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ELECTRODE POUR LA SOUDURE A L'ARC.
L'invention concerne une électrode enrobée assurant une pénétra- tion profonde dans la pièce à souder. Dans la soudure réalisée à l'aide d'u- ne telle électrode, le cordon est essentiellement constitué par le métal des pièces à souder, métal qui est localement fondu sous l'influence de la cha- leur de l'arc et qui remplit le joint avant de se solidifier.
La soudure à l'aide d'une telle électrode offre un notable avan- tage : elle ne requiert que peu de métal d'apport ; est donc bon marché puisque la soudure est plus rapide et que l'on consomme en général moins d'é- lectrodes par mètre courant de cordon. De plus, pour certains assemblages par soudure, par exemple une soudure en bout dont le cordon affecte en sec- tion la forme d'un I, on peut omettre le chanfreinage des bords des pièces à assembler. En appliquant, tant sur la face-avant que sur la face-arrière, une soudure dont la profondeur de pénétration est au moins égale à la moi- tié de l'épaisseur de la pièce, l'assemblage s'étend sur toute l'épaisseur de la pièce.
En soudure, on entend généralement par "électrode à grande pro- fondeur de pénétration" une électrode qui assure une pénétration au moins égale au diamètre du noyau de l'électrode. De telles électrodes permettent d'assembler, par exemple, deux tôles à l'aide d'une soudure bout-à-bout de section en I, l'épaisseur de la tôle étant égale à deux fois le diamètre du noyau ; ces tôles sont alors soudées sur toute leur épaisseur.
Comme on le sait,on peut augmenter la profondeur de pénétration en intensifiant le développement de chaleur dans l'arc. Donc, lorsqu'on dé- sire une pénétration profonde, on porte l'intensité du courant de soudure à une valeur aussi élevée que possible. Toutefois, l'intensité admissible est limitée par la résistance du noyau de l'électrode qui, sous l'effet d'un
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courant de soudure trop intense, pourrait atteindre une température télle que le noyau s'amollisse, fléchisse et que l'enrobage se décompose.
L'augmentation de la tension d'arc, par exemple par l'emploi d'é- lectrodes dont l'enrobage comporte aussi peu que possible de substances a- baissant la tension d'arc, provoque également un grand dégagement de chaleur dans l'arc. L'emploi d'une tension élevée augmente cependant le danger pour le soudeur, de sorte que cette augmentation de tension est limitée. Aussi, les dispositions assurant une augmentation de la chaleur de l'arc ne per- mettent-elles pas d'obtenir une électrode de soudure assurant une profondeur de pénétration au moins égale à l'épaisseur du noyau de l'électrode.
On sait, en outre, qu'une circulation de gaz avantage l'obten- tion d'une profonde pénétration et, dans un procédé de soudure visant l'ob- tention d'une pénétration profonde, on utilise souvent des électrodes dont l'enrobage comporte des hydrates de carbone. Ces substances sont bon marché et renforcent l'enrobage. Pendant la soudure, elles développent une grande quantité de gaz constitué essentiellement par de l'hydrogène, des oxydes de carbone et des composés d'hydrogène. Comme on le sait, l'hydrogène est favo- rable à l'obtention d'une profonde pénétration, car les molécules d'hydro- gène se dissocient dans l'arc et se recombinent par contact avec la pièce, ce qui est accompagné d'un notable effet thermique et apporter donc de la chaleur additionnelle.
Toutefois, on sait aussi que, pendant la soudure des métaux fer- reux, l'hydrogène est dissous par le fer fondu et est souvent difficilement libéré, ce qui peut provoquer de la porosité et des fissures surtout lors- que le fer fondu contient des impuretés. Commie, lors de l'utilisation de pénétrations profondes., la soudure est essentiellement constituée par le fer de la pièce à souder, il est impossible d'éviter la présence d'impure- tés; aussi cette méthode n'est-elle pratiquement utilisée que pour la soudu- re de. pièces en fer très pur.
Pendant l'élaboration de l'invention, on a constaté le fait é- tonnant suivant : on peut obtenir une pénétration profonde en dirigeant sur le fer à fondre par l'arc un gaz essentiellement constitué par des oxydes de carbone et le cordon de soudure obtenu à l'aide d'une pénétration provo- quée par ces oxydes de carbone, ne comporte pas de fissures lorsqu'un lai- tier basique recouvre le métal fondu, même lorsque le métal de la pièce con- tient des impuretés.
On peut provoquer une telle circulation de gaz à proximité du point d'impact de l'arc, en munissant une électrode d'un enrobage ne compor- tant pratiquement pas de matières organiques ou autres substances pouvant dégager de l'hydrogène dans l'arc, mais qui est constitué en grande partie par des carbonates dont le chauffage provoque le dégagement d'anhydride car- bonique. De même, on éliminera, dans la mesure du possible, l'eau qui est parfois fixée fortement à de nombreux ingrédients minéraux de l'enrobage, par exemple en chauffant longuement ce dernier à une température élevée.
L'élaboration de l'invention a montré qu'on obtient une circu- lation de gaz suffisamment intense lorsque, pendant la soudure, l'enrobage dégage une quantité d'anhydride carbonique plus grande que celle correspon- dant à un dixième du poids de fer du noyau à déposer.
L'invention concerne donc une électrode de soudure constituée par un noyau de fer et par un enrobage appelé à former le laitier, enrobage qui contient des carbonates qui dégagent de l'anhydride carbonique dans l'arc, pratiquement pas d'ingrédients pouvant dégager de l'hydrogène dans l'arc, et aussi peu que possible d'eau. Cette électrode est caractérisée par le fait que la quantité d'anhydride carbonique, fixé sous forme de carbonate, par u- nité de longueur de l'électrode, dépasse le dixième du poids du fer du noyau par unité de longueur.
Pendant la' soudure à l'aide d'une électrode conforme à l'invention, il se'forme un dégagement de gaz qui est suffisamment inten- se pour provoquer la pénétration profonde désirée, pénétration au moins éga- le au diamètre du noyau pour autant que l'on emploie un courant de soudure
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d'intensité pas trop faible et que l'on ne déplace pas trop rapidement ou trop lentement l'électrode le long de la pièce à souder.
L'électrode conforme à l'invention comportera, de préférence, un enrobage basique. Comme on le sait,un enrobage basique est essentielle- ment constitué par un carbonate alcalino-terreux éventuellement du carbona- te de magnésium, un fluorure alcalino-terreux, des métaux pulvérulents, des silicates et un liant. L'emploi d'une forte teneur en carbonate alcalino- terreux ou l'application d'un épais enrobage sur le noyau fournit une élec- trode qui satisfait à la condition relative à la teneur en anhydride car- bonique de l'enrobage. Afin d'obtenir un laitier à bonnes propriétés, il est recommandable d'utiliser une teneur en poids, en carbonate alcalino- terreux, comprise entre 25 et 60% de l'enrobage. De plus grandes teneurs laissent trop peu de place pour d'autres composants.
Dans le cas de plus faibles teneurs, l'enrobage acquiert une épaisseur peu pratique.
Outre les carbonates alcalino-terreux et le carbonate de magné- sium, la présence de fluorure alcalino-terreux est important de sorte que, de préférence, cette teneur ne sera pas inférieure, en poids, à 20% de l'en- robage...
De préférence, on évitera dans l'enrobage le carbonate de ma- gnésium à l'état libre, car cette substance forme de l'anhydride carbonique à une température assez basse, mais on peut utiliser du carbonate de cal- cium et de magnésium, par exemple de la dolomie.
Suivant une autre forme de réalisation de l'invention, on tire parti de l'effet directeur du gaz obtenu par un cratère profond tel que formé par les électrodes à enrobage épais. Aussi utilisera-t-on de préfé- rence un enrobage épais, c'est-à-dire un enrobage dont l'épaisseur est plus grande que les trois huitièmes du diamètre du noyau. On obtient toujours une telle épaisseur d'enrobage lorsque la teneur en carbonate alcalino-ter- reux est assez faible, de sorte que cette mesure n'est envisagée que pour le cas où la teneur en anhydride carbonique, fixé sous forme de carbonate, dépasserait, déjà pour une épaisseur d'enrobage plus faible, la limite de 0,1 g. d'anhydride carbonique par gramme de fer à déposer.
A titre d'information, il y a lieu de mentionner qu'un enrobage comportant du carbonate de calcium comme seul carbonate formant de l'anhy- dride carbonique, contient approximativement 0,1 g. d'anhydride carbonique par gramme de fer à déposer lorsque l'enrobage contient en poids environ 40% de carbonate, et que l'épaisseur de l'enrobage est égale à 3/8 du diamètre . du noyau. La valeur exacte de cette teneur en anhydride carbonique est ce- pendant déterminée aussi par la nature des autres composants de l'enrobage et par la porosité de ce dernier.
Une électrode conforme à l'invention se prête bien à la soudure traînante, soudure pendant laquelle l'extrémité de l'électrode repose cons- tamment sur la pièce à souder.
Le brevet néerlandais n 61.983 du 17 mais 1945 décrit une élec- trode prévue pour l'obtention d'une pénétration profonde; cette électrode comporte un enrobage à haute teneur en carbonate de fer. Toutefois, une tel- le électrode ne permet pas d'obtenir une pénétration de profondeur égale au diamètre du noyau de l'électrode, comme le prouvent les exemples mentionnés dans le mémoire descriptif du brevet.
Des électrodes dont l'enrobage a une forte teneur en carbonate alcalino-terreux, et contient en même temps des fluorures alcalino-terreux, sont mentionnées, par exemple, dans le brevet autrichien n 165.684 du 15 septembre 1949. D'après ce brevet, le carbonate de calcium facilite la sou- dure en courant alternatif, raison pour laquelle l'enrobage comporte au moins deux fois plus de carbonate de calcium que de fluorure de calcium.
Toutefois, ce brevet ne fait pas mention d'une grande épaisseur de l'enro- bage..
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La Revue Générale de Mécanique décrit aux pages 422 etc..' de 1950 l'utilisation d'électrodes de soudure du type basique, pour l'obtention d'une pénétration profonde. Toutefois, la pénétration profonde y résulte d'une modification non spécifiée de l'appareil générateur de courant et d'une modification des électrodes qui leur permet de supporter la forte in- tensité de courant requise.
.. Dans.une électrode de soudure conforme à l'invention, on utili- sera, en général, comme matière du noyau, du fer doux bien que l'on puisse aussi utiliser des, aciers à faible teneur en corps étrangerso Une électrode conforme à l'invention peut être constituée, par exemple, par un noyau en fer doux, d'un diamètre de 4 mm, sur lequel est appliqué un enrobage, appelé à former le laitier, d'une épaisseur telle que le diamètre de l'électrode soit de 7,6 mm.
L'enrobage appelé à former le laitier peut avoir la composition en poids suivante s
42% de carbonate de calcium
23% .de fluorure de calcium @ @ 11% de ferromanganèse, ferrotitane et ferrosilicium
17% de,silicates naturels
7% de silicate de potasse'
Pour extraire de l'enrobage le plus d'eau possible on chauffe l'électrode pendant une heure à 400 C.
A l'aide d'une telle électrode, on assembla deux tôles de fer d'une épaisseur de 10 mm par une soudure en bout de section en I. Les deux tôles furent appliquées l'une contre l'autre, les bords se touchant bien, et ensuite, 'on procéda à une soudure tant sur la face avant que sur la face arrière. Un examen approfondi montra que les tôles étaient soudées sur tou- te leur épaisseur.