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PERFECTIONNEMENTS RELATIFS A LA SOUDURE A L'ARC ELECTRIQUE.
La présente invention a trait à la soudure de métaux par l'arc é- lectrique et,plus particulièrement, à des perfectionnements à des moyens des- tirés à provoquer la production d'un arc, sans que l'électrode de soudure vienne en contact avec le métal à souder, et/ou destinés à maintenir l'arc.
On sait qu'un courant haute tension à une fréquence relativement haute superposé au courant de soudure amené à l'électrode de soudure donne- ra lieu à ionisation dans l'espace compris entre l'électrode et la pièce d' ouvrage, permettant à l'arc de soudure de se former.
Jusqu'ici, le courant haute tension,à haute fréquence, superposé était amené par le conducteur suivant lequel-le courant de soudure est amené de sa source d'alimentation. On a constaté qu'un tel courant électrique hau- te tension, à haute fréquence, avait un effet défectueux sur l'isolement nor- mal du'' câble flexible et que la perte dans le.câble, en raison de son fac- teur de puissance comparativement bas et de sa longueur, était d'un ordre im- portant. En outre, la fréquence du courant superposé est telle que la radia- tion, en particulier à partir du câble, trouble la réception radiophonique sur un rayon considérable.
Selon la présente invention, il est prévu, pour la soudure à l'arc électrique, un appareil du type comprenant un support pour l'électrode de soudure à l'arc, ou porte-électrode, et des moyens pour amener le courant de soudure à l'électrode et à une pièce d'ouvrage, pour maintenir un arc de sou- dure à travers -Lui espace séparant l'électrode et la pièce d'ouvrage, lequel appareil est caractérisé en ce qu'il comprend, en combinaison, un générateur haute tension à haute fréquence, monté sur le porte-électrode, dans celui-ci ou près de celui-ci, et agencé pour produire, dans l'espace précité, un poten- tiel haute tension et haute fréquence,.afin d'effectuer l'ionisation initiale dudit espace et contribuer ainsi à la formation de l'arc,
et un générateur d' énergie électrique à basse tension et à basse fréquence, pour l'alimentation du générateur haute fréquence, lequel générateur basse fréquence est construit
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et prévu pour être placé à distance du porte-électrode et pour être relié au générateur haute fréquence par un câble électrique.
Le générateur haute fréquence est, de préférence, monté dans le porte-électrode. La basse fréquence est, de préférence, en dessous de la gam- me des fréquences de radio-diffusion, de telle sorte qu'il n'y a pas inter- férence vis-à-vis de la radio-diffusion. Le générateur haute fréquence est, de préférence, prévu pour produire à radio-fréquence et le générateur basse fréquence est, de préférence, conçu pour produire à une fréquence audible.
L'énergie de la source peut avantageusement être amenée au générateur par un câble séparé de celui qui est employé pour transporter le eourant de soudure.
Le générateur est, de préférence, un oscillateur à éclateur à étin- celles. Un tel oscillateur, lorsqu'il est alimenté avec l'énergie des basses fréquences prévues, est de petites dimensions et il est suffisamment robuste pour résister au dur usage auquel il peut être soumis par son emplacement.
On comprendra que l'invention peut également s'appliquer à la sou- dure à l'arc d'une variété de matières, qu'elle soit effectuée au moyen d'élec- trodes qui fondent pour former une soudure ou au moyen d'électrodes non consu- mables comme, par exemple, dans la soudure en gaz neutre utilisant des élec- trodes au tungstène.
L'invention comprend, pour utilisation dans la soudure à l'arc électrique, un porte-électrode de soudure comportant une pièce conductrice de bout, des moyens pour assurer le raccord électrique entre une électrode con- ductrice et ladite pièce de bout, un récipient isolant attaché à la pièce de bout, un générateur haute tension à haute fréquence à l'intérieur du récipient isolant, lequel générateur comprend un transformateur de couplage à noyau de fer, ayant des enroulements primaire et secondaire,des moyens pour relier l' enroulement primaire dudit transformateur de couplage à une source d'énergie électrique à une faible tension et à une basse fréquence, un transformateur- élévateur de tension, à air, ayant des enroulements primaire et secondaire, un circuit d'oscillateur comprenant un éclateur à étincelles,
un condensa- teur et l'enroulement primaire dudit transf ormateur à air, des moyens reliant le circuit oscillatoire à l'enroulement secondaire du transformateur de coupla- ge pour exciter le circuit oscillatoire, un condensateur de syntonisation et des moyens reliant ledit condensateur de syntonisation,en passant par ledit enroulement secondaire du transformateur à air, des bornes isolées portées par le récipient isolant pour la fixation d'une connexion partant d'une source de courant de soudure, des moyens reliant ledit enroulement secondaire entre la pièce de bout et lesdites bornes, et un écran conducteur autour du- dit récipient isolant.
Une forme de réalisation spécifique de l'invention sera maintenant décrite à titre d'exemple et avec référence aux dessins ci-annexés, dans les- quels : la figure 1 représente un schéma de montage de l'appareil pour sou- dure à l'arc électrique, mettant en oeuvre l'invention, et la figure 2 montre une vue en coupe d'un porte-électrode réalisant l'objet de l'invention et comprenant une partie de l'appareil dont le schéma de montage est donné à la figure 1.
L'appareil comprend, dans cet exemple, un transformateur de soudu- re 10, dont l'enroulement primaire 12 est relié au réseau d'alimentation en courant alternatif 13, un oscillateur 14, alimenté à partir d'un réseau d'a- limentation en courant alternatif 15 (qui est, de préférence, le,même que le réseau d'alimentation 13), et le porte-électrode 16.
Le transformateur de soudure 10 est de construction normale et. l'une des extrémités de son enroulement secondaire 9 est reliée par un câble 20, qui a un conducteur 17, au porte-électrode 16. L'autre extrémité de son enroulement secondaire 9 est reliée à la terre par un conducteur 18, et la pièce d'ouvrage 19 est également reliée à la terre.
L'oscillateur 14, qui est de construction normale, comprend un tu-
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be thermionique à contrôle par grille 21, ayant un des enroulements 22 d'un transformateur 23 relié, dans son circuit de grille, à la fois avec un con- densateur de grille 24 et une résistance de fuite de grille 25, et ayant un autre enroulement 26 du transformateur connecté, dans son circuit anodique.
L'enroulement 26 est syntonisé par un condensateur 27 et un enroulement de sortie 28 est prévu sur le transformateur 23. Le tube 21 est alimenté à par- tir d'un transformateur de réseau 31, qui a un enroulement primaire 32, un enroulement secondaire 33, à branchement central en 34,. et deux enroule- ments 35 et 36 d'alimentation pour le chauffage des tubes.
Les extrémités de l'enroulement 33 sont reliées respectivement aux deux anodes 37 et 38 d'un tu- be redresseur thermionique à double diode 39, dont le filament 41 est ali- men té à partir de l'enroulement 35. Le circuit anodi que du tube 21 est relié entre le filament 41 et le branchement central 34, un premier condensateur de filtrage 42 étant raccordé à travers ce circuit. L'élément chauffant 43 du tube 21 est alimenté à partir de l'enroulement 36.
L'enroulement de sortie 28 fournit un débit d'environ 10 à 20 volts, à une fréquence située entre 2.000 et 12.000 cycles/seconde; cet enroulement est relié, par un câble 50, qui comporte des conducteurs 51 et 52, à l'enrou- lement primaire 53 d'un transformateur-élévateur à noyau de fer 54. L'enrou- lement secondaire 55 du transformateur 54 a, relié avec lui, un éclateur à étincelles 56, ainsi qu'un condensateur 57, en série avec l'enroulement pri- maire 58 d'un transformateur-élévateur à air 61.
L'une des extrémités de l' enroulement secondaire 62 du transformateur 61.est connectée à une pièce de bout 63, en métal, présentant un passage 64 et une vis de serrage 65 pour le maintien d'une électrode 66 de soudure de métaux dans le passage. 1'autre ex- trémité de l'enroulement 62 est reliée au conducteur 17 du câble. Un conden- sateur de syntonisation 67 est également raccordé en travers de l'enroule- ment 62.
@ Le circuit contenant l'éclateur à étincelles 56 et le condensateur 57 produit à radio-fréquence de la manière bien connue et un débit d'environ 2.000 à 3.000 volts,à une fréquence de 10 à 30 mégacycles/seconde, est par conséquent fourni à travers l'enroulement 62. La capacité 'inhérente entre le conducteur 20 et la terre est telle qu'elle a une faible impédance aux radio- fréquences et ferme donc le circuit des radio-fréquences vers la pièce d'ouvra- ge mise à la terre. Un condensateur de dérivation 68 est connecté en travers .de l'enroulement secondaire du transformateur de soudure, pour fournir une branche à faible impédance pour tout courant à radio-fréquence susceptible d' atteindre cette extrémité du conducteur 17.
Le débit à radio-fréquence est donc appliqué entre 1'¯électrode de soudure et la pièce d' ouvrage pour donner l'ionisation initiale désirée de l'espace de soudure.
Les éléments électriques portés par le porte-électrode sont fixés dans un manchon isolant 71, qui est attaché à la pièce de bout 63, et le man- chon 71 est entouré par un écran métallique 72,lequel est relié au conducteur 51, qui est mis à la terre près de l'oscillateur. L'extrémité du manchon iso- lant est fermée par un bouchon isolant 49.
On notera que l'appareil comprend, dans cet exemple, trois ensem- bles principaux, qui sont : le porte-électrode 16, le groupe transformateur de soudure 11 et l'oscillateur 14. Les éléments constitutifs électriques con- tenus respectivement dans ces ensembles sont représentés entourés de rectan- gles dessinés en traits interrompus à la figure 1.
Le groupe transformateur de soudure et le groupe oscillateur sont relativement encombrants et sont nor- malement maintenus fixes et à di stance de la pièce d'ouvrage pendant la sou- dure, de préférence l'un près de l'autre. Le porte-électrode est relié au trans- formateur de soudure et à l'oscillateur par les câbles flexibles 20 et 50 et il peut être facilement transporté, si bien qu'il peut être déplacé dans la mesure où c'est nécessaire, pendant le soudage.
On notera également avec in- térêt que, comme le courant à radio-fréquence est produit dans le porte-élec- trode, et non en un endroit écarté de celui-ci, le débit requis du générateur est de beaucoup inférieur puisque sont évitées les pertes d'énergie à radio- fréquence qui sont inévitables lorsque le courant à radio-fréquence est ame- né, par un câble, d'un endroit éloigné. Les effets nuisibles d'un tel courant
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haute tension à haute fréquence sur le câble transportant le courant de sou- dure fort, à basse tension, effets qui sont associés auxdites pertes, sont évités ou sont réduits à des proportions négligeables.
La radiation qui ac- compagne de telles pertes ét est susceptible de troubler la réception radio- phonique est également minimisée. L'écran métallique 72 mis à la terre prô- tège le générateur à radio-fréquence, qui est de faible encombrement et de petites dimensions. Le câble 20 peut être muni d'un écran, si on le désire, au moyen d'une gaine conductrice isolée. En variante, le condensateur de dé- rivation 68 ou un condensateur additionnel de dérivation peut être raccordé entre le conducteur 17 et la terre, près du porte-électrode.
Il sera avantageusement noté que l'invention ne se limite pas aux détails de l'exemple précédent. Par exemple, l'oscillateur à tubes peut être remplacé par tout autre générateur usuel approprié, donnant un débit' conve- nable, par exemple un convertisseur rotatif. Le porte-électrode ne doit pas nécessairement être portatif; il peut, par exemple, être incorporé dans une machine de soudure automatique dans laquelle le support est déplacé mécani- quement sur la pièce d'ouvrage ou le long de celle-ci.
REVENDICATIONS.
1. Appareil, pour la soudure à l'arc électrique, du type compre- nant un support pour l'électrode de soudure a l'arc ou porte-électrode, des moyens pour amener le courant de soudure à l'électrode afin de maintenir un arc de soudure en travers de l'espace compris entre l'électrode et une pièce d'ouvrage, lequel appareil est caractérisé par le fait qu'il comprend, en com- binaison, -un générateur haute tension, à haute fréquence, monté sur le porte- électrode, dans celui-ci ou près de celui-ci, et prévu pour produire, à.travers ledit espace, un potentiel haute tension et haute fréquence, afin d'effectuer l'ionisation initiale de l'espace, contribuant ainsi la formation de l'arc, et un générateur d'énergie électrique basse tension, à basse fréquence, pour l'alimentation du générateur à haute fréquence,
ledit générateur à basse fré- quence étant construit et agencé pour être placé à distance du porte-électro- de et pour être relié au générateur à haute fréquence par un câble électrique.