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PERFECTIONNEMENTS AUX APPAREILS ET PROCEDES DE SOUDURE A L'ARC
ELECTRIQUE.
La présente invention concerne les procédés et appareils de soudure à l'arc électrique, et plus spécialement ceux dans lesquels, pendant qu'un¯arc électrique de soudure est établi entre une électrode et'une pièce à bouder', celle-ci est protégée par un courant de gaz inerte, de l'argon par exemple.
Des procédés de soudure utilisant un arc maintenu entre une électrode, de préférence en tungstène, et la pièce à souder protégée par un courant d'argon qui entoure l'arc, se sont avérés particulièrement avantageux pour la soudure de l'aluminium et de ses alliages. L'utilisation d'un arc de ce genre n'est cependant pas limitée à ces métaux et elle peut s'appliquer à d'autres métaux. L'argon est un gaz très intéressant car, même à la tempéra- ture de soudure,il ne forme apparemment pas de composés nocifs avec le mé- tal soudé. L'argon a aussi l'avantage d'avoir un potentiel d'ionisation re- lativement bas comparativement à d'autres gaz et, par conséquent, la tension d'amorçage d'un arc entre l'électrode et la pièce peut être réduite. Il est courant d'utiliser une tension d'amorçage, entre électrode et pièce, de l'or- dre de 180 volts.
Une difficulté de la soudure à l'arc à l'argon, surtout avec des métaux comme l'aluminium et ses alliages, quand on utilise du cou- rant alternatif pour la soudure, réside en ce que l'arc entre l'électrode et la pièce a tendance à s'éteindre, quand la tension entre l'électrode et la pièce passe par zéro. On a constaté aussi que, lorsque la pièce est négati- ve par rapport à l'électrode, la tension d'amorçage nécessaire pour rétablir un arc entre l'électrode et la pièce, est notablement plus grande que la tension d'amorçage requise, lorsque la pièce est positive par rapport à l'é- lectrode.
Ceci a pour effet de supprimer les demi-périodes du courant pen- dant lesquelles la pièce est plus négative que l'électrode, à moins d'utili- ser une tension d'amorçage relativement élevée qui assure le rétablissement de l'arc,quelle que soit la polarité de lapièce par rapport à l'électrode.
C'est pour ce motif qu'il a été courant d'utiliser une tension d'amorçage de l'ordre de 180 volts, avec du courant alternatif. Pour pallier cette diffi- culté, on a proposé d'appliquer sur le courantalternatif de fréquence indus-
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trielle, 50 cycles par seconde par exemple, un courant alternatif haute fré- quence de grande amplitude qui élève rapidement le potentiel entre la pièce et l'électrode à une valeur qui rétablit l'arc entre elles, évitant ainsi tout retard à l'amorçage de l'arc. Pour produire cette composante de courant à haute fréquence dans la source de courant de soudure, il faut prévoir de l'ap- pareillage supplémentaire qui augmente la complexité de l'installation.
Suivant la présente invention, dans un procédé de soudure à l'arc électrique, avec un courant de gaz inerte entourant l'arc, on utilise plusieurs électrodes et fait passer du courant alternatif entre chacune des électrodes et la pièce, ces courants alternatifs étant déphasés entre eux.
Avantageusement deux électrodes sont alimentées en courant al- ternatif biphasé, le déphasage entre les deux courants étant de 90 degrés élec- triques, de façon qu'il y ait toujours un potentiel entre une des électrodes, ou les deux, et la pièce. Une particularité de la présente invention consiste à choisir de telle façon le déphasage entre les courants alternatifs d'alimen- tation des électrodes, qu'il y ait toujours une différence de potentiel suffi- sante pour maintenir un arc entre au moins deux des trois points suivants, notamment entre une électrode et la pièce, entre l'autre électrode et la piè- ce, ou entre les électrodes, afin qu'un arc se maintienne toujours entre deux de ces points, soit entre une électrode et la pièce ou entre les deux électro- des,
et qu'il y ait donc un état dans lequel une ionisation puisse se produi- re rapidement après que la tension entre deux points soit passée par zéro. Le courant de soudure peut être fourni, par exemple, par un transformateur con- necté suivant le système Scott qui présente une charge équilibrée à un ré- seau triphasé.
Suivant un autre aspect de la présente invention, un appareil de soudure à l'arc électrique comprend un ensemble d'électrodes isolées entre elles, des moyens pour envoyer aux électrodes du courant de soudure et un ca- pot ou écran, qui entoure les électrodes au moins en partie, et des tuyaute- ries qui amènent, à l'intérieur du capot ou écran, un gaz inerte, de l'argon par exemple.
Quand on utilise deux électrodes, elles sont placées côte à côte et partiellement à l'intérieur du capot ou écran dans lequel le gaz inerte est débité. L'espacement entre électrodes peut être de l'ordre de la longueur des arcs de soudure produits pendant le soudage, par'exemple de une à trois fois la longueur des arcs. Quand on utilise trois électrodes ou plus, celles- ci sont,de préférence, placées symétriquement sous un capot ou écran, quoi- qu'il soit entendu.qu'avec plus de trois électrodes, celles-ci peuvent être placées sous des capots ou écrans différents, alimentés chacun de gaz iner- te, de l'argon par exemple, pendant le soudage.
Le procédé et l'appareil de soudure conformes à la présente in- vention permettent de souder avec du courant alternatif à fréquence indus- trielle, sans devoir superposer à celui-ci du courant haute fréquence pour assurer un rapide réamorçage de l'arc. On croit que le perfectionnement ap- porté par la présente invention est dû, au moins en partie, à ce que les ten- sions entre toutes les électrodes et la pièce, ou entre chaque électrode et les autres électrodes, ne passent jamais simultanément par zéro. Quoique l'in- vention ait été décrite dans son application aux arcs de soudage entourés d'un courant d'argon, il est évident que d'autres gaz ayant les mêmes pro- priétés, inertie en fonctionnement et bas potentiel d'ionisation, peuvent être utilisés.
Deux formes d'exécution de la présente invention seront décrites avec leur utilisation, en se référant aux dessins annexés, dans lesquels:
Les Figures 1 et 2 représentent un appareil utilisant du cou- .rant de soudure biphasé. La Figure 1 montre une coupe du porte-électrode et indique schématiquement les connexions entre les électrodes et un-transforma- teur Scott.
La Figure 2 est une vue en plan de dessous, du porte-électrode de la Figure 1.
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La Figure 3 est une-vue perspective'd'une variante utilisant du courant de soudure triphasé envoyé aux.trois électrodes emprisonnées dans un capot commun qui vient tout contre la pièce à souder.
Comme le montrent les Figures 1 et 2,-deux électrodes de tung- stène sont placées parallèlement côte à côte, comme à la Figure 2, ou bien elles peuvent être inclinées l'une par rapport à l'autre de manière que leurs extrémités de soudage soient plus rapprochées que leurs extrémités qui rèçoi- vent le courant. L'électrode 10 est montée, de façon réglable, dans un man- chon 12 avec un alésage 13 dans lequel l'électrode 10 est logée à glissement dur. Si on le désire, l'extrémité inférieure du manchon 12 peut être fendue pour qu'elle agrippe bien l'électrode. L'autre électrode 11 est montée de mê- me dans un manchon 14. Les deux manphons 12 et 14 sont électriquement isolés l'un de l'autre, étant montés dans un bloc 15 de matière isolante.
Comme les électrodes 10 et 11 conduisent une grande quantité de chaleur, la matière iso- lante du bloc 15 doit être capable de résister à une haute température de tra- vail. Le bloc 15 est logé dans un évidemment d'une pièce métallique circulaire
16 à laquelle est attachée une poignée ouautre support (non représenté). La pièce.16 se prolonge autour des électrodes sous la forme d'un capot ou ajutage
17 qui, si on le désire, peut être en métal ou en céramique.
Un tuyau flexible
20 est connecté à un tube 21 qui traverse le bloc 15 et par lequel un gaz in- erte, comme l'argon, ou 1-'hélium., pénètre dans l'espace autour des électrodes
10 et 11, à l'intérieur de la pièce 16 et de l'ajutage 17.-Pendant le souda- ge, un courant de- gaz inerte passe par le tuyau flexible 20 dans le dit espa- ce et sort à son extrémité inférieure entre l'extrémité de l'ajutage 17 et la pièce 22, de manière à enrober les arcs, indiqués par des traits interrompus en 23, et a exclure toute présence d'air du voisinagedes arcs de soudure.
L'électrode 10 est connectée, par le manchon 12 et un conducteur 24, à un enroulement secondaire 25 d'un transformateur Scott. L'autre élec- trode 11 est connectée de même, par l'autre manchon 14 et'un conducteur 26, à l'autre enroulement secondaire 27 du transformateur Scott. Les extrémités réunies des enroulements secondaires 25 et 27 sont connectées par un conduc- teur 28 à la pièce 22. Les enroulements primaires 29 et 30 sont réunis norma- lement pour un système Scott et connectés aux bornes 31 des trois phases d'un réseau triphasé. En fonctionnement, à cause du déphasage entre les tensions des enroulements secondaires 25 et 27, il y a toujours une tension entre deux des trois points suivants, notamment entre l'électrode 10 et la pièce 22, entre l'électrode 11 et la pièce 22, et entre l'électrode 10 et l'électrode
11.
Il s'ensuit qu'au moins un des arcs marqués en traits interrompus en 23 est toujours présent et l'espace entre une électrode et la pièce s'ionise fa- cilement après que la tension entre l'électrode et la pièce soit passée par zéro. On notera à la Figure 1, que l'espace entre les extrémités des élec- trodes 10 et 11 est de l'ordre de grandeur de l'espace entre les électrodes et la pièce. Cet espace entre électrodes peut être compris entre une et trois fois la longueur des arcs de soudure entre les extrémités des électrodes et la pièce. Comme le montre la Figure 2, l'extrémité de l'ajutage 17 est de for- me ovale aplatie. De cette manière la consommation d'argon est réduite mais suffisante pourexclure toute présence d'air autourdes arcs établis entre les électrodes et la pièce.
Dans la forme d'exécution de la Figure 3, les trois phases d'une source triphasée sont reliées par des conducteurs 40, 41 et 42, à des bornes
43, 44 et 45 connectées respectivement à des électrodes de tungstène 46, 47 et 48. Celles-ci, comme la Figure 3 le montre, convergent à leurs extrémités inférieures en un triangle équilatéral sous un capot 49 en matière isolante.
Le capot 49 est prolongé par un évasement 50 qui vient très près de la surfa- ce de la pièce à souder 51. L'extrémité inférieure du prolongement évasé 50 épouse, de préférence, la-forme de la surface de La pièce 51. Un tuyau flexi- ble 52 pénètre par le dessus du capot 49 et fournit de l'argon dans l'espace intérieur du capot 49 entourant les électrodes 46,47 et 48. L'argon-envoyé par le tuyau 52 dans cet espace, empêche l'entrée d'air à l'intérieur.du capot 49 et de son prolongement évasé 50.
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En fonctionnement, une source de courant triphasé est connectée aux conducteurs 40, 41 et 42, par l'intermédiaire, si on le désire, de selfs de régulation (non représentées) et le neutre de la source triphasée est con- necté, par un conducteur 53, à la pièce 51. De l'argon ou un autre gaz inerte convenable, comme de l'hélium, est envoyé, par le tuyau 52, dans l'espace en- tourant les électrodes et la soudure est réalisée par des arcs entre les élec- trodes 46, 47 et 48 et la pièce 51. Pour disposer de la quantité suffisante de métal de soudage, on peut former un rebord ou un renflement sur les bords de la pièce à souder. Ou bien, on peut utiliser une tige de remplissàge (non représentée) pour avoir du métal de soudage supplémentaire.
REVENDICATIONS.
1. - Procédé de soudure à l'arc électrique utilisant un arc de soudure entouré par un courant de gaz inerte, caractérisé en ce que la soudure s'opère à l'aide de plusieurs électrodes et on fait passer du courant alterna- tif entre chacune des électrodes et la pièce à souder, ces courants alterna- tifs étant déphasés entre eux.