BE496844A

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PROCEDE DE SOUDURE ELECTRIQUE A L' ARC.

L'invention se rapporte à un procédé de soudure à l'arc. Le pro- cédé le plus employé est celui de la soudure à l'arc à électrodes métalliques suivant Slavianoff. Toutefois la capacité de soudure y est limitée par le diamètre des électrodes et l'intensité de courant admissible qui en dépend.

D'une façon générale, on s'efforce de dépasser cette limite de la capacité.

Dans ce but on a déjà proposé l'emploi simultané de trois électrodes qui devaient être raccordées par l'intermédiaire de transformateurs à soudure' aux trois phases d'un réseau triphasé. Il n'était toutefois pas possible de construire une pince de soudage qu'on pouvait manier facilement pour saisir les trois électrodes et les trois câbles d'alimentation, et en outre, on n'arrivait pas à faire fondre uniformément les trois électrodes. Cette derniè- re difficulté se rencontre aussi lorsqu'on emploie une électrode double, com- me on en a déjà utilisé dans les appareils de soudure automatiques. Dans ce cas aussi il n'est notamment pas possible d'assurer une fusion uniforme ir- réprochable sur la pièce à traiter et de contrôler le flux de laitier.

Suivant l'invention, on supprime les inconvénients mentionnés en montant sur articulation une électrode à enrobage à l'extrémité de laquelle elle est reliée au conducteur électrique, de manière qu'elle soit inclinée par rapport à la pièce à souder,, dans la direction du cordon de soudure, sous l'action d'une force dirigée vers cette pièce., de telle sorte que l'enrobage de l'extrémité libre touche la pièce traitée et qu'un premier arc électri- que parte de cette électrode, tandis qu'un second arc partant d'une électrode guidée à la main est utilisé à cet endroit.

Suivant une autre caractéristique de l'invention, on peut employer pour la fourniture du courant de soudure un transformateur séparé pour l'é- lectrode fixe et l'électrode déplacée à la main; on est ainsi à même d'assu- rer par une commutation appropriée l'action calorifique maximum aux électro- des ou à la pièce à souder.

En outre, on peut réaliser le procédé suivant l'invention en rac- cordant l'électrode fixe et la pièce à souder à un transformateur et l'élec-

trode à main ainsi que la pièce à un convertisseur. Par ce système de con- nexion on obtient un couplage très avantageux des deux circuits électri- ques et on peut assurer dans de très bonnes conditions le réglage des arcs,
D'autres particularités de 'l'invention ressortiront de la des- cription donnée ci-après avec référence aux dessins annexés.

Dans l'exemple de la Fig. l. une électrode 2 est articulée à l'extrémité où elle est raccordée au câble, à un support 3 au moyen d'un pivot 24, tandis que l'enrobage à son autre extrémité ou extrémité libre repose librement sur la 'pièce à souder 4. L'électrode èst inclinée par rap- port à celle-ci et son axe se trouve dans un plan vertical qui passe par. le cordon de soudure. Il existe deux transformateurs 5 et 6, le premier 5 étant raccordé aux phases I et II et le second 6 aux phases I et III du réseàu triphasé. L'électrode 2 et la pièce traitée 4 sont reliées au trans- formateur 6,tandis que l'électrode 1 de même que la pièce traitée sont raccordées au transformateur5.

Le support 3 est-isolé de la pièce 4. L'é- lectrode 1 est menée à la main et l'arc électrique est amorcé par son in- termédiaire entre 1-'électrode fixe 2 et la pièce à souder. Cet arc conti- nue à brûler alors automatiquement car la distance entre la pièce et l'é- lectrode reste constantemême lorsque l'électrode se consume. L'extrémité de gauche de l'électrode notamment repose continuellement sur la pièce, car l'électrode est toujours repoussée par l'action de la pesanteur sur la piè- ce. Le flux de laitier de cette électrode de même que son arc électrique peuvent être réglés par l'arc de 1-'électrode à main. On peut, en particu- lier empêcher de cette manière l'écoulement prématuré du laitier prove- nant de l'électrode fixe.

On peut aussi employer une électrode non enrobée comme électrode fixe; il suffit dans ce cas de veiller à ce que la distance qui la sépare de la pièce soit maintenue par des pièces d'écartement en ma- tière fusible ou par de la poudre à souder qu'on répand sur la pièce. Les pièces d'écartement de même que la poudre à souder doivent naturellement être constituées de matières isolantes. Comme l'électrode 1 est conduite à la main, on peut aussi maintenir par son intermédiaire un arc électrique à volonté en- tre elle et la pièce à souder ou entre elle et l'électrode fixe.

On peut aussi appliquer le procédé suivant l'invention à une pièce dont'le cordon de soudure est dirigé verticalement ou obliquement. Dans ce cas, l'électrode fixe doit être repoussée contre la pièce par l'action d'un ressort ou 'd'un dispositif analogue.

Sur la fig. 2, l'électrode fixe., la pièce et l'électrode à main sont également désignées par 4, 2 et 1. Il existe ici deux transformateurs 7 et 8 qui sont raccordés d'une part au point zéro d'un transformateur monté en étoile et d'autre part à une phase. Cette disposition offre l'avantage d'assurer une plus haute tension entre les électrodes 1 et 2 qu'entre la pièce 4 et chacune des électrodes.

Dans la forme d'exécution suivant la fig. 3, l'installation com- porte un transformateur 9 et un convertisseur 10. Le transformateur est rac- cordé à la pièce et à l'électrode fixe, tandis que le convertisseur est rac- cordé par un pôle à la pièce et par l'autre pôle à l'électrode à main 1.

Cette forme d'exécution de l'invention permet d?obtenir ce résultat avanta- geux que l'arc électrique entre l'électrode fixe 2 et la pièce 4 exerce un souffle moins puissant.

La fige 4 montre deux convertisseurs 10 et 11. Un pôle de chacun de ces convertisseurs est raccordé à la pièce 4. tandis que l'autre pôle du convertisseur 10 est raccordé à l'électrode fixe 2 et l'autre pôle du conver- tisseur 11 à l'électrode à main. Cette forme d'exécution de l'invention offre l'avantage de pouvoir exécuter le travail en donnant aux électrodes une polarité appropriée tout à fait déterminée.

Dans la forme d'exécution de l'invention suivant la fig. 5, les électrodes fixes 12 et 13 sont raccordées aux bornes d'un transformateur 14.

En outre, il y a un convertisseur 15 dont les bornes sont raccordées d'une part à la pièce à souder 4 et d'autre part à l'électrode à main 1. Ce mode d'exécution offre le grand avantage d'établir le premier arc entre les élec- trodes fixes. De cette façon, la température de la pièce traitée reste re- lativement faible.

Dans l'exemple d'exécution suivant la fig. 6, l'installation comporte un convertisseur 16 dont les pôles sont raccordés d'une part à la pièce 4 et d'autre part à l'électrode à main 1. Un shunt 18 dont les bornes sont reliées à la bobine 19 d'un relais 20, est monté dans le con- ducteur 17 qui mené à l'électrode à main. Pour alimenter l'électrode fixe 2 on se sert d'un transformateur 21 et le relais est monté dans le conduc- teur 22 qui relie le transformateur à l'électrode fixe 2.

L'autre borne du transformateur est reliée par le conducteur 25 à la pièce 4. Cette disposi- tion offre l'avantage que lorsqu'on coupe le courant dans le circuit I en éloignant l'électrode à main 1 on coupe en même temps le courant dans le circuit 11, car on désamorce alors la bobine 19 ce qui provoque l'ouverture du relais 20, Lorsqu'on établit l'arc à l'électrode à main, l'opération se fait en sens inverse.

Dans le procédé suivant l'invention on jouit d'une grande latitu- de, en ce qui concerne l'électrode fixe, dans le choix du diamètre de celle- ci. Si l'on veut par exemple assurer une bonne combustion, on choisira une électrode fixe de diamètre relativement faible. D'autre part, lorsque le cordon de soudure présente une grande section,, on peut choisir une électro- de fixe d'un diamètre supérieur à celui qu'on pourrait employer pour la sou- dure à la main, par exemple plus de 10 mm. De même, on peut avoir pour l'é- lectrode fixe une longueur plus grande que d'habitude.

Dans les opérations de soudure en série où se présentent souvant des cordons de soudure de même longueur, par exemple lorsqu'il s'agit de la fabrication de tubes soudés, on peut aussi employer des électrodes spéciales dont la longueur correspond exactement à la longueur du cordon de soudure.

En particulier lorsqu'il s'agit de cordons de soudure en V ou à gorge, on peut garnir l'électrode fixe d'un mince enrobage ce qui offre l'a- vantage de donner lieu à un arc de faible longueur. Lorsqu'on opère de cette manière il ne pénètre que très peu d'oxygène ou d'azote dans le fer liquide.

Pour remplir toutes les conditions d'une bonne soudure on peut dans ce-cas munir l'électrode à main d'un enrobage plus épais que d'habitude.

Enfin, on peut encore réaliser l'invention en exécutant le sup- port articulé de l'extrémité de l'électrode fixe de telle manière qu'à me- sure que l'électrode se consume il se déplace automatiquement dans la direc- tion de la pièce à souder., de façon que l'inclinaison de l'électrode reste en quelque sorte constante.

Ainsi que le montre la fige 5, on peut au lieu d'une électrode fixe en employer aussi deuxcelles-ci étant alors disposées l'une au-dessus de 1-'autre. On peut aussi employer plus de deux électrodes et dans ce cas cha- cune de celles-ci peut être pourvue d'un enrobage spécial ou bien elles peu- vent être toutes munies d'un même enrobage..

On peut appliquer l'invention avantageusement aussi au système de soudure par apport.

Sous la dénomination transformateur ou convertisseur il faut en- tendre dans l'esprit de l'invention de préférence des transformateurs ou des convertisseurs établis spécialement pour les opérations de soudure, surtout en ce qui concerne leurs caractéristiques.

Suivant une forme d'exécution particulière de l'invention, l'élec- trode fixe est courbe. La concavité de la courbe est alors tournée vers la pièce à souder. De cette manière l'angle par rapport à la pièce reste appro- ximativement constant pendant la fusion. Ceci offre l'avantage de réduire l'action de soufflage de l'arc et d'augmenter la pénétration de l'arc à l'endroit du cordon de soudure. Suivant une autre caractéristique de l'inven- tion on peut serrer l'électrode à une extrémité d'une pièce intermédiaire.,

tandis que l'autre extrémité est fixée par articulation à un support. On obtient ainsi l'avantage que la fusion de l'électrode peut se faire pour ainsi dire jusqu'à son extrémité.

Sur la fig. 7, une électrode courbe 25 est serrée dans l'une des extrémités d'une pièce intermédiaire 26. Celle-ci est fixée à son autre ex- trémité par une articulation à un support 27 ou le câble d'amenée du cou- rant 48 est de préférence également raccordé. Le support est pourvu d'une plaque d'assise isolée 28 et est placé de telle manière que l'électrode se trouve dans le même plan que le cordon de soudure. La courbure de l'élec- trode est déterminée de telle façon que l'inclinaison par rapport à la - pièce à souder reste à peu près constante' pendant la fusion. l désigne l'électrode qu'on manie à la main.

On peut, à l'aide d'une électrode courbe exécuter non seulement des cordons de soudure rectilignes, mais également des cordons de soudure circulaires cylindriques, c'est-à-dire des cordons qui sont déposés sur une pièce cylindrique ou des cordons de forme circulaire formés sur une pièce plane. Toutefois dans ces cordons de soudure la courbure dépend du diamè- tre du cylindre ou du rayon de la courbe plane à souder. Le soudage d'un cordon circulaire cylindrique est représenté sur la fig. 8. On remarquera ici la courbure plus forte de l'électrode 29.

Les figs. 9 et 10 montrent le soudage d'un cordon de soudure cir- culaire sur une pièce plane. L'électrode fixe 30 présente ici une courbure double. La projection verticale de l'électrode sur la fig. 10 qui est une vue en plan, montre une courbe circulaire, tandis que la projection hori- zontale de la fig. 9 qui est une vue en élévation, montre une courbe à peu près identique à celle que représente la fig. 7.

On choisit de préférence pour l'électrode courbe un enrobage à écoulement aussi fluide que possible.. ce qui permet au laitier de s'élever plus facilement. L'enrobage de l'électrode à main est par contre plus tena- ce.

Lorsqu'il s'agit de cordons de soudure de grande longueur, on em- ploie de préférence comme électrodes fixes des électrodes.plus longues que d'habitude par exemple des électrodes d'environ 2 mètres de long. On réalise ainsi une autre économie de temps.

On peut aussi, suivant l'invention, augmenter la vitesse du sou- dage en déplaçant le support de l'électrode actionnée mécaniquement dans le sens de l'avancement du cordon de soudure, par exemple à la main. Ceci offre l'avantage de donner lieu à une vitesse de soudage plus -élevée,
Si l'on soude par exemple simultanément deux électrodes de 4 mm. de diamètre chacune par exemple dans le cas où l'on fait usage d'un porte- électrode fixe, l'épaisseur du cordon de soudure est alors égale à la somme des sections transversales des deux électrodes fondues. Mais si l'on n'exige par exemple qu'une section transversale correspondant à un diamètre d'électro- de de 4 mm on doit alors faire avancer le support de l'électrode fixe à une vitesse égale à la vitesse de fusion de l'électrode fixe.

Dans ce cas, la vitesse de soudure devient à peu près égale au double de celle de la soudure à main avec une électrode de 4 mm.

, Suivant une autre caractéristique de 1-*invention., le support peut être pourvu en dessous d'un ou de plusieurs galets ou autres organes analo- gues qui pénètrent dans le joint soudé. En outre, le support peut aussi cir- culer sur les galets et être pourvu d'un moteur de commande de préférence réglable.

L'invention présente particulièrement des avantages pour le sou- dage de cordons de soudure de faible épaisseur.

Une forme d'exécution d'un support pour électrode actionnée mé- caniquement est représentée à titre d'exemple sur les figs. 11 et 12.

Sur ces figures, le support 31 est pourvu d'un galet 32 qui pâ-

nètre dans le joint de soudure 33 préalablement préparé. Le support est sou- tenu par quatre barres de guidage réglables 34, 35, 36 et 37. Celles-ci sont pourvues chacune d'une coulisse 46 et susceptibles d'être fixées en place au moyen d'écrous à ailettes 38 et 39.

Si l'on déplace le support dans le sens de l'avancement du cordon de soudure, le galet 32 circule dans le joint de soudure 33. Les extrémités inférieures des barres de guidage glissent alors sur la pièce à souder 47, La partie supérieure 41 du support est séparée de la partie inférieure 31 par une plaque isolante 40. A la partie supérieure se trouve un manchon coulis sable 42 qu'on peut fixer en place au moyen d'une clef 43.

Une pièce intermédiaire 44 est- fixée à une extrémité au manchon 42 par une articulation, tandis que son autre extrémité est aménagée sous forme de pince à électrode 45. L'électrode actionnée mécaniquement est ser- rée dans celle-ci. Au lieu du galet 32 on peut aussi employer une simple broche de guidage qui pénètre dans le joint de soudure et est guidée par celui-ci. Une pareille broche convient particulièrement au soudage de joints à gorge.

Un support mobile de ce genre peut aussi comporter deux ou plu- sieurs galets et seulement deux barres de guidage. En outre il peut être pourvu d'un moteur de commande ou être actionné mécaniquement de toute autre manière.

REVENDICATIONS.

Claims

1) Procédé de soudure à l'arc à plus d'un arc électrique. carac- térisé en ce qu'une électrode enrobée est montée sur articulation à l'extré- mité où elle est raccordée au conducteur d'amenée du courant, qu'elle est disposée obliquement par rapport à la pièce à souder, sous l'action d'une force dirigée vers celle-ci, de telle façon que l'enrobage à son extrémité libre touche la pièce à souder et qu'un premier arc électrique parte de cet- te électrode tandis qu'un second arc électrique partant d'une électrode di- rigée à la main est utilisé en cet endroit, 2) Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le courant de soudure est fourni à l'électrode fixé et à l'électrode à main par des transformateurs séparés.

3) Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'é- lectrode fixe et la pièce à souder sont raccordées à un transformateur tan- dis que l'électrode àmain de même que la pièce sont raccordées à un conver- tisseur de courant.

4) Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'un convertisseur de courant est monté entre chacune des électrodes et la pièce à souder.

) Procédé suivant la revendication l, caractérisé en ce qu'il est fait usage de deux électrodes fixes et que la distance qui sépare ces électrodes de la pièce à souder de même que celle qui les sépare l'une de l'autre et la tension sont déterminées de manière que le premier arc élec- trique ne s'établisse qu'entre les électrodes.

6) Procédé suivant la revendication 5, caractérisé en ce que les deux électrodes fixes sont raccordées à un transformateur tandis qu'un con- vertisseur de courant est monté entre la pièce à souder et l'électrode à main.

7) Procédé suivant la revendication 3, caractérisé en ce qu'un re- lais dont la bobine est montée directement dans le circuit de l'électrode à main ou en dérivation sur ce circuit est établi dans le circuit de l'élec- trode fixe.

8) Procédé suivant la revendication 1, ou l'une ou l'autre des re- vendications subséquentes, caractérisé en ce que le support à articulation <Desc/Clms Page number 6> de l'électrode fixe se déplace automatiquement dans la direction de la pièce à souder pendant le soudage, de telle manière que l'inclinaison de l'élec- trode par rapport à celle-ci reste pour ainsi dire constante pendant que l'électrode se consume.

9) Procédé suivant la revendication 1, ou l'une ou l'autre des revendications subséquentes, caractérisé en ce que le diamètre de l'électrode fixe est supérieur à celui de l'électrode à main,, 10) Procédé suivant la revendication 1 ou l'une des revendications subséquentes, caractérisé en ce que l'électrode fixe est courbe.

11) Dispositif pour l'exécution du procédé suivant la revendica- tion 10,caractérisé en ce que l'électrode est serrée dans l'une des extré- mités d'une pièce intermédiaire et que l'autre extrémité de celle-ci est fixée par articulation à un support.

12) Procédé suivant la revendication 1 ou l'une des revendications subséquentes, caractérisé en ce qu'on déplace le support de l'électrode ac- tionnée mécaniquement dans le sens de l'avancement du cordon de soudure, par exemple à la main.

13) Dispositif pour l'exécution du procédé suivant la revendica- tion 12, caractérisé en ce que le support de l'électrode actionnée mécanique- ment est pourvu à sa partie inférieure d'un ou plusieurs galets ou autres dispositifs analogues qui pénètrent dans le joint de soudure.

14) Dispositif suivant la revendication 13, caractérisé en ce que le support circule sur des galets et est pourvu d'un moteur de commande de préférence réglable.

15) Dispositif suivant la revendication 13 ou 14, caractérisé en ce que le support comporte deux ou plusieurs.barres de guidage qui le sou- tiennent latéralement. en annexe 4 dessins.