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L'invention concerne un dispositif de soudure à l'arc alimenté par un secteur triphasé et prévu pour l'utilisation d'au moins deux élec- trodes de soudure indépendantes.
Suivant l'invention, plusieurs, mais au maximum trois transfor- mateurs monophasés abaisseurs sont branchés sur des phases différentes du secteur. Dans chaque transformateur, une extrémité de l'enroulement se- condaire est reliée à l'une des électrodes de soudure indépendantes et l'autre extrémité est reliée à la pièce à souder. Les électrodes sont in- sérées dans un support, de préférence dans une pince de soudure de façon qu'à l'état de fonctionnement de la pince, les extrémités des diverses électrodes ne sont que légèrement écartées et que l'angle formé par les diverses électrodes est au maximum de 20 , mais de préférence aussi petit que possible .
Cet agencement offre les possibilités suivantes. Dans le cas d'emploi de deux transformateurs individuels, chaque transformateur peut être branché sur une phase différente du secteur ou bien être branché en montage de Scott sur le secteur. Lorsqu'on utilise trois transformateurs, ce qui implique l'emploi d'une pince prévue pour trois électrodes, chaque transformateur est branché sur une phase différente du secteur. Dans les deux derniers cas mentionnés, on peut obtenir une charge symétrique du sec- teur. Toutefois, le premier montage est avantageux par sa simplicité.
Comparativement aux dispositifs de soudure à l'arc connus du genre qui concerne l'invention, le dispositif de soudure à l'arc conforme à l'invention est particulièrement simple,, bon marché, et très efficace.
Comme transformateurs on peut utiliser deux ou trois transformateurs monophasés normaux qui, par un simple branchement sur le secteur et sans montage spécial, conviennent sans plus pour ce genre de dispositifs de soudure à l'arc. A cet effet, chaque transformateur est branché sur une autre phase du secteur triphasé et est relié à une électrode indépendante. Les autres extrémités des enroulements sont connectées à la pièce à souder.
L'utilisation du dispositif conforme à l'invention présente de nouvelles possibilités qui seront expliquées par la suite.
De plus, ce procédé permet d'utiliser des électrodes de soudures courantes telles qu'employées pour la soudure à l'arc usuelle. A cet effet, les électrodes de soudure sont serrées dans un support d'une façon telle qu'en fonctionnement les extrémités utiles des électrodes ne sont que légèrement écartées. Ceci offre l'avantage que la chaleur que dégagent les arcs des électrodes indépendantes est concentrée et que les zones de fusion des électrodes individuelles coïncident. La soudure d'une tige indépendante peut ainsi profiter de la chaleur développée par l'autre électrode et de la zone de fusion de cette autre électrode. Le support peut consister en un dispositif très simple qui repose sur la pièce à souder pu sur un châssis indépendant, le tout de façon que le support soit animé d'un mouvement relatif par rapport à la pièce à souder.
De préférence, ledit support est constitué par une pince que manipule le soudeur. L'angle formé entre les diverses électrodes est au maximum de 20 de sorte que la différence d'orientation des arcs de soudure n'est pas si grande que les arcs puissent se contrecarrer. Il est évidemment possible de connecter à un seul transformateur abaisseur plusieurs électrodes de soudure qui soudent ensemble, d'une manière connue.
Suivant une autre particularité de l'invention, dans le cas d'emploi de deux transformateurs branchés individuellement sur une phase différente, ces transformateurs sont connectés suivant le déphasage dans le secteur triphasé, de fagon que la tension entre les électrodes de soudure indépendantes soit aussi petite que possible. De ce fait, le danger pour le soudeur n'est pas plus grand que dans le procédé de soudure usuel. Lorsque les transformateurs sont branchés sur le secteur d'une façon telle que
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la tension entre les deux électrodes de soudure ne soit pas aussi petite que possible, on obtient une pénétration légèrement plus profonde, mais cet avantage ne compense pas l'inconvénient d'un plus grand danger pour le soudeur.
Dans le procédé conforme à l'invention, le plus petit angle formé entre la pièce et chacune des électrodes est plus grand que 60 , ce qui assure la plus grande pénétration, mais inférieur à 90 . Les meilleurs résultats de soudure sont généralement obtenus lorsque les électrodes de soudure indépendantes se trouvent toutes dans un plan passant par le cordon de soudure. On a constaté que cet agencement provoque le minimum de brûlure des bords. Le procédé conforme à l'invention permet de déposer par unité de temps, le maximum de métal, ce qui réduit notablement le nombre de couches nécessaires pour une soudure. A ce point de vue, on réduit également l'enlèvement du laitier, enlèvement qui doit s'effectuer après chaque couche.
De préférence, le procédé conforme à l'invention utilise des électrodes dites de contact. Le poids assez élevé d'une pince de soudure appropriée à .1''insertion de plusieurs électrodes et armée de ces électrodes est un moindre inconvénient pour le soudeur étant donné que les électrodes de contact sont trainées sur la pièce et reposent donc, par une partie de leur poids et de celui de la pince, sur la pièce à souder. Le procédé conforme à l'invention permet en outre d'utiliser des électrodes de diamètres différents et ou de compositions différentes, suivant les besoins. Par composition, on entend ici non seulement la composition chimique de l'enrobage et du noyau,mais aussi le rapport des épaisseurs de l'enrobage et du noyau.
C'est ainsi que, dans le procédé conforme à l'invention, dans lequel les électrodes de soudure indépendantes se trouvent dans un plan passant par' le cordon de soudure, on choisit une électrode inférieure provoquant une pénétration profonde tandis que, pour l'électrode suivante, on utilise une électrode à pénétration moins profonde. De cette manière, on tire le plus grand parti possible des propriétés spéciales des diverses sortes d'électrodes.
La soudure d'un joint en V peut être réalisée avec une électrode inférieure à plus petit diamètre que l'électrode suivante. Sans nuire à la qualité de la soudure, on fond ainsi, par unité de temps, une grande quantité de matière. Le choix de l'angle d'ouverture du V limite en effet dans le cas de soudure simple le diamètre de l'électrode à utiliser et, partant, la quantité de matière fondue par unité de temps. Cette limitation est en relation avec le fait que lors de la soudure avec une électrode de grand diamètre, la distance du fond du V à l'électrode est plus grande que dans le cas d'emploi d'une électrode de petit diamètre. Par suite de la plus grande distance, on obtient une pénétration moins profonde qui, de plus, est irrégulière sur les surfaces limitant le V.
En choisissant pour l'électrode inférieure une électrode à petit diamètre, et pour l'électrode suivante une électrode à plus grand diamètre, on obtient une quantité maximum du métal déposé, une bonne pénétration. On réduit ainsi notablement le nombre de couches à souder, de sorte que le déplacement angulaire entre les parties de la pièce à assembler est également notablement plus petit. En pratique, on a constaté que ce déplacement angulaire est pratiquement proportionnel au nombre de couches dont est constitué le cordon de soudure.
A titre de comparaison, il y a lieu de mentionner ici que dans le procédé à arcs jumelés (twin arc) n'utilisant pas d'électrodes de contact, dans un cas déterminé, l'intensité du courant était de 400 ampères alors que le procédé conforme à l'invention permettait d'obtenir, toutes autres conditions égales d'ailleurs, une intensité d'un courant de 500 ampères, ce qui implique que la vitesse de soudure est notablement plus grande, d'où économie de temps.
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De plus, on peut ainsi souder des joints en V dont l'angle d'ou- verture est inférieur à 40 , mais en général plus grand que 25 . Le pro- cédé conforme à l'invention peut également être utilisé dans la méthode de soudure à rainures profondes, qui d'une fagpn générale, utilise de très petits angles d'ouvertures. Un tel procédé de soudure est décrit dans "Procedure Hand of Arc Welding Design and Practice", 8ème édition, pages
177 et suivantes. Le remplissage d'un petit angle d'ouverture du joint en V demande beaucoup moins de matière de sorte que cette quantité de ma- tière peut être déposée en un plus petit nombre de couches, tandis que la tendance à déplacement angulaire entre les parties assemblées de la pièce est également plus petite.
La description du dessin annexé, donné à titre d'exemple non li- mitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée, les particularités qui ressortent tant du texte que du dessin faisant, bien entendu, partie de l'inventiono
La figo 1 représente schématiquement le montage d'un dispositif de soudure à l'arc conforme à l'invention.
La fig. 2 représente, dans une coupe perpendiculaire à la pièce, la position des deux électrodes de contact dans un joint en V.
La fige 3 est une coupe d'un joint en V rempli de plusieurs manièreso
La fig. 4 représente schématiquement une forme de réalisation possible de la pince de soudure prévue pour deux électrodes.
Sur la fige 1, les électrodes de soudure 1 et 2, type "Contact", sont représentées dans la position qu'elles occùpent pendant la soudure d'une pièce 4 à joint en V. L'électrode 1 est alimentée par un transformateur monophasé indépendant 5 et l'électrode 2 par un même transformateur 6. Les extrémités 7 et 8 des enroulements secondaires '-) et 10, qui ne sont pas reliées directement aux électrodes 1 et 2, sont connectées à la pièce 4. Les transformateurs 5 et 6 sont branchés sur un secteur triphasé 11 comportant les lignes 12,13 et 14, le tout de façon que le transformateur 5 soit branché sur les conducteurs 13 et 14, et le transformateur 6 sur les conducteurs 12 et 13.
La position des électrodes de soudure 1, respectivement 2, est telle que les extrémités 15, respectivement 16, de ces électrodes sont très rapprochées et que l'angle 17 formé entre les électrodes est de 10 . Le plus petit angle 18, respectivement 19, entre l'électrode 2 et la pièce 4 est ici de 70 o Les électrodes de soudure 1 et 2 se trouvent dans un plan perpendiculaire à la pièce et passent par le fond du joint en V. Le diamètre de l'électrode 1 est plus petit que celui de l'électrode 2.
La figo 2 est une coupe, perpendiculaire à la pièce 4 et à la direction d'un cordon de soudure 3, de la pièce 4 à proximité des extrémités 15 et 16 des électrodes de soudure 1 et 2. La figure montre nettement qu'un choix judicieux des diamètres de l'électrode 1 permet d'introduire profondément l'extrémité 15 de cette électrode dans le joint en V, de sorte que la qualité de la soudure, qui dépend de cette position, n'est nullement affectée. Grâce à l'électrode de soudure 2 dont l'extrémité'se trouve également dans le joint en V au-dessus de l'extrémité 15, la quantité de matière déposée est portée au maximum. A cet effet, l'angle d'ouverture [alpha] peut être plus petit que 40 , mais doit être plus grand que 25 , par exemple égal à 30 .
La fig. 3 est une coupe d'une tôle 20 de 25 mm d'épaisseur, munie de joints en V, respectivement 21,22, et 23, à angle d'ouverture normale de 60 . Le joint 21 est rempli à l'aide d'une électrode normale, le joint 22 à l'aide d'une seule électrode de contact et le joint 23, suivant
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le procédé conforme à l'invention à l'aide d'électrodes de contact dont l'inférieure a un plus petit diamètre que loutre. Le remplissage du joint 21 nécessite huit couches, celui du joint 22 cinq couches alors que pour le joint 23 il suffit de trois couches. Après le dépôt d'une couche, celle-ci se solidifie et refroidit, de sorte que, comme le montre le joint 23 par 24 et 25, les parois sont attirées l'une vers l'autre.
En pratique, on a constaté que chaque couche de soudure provoque, en l'absence de dispositions spéciales, un déplacement angulaire de 1 entre les parties assemblées dans le cas où les tôles à assembler ne sont pas trop grandes.
Les déplacements angulaires par couche des soudures représentées sur la fig. des joints 21,22 et 23 provoqueront donc des déplacements angulaires totaux de respectivement, 8 , 5 et 3 .
La fig. 4 représente une pince de soudure 30 constituée par une poignée 31 munie de porte-électrodes 32 et 33. Les porte-électrodes peuvent être réalisés de façon qu'ils puissent tourner autour de leur axe propre, l'un par rapport à l'autre, dans la poignée 31. Ceci est réalisé, d'une manière connue pour de telles pinces, de façon que le porte-électrode 32 soit fixé dans la poignée 31, tandis que le porte-électrode 33 peut tourner autour de son axe et coulisser éventuellement quelque peu dans sa direction longitudinale. Dans la poignée 31 peut être disposé un ressort qui tend à déplacer le porte-électrode 33 autour de son axe d'une fagon telle que l'électrode 35, fixée dans le porte électrode 33, est écartée de l'électrode 34 fixée dans le porte-électrode 32.
Le porte-électrode 33 peut comporter une butée, ou un dispositif de ce genre, permettant au soudeur de déplacer l'électrode 35 vers l'électrode 34. Comme le montre le dessin, la direction de la poignée est perpendiculaire à celle du joint de soudure. De cette façon, la rotation de la poignée autour de son axe propre ne devra s'effectuer que pour régler l'angle entre la pièce à souder et les électrodes. Cette possibilité de réglage serait notablement réduite, si la poignée 31 était disposée parallèlement au cordon de soudure 36, par la longueur de la poignée 31 et des conducteurs 32 et 33, surtout lorsque les électrodes sont en grande partie consommées.
La position de 1 poignée représentée sur le dessin permet donc d'utiliser les électrodes 34 et 35 jusqu'à une plus petite longueur sans devoir modifier la bonne position des électrodes par rapport à la pièce à souder.
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The invention relates to an arc welding device supplied by a three-phase mains and intended for the use of at least two independent welding electrodes.
According to the invention, several, but at most three step-down single-phase transformers are connected to different phases of the mains. In each transformer, one end of the secondary winding is connected to one of the independent welding electrodes and the other end is connected to the part to be welded. The electrodes are inserted in a support, preferably in a welding clamp so that, in the operating state of the clamp, the ends of the various electrodes are only slightly apart and the angle formed by the various electrodes is a maximum of 20, but preferably as small as possible.
This arrangement offers the following possibilities. If two individual transformers are used, each transformer can be connected to a different phase of the mains or alternatively be connected in Scott assembly to the mains. When using three transformers, which implies the use of a clamp intended for three electrodes, each transformer is connected to a different phase of the mains. In the last two cases mentioned, it is possible to obtain a symmetrical load of the sector. However, the first assembly is advantageous by its simplicity.
Compared to known arc welding devices of the kind which relates to the invention, the arc welding device according to the invention is particularly simple, inexpensive, and very efficient.
As transformers it is possible to use two or three normal single-phase transformers which, by a simple connection to the mains and without special assembly, are perfectly suitable for this kind of arc welding devices. For this purpose, each transformer is connected to another phase of the three-phase sector and is connected to an independent electrode. The other ends of the windings are connected to the workpiece.
The use of the device according to the invention presents new possibilities which will be explained below.
In addition, this method makes it possible to use current welding electrodes such as those used for conventional arc welding. To this end, the welding electrodes are clamped in a support in such a way that, in operation, the useful ends of the electrodes are only slightly apart. This offers the advantage that the heat given off by the arcs of the independent electrodes is concentrated and that the melting zones of the individual electrodes coincide. The welding of an independent rod can thus take advantage of the heat developed by the other electrode and of the fusion zone of this other electrode. The support can consist of a very simple device which rests on the part to be welded or on an independent frame, the whole so that the support is driven in a relative movement with respect to the part to be welded.
Preferably, said support is constituted by a clamp which the welder handles. The angle formed between the various electrodes is at most 20 so that the difference in orientation of the welding arcs is not so great that the arcs can counteract each other. It is obviously possible to connect to a single step-down transformer several welding electrodes which weld together, in a known manner.
According to another feature of the invention, in the case of use of two transformers connected individually to a different phase, these transformers are connected according to the phase shift in the three-phase sector, so that the voltage between the independent welding electrodes is also small as possible. Therefore, the danger for the welder is no greater than in the usual welding process. When transformers are connected to the mains in such a way that
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the voltage between the two welding electrodes is not as small as possible, a slightly deeper penetration is obtained, but this advantage does not compensate for the disadvantage of greater danger to the welder.
In the method according to the invention, the smallest angle formed between the part and each of the electrodes is greater than 60, which ensures the greatest penetration, but less than 90. The best welding results are generally obtained when the independent welding electrodes are all in a plane passing through the weld bead. It has been found that this arrangement causes minimal edge burn. The method according to the invention makes it possible to deposit the maximum amount of metal per unit of time, which significantly reduces the number of layers required for a weld. From this point of view, the removal of slag is also reduced, which removal must take place after each layer.
Preferably, the method according to the invention uses so-called contact electrodes. The rather heavy weight of a welding clamp suitable for inserting several electrodes and armed with these electrodes is less of a disadvantage for the welder since the contact electrodes are dragged over the work and therefore rest, by a part of their weight and that of the clamp, on the workpiece. The method according to the invention also makes it possible to use electrodes of different diameters and / or of different compositions, as required. By composition is meant here not only the chemical composition of the coating and the core, but also the ratio of the thicknesses of the coating and of the core.
Thus, in the process according to the invention, in which the independent welding electrodes are located in a plane passing through the weld bead, a lower electrode is chosen causing a deep penetration while, for the Next electrode, a shallower penetration electrode is used. In this way, the greatest possible use is made of the special properties of the various kinds of electrodes.
Welding a V-joint can be done with a smaller electrode of smaller diameter than the next electrode. Without affecting the quality of the weld, a large quantity of material is thus melted per unit of time. The choice of the opening angle of the V in fact limits, in the case of simple welding, the diameter of the electrode to be used and, therefore, the quantity of molten material per unit of time. This limitation is related to the fact that when welding with a large diameter electrode, the distance from the bottom of the V to the electrode is greater than when using a small diameter electrode. As a result of the greater distance, a shallower penetration is obtained which, moreover, is irregular on the surfaces limiting the V.
By choosing for the lower electrode a small diameter electrode, and for the next electrode a larger diameter electrode, we obtain a maximum quantity of the deposited metal, a good penetration. This considerably reduces the number of layers to be welded, so that the angular displacement between the parts of the part to be assembled is also notably smaller. In practice, it has been observed that this angular displacement is practically proportional to the number of layers of which the weld bead is made.
For comparison, it should be mentioned here that in the twin arc process not using contact electrodes, in a specific case, the current intensity was 400 amperes while the process according to the invention made it possible to obtain, all other conditions being equal, an intensity of a current of 500 amperes, which implies that the welding speed is notably greater, hence saving time.
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In addition, it is thus possible to weld V-joints whose opening angle is less than 40, but in general greater than 25. The process according to the invention can also be used in the deep groove welding method, which generally uses very small opening angles. Such a welding process is described in "Procedure Hand of Arc Welding Design and Practice", 8th edition, pages
177 and following. Filling a small opening angle of the V-joint requires much less material so that this amount of material can be deposited in a smaller number of layers, while the tendency for angular displacement between the joined parts of the room is also smaller.
The description of the appended drawing, given by way of non-limiting example, will make it clear how the invention can be carried out, the particularities which emerge both from the text and from the drawing being, of course, part of the invention.
Figo 1 schematically shows the assembly of an arc welding device according to the invention.
Fig. 2 shows, in a section perpendicular to the part, the position of the two contact electrodes in a V-joint.
Fig 3 is a cross section of a V-joint filled in several ways.
Fig. 4 schematically shows a possible embodiment of the welding clamp provided for two electrodes.
On fig 1, the welding electrodes 1 and 2, "Contact" type, are shown in the position they occupy during the welding of a part 4 with a V joint. Electrode 1 is supplied by a single-phase transformer. independent 5 and electrode 2 by the same transformer 6. The ends 7 and 8 of the secondary windings' -) and 10, which are not directly connected to electrodes 1 and 2, are connected to part 4. Transformers 5 and 6 are connected to a three-phase sector 11 comprising lines 12, 13 and 14, all so that transformer 5 is connected to conductors 13 and 14, and transformer 6 to conductors 12 and 13.
The position of the welding electrodes 1, respectively 2, is such that the ends 15, respectively 16, of these electrodes are very close together and that the angle 17 formed between the electrodes is 10. The smallest angle 18, respectively 19, between the electrode 2 and the part 4 is here 70 o The welding electrodes 1 and 2 are located in a plane perpendicular to the part and pass through the bottom of the V-joint. diameter of electrode 1 is smaller than that of electrode 2.
Figure 2 is a section, perpendicular to part 4 and to the direction of a weld bead 3, of part 4 near the ends 15 and 16 of welding electrodes 1 and 2. The figure clearly shows that a judicious choice of the diameters of the electrode 1 makes it possible to introduce the end 15 of this electrode deeply into the V-shaped joint, so that the quality of the weld, which depends on this position, is in no way affected. Thanks to the welding electrode 2, the end of which is also in the V-shaped joint above the end 15, the amount of material deposited is brought to the maximum. For this purpose, the opening angle [alpha] may be smaller than 40, but must be greater than 25, for example equal to 30.
Fig. 3 is a section of a 25 mm thick sheet 20, provided with V-joints, respectively 21, 22, and 23, at a normal opening angle of 60. The seal 21 is filled using a normal electrode, the seal 22 using a single contact electrode and the seal 23, following
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the method according to the invention using contact electrodes, the lower of which has a smaller diameter than the otter. The filling of the joint 21 requires eight layers, that of the joint 22 five layers while for the joint 23 three layers are sufficient. After the deposition of a layer, it solidifies and cools, so that, as shown by the gasket 23 by 24 and 25, the walls are attracted to each other.
In practice, it has been found that each weld layer causes, in the absence of special arrangements, an angular displacement of 1 between the assembled parts in the case where the sheets to be assembled are not too large.
The angular displacements per layer of the welds shown in FIG. joints 21, 22 and 23 will therefore cause total angular displacements of, respectively, 8, 5 and 3.
Fig. 4 shows a welding clamp 30 constituted by a handle 31 provided with electrode holders 32 and 33. The electrode holders can be made so that they can rotate around their own axis, with respect to each other. , in the handle 31. This is achieved, in a manner known for such pliers, so that the electrode holder 32 is fixed in the handle 31, while the electrode holder 33 can rotate around its axis and slide possibly somewhat in its longitudinal direction. In the handle 31 can be arranged a spring which tends to move the electrode holder 33 around its axis in such a way that the electrode 35, fixed in the electrode holder 33, is spaced from the electrode 34 fixed in the electrode holder 32.
The electrode holder 33 may have a stopper, or such a device, allowing the welder to move the electrode 35 towards the electrode 34. As shown in the drawing, the direction of the handle is perpendicular to that of the seal. welding. In this way, the rotation of the handle around its own axis will only have to be done to adjust the angle between the workpiece and the electrodes. This adjustment possibility would be notably reduced, if the handle 31 were arranged parallel to the weld bead 36, by the length of the handle 31 and of the conductors 32 and 33, especially when the electrodes are largely consumed.
The position of 1 handle shown in the drawing therefore makes it possible to use the electrodes 34 and 35 up to a shorter length without having to modify the correct position of the electrodes with respect to the part to be welded.