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"PISTOLET DE SOUDURE"
La présente invention est relative à un appareil pour la soudure électrique et, en particulier, à un appareil servant à faire avancer continuellement un fil formant élec- trode vers un arc du type protégé par gaz.
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Le procédé de soudure électrique avec des électrodes non consommables et un gaz protecteur, tel que l'argon ou l'hélium, est bien connu* Il est parfois à souhaiter d'uti- liser une électrode consommable et il n'existe pas jusqu'ici d'appareil satisfaisant permettant d'utiliser une électrode avançant de façon continue, avec un arc protégé par un gaz inerte.
La présente invention est relative à un appareil de soudure électrique commode et de manoeuvre facile.
Dans cet appareil simple et de fonctionnement satis- faisant, le fil formant électrode arrive de façon continue, en provenant d'une réserve, à un point d'application où le gaz protecteur arrive également. Cette invention assure, pour l'arc, une protection efficace par gaz inerte, lequel sort par un seul grand orifice entourant l'électrode qui avance conti- nuellement. Le gaz s'écoule de façon uniforme ou laminaire de manière à assurer une protection adéquate, en évitantl'entraiî- nement de l'air dans le courant de gaz lorsqu'il sort de l'orifice et entoure l'arc.
D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront de la description détaillée ci-dessous, faite en se référant aux dessins annexés dans lesquels :
La figure 1 est un schéma d'un appareil selon l'invention.
La figure 2 est une coupe longitudinale du pistolet de soudure.
La figure 3 est une coupe suivant la ligne 3-3 de la figure 2.
La figure 4 est une coupe suivant la ligne 4-4 de la figure 2.
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Dans la forme de réalisation représentée, une élec- trode métallique nue ou enduite d'un produit de lavage, vient d'une bobine 6, tournant sur une console 2 et est arnenée par des galets 8 actionnés par un moteur . Un régula- teur centrifuge 10 commande la vitesse du moteur.
L'électrode est amenée à une monture 11 reliée à une conduite flexible 12, de préférence un tube en acier en- roulé en hélice et recouvert de caoutchouc, dont le diamètre interne est un peu plus grand que celui de l'électrode 5. Un raccord en T, 13, fixé sur la monture 11, assure l'arrivée du gaz protecteur tel que l'hélium ou l'argon qui provient d'une source appropriée, comme il aéra indiqué ci-dessous.
Le conduit flexible 12 est monté sur une extrémité d'un pistolet à souder 14 muni d'une poignée 15. De cette fa- çon, l'électrode arrive continuellement au pistolet et vient à l'endroit où l'arc est établi. L'arc est maintenu par un courant provenant d'une machine à souder 16, tel qu'un trans- formateur ou un générateur de soudure dont le courant va au pistolet par un conducteur 17 recouvert d'une garniture iso- lante 18.
Sur la poignée 15 est monté un interrupteur 19, avec contacts 20 et 21 et relié à une gachette 22. Le contact 20 est fixé à l'extrémité d'un conducteur 23 aboutissant à un solénoide 24 relié lui-même à un conducteur 25 dans lequel passe du courant.
L'autre contact 21 est relié, par un con- ducteur 26, à un conducteur 27 dans lequel passe également du courant. Un conducteur 28 relie le conducteur 25 au régulateur 10 puis, par un conducteur 29, au moteur L'autre pôle du moteur 2 est relié par un conducteur 30 à un interrupteur 31 venant porter sur un contact 32 relié au conducteur 27. Un contact 33, relié au conducteur 25, est touché par un inter-
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rupteur 34 relié par un conducteur 35 à un solénoïde 36.
Un conducteur 37 relie le solénoïde au conducteur 27. Les interrupteurs 31 et 34 sont actionnés par le adénoïde 24.
Lorsque ce dernier est excité par fermeture de l'interrupteur 19, les circuits passant par le moteur et le solénoïde 36 sont fermés, le solénoïde 36 actionne un robinet 38 qui com- mande l'écoulement du gaz protecteur venant d'un récipient tel que le cylindre 39 et qui passe dans un réducteur de pression 40 pour aller dans le raccord en T, 13, en amenant ainsi du gaz protecteur qui va dans le pistolet de soudure jusqu'à l'endroit où s'établit l'arc. Ainsi en actionnant la détente 22, l'opérateur peut commander l'avance de l'électrode et l'alimentation en gaz protecteur.
En se reportant aux figures 2 à 4, le pistolet 14 comporte un boîtier 41 en une matière non conductrice, moulée par exemple à la forme voulue. La conduite 12 arrive dans l'ouverture qui se trouve à l'arrière du pistolet et elle y est fixée par vissage dans un bloc conducteur 42. Sur ce bloc est fixée une pièce conductrice 43, par soudure à l'argent ou -autrement, de façon à donner un parcours à faible résistance pour le passagedu courant amené par le conducteur 17 lequel est fixé par une vis 44 dans la pièce conductrice 43. L'inter- rupteur 19 est monté dans la poignée 15 et les conducteurs 23 et 26 sont fixés sur lui* Ces conducteurs 23 et 26, montés dans une gaine isolante 45, peuvent être disposés dans la gaine isolante 46 du conducteur 17 de manière à faciliter la manoeuvre du pistolst.
La poigné 15 est fermée par une plaque 47 fixée au moyen de vis 48 et 49. Une douille isolante 50 entoure la gaine 46. Il est prévu une garde 51 servant à protéger la main de l'opérateur de la chaleur intense de l'a
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Le pistolet de soudure comporte un prolongement 2 en une matière non-conductrice, vissé en53 dans le corps 41, -et un bec 54 en une matière appropriée, telle que du cuivre, muni d'ailettes 55 servant à dissiper la chaleur.
Une pièce d'amenée de courant 56 est vissée dans le bloc 42, avec filets interrompus formant canaux 5'par lesquels le gaz, arrivant par la conduite 15, pénètre dans l'espace entourant la pièce 56. Le prolongement 52 porte une pièce d'espacement 58 servant à maintenir dans l'alignement voulu la pièce 56 et il est muni de canaux 59 permettant le passage du gaz jusqu'au bec 4. Le passage pour le gaz allant de la pièce d'espacement 58 au bec 4 est un passage lisse de grande longueur, comme on le voit sur la figure 2, la largeur de ce passage (c'est-à-dire la distance radiale entre la pièce 56 et la paroi extérieure du passage et la distance radiale entre le fil électrode et cette paroi exté- rieure, à l'endroit où le bec 54 va au-delà de la pièce 56)
estplus du double du diamètre du fil électrode. Comme on l'a dit ci-dessus la forme de réalisation typique de l'invention représentée sur le dessin est destinée à des opérations de soudure dans lesquelles on utilise des fils métalliques formant électrodes ordinaires, nues, ou enduites d'un produit de lavage. Ces fils formant électrode ont un diamètre de 1,2 à 3,2 mm et pour ces électrodes un orifice de bec, ayant un diamètre d'environ 12,7 mm convient et donne la faible vitesse de courant de gaz désirée entourant l'électrode à l'orifice de sortie du bec.
Les canaux 59 qui se trouvent dans la pièce d'es- pacement 58 envoient le gaz axialement vers le bec formant prolongement du passage de gaz et, en conséquence, ces canaux suppriment toute circulation circonférentielle du gaz ou tous
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tourbillons dans le courant de gaz, qui pourraient se produire dans le passage, entre l'extrémité de la conduite 12 et la pièce d'espacement- On remarquera que ces canaux 59 sont dis- posés sur la périphérie du passage pour le gaz ou chambre se trouvant à l'intérieur du prolongement 2 du boîtier et, en conséquence, le gaz est dirigé par ces canaux 59 axialement sur la partie périphérique du passage du gaz de sorte que ce dernier progresse suivant un courant régulier et uniforme dans le bec.
La longueur de ce passage allant de la pièce d'espace ment à l'orifice de sortie est égale à plusieurs fois le dia- mètre du fil électrode, et, par suite, la longueur de ce passage est telle, que les tourbillons ou le mouvement de rotation du gaz tendent à se dissiper avant d'arriver à l'o- rifice de sortie. On remarquera également que le bec 54 constitue un prolongement du passage pour le gaz, prolongement dont la longueur est égale à plusieurs fois le diamètre de l'électrode, et dont le diamètre intérieur a une grandeur telle qu'il donne un courant annulaire de gaz inerte dont l'épaisseur, à la sortie du bec, est égale à au moins deux fois le diamètre de l'électrode.
La pièce 56 amenant le courant doit avoir un dia- mètre interne qui n'est qu'à peine plus grand que celui de l'électrode 2 utilisée. De façon à régler l'appareil pour une électrode plus grande ou plus petite, il suffit de séparer le prolongement 52 du corps 41 du pistolet, d'enlever la pièce 56 et de la remplacer par une autre de dimension voulue. Etant donné la courbure résiduelle de l'électrode 5 du fait de l'enroulement sur là bobine 6, l'électrode, en passant dans la pièce 56 d'amenée de courant, assure un con- tact suffisant avec celle-ci pour donner une bonne conducti- bilité électrique, malgré que le diamètre intérieur de la
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pièce 56 soit légèrement plus grand que celui de l'électrode.
Au point où l'électrooe 2. pénètre dans la monture 11, une douille 60 en caoutchouc ou matière analogue est main- tenue par un bouchon 61 de manière à assurer une liaison her- métique. Une pièce de liaison 62, montée sur la conduite 15, est maintenue sur la monture par une coiffe 63 de manière à assurer un joint hermétique. Le diamètre intérieur de la monture 11, ainsi que celui de la conduite 12, est tel qu'il permet le passage du gaz autour de l'électrode lorsque celle- ci avance, et, comme on l'a dit plus haut, le gaz circule autour de la pièce 56 d'amenée de courant et arrive au bec 54 entourant l'électrode, où il sert à protéger l'arc. Comme on l'a dit plus haut, le gaz inerte sort du passage contenu dans le pistolet par un orifice unique, de grande dimension par comparaison avec le diamètre du fil électrode.
Ceci est essentiel pour assurer une protection satisfaisante au moyen du gaz inerte et le gaz doit être amené à l'orifice de façon que l'écoulement dans le bec se fasse sans tourbillon. On a proposé antérieurement d'utiliser un bec convergent donnant, autour de l'électrode, un passage pour le gaz dont la largeur n'est pas supérieure au diamètre de l'électrode et, bien que ce bec puisse convenir pour fournir un jet à grande vitesse d'hydrogène ou d'autre gaz ou mélange de gaz réducteur, ces becs à grande vitesse ne conviennent pas pour donner une en- veloppe non turbulente de gaz inerte qui est nécessaire pour empêcher l'air d'accéder à la zone de s oud ure . Lorsque l'on utilise un gaz réducteur, on peut tolérer que de l'air soit entrainé dans le courant de gaz à grande vitesse du fait de l'action réductrice du gaz passant par le bec.
Toutefois, pour assurer une protection par gaz inerte, il est nécessaire
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d'éviter d'entraîner une quantité sensible d'air dans le courant de gaz fourni par le bec et l'invention donne les résultats désirés en assurant, à la sortie du bec, un grand courant de gaz à faible vitesse et sans tourbillons.
L'appareil décrit ci-dessus est simple et donne satisfaction pour effectuer une soudure avec une électrode amenée continuellement et une arrivée de gaz au bec servant à protéger l'arc. Il est relativement léger et l'opérateur peut le manipuler facilement de sorte qu'on peut l'utiliser facilement, dans n'importe quelle position, pour effectuer la soudure.
On peut apporter de nombreux changements à l'appa- reil ci-dessus décrit sans sortir du cadre de l'invention ni sacrifier aucun de ces avantages.
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"WELDING GUN"
The present invention relates to an apparatus for electric welding and, in particular, to an apparatus for continuously advancing an electrode wire towards an arc of the gas shielded type.
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The process of electric welding with non-consumable electrodes and a protective gas, such as argon or helium, is well known. Sometimes it is desirable to use a consumable electrode and it did not exist until now. here a satisfactory apparatus allowing the use of an electrode advancing continuously, with an arc protected by an inert gas.
The present invention relates to an electric welding apparatus which is convenient and easy to operate.
In this simple and well-functioning apparatus, the electrode wire continuously arrives from a reserve at an application point where the shielding gas also arrives. This invention provides effective protection for the arc by inert gas, which exits through a single large orifice surrounding the continuously advancing electrode. The gas flows in a uniform or laminar fashion so as to provide adequate protection, avoiding the entrainment of air in the gas stream as it exits the orifice and surrounds the arc.
Other features and advantages of the invention will emerge from the detailed description below, given with reference to the appended drawings in which:
Figure 1 is a diagram of an apparatus according to the invention.
Figure 2 is a longitudinal section of the welding gun.
Figure 3 is a section taken on line 3-3 of Figure 2.
Figure 4 is a section taken on line 4-4 of Figure 2.
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In the embodiment shown, a bare metal electrode or coated with a detergent comes from a spool 6, rotating on a console 2 and is carried by rollers 8 actuated by a motor. A centrifugal governor 10 controls the speed of the motor.
The electrode is fed to a mount 11 connected to a flexible pipe 12, preferably a steel tube helically wound and covered with rubber, the internal diameter of which is somewhat larger than that of the electrode 5. A T-fitting, 13, fixed on the frame 11, ensures the arrival of the protective gas such as helium or argon which comes from a suitable source, as it aera indicated below.
The flexible conduit 12 is mounted on one end of a welding gun 14 provided with a handle 15. In this way, the electrode continuously arrives at the gun and comes to where the arc is established. The arc is maintained by a current coming from a welding machine 16, such as a transformer or a welding generator, the current of which goes to the gun through a conductor 17 covered with an insulating lining 18.
On the handle 15 is mounted a switch 19, with contacts 20 and 21 and connected to a trigger 22. The contact 20 is fixed to the end of a conductor 23 leading to a solenoid 24 itself connected to a conductor 25 in which passes current.
The other contact 21 is connected, by a conductor 26, to a conductor 27 in which current also passes. A conductor 28 connects the conductor 25 to the regulator 10 then, by a conductor 29, to the motor The other pole of the motor 2 is connected by a conductor 30 to a switch 31 coming to bear on a contact 32 connected to the conductor 27. A contact 33 , connected to conductor 25, is affected by an inter-
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breaker 34 connected by a conductor 35 to a solenoid 36.
A conductor 37 connects the solenoid to the conductor 27. The switches 31 and 34 are actuated by the adenoid 24.
When the latter is energized by closing the switch 19, the circuits passing through the motor and the solenoid 36 are closed, the solenoid 36 actuates a valve 38 which controls the flow of protective gas coming from a container such as the cylinder 39 and which passes through a pressure reducer 40 to go into the T-fitting, 13, thus bringing protective gas which goes into the welding gun to the place where the arc is established. Thus by actuating the trigger 22, the operator can control the advance of the electrode and the supply of protective gas.
Referring to Figures 2 to 4, the gun 14 comprises a housing 41 of a non-conductive material, for example molded to the desired shape. The pipe 12 arrives in the opening which is at the rear of the gun and it is fixed there by screwing in a conductive block 42. On this block is fixed a conductive part 43, by silver soldering or otherwise, so as to give a low resistance path for the passage of the current supplied by the conductor 17 which is fixed by a screw 44 in the conductive part 43. The switch 19 is mounted in the handle 15 and the conductors 23 and 26 are fixed on it * These conductors 23 and 26, mounted in an insulating sheath 45, can be arranged in the insulating sheath 46 of the conductor 17 so as to facilitate the operation of the pistolst.
The handle 15 is closed by a plate 47 fixed by means of screws 48 and 49. An insulating sleeve 50 surrounds the sheath 46. A guard 51 is provided which serves to protect the operator's hand from the intense heat of the air.
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The soldering gun comprises an extension 2 made of a non-conductive material, screwed en53 into the body 41, and a nozzle 54 of a suitable material, such as copper, provided with fins 55 serving to dissipate the heat.
A current feed part 56 is screwed into the block 42, with interrupted threads forming channels 5 ′ through which the gas, arriving via the pipe 15, enters the space surrounding the part 56. The extension 52 carries a part d 'spacing 58 serving to maintain the part 56 in the desired alignment and it is provided with channels 59 allowing the passage of gas to the nozzle 4. The passage for the gas from the spacer 58 to the nozzle 4 is a smooth passage of great length, as seen in Figure 2, the width of this passage (that is to say the radial distance between the part 56 and the outer wall of the passage and the radial distance between the electrode wire and this outer wall, where the spout 54 goes beyond the part 56)
is more than double the diameter of the electrode wire. As stated above, the typical embodiment of the invention shown in the drawing is intended for welding operations in which metal wires forming ordinary electrodes, bare, or coated with a detergent are used. . These electrode wires have a diameter of 1.2 to 3.2 mm and for these electrodes a nozzle orifice, having a diameter of about 12.7 mm is suitable and gives the desired low gas flow rate surrounding the electrode. at the outlet of the spout.
The channels 59 which are in the spacer 58 send the gas axially towards the nozzle forming an extension of the gas passage and, consequently, these channels eliminate any circumferential circulation of the gas or all.
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vortices in the gas stream, which could occur in the passage, between the end of the pipe 12 and the spacer. Note that these channels 59 are arranged on the periphery of the gas passage or chamber located inside the extension 2 of the housing and, consequently, the gas is directed through these channels 59 axially on the peripheral part of the gas passage so that the latter progresses in a regular and uniform current in the nozzle.
The length of this passage from the space piece to the exit orifice is equal to several times the diameter of the electrode wire, and therefore the length of this passage is such that the vortices or the rotational movement of the gas tends to dissipate before reaching the outlet. It will also be noted that the nozzle 54 constitutes an extension of the passage for the gas, an extension of which the length is equal to several times the diameter of the electrode, and of which the internal diameter has a size such that it gives an annular current of gas. inert whose thickness, at the outlet of the nozzle, is equal to at least twice the diameter of the electrode.
The part 56 carrying the current must have an internal diameter which is only slightly larger than that of the electrode 2 used. In order to adjust the apparatus for a larger or smaller electrode, it suffices to separate the extension 52 from the body 41 of the gun, to remove the part 56 and to replace it with another of the desired size. Given the residual curvature of the electrode 5 due to the winding on the coil 6, the electrode, passing through the current supply part 56, ensures sufficient contact therewith to give a good electrical conductivity, although the internal diameter of the
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part 56 is slightly larger than that of the electrode.
At the point where the electrooe 2 enters the mount 11, a bush 60 of rubber or the like is held by a plug 61 so as to provide a hermetic connection. A connecting piece 62, mounted on the pipe 15, is held on the frame by a cap 63 so as to ensure a hermetic seal. The internal diameter of the frame 11, as well as that of the pipe 12, is such that it allows the passage of gas around the electrode when the latter advances, and, as mentioned above, the gas circulates around the current supply part 56 and arrives at the nozzle 54 surrounding the electrode, where it serves to protect the arc. As stated above, the inert gas leaves the passage contained in the gun through a single orifice, of large size compared to the diameter of the electrode wire.
This is essential to ensure satisfactory protection by means of the inert gas and the gas should be supplied to the orifice so that the flow through the nozzle is without vortex. It has previously been proposed to use a converging nozzle giving, around the electrode, a passage for the gas, the width of which is not greater than the diameter of the electrode and, although this nozzle may be suitable for providing a jet at high velocity of hydrogen or other reducing gas or gas mixture, these high velocity nozzles are not suitable for providing a non-turbulent envelope of inert gas which is necessary to prevent air from entering the area of gas. s oud ure. When using a reducing gas, it can be tolerated that air is entrained in the high speed gas stream due to the reducing action of the gas passing through the nozzle.
However, to ensure protection by inert gas, it is necessary
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avoid entraining a substantial amount of air in the gas stream supplied by the nozzle and the invention gives the desired results by ensuring, at the outlet of the nozzle, a large current of gas at low speed and without vortices.
The apparatus described above is simple and gives satisfaction for carrying out a weld with an electrode continuously supplied and a gas inlet at the nozzle serving to protect the arc. It is relatively light and the operator can handle it easily so that it can be used easily, in any position, for welding.
Many changes can be made to the apparatus described above without departing from the scope of the invention or sacrificing any of these advantages.