<Desc/Clms Page number 1>
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
<Desc/Clms Page number 2>
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.
<Desc/Clms Page number 3>
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
<Desc/Clms Page number 4>
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.