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" Perfectionnements relatifs à un appareillage et à un procédé de soudure à l'arc ".
La présente invention est relative à la soudure éleotrique et elle vise en particulier un procédé de soudure ainsi qu'un appareillage permettant de mettre en oeuvre le procédé; dans celui-ci, on emploie un gaz protecteur qui a pour effet de protéger la soudure faite à l'arc.
Conformément à la présente invention, on utilise un appa- reillage destiné à souder à l'arc un métal de base, cet appareillage coinprenant une électrode montée en série avec le métal de base, de manière qu'un arc électrique se produise entre ces
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deux éléments, et un dispositif qui enferme le gaz produit par l'arc, suffisamment pour constituer un revêtement protecteur audessus du métal de base dans la région de l'arc et s'étendant tout nu long de l'arc, à partir du métal de base, sur une longueur notable de l'arc; le dispositif précité comporte un courant gazeux qui protège le revêtement de l'atmosphère.
La présente invention vise encore un procédé de soudure à l'arc suivant lequel on utilise un arc entre un métal fusible et on enferme cet arc, grâce à un dispositif comprenant un courant de gaz protecteur maintenu hors de contact avec au moins la totalité de l'arc, excepté au moins une partie de l'extrémité électrode de l'arc.
La nécessité de protéger la zone de travail de l'atmosphère, dans la soudure à l'arc, s'est présentée dans la plupart des cas où l'on utilisait un décapant, soit comme décapant lourd de revêtement placé sur une baguette de soudure, soit comme décapant introduit dans la masse de la soudure. L'utilisation d'une baguette de soudure avec revêtement lourd possède de nombreux désavantages, en particulier dans la soudure automatique ; enef- fet, dans ce cas, 11 y a une certaine difficulté à faire passer le courant de soudure à travers la couche de décapant non conducteur pour qu'il atteigne l'électrode au fur et à mesure du déroulement de l'électrode à partir d'une bobine.
De même, il n'est pas avantageux d'utiliser un décapant sous forme d'une mnsso, car le décapant cache la zone de soudure et, en particulier, en raison du fait que l'applioation et l'enlèvement de la masse de décapant est un travail difficile.
La nécessité d'un procédé de protection plus satisfaisant a été reconnue depuis longtemps et ltune des premières suggestions proposées, a été l'utilisation d'un gaz dans un but protecteur. L'idéal serait l'utilisation d'une baguette de soudure nue, servant d'électrode qui maintient l'arc, en combinaison avec un dispositif enveloppant la zone de soudure d'un gaz protecteur
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convenable. Il faut noter que la baguette de soudure doit fonc- tionner comme électrode et coopérer directement avec le métal de base pour maintenir l'arc qui fait passer le métal de l'électrode au métal de base, grâce au courant produit par l'arc. En d'autres termes, on cherche à produire un arc produisant la consommation d'électrodes et le transport du métal.
Cet idéal présente un contraste avec les dispositions dans lesquelles aucun métal ne provient de l'électrode, et dans lesquelles l'arc fonctionne, non pas comme milieu de transport, mais simplement comme milieu chauffant qui provoque la fusion du métal de la baguette de sou- dure au voisinage de l'arc.
Il y a plus de vingt ans, on a décrit un moyen permettant de protéger la soudure électrique à l'aide de gaz ; moyen con- sistait produire la soudure à l'air en soufflant un courant gazeux protecteur vers la zone de soudure, grâce à un ajutage placé d'un côté de l'arc. A la connaissance de la demanderesse, ce moyen n'a pas été utilisé à échelle industrielle.
Un autre procédé est connu sous le nom de soudure à l'arc à l'hélium; il consiste à maintenir un arc entre une électrode non fusible et un métal de base avec un courant annulaire d'hé- lium placé tout autour de l'électrode. Dans un tel procédé, l'arc ne sert que de milieu chauffant et il ne réalise pas sa fonction de transfert de métal; aussi, lorsque du métal d'apport est nécessaire, on doit placer une baguette de soudure au voisi- nage de l'arc à courant d'hélium pour réaliser sa fusion. Ce procédé de soudure a été mis en pratique sous une très faible échelle.
Un autre procédé de protection par gaz utilisé à faible échelle est celui de la soudure à l'hydrogène atomique ; dansce- lui-ci, on utilise un arc entre deux électrodes non fusibles et on souffle de l'hydrogène sur l'arc sous forme de deux courants annulaires concentriques aux deux électrodes, respectivement.
Dans le présent procédé, aussi, l'arc joue uniquement le rôle
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de milieu chauffant et tout le métal d'apport nécessaire doit être amen,, par une baguette de soudure supplémentaire devant être placée tout près de l'arc.
D'autres procédés de protection par gaz ont été proposés jusqu'ici; ils nécessitent l'utilisation de chambres qui, dans certains cas, renferment la totalité du métal de base ( voir brevet américain HOBART N 1 746 081 du 29 juin 1926 ); dans d'autres cas, ces chambres renferment uniquement une zone superficielle du métal de base ( par exemple, dans le brevet américain LINCOLN N 1 711 151 du 19 septembre 1918). Cette utilisation de gaz protecteur dans des espaces fermés n'a pas été pratiquée à grande échelle.
C'est un fait curieux que, malgré les recherches de plus en plus importantes concernant l'utilisation de gaz pour la soudure à arc protégé, 95 % des soudures à l'arc, actuellement, soient réalisées avec des baguettes de soudure enrobées de décapant.
L'objet principal de la présente invention est un procédé de soudure à l'arc efficace avec protection gazeuse permettant l'utilisation d'une électrode nue, placée à une extrémité d'un arc électrique et assurant l'apport de métal de soudure placé à l'autre extrémité de l'arc. Le but de l'invention est d'obtenir un arc protégé par une gaine gazeuse de type " normal " en ce sens qu'elle possède la propriété de réaliser le transport du métal et de former un cratère, ces deux caractéristiques étant celles des aros formés à l'aide d'une électrode revêtue d'un décapant et de type classique.
La manière d'atteindre ce résultat réside sur certains principes fondamentaux qui sont les suivants :
1 .) Les expériences de la demanderesse lui font penser que les progrès dans la soudure à l'arc avec protection par gaz, ont été retardés prinoipalement par le fait que l'on n'a pas isolé du gaz protecteur, l'arc électrique ou tout au moins, la plus grande partie de cet arc. si l'arc est indûment mis en
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contact des gaz protecteurs, sa propriété de déposer le métal de manière satisfaisante sur le métal de base, à une extrémité de l'arc, ce métal provenant d'une électrode fusible placée à l'autre extrémité de l'arc, est supprimée; il en résulte que la seule fonction de l'arc se réduit à un apport de chaleur qui fait fondre la baguette de soudure au voisinage de l'arc.
Il est bien connu que des résultats meilleurs dans la soudure à l' arc nécessitant l'application d'un métal d'apport peuvent être obtenus uniquement par dépôt du métal d'apport au voisinage du courant produit par l'arc, cette application se faisant d'ellemême. Dans la soudure à l'hélium, ainsi que dans la soudure à l'hydrogène atomique citées ci-dessus, l'arc est malheureusement en contact intime avec le gaz protecteur et, dans les procédés pratiqués jusqu'à ce jour, et cités ici, procédés dans lesquels le gaz protecteur est introduit dans la zone de soudure on n'a pas cherché à exercer une aotion sur le mélange du gaz protecteur et du courant produit par l'aro.
2 .) Les gaz produits par l'arc peuvent être utilisés aveo succès pour protéger la soudure. Les constituants de ces produits gazeux comportent certains gaz libérés par le chauffage du métal, aux deux extrémités de l'arc, par la vaporisation du métal aux deux extrémités de l'aro, par l'émission d'électrons au voisinage du métal chauffé, par l'émission d'ions, par les réactions chimiques secondaires. Le produit gazeux complexe formé par l'arc peut être appelé par exemple, gaz produit par l'arc.
3 .) On peut utiliser un gaz supplémentaire constituant une cloison ou tout au moins une barrière retardatrice qui enferme ou coopère pour enfermer les gaz produits par l'arc; il en résulte que les gaz produits par l'aro forment une couche protectrice qui se trouve être protégée de l'atmosphère. Une paroi ou barrière de gaz supplémentaire est différente d'une paroi solide, en ce sens qu'elle possède une grande efficacité isolante, à la fois des points de vue thermique et électrique. En fait,
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le gaz supplémentaire peut posséder un effet refroidisseur non négligeable. Il existe une propriété du gaz protecteur qui est très utile : c'est sa grande élasticité.
4 .) La couche protectrice désirée, constituée par les gaz produits par l'arc, peut être formée et maintenue de manière pratique, par isolement de l'espace situé autour de l'arc, de manière à enfermer et protéger les gaz précités; cet isolement peut subvenir, tout au moins en partie, grâce à un soufflage de gaz protecteur fait avec soin, de manière à éviter que le gaz protecteur ne vienne au contact du courant formé par l'arc.
L'atmosphère est exclue et ainsi ce mode opératoire s'éloigne de la conception de certains chercheurs qui ont établi que 1' oxygène est essentiel pour qu'il puisse se produire un arc normal avec cratère ( voir l'article de G. F. DOAN et R. E. LORENTZ Jr., dans "The Welding Journal ", 20 (2), supplément de recherches 103s à 108s - 1941 ). Les expériences de la demanderesse indiquent que l'arc normal ne peut exister dans une atmosphère d'hélium pur, non pas en raison de l'absence d'oxygène, mais en raison du caractère inerte des molécules d'hélium qui diminuent le courant produit par l'arc et atténuent son efficacité.
5 .) Le courant de gaz protecteur peut être utilisé comme rideau qui entoure l'arc, mais qui n'est pas en contact avec lui ; ce rideau permet la sortie des gaz produits par l'arc mais il protège ces gaz de l'atmosphère.
6 .) Dans une variante, on peut obtenir une économie exceptionnelle, en utilisant un gaz protecteur plus léger que les gaz produits par l'arc ; on utilise alors une chambre placée autour de l'arc comportant des orifices d'évacuation d'ouvertures appropriées ; ainsi, la vapeur la plus lourde formée par l'arc constitue une couohe protectrice séparée du gaz introduit il y a ainsi une surface de séparation entre les deux gaz au voisinage ou audessus de l'extrémité supérieure de l'arc. Dans une telle disposition, l'arc de soudure se trouve dans sa totalité, ou presque
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dans sa totalité, à l'intérieur de la couche protectrice de vapeur ; le Gaz protégé ajouté, sert de moyen pour constituer un supplément de volume à la vapeur de l'arc; il agit dans la zone formée de la vapeur de l'arc.
7 .) L'utilisation d'un gaz approprié pour compléter l'action du gaz produit par l'arc sans que cet arc voie son action amoindrie, permet une grande latitude de réglage qui n'a pas été atteinte jusqu'à ce jour. Des tentatives faites pour enfermer la zone de soudure tout en permettant le déplacement de l' arc le long du métal de base, pose le problème des fuites de la chambre qui se déplace, tandis qu'une de ses parois reste fixe.
Lorsque le gaz produit par l'aro est enfermé uniquement par des parois solides, le jeu qui se trouve entre les parois qui se déplacent et la surface fixe du métal de base, a une grande importance et une variation très faible de ce jeu peut affecter de manière sérieuse la qualité de la soudure. Un rideau de gaz protecteur supplémentaire qui se déplace en atteignant le métal de base permet l'adaptation aux irrégularités de sa surface, ainsi que, aux variations de toute sorte. Il n'y a plus alors d'éléments très importants en ce qui concerne le réglage d'une telle disposition. D'autre part, l'utilisation de gaz extérieur pour compléter le volume dé gaz produit par l'arc dans une ohambre qui se déplace et qui possède des parois solides rend la fuite et le renouvellement des gaz contenus dans cette chambre moins importants.
Se.) Il peut y avoir des avantages qui jusqu'à maintenant n'ont pas été mis en évidence à utiliser l'hélium pour oonsti- tuer l'isolement de la couche de gaz produit par l'arc, car l' héliuri constitue une masse inerte qui isole une région contenant des électrons libres.
9 .) L'effet des gaz protecteurs sur l'arc qui, généralement, a provoqué de grands désordres dans la soudure à l'arc, peut être contrôlé et dirigé de manière à le rendre utile pour
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faire varier le débit de métal déposé par l'arc. Ainsi, en déplaçant la zone de séparation du gaz protecteur d'une manière que l'on commande, on fait empiéter ce gaz de manière variable sur l'arc électrique, et il en résulte que le débit du métal déposé par l'arc peut être réduit de manière correspondante. On a trouvé que ln chute de tension dans l'arc augmente et que l'intensité diminue au fur et à mesure de l'augmentation de l'empiè- tement des gaz précités sur l'arc, la puissance dépensée restant sensiblement constante.
On obtient ainsi un nouveau mode d.taotion sur le circuit électrique de soudure.
Les descriptions faites dans le présent brevet ont pour but d'exposer les modes d'application pratiques de ces principes.
,'invention a encore les objets suivants : elle vise des dispositions efficaces, mais simples du point de vue construo- tion permettant l'utilisation de gaz supplémentaires pour isoler la couche protectrice des gaz produits par l'arc; elle vise dans certains modes de réalisation une couche protectrice constituée principalement, sinon entièrement, par un rideau de gaz qui peut être utilisé à l'air libre, tandis que la zone de soudure est presque totalement visible; elle vise un dispositif d'ajutage efficace qui permet d'amener un courant de gaz autour d'une électrode pour réaliser la protection de l'air extérieur, sans que l'arc lui-même en soit altéré; elle vise une chambre de soudure avec orifices d'évacuation réglables permettant de faire varier le débit de sortie de gaz de la chambre;
elle vise une chambre de soudure déplaçable possédant un moyen simple pour faire varier à l'intérieur de cette chambre le niveau de la surface de séparation entre la couche protectrice inférieure de gaz produit par l'arc et le volume supérieur de gaz supplémentaire plus léger.
Les objets ci-dessus et d'autres encore apparaitront à la description détaillée qui va suivre, faite en se référant au dessin ci-annexé donné à titre purement indicatif et non limita-
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tif et sur lequel :
La figure 1 est une coupe verticale d'un mode de réalisation de l'invention permettant de mettre en oeuvre le procédé de soudure dans une chambre déplaçable.
La figure 2 est une vue en coupe transversale d'un second mode de réalisation suivant 2 - 2 de la figure 3.
La figure 3 est une coupe verticale du second mode de réalisation.
La figure 4 est une coupe partielle montrant une variante du mode de réalisation de la figure 1.
La figure 5 est une coupe verticale d'un autre mode de réalisation du dispositif de la figure 1.
La figure 6 est une élévation partielle du dispositif de la figure 5.
La figure 7 est une vue en coupe d'un mode de réalisation de l'invention permettant d'obtenir un rideau protecteur de gaz supplémentaire qui enferme la zone de soudure, et
La figure 8 est une vue semblable à la figure 7 représentant un autre mode de réalisation dans lequel on utilise un rideau protecteur mis sous forme d'un courant de gaz supplémentaire.
La figure 1 montre les éléments nouveaux d'une machine à souder qui peuvent être utilisés pour la soudure d'une tôle de faible calibre, avec une baguette de soudure de petit diamètre et courant basse tension. La baguette de soudure nue ou électrode 20 passe entre deux rouleaux d'alimentation 21 faisant partie d'un dispositif automatique olassique ( non représenté ); cette électrode traverse l'orifice axial 22 du porte électrode tubulaire 23; la vitesse d'avancement de cette électrode est synchronisée avec la vitesse de fusion de celle-ci sous Inaction de l' arc 25. Le porte électrode tubulaire 23 est constitué par un métal bon conducteur, de préférence par du cuivre.
Pour éviter la montée des gaz par le porte électrode tubulaire 23, on peut
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placer au sommet du porte électrode un bouchon 26 qui bloque une bague d'amiante 27.
Pour l'établissement du circuit de soudure, un câble électrique 23 est relié à une plaque 30 portant une ouverture, laquelle plaque est fixée à un support 23 à l'aide de boulons 31; un second câble éleotrique 32 placé à l'autre borne du circuit est fixé au métal de base 33 par une borne appropriée 35 et un boulon 36.
Pour assurer le déplacement de la chambre qui entoure la zone de soudure, le porte électrode 23 est entouré à un niveau intermédiaire par un coussinet 37 fixé de manière réglable à l'aide d'une vis de blocage 38. Une paroi cylindrique 40 est vissée ou montée d'une autre,manière sur le coussinet 37; cette chambre, comme indiqué sur le dessin, est placée au-dessus de la surface du métal de base 33 avec un jeu relativement faible.
Le dispositif permettant l'introduction du gaz protecteur supplémentaire dans la chambre ainsi fermée peut être réalisé par un conduit 41 faisant corps avec la paroi cylindrique 40 et muni d'un robinet de gaz 42 relié à un tuyau 43. pour des courants relativement faibles, la paroi de la chambre cylindrique 40 peut être métallique, tandis que le ooussinet 37 est en une matière isolante. Four des courants élevés, cependant, la chambre peut être constituée uniquement par de la céramique.
Le gaz amené par le tuyau 43 peut être, dans le mode de réalisation présent, un gaz quelconque plus léger que le gaz produit par l'arc. On peut avoir, soit un gaz combustible comme l'hydrogène, soit un gaz inerte. L'hélium peut être utilisé avec succès. Le gaz produit par l'arc 25 étant bien plus lourd que le gaz protecteur introduit au-dessus, ces deux gaz restent séparés, à condition que l'on assure une évacuation des gaz de la chambre à un niveau intermédiaire et pourvu que le gaz supplémentaire ne soit pas introduit de manière telle qu'il provoque
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une turbulence au niveau d'évacuation.
Dans la construction de la figure 1, on a prévu un certain nombre d'ouvertures d'évacuation 45 disposées en cercle sur la paroi cylindrique 40 approximativement au niveau de l' extrémité inférieure de l'électrode 20, c'est-à-dire approximativement au niveau de l'extrémité supérieure de l'arc 25. Ainsi, le gaz contenu dans la chambre consiste en un volume supérieur 46 de gaz introduit et un volume inférieur ou couche proteotrice 47 de gaz produit par l'arc; ces deux volumes sont séparés par une surface de séparation 48 disposée au niveau des ouvertures d'évacuation 45. Les gaz des deux volumes 46 et 47 sortent en même temps par les ouvertures 45 comme l'indiquent les flèohes de la figure 1.
Four faire fonctionner le dispositif de la figure 1, on ouvre le robinet 42 pour faire arriver le gaz supplémentaire et, ensuite, on établit l'arc. Il est évidemment important que le débit d'arrivée du gaz supplémentaire soit suffisamment faible pour que celui-ci soit évacué par les ouvertures 45; d'autre part, ce débit doit être suffisamment grand pour maintenir la pression à l'intérieur de la chambre, légèrement supérieure à la pression atmosphérique en évitant l'entrée d'air. On a trouvé qu'il est préférable d'utiliser une pression légèrement supérieure à la pression atmosphérique; cependant, une pression trop élevée dans la chambre fait augmenter la section de l'arc et, par conséquent fait diminuer la densité de courant.
Un général, la dimension ou section totale des ouvertures d'évacuation 45 est principalement déterminée par l'importance du oourant de soudure. Dans un mode de réalisation de l'invention tel que celui de la figure 1, pour souder de l'acier inoxydable II 308, calibre 18, avec une électrode de 2 mm, 3 de diamètre, et un courant de 110 ampères, on prévoit six ouvertures d'évacuation de 1 mm, 6 de diamètre. On prévoit une arrivée d'hélium à une pression supérieure à la pression atmosphérique et à
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un débit de 1 litre à 1 litre et demi par minute ( débit ramené à la pression atmosphérique).
Avec une telle disposition et un tel réglage on obtient une soudure de qualité élevée ; fai- re varier le réglage, on peut faire varier l'intensité du courant de soudure à volonté entre 95 et 125 ampères sans que la qualité de la soudure se trouve altérée.
En ce qui concerne le débit d'arrivée du gaz supplémentaire, le débit d'évacuation et l'intensité du courant, laquelle intensité agit sur le débit de gaz produit, on notera que la chambre est bien plus grande que le volume de gaz produit qu'elle contient, ce volume étant occupé principalement par le gaz supplémentaire. On notera que le débit d'évacuation du gaz par les ouvertures 45 varie avec la pression dans la chambre, cette pression variant à son tour suivant les débits combinés des gaz introduits et des gaz produits.
Le fait que le fonctionnement de l'appareil n'est pas sensible peut s'expliquer partiellement par le volume important de la chambre et par l'existence d'un volume de gaz supplémentaire important ; ceci peut s'expliquer encore par la compensation partielle automatique dans les variations de débit d'arrivée de gaz et de produotion de gaz provoquant des variations semblables dans le débit de sortie des gaz par les ouvertures 45. On a trouvé, de plus, que l'appareil permet des variations notables dans le jeu existant entre la partie inférieure de la chambre cylindrique et la surface du métal de base; ainsi, les irrégularités et les variations de la surface du métal de base n'affectent pas la qualité de la soudure.
La surface de séparation 48 entre le volume supérieur d'hélium et le volume inférieur de gaz produit par l'arc varie en hauteur, et peut être en forme et il en résulte un réglage automatique des différents facteurs sans que l'efficacité de la soudure en subisse des conséquences.
Les figures 2 et 3 représentent un appareil permettant la soudure de pièces plus grosses avec une plus grosse baguette de
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soudure et un courant plus élevé. L'électrode plus lourde 50 est amenée, sous l'action des rouleaux classiques 51, dans le porte électrode tubulaire 52 après avoir traversé un joint d'étanohéité 53; cette électrode établit un arc 55 au-dessus de la partie à souder du métal de base 56. Le circuit de soudure comporte un câble classique 57 relié au support 52 par une borne 58.
A l'extrémité inférieure du porte électrode 52, se trouve une chambre 60 possédant une zone rétrécie 61 permettant son montage sur le porto électrode par l'intermédiaire d'un manchon 62 isolant, par exemple en amiante. La ohambre 60 est constituée par ce que l'on peut appeler une paroi intérieure cylindrique 63 et une collerette circulaire 65. Dans le mode de réalisation particulier représenté, la collerette qui dépasse 65 est filetée de manière à recevoir une bague 66 possédant un rebord intérieur 67. La bague 66 permet de maintenir, d'une manière telle que l'on puisse réaliser un réglage par rotation, une paroi cylindrique extérieure 68 ayant la forme d'un anneau oylindrique avec un reborù extérieur 70.
Un avantage important de la disposition décrite est qu'elle permet de faire varier facilement la section des ouvertures d'évacuation suivant la volonté de l'opérateur.
Pour cela, la paroi cylindrique inférieure 63 est munie d'une série d'orifices 71 situés à distance les uns des autres ; paroi cylindrique extérieure 68 est munie d'une série correspon- dante d'orifices 72,,de telle manière que la paroi cylindrique extérieure puisse être réglée de façon que les orifices 71 et 72 chevauchent les uns sur les autres de quantités différentes.
La figure 2 montre à titre d'exemple, deux orifices 71 et 72 qui chevauchent partiellement, ce qui offre au gaz une section de sortie vers l'atmosphère de valeur moyenne.
Le gaz supplémentaire peut être introduit dans la chambre formée par la cloison 60 d'une manière quelconque évitant la tur- bulence au niveau des orifices de sortie. Dans le mode de réalisation particulier représenté, le gaz supplémentaire provient
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d'une canalisation d'arrivée ( non représentée ); il pénètre dans un passage annulaire 73 de la paroi supérieure de la chambre par un raccord 75 et il descend par une série d'orifices espaces 76.
De préférence, la chambre 60 est refroidie par de l'eau, et, à cet effet, elle possède une chemise d'eau 77 de forme circulaire dont les deux extrémités sont séparées par une paroi 7'3. L'eau de refroidissement provient d'une source appropriée ( non représentée ) elle est introduite dans l'une des extrémités de la chemise 77 pnr un raccord 80 et elle s'écoule jusqu'au second raccord 81.
On pourra comprendre facilement le fonctionnement du dispositif des figures 2 et 3 à la lecture de la description relative la figure 1.
:La figure 4 montre comment la construction représentée sur la figure 1 peut être modifiée de manière que le niveau de la surface de séparation 48 entre le gaz supplémentaire supérieur 46 et le gaz produit par l'arc inférieur 47 soit variable. La construction est très semblable à celle de la figure 1 et, du reste, on utilise des nombres de référence correspondants pour désigner les éléments correspondants.
La paroi cylindrique 40a de la figure 4 porte une collerette 85 qui est filetée de manière à recevoir une bague appropriée 86. La bague 86 possède un rebord intérieur sur lequel vient prendre appui de manière à pouvoir tourner et être réglée, une pièce cylindrique 87. Ainsi, la partie inférieure de la paroi cylindrique 40a constitue ce que l'on peut appeler une paroi intérieure tandis que la pièce oylindrique 87 forme une paroi extérieure qui tourne par rapport à la première.
On notera que les deux parois cylindriques de la figure 4 sont munies de couples d'ouvertures allongées qui se coupent, une ouverture de chaque couple se trouvant sur chacune des parois cylindriques; on notera aussi qu'au moins l'une des ouvertures d'un couple est inclinée de telle manière que la rotation
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relative des deux parois cylindriques fasse varier la hauteur de l'intersection de deux ouvertures. Ainsi, la figure 4 représente une série d'ouvertures inclinées 88 placées sur la paroi cylindrique intérieure et une seconde série d'ouvertures correspondantes 90 mais inclinées en sens opposé et placées sur la paroi cylindrique extérieure. Il est clair que la bague 86 peut être desserrée de manière à permettre un réglage par rotation de la pièce cylindrique 87.
Ainsi, on peut faire monter ou descendre le niveau des ouvertures d'évacuation des gaz matérialisé par l'intersection des ouvertures 88 et 90. Ainsi, la surface de séparation 48 peut se déplacer en montant ou en descendant à volonté de telle manière que le volume supérieur de gaz supplémentaire 46 avance plus ou moins sur l'arc 25.
Comme on l'a expliqué ci-dessus, l'avance contrôlée du gaz supplémentaire sur l'arc provoque une atténuation du soufflage de l'arc par suite de la dilution provoquée par le gaz supplémentaire; il en résulte une diminution d'intensité du courant de l'arc et, par conséquent, une réduction correspondante du débit de métal transporté par l'arc.
La figure 5 représente un autre mode de réalisation de l'invention dans laquelle, de même que dans les descriptions précédentes, un volume de gaz supplémentaire 46 est maintenu dans un espace fermé au-dessus d'un volume inférieur ou couche protectrice de gaz 47 produit par l'arc; une surface de séparation 48 se trouve entre les deux volumes. La figure 5 représente le porte éleotrode classique tubulaire 92 traversé par l'éleo- trode nue 93 qui établit un arc 95 atteignant le métal de base 96. Le porte électrode est entouré d'un manchon isolant et épais 97 qui porte un cylindre métallique 98 formant une chambre supplémentaire fermée au-dessus de la surface du métal de base.
Sur le oylindre 93 est branché un tube de visée 100 dont l'extrémité extérieure est fermée par un certain nombre de lentilles 101 dont une au moins est colorée. L'ensemble de lentilles est
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maintenu entre deux bagties 102 de matière appropriée au moyen d'un visseur 103 vissé sur le tube de visée.
Le gaz supplémentaire provenant d'une source appropriée ( non représentée ) est amené dans le cylindre métallique 98 par le dessus, de préférence par une canalisation 105 reliée au tube de visée, comme représenté; la canalisation d'alimentation est munie d'un robinet de contrôle approprié 106. La seule sortie pour le gaz contenu dans la chambre constituée par le oylindre métallique 98 est le jeu se trouvant entre le bord inférieur du cylindre et le métal de base 96 ; à cela, s'ajoute une encoche 107 qui. est découpée dans le bord inférieur du côté arrière de la chambre lorsque celle-ci se déplace de telle manière que le cordon de soudure formé puisse passer.
L'encoche 107 atteint en hauteur approximativement le niveau de l'extrémité supérieure de l'arc 95 et sa dimension est telle qu'elle puisse réduire suffisamment la sortie des gaz en empêchant l'entrée d'air è l'intérieur de la chambre.
Le tube de visée 100 permet à l'opérateur d'observer la soudure soigneusement et s'il le désire l'opération de soudure peut aussi être regardée sous un angle faible par l'encoche 107.
Dans chacune des variantes de la chambre représentée sur les figures 1 à 6, le métal fondu dans la région de la soudure à l'intérieur de la chambre est effectivement protégé et l'arc est complètement isolé de l'atmosphère. A tous points de vue l'arc est normal en ce sens qu'il est équivalent à un arc très efficace produit de la manière classique par utilisation d'une électrode possédant un revêtement de décapant lourd. Ainsi, la température de l'arc est normale à la fois sur la borne électrode et sur la borne métal de base et il en résulte la formation d'un cratèrede surface et profondeur normales sur le métal de base.
Ce procédé permet de réaliser un cordon de soudure possédant un grain très fin qui indique que l'arc transporte le métal fondu provenant de l'électrode sous forme de particules de très faible
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Dimension. Les dépôts de la soudure sont denses et possèdent un grain très fin ; cette soudure n'est pas poreuse. Le procède peut s'appliquer par utilisation d'électrodes correspondant aux électrodes des autres procédés de diamètre compris entre 1,6 et 8 millimètres.
Les figures 7 et 8 ont pour objet d'indiquer de quelle manière le gaz supplémentaire peut être utilisé sous la forme d'un rideau au lieu d'un volume fermé; ce rideau de gaz permet d'enfermer la zone de soudure et par conséquent ne se trouve pas au contact de l'arc. La figure 7 représente le porte électrode tubulaire classique 110 traversé par l'électrode nue 111 qui permet d'établir l'arc 112 sur le métal de base 113. Autour de l' extrémité inférieure du porte-électrode 110 se trouve une chambre annulaire 115 constituée par une pièce 116 en forme de coupelle et une bague 117 vissée sur cette pièce; la bague 117 est fixée au porte-électrode par un boulon 118; une canalisation 120 est placée sur la partie latérale de la pièce 116 et permet l' arrivée du gaz protecteur;
elle est munie d'un robinet de commande convenable 121.
Au-dessous de la canalisation 120, la pièce 116 possède un rebord circulaire 122 qui est fileté de manière à recevoir une pièce cylindrique 123. La pièce cylindrique 123 forme avec la pièce en forme de coupelle 116 un passage annulaire 125 formant ajutage dont l'extrémité inférieure de sortie est convenablement rétrécie comme représenté. Le gaz provenant do la canalisation 120 pénètre dans la chambre annulaire 115 en réalisant un effet
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de refroidissement sur le porte-élootrode 110. Il s'écoule hors de la chambre annulaire 115 pour pénétrer dans les passages 125 par une série d'orifices 126 disposés en cercle sur la pièce 116.
Des canaux 115 le gaz est chassé sous forme d'un jet annulaire ou rideau continu cylindrique 127. Il est clair que le rideau cylindrique de gaz 127 combiné avec le métal placé à la partie inférieure du porte-électrode et combiné avec le métal de base
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113 constitue une chambre qui se déplace et enferme la zone de soudure. On notera que le rideau de gaz est situé à une certaine distance de l'arc 112, cette distance étant suffisante pour éviter le contact entre le rideau de gaz et l'arc.
Le produit gazeux formé par l'arc constitue un volume 128 qui protège le métal du gaz dans la zone de soudure, le gaz produit par l'arc doit évidemment sortir mais il peut effectuer cette sortie facilement à travers le rideau cylindrique de gaz 127. Ainsi, le rideau de gaz permet une sortie continue du gaz produit par l'arc tout en protégeant de l'air extérieur la couche intérieure 128 de gaz produit par l'arc. Il faut noter, de plus, que le rideau cylindrique 127 constitue tous moments une paroi complètement fermée étant donné que le rideau de gaz exi s- te indépendamment de toute irrégularité ou variation de la surface du métal de base.
Dans la construction représentée sur la figure 8, l'élec- trode nue 130 est amenée de la manière classique dans le porte- électrode 131 de manière à constituer un arc 132 avec le métal de base 133. Cette forme particulière de l'invention a pour but de former un rideau de gaz 135 ayant une forme conique et divergente à partir de l'arc 132. On peut utiliser tous les appareils convenables qui permettent d'obtenir un tel rideau de gaz.
Dans le mode de réalisation particulier représenté sur la figure 8, le porte-électrode 131 possède un diamètre réduit à son extrémité inférieure de manière à constituer la paroi intérieure d'une chambre de gaz annulaire 136. L'extrémité inférieure du porte-électrode 131 est encore réduite de manière à recevoir une pièce 137 de forme conique formant ajutage. La paroi extérieure de la chambre annulaire 136 est constituée par un cylindre 138 viss sur le porte-électrode de la manière représentée; l'extrémité inférieure de ce cylindre est taillée en biseau de manière à coopérer avec la pièce 137 pour constituer l'ajutage 140 divergent ou conique.
Le gaz protecteur est amené à la partie
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supérieure de la chambre de gaz annulaire 136 par une canalisa- tion 141 corunandée par un robinet 142.
Il est clair que dans les modes de réalisation représen- tés à titre d'exemple sur les figures 7 et 8 le poids spécifique du gaz formant rideau protecteur ne doit pas nécessairement être inférieur à celui du gaz produit par l'arc. En fait, on peut facilement utiliser un gaz relativement lourd en particulier lorsque le gaz protecteur est dirigé vers l'extérieur à partir de l'arc de la manière représentée sur la figure 8.
La description faite en détail relativement à des modes de réalisation particuliers de l'invention n'a été donnée qu'à titre d'exemple et on peut en imaginer de nombreuses variantes sans pour cela s'écarter de l'esprit de l'invention.
REVENDICATIONS.
1.) Un appareil de soudure à l'arc d'un métal de base, comportant une électrode montée en série avec le métal de base pour la formation d'un arc électrique entre eux, et un moyen pour enfermer le gaz produit par l'arc suffisamment pour oonsti- tuer une couche protectrice placée au-dessus du métal de base dans la région de l'arc et placée le long de l'arc à partir du métal de base sur au moins une portion notable de la longueur de l'arc, ledit moyen oomprenant un courant de gaz protégeant ladite couche de l'atmosphère.