homogénité   dans la compo- sition des poudres fondantes ou par suite du manque de précision dans la production des électrodes recouvertes.

   En outre, l'adduc- tion du courant aux électrodes recouvertes présente dans le cas de la soudure automatique, bien des difficultés de sorte que leur application dans les appareils de soudure automatique sont une des grandes sources d'ennuis bien connus. 



   On peut éviter toutes ces difficultés par l'application de l'invention décrite ci-dessous, qui consiste dans l'application d'une cloche, qui sépare l'arc électrique de l'atmosphère environ- nante et permet d'obtenir des soudures impeccables avec une élec- trode nue mais dont l'arc est protégé sans avoir recours à des pou- dres fondantes ou des électrodes couvertes. L'emploi de la cloche protège d'une façon très simple l'ambiance de l'arc de l'atmosphè- re environnante. 



   Dans le but de refouler l'air et l'azote de dessous de la cloche et d'y maintenir un milieu neutre et sans influence sur le 

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 métal en fusion et la soudure, il s'est montré profitable d'emplo- yer des gaz ne contenant pas d'azote, tel que le bioxyde de carbo- ne, l'acétylène, le gaz d'éclairage. La quantité nécessaire de gaz est minimale par exemple en se servant d'acétylène; les quanti- tés de gaz fournies par une simple lampe a main suffisent complète- ment. On peut aussi remplir la cloche de gaz provenant de la com- bustion partielle du carbone contenu dans le fer ou de la combus- tion du carbone ou d'autres substances organiques ajoutées dans le, but d'ioniser   l'atmosp-hère   de   1.'arc.   Dans ce cas, il est nécessai- re d'y introduire l'oxygène indispensable à la combustion.

   L'oxygè- ne qui doit être pur et absolument libre d'azote y est introduit sous pression. Il faut remarquer aussi que l'application de la clo- che protégeante n'empêche pas l'emploi de poudres protectrices ser- vant a couvrir de scories les soudures fraîchement obtenues, comme aussi l'emploi d'électrodes recouvertes. 



   Comme l'ont prouvé les expériences, des avantages inattendus du point de vue de la qualité même de la soudure et de ses proprié- tés exceptionnelles ainsi que des frais minimes d'application de cette méthode ont été obtenus en employant à la place des gaz une atmosphère de vapeur d'eau comme entourage protecteur de l'arc et de la soudure. La vapeur d'eau simple ou surchauffée est introduite sous la cloche. De bons résultats ont également été obtenus par l'emploi de vapeurs provenant d'autres liquides, comme par exemple de liquides organiques. On peut aussi obtenir la vapeur directement sous la cloche; dans ce but on y introduit de l'eau ou un autre li- quide sous forme de gouttes ou de buée, directement soit sur une sor- te de radiateur, soit sur des surfaces chauffées directement par le rayonnement de l'arc sous la cloche. 



   Les vapeurs, spécialement celles de l'eau, peuvent également être employées comma milieu protecteur de l'arc électrique ou comme couche protectrice séparant le milieu protecteur entourant l'arc même et composé par exemple de vapeurs d'un liquide organique ou de 

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 gaz protecteur libre d'azote. Il a été reconnu que pour procéder à la soudure d'objets ayant de petites dimensions, on obtient le plus facilement des résultats inégalables et inconnus jusqu'au- jourd'hui en enfermant ces objets entièrement et hermétiquement dans un espace rempli de gaz ou de vapeur protectrice.

   L'espace étanche nécessaire pour la soudure électrique à main peut être ob- tenu sous forme de sacs inflammables et étanches ou sous forme de caisson possédant des viseurs pour l'observation du processus de la soudure et permettant de conduire l'électrode de long de la ligne de contact des parties à souder. 



   L'invention permet aussi d'employer la soudure protégée soue cloche pour des objets à grandes dimensions. D'après la méthode inventée on peut couvrir la place à souder d'un caisson a surfaces élastiques et possédant une fente au-dessus de l'endroit à souder Par la fente passe une navette possédant uneéléctrode qu'on dirige le long de l'endroit à souder. On peut aussi employer un caisson découvert, dont le couvercle qui est de double longueur glisse dans le sens de la soudure, tout en conservant son étanchéité par- faite avec le caisson. Si   l'objet   à souder est trop long, on peut assembler un certain nombre d'électrodes dans un ou plusieurs cais- sons, de façon à raccourcir visiblement le trajet de l'électrode. 



   A cause de la haute température qui règne sous le caisson il convient de le construire en tôle d'acier, de préférence en a- cier au tungstene. De bons résultats ont été obtenus aussi avec des caissons faits en tôle de cuivre. Le caisson peut aussi être en verre résistant aux hautes températures. Dans ce cas,il conviert d'employer un verre qui ne laisse pas passer les rayons violets et ultra-violets et qui de ce fait, permet au soudeur de ne pas employer de masque protecteur. Dans la construction de la cloche ou de caissons de grandes dimensions, il est indiqué d'employer un manteau a double parois entre lesquelles on fait passer un courant 

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 d'eau ou d'air refroidissant. Si la cloche ou le caisson est   en   métal, dans le but d'observer l'arc ainsi que la marche de la soudure on peut y faire un ou plusieurs viseurs.

   Les viseurs pos- sèdront des fenêtres en verre protecteur. On peut aussi placer dans l'ouverture une installation optique, qui permettra de proje- ter sur un écran l'image de l'arc et de la soudure qui se forme. 



   Ce nouveau moyen de soudure est très avantageux pour la soudure automatique car il n'est plus nécessaire d'employer des électrodes couvertes, comme on le faisait jusqu'à présent ce qui résoud le problème d'adduction du courant à l'électrode. Pour la soudure à l'arc sous cloche ou caisson, on emploie comme électrodes des tiges de fer nu, ce qui ne crée aucune difficulté pour faire contacter le courant électrique. Pour cette sorte de soudure auto- matique la cloche ne doit pas nécessairement posséder de viseur et peut être de construction plus simple car tous les mouvements de l'électrode ainsi que la longueur de l'arc sont règlés   automati-   quement et ne nécessitent pas d'observation. 



   Par contre pour la soudure à main, il est nécessaire d'y installer des   viseurs   pour l'observation, malgré l'emploi du volt- mètre indicateur de la longueur d'arc. 



   La   cloche   ou le caisson doivent aussi posséder des poignées permettant son déplacement par rapport à l'objet à souder. La clo- che peut aussi être construite de façon à posséder une base inter- changeable. Selon la forme de l'objet à souder, on peut y assortir la base de la cloche. 



   Une cloche de forme spéciale sera employée pour la soudure   d'objets se trouvant dans un même plan ; autre devra être em-   ployée pour la soudure de pièces se trouvant dans des plan diffé- rents, par exemple, perpendiculaires l'un à l'autre comme dans le cas des soudures de deux parties d'un objet inclinées l'une par .rapport à l'autre sous un certain angle. La cloche peut se composer 

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 de plusieurs parties mobiles, de façon qu'elles puissent prendre différentes positions par rapport à la forme des surfaces à souder et y garantissent une adhérence suffisante. 



   Les dessins ci-joints nous montrent   schéms.tiquement   quelques exemples d'installation pour la réalisation de ce mode de soudure selon l'invention. 



   La méthode décrite d'après l'invention, peut naturellement être réalisée en se servant d'installations faites autrement que les appareils représentés sur le dessein et la réalisation de chan- gements dans la construction ne peut être considérée comme sortant des limites de la présente invention. 



   La figure 1 représente en coupe une cloche pour la soudure à main le long du plan passant par l'axe vertical. La figure 2 représente la même installation, tournée de 90  par rapport à la figure 1. La figure 3 représente une des constructions possibles de la cloche pour la soudure d'objets de petites dimensions. 



  Les figure 4 et 5 représentent un caisson de protection pour la soudure d'objets de grandes dimensions avec une lignede soudure allongée ou de formes ne permettant pas d'employer le caisson de forme normale; La figure 6 montre l'installation permettant spécialement d'emplo- yer la vapeur d'eau comme milieu protecteur. 



   La figure 1 présente une des modifications de construction de la cloche pour la protection de la soudure à main. L'électrode 1 est conduite dans le goulot d'une cloche composée de deux parties 2 et 3. Dans la partie 3 se trouve une ouverture pour l'introduc- tion éventuelle de l'oxygène nécessaire à la combustion de petites quantités de carbone ou d'un gaz protecteur tel que   l'acétylène .   



  Dans la partie 2 se trouve une ouverture 12 dans laquelle on peut Placer une installation optique qui projette sur un écran opposé l'image de l'arc et de la soudure obtenue. La partie 2 de la clo- che est liée avec la partie 3 par joint à friction et possède sur 

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 son bord intérieur un anneau d'amiante étanche ou en une   autre   matière possédant les mêmes propriétés. 



   Sur la figure 2, on a représenté la poignée 5 en forme de roue servant à faire glisser le long de la ligne de contact à souder la cloche qui repose sur un galet 4. La poignée 5 est re- liée à la cloche par un axe rotatif 6, faisant tourner le galet 7 (figure 1) et permettant le glissement vertical de l'électrode et le règlage à la main de la longueur de l'arc. Le galeù 10 sert de contact au courant électrique de l'électrode (figure 1). Dans l'entonnoir 8 on peut verser par l'ouverture des substances organi- ques ou du carbone en poudre pour provoquer l'ionisation de l'at- mosphère se trouvant sous la cloche. On peut y verser également une poudre fusible servant à couvrir la soudure d'une couche de scories. Les cloches de grandes dimensions peuvent être entourées d'une enveloppe extérieure 15 qui leur est reliée par des ailette-s 16.

   L'ouverture   17 (figure   2) percée dans le manteau extérieur sert à l'introduction du réfrigérant. 



   L'installation d'après la figure 3 est prévue spécialement pour la soudure protégée des tampons pour wagons. A   lintérieur   du caisson à formes spéciales 19 on introduit, en y laissant un certain jeu, le col 22 du tampon qui sera ensuite soudé au plateau 23. Le plateau est fixé à un axe tournant ,sous un angle de 45  dans le manchon de la pièce 20. L'électrode 1 est fixe. Pendant la rotation de l'axe, le tampon est soudé au col 22. 



   La figure 4 représente un caisson 19 placé sur un objet à souder 29. Le caisson possède un couvercle 25 glissant dans une fente 26 avec l'électrode 1. Le couvercle 25 ayant une longueur au moins double de celle du caisson glisse avec l'électrode 1 le long de la partie à souder. 



   La figure 5 montre un objet, par exemple un tambour, soumis a la soudure protégée. Au tambour 27 on a fixé un caisson circulai- 

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 re 19 de forme appropriée et possédant un couvercle glissant 28. 



  Par la rotation de l'objet 27 ainsi que du caisson 19 qui y est   fixé,   le couvercle 28 et l'électrode restent immobile et glissent dans une fente étanche. Le caisson circulaire peut se composer de segments pouvant posséder chacun leur électrode. 



   Comme les essais l'ont prouvé, ce système de soudure exige une expulsion soigneuse de   l'air,   spécialement si l'on emploie comme gaz protecteur des gaz formant facilement un mélange explo- sif, tel que le gaz   d'éclairage.,   l'acétylène. Avant de procéder au remplissage d'air de l'espace du caisson,, il convient d'y évacuer avec soin l'air de façon, que la teneur d'air ne dépasse pas 1%. 



  Le meilleur moyen d'y parvenir est de réunir l'espace protecteur avec un réservoir à basse pression. Dans le but   d'un   rinçage com- plet de l'espace, il est nécessaire de la   repplir   de gaz après l'évacuation de l'air et de répéter cette opération plusieurs fois. 



   Le dispositif réalisé d'après la figure 6 possède une clo- che protectrice extérieure 30 qui entoure l'arc électrique et re- pose sur une pièce étanche 32. Le liquide à évaporer ou la vapeur est introduite dans le caisson ou sous la cloche 30 par une tuyau- terie 33 possédant une soupape régulatrice. 



   Le liquide ou la vapeur dirigée sous la cloche ou le cais- son heurte le collet 31 surchauffé par le rayonnement de l'arc et produit soit le milieu protecteur de vapeur surchauffée soit le manteau protecteur, qui sépare de l'atmosphère entourante le gaz protecteur qui se trouve introduit à l'intérieur de la cloche ou du caisson dans l'entourage de l'arc même. 



   La méthode de soudure 'permet aussid'employer à   @a   place d'électrodes de fer nues, des électrodes de carbone ou des élec- trodes recouvertes. 



   REVENDICATIONS. 

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Claims (1)

1. --------------------------- 1.- Mode de soudure à l'arc protégé caractérisé en ce que la soudu- <Desc/Clms Page number 9> re est exécutée sous une cloche ou un caisson séparant l'arc de l'atmosphère environnante, ayant une influence défavorable sur le processus citerne de la soudure et en ce qu'on introduit sous la cloche ou le caisson un gaz protecteur ne contenant aucun élément nuisible au processus de soudure, spécialement ne contenant pas d' azote.

   2.- Mode de soudure à l'arc protégé caractérisé en ce que comme milieu protecteur pour l'arc électrique on emploie de la vapeur, spécialement de la vapeur d'eau.

   3. - Mode de soudure à l'arc protégé caractérisé en ce que dans l'entourage immédiat de l'arc on emploie un gaz protecteur et au- tour de cette couche de gaz, une couche protectrice formée de va- peur qui sépare ce gaz de l'atmosphère environnante.

   4. - Mode de soudure protégée suivant les revendications 1, 2 et 3, caractérisé en ce que pour la production ou le surchauffage de la vapeur on se sert d'une installation de chauffage placée sous la cloche ou le caisson où la vapeur est chauffée électriquement ou par le rayonnement de l'arc.

   5.- !-Iode de soudure protégée suivant la revendication 1 caracté- à souder risé en ce que l'objetest entièrement ou partiellement placé dans le milieu protecteur d'où l'air a été chassé ou remplacé par le gaz protecteur.

   6. - Mode de soudure protégée, sùivant la revendication 1 caractéri- sé en ce qu'on introduit sous la cloche ou le caisson de l'oxygè- ne servant à la combustion du carbone contenu dans l'acier ou bien on y répand une poudre de carbone ou d'autres substances organiques que l'on brûle pour ioniser l'atmosphère sous la cloche ou dans le caisson.

   7.- Mode de soudure protégée suivant la revendication 1 caractéri- sé en ce que l'on prévoit une buse par laquelle on introduit la poudre fudible en quantité nécessaire pour que l'arc soit couvert de scories en fusion. <Desc/Clms Page number 10>

   8.- Installation pour réaliser le mode de soudure protégée suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le caisson séparant l' arc de l'atmosphère extérieure est fait de métal résistant aux températures relativement très hautes ou de verre, qui ne laisse pas passer les rayons nuisibles violets et ultraviolets.

   9. - Installation pour réaliser le mode de soudure protégée suivant les revendications 1 et 2 caractérisée en ce que la cloche ou le caisson non transparent possède des viseurs munis de verres pro- tecteurs ne laissant pas passer les rayons violets et ultra violets ou possède une installation optique pour l'observation indirecte de l'arc et de la soudure, par exemple par projection sur un écran.

   10.- Installation pour réaliser le mode de soudure protégée sui- vant la revendication 1 caractérisée en ce qu'elle est refroidie par des éléments refroidissants tels que l'eau ou l'air froid.

   11.- Installation pour réaliser le mode de soudure protégée sui- vant la revendication 1 caractérisée en ce qu'elle possède un mé- c&nisme à main pour le réglage de la longueur de l'arc, ajusté à une poignée servant à faire glisser le caisson.

   12.- Installation pour soudure protégée suivant les revendications 1 et 2 caractérisée en ce que la cloche ou le caisson se compose de plusieures parties interchangeables et pouvant se déplacer, ce qui lui permet d'épouser les formes des objets des parties à souder les plus diverses.

   13.- Installation pour soudure protégée suivant les revendications 2-4 caractérisée en ce qu'elle possède à l'intérieur de la cloche une surface chauffée à haute température par le rayonnement de l'arc et sur laquelle tombent les gouttes du liquide à évaporer ou bien sur laquelle est dirigé un jet de vapeur.

   14.- Installation pour soudure protégée suivant les revendications 2-4 caractérisée en ce qu'elle se compose de deux cloches, dont celle située à l'intérieur est remplie de gaz protecteur et l'espa- <Desc/Clms Page number 11> ce entre les deux de vapeur- 15.- Installation pour soudure protégée suivant la revendication 5 caractérisée en ce qu'elle se compose d'un caisson contenant l'objet à souder et en ce qu'elle possède une pièce pour le main- tien de l'objet et pour le déplacer par rapport l'électrode, qui reste immobile.

   16.- Installation pour soudure protégée suivant la revendication 5 caractérisée en ce que l'électrode qui est fixée dans le couver- cle du caisson se déplace autour de l'objet à souder tout en con- servant son étanchéité.

   17.- Variante de l'installation pour soudure protégée suivant la revendication 5, pour des objets à dimensions plus grandes ou à surface 'cylindrique, caractérisée en ce que l'endroit à souder est entourée sur toute aa longueur de gaz ou de vapeur protectrice.

   18.- Installation pour soudure protégée suivant la revendication 17 caractérisée en ce qu'elle se compose d'un caisson placé le long de l'endroit à souder, qui est hermétiquement fixé à l'objet le couvercle avec une ou plusieurs électrodes qui y sont fixées glissant le long de la partie à souder tout en conservant son é- tanchéité avec le caisson.

   19.- Installation pour soudure protégée, suivant la revendication 5, employée spécialement pour des objets cylindriques,caractérisée en ce qu'elle possède un caisson cylindrique fixé hermétiquement à l'objet et dont le couvercle avec une ou plusieurs électrodes se déplace tout en conservant son étanchéité avec le caisson.

   20.- Installation pour soudure protégée suivant la revendication 5 employée spécialement pour des objets cylindriques de petites dimensions caractérisée en ce que l'électrode demeure immobile par rapport à l'objet à souder qui tourne sur un axe à propulsion ex- térieure, le caisson étant rempli de gaz protecteur ou de vapeur protectrice.