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Il est connu que le soudage manuel à l'arc électrique avec utili- sation d'électrodes enrobées nécessite des interruptions périodiques de tra- vail pour remplacer l'électrode consumée.
On sait aussi qu'un déchet d'électrodes plus ou moins important est lié à la nécessité d'établir un contact entre l'électrode proprement di- te et la pince porte-électrodes.
D'autre part, les intensités de courant maxima utilisable sont li- mitées par suite de la détérioration ou de l'altération, par excès d'échauf- fement, des constituants inclus dans l'enrobage de l'électrode, cet échauf- fement étant produit principalement par le temps de circulation plus ou moins long du courant de soudage à travers l'électrode jusqu'à la fusion totale de celle-ci.
La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients et de faire en sorte qu'aucune interruption de travail ne soit rendue né-- cessaire par le changement d'électrodes, que les portes et déchets d'élec- trodes soient pratiquement inexistants et que l'utilisation de densités de courant élevées soit possible.
Ce procédé est caractérisé essentiellement en ce qu'une file d'é- lectrodes placées bout-à-bout est déplacée à une vitesse appropriée corres- pondant aux conditions de soudage et en ce que pendant ce déplacement cha- que électrode est mise en contact avec une pièce conductrice d'alimentation en courant disposée de telle manière que lorsque l'extrémité de l'électrode n'est plus en contact avec cette pièce, le courant de soudage soit conduit uniquement par les surfaces de jonction entre deux électrodes successives et sous l'effet de la densité du courant ces surfaces de jonction s'échauf- fent rapidement jusqu'à formation d'arcs momentanés,
la première électrode restant immobilisés pendant une fraction de temps très courte jusqu'à ce que l'électrode suivante vienne à nouveau court-circuiter l'arc jaillissant entre les extrémités des électrodes tout en assurant une liaison de section suffisante pour permettre la continuité de l'opération de soudage.
Ce procédé sera décrit en se référant aux dessins ci-annexés qui représentent, également à titre d'exemple de réalisation non limitatif, des installations conçues en vue de la mise en pratique du procédé.
La figure 1 est une vue schématique montrant les éléments essen- tiels d'une installation conçue d'après l'invention.
Les figures 2, 3 et 4 montrent également d'une manière schémati- que,comment les électrodes peuvent être modifiées en vue de l'application du procédé.
Les figures 5 et 6 sont relatives à des variantes de réalisation de l'installation.
Sur la figure 1 des dessins ci-joints, on a représenté en la une pièce à souder et en A, B et C les différentes électrodes placées les unes à la suite des autres.
L'appareillage comprend dans un bâti isolant 2 un manchon élasti- que 3 maintenu dans un position fixe par rapport à son axe longitudinal et isolé électriquement vis-à-vis des autres éléments de l'appareillage ; sa fonction est de guider et de freiner les électrodes afin d'empêcher leur chute libre sous la poussée exercée par un dispositif propulseur constitué par exemple par un jeu de galets d'entraînement 4 et d'assurer le contact entre les extrémités des électrodes.
Une pièce conductrice de contact 5 est en liaison par un fil 6 avec une source S de courant elle-même en liaison par un fil 7 avec la piè-
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co Cette pièce 5 isolée électriquement par rapport aux autres éléments de l'installation sert à transférer le courant de soudage aux électrodeso
La source S peut être à courant continu ou alternatif.
Des galets de roulement 8 en un matériau isolant soumis à l'action de ressorts 9 assurent la mise en contact entre les électrodes et la pièce 5.
Une gaine 10 assure le guidage axial des électrodes propulsées par le dispositif 4 à une vitesse appropriée aux nécessités du soudage.
Le fonctionnement est le-suivant :
Lorsque l'arc de soudage est amorcé entre la pièce 1 et l'extrémi- té a de l'électrode A, le dispositif de propulsion 4 entre en action et pro- voque le déplacement des électrodes à une vitesse appropriée aux conditions de soudage afin de compenser l'usure de l'électrode A.
Lorsque l'extrémité d'une électrode, par exemple celle de l'élec- trode A n'est plus en contact avec la pièce 5, le courant de soudage est amené à cette électrode A, uniquement par l'intermédiaire de l'électrode suivante èt à travers les points de jonction al et b de deux électrodes successives.
Sous l'effet de la densité de courant, les points de contact al, b s'échauffent rapidement par l'effet Joule jusqu'à - formation d'arcs mo- mentanés ; à ce moment, l'électrode A reste immobilisée pendant une frac- tion de temps très courte jusqu'à ce que l'électrode B vienne à nouveau court-circuiter l'arc jaillissant entre les éxtrémités al-b tout en assurant une liaison de section suffisante pour permettre la continuité de l'opéra- tion de soudage.
On peut également prévoir l'exécution du raboutissage successif des électrodes à l'aide d'une source S1 de courant continu ou alternatif in- dépendant de la source du circuit de soudage S, cette source d'énergie étant branchée entre le contact auxiliaire 51 et le contact 5, le courant de sou- dage des électrodes étant appliqué périodiquement par des moyens appropri- és lors de chaque passage des jonctions d'électrodes entre les contacts 5 et 51.
Les électrodes utilisés pourront être nues ou enrobées de formes et de dimensions extérieures telles qu'elles puissent être propulsées à la -suite- les unes des autres et éventuellement dans une gaine flexible tout en conservant à la torche la maniabilité requise pour les opérations de sou- dage manuel.
La distance D (fig. 1) entre le contact d'amenée de l'énergie élec- trique 5 et l'extrémité de l'électrode en cours de fusion sera aussi faible que possible pour permettre l'utilisation de densités de courant élevées.
Les électrodes (fig. 2) auront une âme métallique de forme et de section appropriées aux différentes densités de courant de soudage nécessai- res aux travaux à réaliser.
Les extrémités de l'âme des électrodes peuvent subir une opération de formage en'vue d'assurer leur centrage longitudinal et d'obtenir une surface de contact (référence 24) conformée pour provoquer le soudage entre électrodes pendant le temps de transfert entre le contact d'amenée 5 et le manchon élastique de guidage 3 sous les densités de courant de soudage mini- mum et maximum en fonction de la section minima de l'âme conductrice et du comportement opérationnel de l'électrode.
Afin de¯permettre l'utilisation de densités de courant de soudage
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élevées, les électrodes seront d'une longueur aussi faible que possible.
Suivant les nécessités électrométallurgiques, l'enrobage pourra être d'un diamètre maximum supérieur ou inférieur aux diamètres des extré- mités formées ; il pourra être réalisé avec des éléments isolants ou encore rendus conducteurs par adjonction d'une poudre métallique.
L'enrobage des électrodes conventionnelles pour le soudage à l'arc électrique est généralement cylindrique ou concentrique à l'âme métallique ; toutefois, on pourrait lui donner à dessein une section ovale (référence
121 fig. 3) ou toute autre section mieux appropriée à certaines opérations de soudage à l'arc.
Cette modification de la section pourrait aussi être envisagée pour faciliter la tâche de l'opérateur par exemple en lui permettant de laisser reposer l'électrode sur la pièce et en automatisant ainsi la constance de la longueur d'arc.
Lorsque l'enrobage est insuffisamment conducteur, une rainure 14 (fig. 4) peut être ménagée dans celui-ci jusqu'à l'âme 13 de l'électrode afin d'assurer le contactage entre l'âme 13 et la pièce de contactage 5.
Dans ce cas, un dispositif de guidage (par exemple un fil 15 fig.4) peut être prévu pour assurer le positionnement de la rainure 14 par rapport à la pièce de contactage 5 ; ce guide est fixé d'une part à proximité immé- diate de la pièce de contactage 5 et d'autre part au dispositif d'entraîne- ment en passant à travers la gaine flexible 10.
Un ruban de matière fibreuse, ou une pâte appropriée, peut être utilisé pour combler la rainure au fur et à mesure de la propulsion et après le passage de l'électrode sur le contact 5.
Comme le montrent les figures 5 et 6, deux ou plusieurs dispositifs du genre représenté par la figure 1 peuvent être utilisés simultanément afin de réaliser simultanément un joint ou alimenter simultanément un bain de fusion.
Dans la réalisation suivant cette figure 5, la pièce de contactage présente la forme d'un manchon 16 muni de nervures radiales 17 solidaires d'un noyau longitudinal' 18 dont sont solidaires entre des nervures successi- ves des saillies 19 avec lesquelles viennent en contact les électrodes A soumises à l'action de galets 81fixés sur des axes 20 soumis à l'action de ressorts 91.
Plusieurs dispositifs tels que ceux de la figure 1 peuvent être ré- unis sous forme d'une tête de soudage unique destinée à alimenter simultané- ment un ou plusieurs bains de fusion.
L'alimentation en énergie électrique peut avoir lieu soit en série à partir d'une même source de courant monophasé ou par deux sources monopha- sées indépendantes de courant de soudage soit en parallèle sur une source de courant monophasé.
Dans le dispositif (figure 6) on fait usage d'une pièce de contac- tage 5 permettant l'alimentation électrique simultanée de deux files d'élec- trodes soumises à l'action de galets 82 dont les axes 22 sont soumis à l'ac- tion des ressorts 92.
Les deux files d'électrodes se déplacent simultanément et conver- gent .vers un point de rencontre situé à l'extérieur du dispositif de maniè- re à ne présenter à l'endroit où l'arc sera amorcé qu'une seule extrémité de forme ovale formée par les deux électrodes.
Une tête de soudage comportant deux ou trois dispositifs élémentai- res indépendants peut être alimentée par une source de courant de soudage
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It is known that manual electric arc welding with the use of coated electrodes requires periodic interruptions of work to replace the consumed electrode.
It is also known that a more or less significant waste of electrodes is linked to the need to establish contact between the electrode proper and the electrode holder clamp.
On the other hand, the maximum usable current intensities are limited as a result of the deterioration or alteration, by excess of heating, of the constituents included in the coating of the electrode, this heating. being produced mainly by the more or less long circulation time of the welding current through the electrode until the total melting thereof.
The object of the present invention is to overcome these drawbacks and to ensure that no interruption of work is made necessary by the change of electrodes, that the doors and waste of electrodes are practically non-existent and that the use of high current densities is possible.
This process is characterized essentially in that a row of electrodes placed end to end is moved at an appropriate speed corresponding to the welding conditions and in that during this movement each electrode is brought into contact. with a conductive current supply part arranged in such a way that when the end of the electrode is no longer in contact with this part, the welding current is carried only by the junction surfaces between two successive electrodes and under the effect of the current density these junction surfaces heat up quickly until momentary arcs form,
the first electrode remaining immobilized for a very short fraction of time until the next electrode again short-circuits the arc spouting between the ends of the electrodes while ensuring a connection of sufficient section to allow the continuity of the welding operation.
This process will be described with reference to the accompanying drawings which represent, also by way of nonlimiting exemplary embodiment, installations designed with a view to carrying out the process.
Figure 1 is a schematic view showing the essential elements of an installation designed according to the invention.
Figures 2, 3 and 4 also show schematically how the electrodes can be modified for the application of the method.
Figures 5 and 6 relate to variant embodiments of the installation.
In Figure 1 of the accompanying drawings, there is shown in a part to be welded and in A, B and C the various electrodes placed one after the other.
The apparatus comprises in an insulating frame 2 an elastic sleeve 3 held in a fixed position with respect to its longitudinal axis and electrically insulated from the other elements of the apparatus; its function is to guide and brake the electrodes in order to prevent their free fall under the thrust exerted by a propellant device constituted for example by a set of drive rollers 4 and to ensure contact between the ends of the electrodes.
A conductive contact part 5 is connected by a wire 6 with a current source S itself connected by a wire 7 with the part.
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co This part 5 electrically isolated from the other elements of the installation is used to transfer the welding current to the electrodes.
The source S can be direct or alternating current.
Rollers 8 made of an insulating material subjected to the action of springs 9 bring the electrodes into contact with the part 5.
A sheath 10 ensures the axial guidance of the electrodes propelled by the device 4 at a speed appropriate to the requirements of the welding.
The operation is as follows:
When the welding arc is struck between the part 1 and the end a of the electrode A, the propelling device 4 kicks in and causes the electrodes to move at a speed appropriate to the welding conditions in order to to compensate for the wear of electrode A.
When the end of an electrode, for example that of electrode A is no longer in contact with part 5, the welding current is supplied to this electrode A, only through the intermediary of the electrode. and through the junction points a1 and b of two successive electrodes.
Under the effect of the current density, the contact points a1, b heat up rapidly by the Joule effect until - momentary arcs form; at this moment, electrode A remains immobilized for a very short fraction of time until electrode B again short-circuits the arc spouting between the ends al-b while ensuring a bond of section sufficient to allow continuity of the welding opera- tion.
It is also possible to provide for the execution of the successive splicing of the electrodes using a source S1 of direct or alternating current independent of the source of the welding circuit S, this energy source being connected between the auxiliary contact 51 and contact 5, the electrode welding current being applied periodically by appropriate means on each passage of the electrode junctions between contacts 5 and 51.
The electrodes used can be bare or coated with shapes and external dimensions such that they can be propelled after each other and possibly in a flexible sheath while keeping the torch the maneuverability required for the welding operations. - manual dage.
The distance D (Fig. 1) between the electric power supply contact 5 and the end of the electrode being melted will be as small as possible to allow the use of high current densities.
The electrodes (fig. 2) will have a metal core of shape and cross-section suitable for the different welding current densities required for the work to be carried out.
The ends of the core of the electrodes can undergo a forming operation to ensure their longitudinal centering and to obtain a contact surface (reference 24) shaped to cause the welding between electrodes during the transfer time between the contact. feed 5 and the elastic guide sleeve 3 under the minimum and maximum welding current densities as a function of the minimum cross-section of the conductive core and the operational behavior of the electrode.
To enable the use of welding current densities
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high, the electrodes will be as short as possible.
Depending on electrometallurgical requirements, the coating may have a maximum diameter greater or less than the diameters of the ends formed; it can be produced with insulating elements or else made conductive by adding a metal powder.
The coating of conventional electrodes for electric arc welding is generally cylindrical or concentric with the metal core; however, it could be intentionally given an oval section (reference
121 fig. 3) or any other section more suitable for certain arc welding operations.
This modification of the section could also be considered to facilitate the task of the operator, for example by allowing him to let the electrode rest on the part and thus automating the constancy of the arc length.
When the coating is insufficiently conductive, a groove 14 (fig. 4) can be made in the latter up to the core 13 of the electrode in order to ensure contact between the core 13 and the contact piece. 5.
In this case, a guide device (for example a wire 15 fig.4) can be provided to ensure the positioning of the groove 14 relative to the contact part 5; this guide is fixed on the one hand in the immediate vicinity of the contact part 5 and on the other hand to the driving device by passing through the flexible sheath 10.
A ribbon of fibrous material, or a suitable paste, can be used to fill the groove as the propulsion proceeds and after the electrode has passed over contact 5.
As shown in Figures 5 and 6, two or more devices of the type shown in Figure 1 can be used simultaneously in order to simultaneously produce a joint or simultaneously feed a molten pool.
In the embodiment according to this FIG. 5, the contacting piece has the form of a sleeve 16 provided with radial ribs 17 integral with a longitudinal core '18 which are integral between successive ribs of the projections 19 with which come into contact. the electrodes A subjected to the action of rollers 81 fixed on pins 20 subjected to the action of springs 91.
Several devices such as those of FIG. 1 can be combined in the form of a single welding head intended to supply simultaneously one or more molten baths.
The electrical energy supply can take place either in series from the same single-phase current source or by two independent single-phase welding current sources or in parallel on a single-phase current source.
In the device (FIG. 6) use is made of a contact piece 5 allowing the simultaneous power supply of two rows of electrodes subjected to the action of rollers 82, the axes 22 of which are subjected to the pressure. spring action 92.
The two rows of electrodes move simultaneously and converge towards a meeting point located outside the device so as to present only one end of the form where the arc will be struck. oval formed by the two electrodes.
A welding head with two or three independent elementary devices can be supplied by a welding current source.