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L'invention concerne un procédé pour la soudure à l'arc de pièces essentiellement constituées par du fer, avec intervention d'une mince baguette métallique non enrobée et amenée de manière continue, entre l'extrémité de laquelle et la pièce à souder on établit un arc électrique dans une atmosphère gazeuse protégeant le métal fondu. La Demanderesse a constaté que lorsqu'on utilise comme gaz protecteur de l'anhydride carbonique gazeux, au moins pratiquement pur, on obtient des avantages inattendus pour la soudure d'un joint en bout non chanfreiné.
En soudure, on désigne par joint en bout non chanfreiné un joint subsistant entre deux pièces, généralement des tôles,, entre deux parois pratiquement parallèles et à remplir de métal
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de soudure. Ce type de joint est fréquemment utilisé en soudure par suite du bas prix de préparation.
D'une façon générale, pour souder un joint en bout non chanfreiné à l'aide d'une mince baguette métallique non enrobée et amenée d'une manière continue à l'endroit de soudage, l'extrémité de la baguette de soudure à laquelle est établi l'arc est maintenue au-dessus d'un étroit joint en bout non préparé et on la déplace le long du joint de sorte que l'arc provoque la fusion du métal de la pièce à souder jusqu'à quelques millimètres au-dessous de la surface de la pièce et assure ainsi l'assemblage.
Toutefois,. ces procédés ne peuvent être utilisés que lorsque la pénétration ne doit pas dépasser environ 6 mm Pour des joints plus profonds, on travaille les pièces en ce sens que l'on donne au joint une section déterminée, généralement en forme de V, que l'on remplit par la superposition de plusieurs couches de métal de soudure.
Suivant un autre procédé, généralement mis en oeuvre à l'aide d'électrodes enrobées par un soudage manuel, on remplit de métal de soudure un large joint, fermé à la partie inférieure par une pièce auxiliaire, en y faisant fondre, par couches, du métal de soudure tout en maintenant l'électrode dans le joint.
Ces procédés sont peu économiques, car le remplissage du large joint demande beaucoup de métal, le dépôt par couche demande beaucoup de temps et la consommation d'énergie électrique est très grande.
Suivant l'invention, un joint en bout non chanfreiné, d'une profondeur d'au moins 7 mm et d'une largeur dépassant légèrement le diamètre du fil de soudure, fermé à sa partie inférieure, est rempli de métal de soudure dans une atmosphère de gaz protecteur constitué par de l'anhydride carbonique au moins pratiquement pur, tandis que l'extrémité du fil de soudure est maintenue par une amenée suffisamment rapide du fil de soudure entre les parois du joint et est déplacée dans le joint à une vitesse telle que le joint se remplit de métal de soudure jusqu'à
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un niveau plus élevé que celui auquel est maintenue l'extrmenté de la baguette.
Dans le procédé conforme à l'invention, la vitesse ramenée de la baguette dépend essentiellement du diamètre du fil constituant celle-ci, de l'intensité de courant de soudure à
Utiliser et des dimensions du joint. Cette vitesse est toujours Au% grande que dans le procédé dans lequel on établit l'arc à l'extérieur du joint, à la surface de la pièce et, de plus, la tension d'arc est toujours plus basse que dans ce dernier procédé.
La vistesse d'ammenée du fil peut être portée à la valeur désirée, par exemple en faisant coicider d'abord l'extrémité du fil avec la surface supérieure de la pièce et en augmentant ensuite la vitesse d'amenée du fil, ce:qui entraine une baisse de la tension d'arc.
Lorsqu'on recourt au procédé conforme à l'invention pour remplir un joint d'une profondeur de 7 à 8 mm, l'extrémité de la baguette de soudure ne devra être maintenue que peu profon- dément dans le joint.
Par contre, lorsqu'on remplit par un seul soudage un joint plus profond, par exemple un joint d'une profondeur de
13 mm ou plus, conformément à l'invention, l'extrémité de la baguet- te de soudure devra pénétrer sur une longueur au moins égale à un quart de la profondeur du joint dans le joint, ce qui peut être réglé en augmentant la vitesse d'amenée de la baguette du montant correspondant à une baisse de la tension d'arc de 2 à 3 volts, après que l'extrémité de la baguette de soudure a été amenée en coïncidence avec le côté supérieur du joint.
La mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention permet d'assembler par soudure des tôles épaisses, par exemple des tôles de 13 mm par un seul soudage, la consommation de matière de soudure et d'énergie électrique étant faibles et le temps nécessaire pour obtenir un assemblage par soudure étant court comparativement à celui obtenu avec d'autres méthodes de soudure,
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La faible consommation d'énergie électrique est probable- ment attribuable au fait que la chaleur de l'arc est pour ainsi dire entièrement absorbée par les parois du joint et à l'effet utile que l'on tire de la chaleur par le fait que le joint est rempli en une seule opération. Un avantage additionnel est le faible rayonnement de lumière gênante.
La Demanderesse a constaté que lorsqu'on utilise comme gaz auxiliaire de l'argon et que l'on s'efforce de maintenir l'extrémité de la baguette de soudure dans l'axe d'un joint assez étroit, on obtient une soudure poreuse qui, d'une façon générale, n'est pas entièrement agglutinée au métal de la pièce à souder.
D'autres procédés de soudure, par exemple celui dans lequel, au lieu de recourir à un gaz auxiliaire, 'on introduit dans le joint une poudre appelée à former le laitier, ne permettent pas de remplir un joint suivant le procédé conforme à l'invention. 'Cette impossibilité est probablement attribuable au fait que, dans un procédé dans lequel on utilise une baguette de soudure dont l'extré- mité portant l'arc est maintenue dans une atmosphère d'anhydride carbonique, les gouttelettes de métal se formant à l'extrémité de la baguette de soudure sont violemment chassées latéralement vers la soudure déjà formée et peuvent y surélever fortement le niveau du métal déposé.
Il en résulte que la chaleur de l'arc est utilisée plus efficacement et provoque donc une plus grande pénétration que dans le cas ou l'on utilise, comme gaz auxiliaire, par exemple de l'argon, auquel cas les gouttelettes de métal sont chassées dans la direction de l'arc.
Pour assembler des tôles et des pièces analogues suivant le procédé conforme à l'invention, il est bon de fermer le joint à la partie inférieure par une pièce auxiliaire, par exemple une bande de cuivre.ou de fer, car, dans ce cas, comme on ne soude que d'un seul côté, la pièce à souder ne soit pas être retournée.
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Toutefois afin d'éviter l'écoulement de métal liquide on peut également former un cordon d'un côté pour fermer le joint, cordon qui est obtenu avec un courant de soudure de faible intensi- té.
De préférence, les joints d'une profondeur supérieure à 20 mm ne seront pas remplis en une seule opération, car un tel assemblage demande pour l'agglutination complète du métal de la soudure avec celui de la pièce à souder une précision, qu'il n'est pas toujours possible d'obtenir.
Dans ce cas, on peut remplir un joint en bout non chan- freiné d'un métal de soudure en déposant plusieurs couches de métal tout en maintenant l'extrémité de la baguette de soudure, entourée d'anhydride carbonique gazeux parfois très profondément dans le joint.
La description du dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, 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'invention.
La fig. 1 est une coupe par le joint et par la soudure pendant le soudage suivant le procédé conforme à l'invention.
Les figs. 2 et 3 montrent une coupe par une soudure obtenue suivant le procédé conforme à l'invention. La soudure repré- sentée sur la fig. 2 est obtenue avec l'emploi d'une plaque de cuivre pour la fermeture du joint à la partie inférieure, alors que, pour la soudure représentée sur la fig. 3, on a utilisé un cordon de fermeture.
Sur la fig. 1, le joint 1 doit être rempli de métal de soudure alors que 2 est une coupe d'une soudure déjà formée.
Lépaisse plaque de cuivre 3 ferme le joint à la partie inférieure de manière à empêcher l'écoulement du métal liquide. La baguette de soudure 4, à l'extrémité 5 de laquelle est établi l'arc, est déplacée, pendant le soudage, dans'le sens de la flèche. La vitesse de fusion de la baguette de soudure est réglée de manière que
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l'extrémité 5 soit toujours maintenue assez profondément dans le joint. La vitesse de déplacement de l'extrémité de la baguette dans le sens de la flèche est généralement quelque peu inférieure à la vitesse pour laquelle le volume de baguette amené par unité de temps est égal au volume de la partie du joint le long de laquelle l'extrémité 5 s'est déplacée par unité de temps.
De l'éjecteur 6 sort de l'anhydride carbonique gazeux obtenu par vaporisation d'anhydride carbonique liquide sous pression. La zone 7, limitée par des lignes en pointillés, représente le métal de sou- dure liquide.
Sur les figs. 2 et 3, les pièces 10 et 11 sont assemblées par la soudure 12. Cette soudure peut être rendue visible en mordançant, à 1'aide de liquides appropriés, une coupe par les pièces et la soudure. La soudure 12 est limitée par les lignes de fusion pratiquement verticales 13 et 14, tandis que sur la - fige 3, la lign.e de fusion, pratiquement horizontale 15, indique la séparation entre la partie 16 de la soudure appliquée sous forme de cordon d'assemblage et la partie 17 qui est obtenue suivant le procédé conforme à l'invention. Le joint initial est tracé en pointillés. Voici une description de formesde réalisation appropriées du procédé conforme à l'invention..
I.. Un joint en bout non chanfreiné, d'une largeur de 3 mm, entre deux tôles de fer, toutes deux de 13 mm d'épaisseur, et fermé à la partie inférieure par une bande de cuivre de 6 mm d'épaisseur, est rempli, suivant le procédé conforme à l'invention, de métal de soudure provenant d'une baguette de 2 mm d'épaisseur dans laquelle passe un courant continu d'une intensité de 500 A, et reliée au pôle positif. Pour cette intensité du courant, la baguette est amenée à une vitesse de 5 m/min, et l'extrémité de la baguette est déplacée à une vitesse de 35 cm/min. suivant l'axe du joint. Pendant la soudure, 20 litres d'anhydride carbonique sont amenés, par minute, à l'endroit de soudure.
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Afin d'obtenir une soudure de bonne qualité, on a utilisé une baguette de soudure en fer, contenant 1% de manganèse, 0,6% de silicium et 0,2% de titane, mais on peut également utiliser des baguettes de soudure telles que décrites dans le brevet belge n 527.009.
II. Deux tôles de 20 mm d'épaisseur sont disposées de manière à former un joint en bout non chanfreiné de 4 mm de lar- geur. Ce joint est assemblé par un cordon obtenu par soudure à l'aide d'une électrode enrobée (diamètre du noyau 4 mm) de type pauvre en hydrogène, avec un courant de soudure d'une intensité de 130 A et à une vitesse d'avancement de 20 cm par minute. Ensuite, on retourne la pièce et, d'une manière analogue à celle utilisée dans l'exemple 1,on remplit le joint avec cette différence cependant, que la vitesse d'avancement est de 26 cm par minute.
D'autres exemples de réalisation sont caractérisés par les donnés suivantes.
EMI7.1
<tb>
@
<tb>
<tb> Diamètre <SEP> du <SEP> Joint <SEP> largeur <SEP> Intensité <SEP> Vitesse <SEP> Vitesse
<tb>
<tb> fil <SEP> de <SEP> sou- <SEP> profondeur <SEP> de <SEP> cou- <SEP> d'amenée <SEP> d'avance-
<tb>
<tb> dure <SEP> rant <SEP> de <SEP> la <SEP> ment.
<tb>
<tb> baguette
<tb>
EMI7.2
--.... - ............ --------.,....- ....
-------- -
EMI7.3
<tb> 1.2 <SEP> mm <SEP> 8 <SEP> mm <SEP> 2 <SEP> mm <SEP> 290 <SEP> A <SEP> 12 <SEP> m/min <SEP> 55 <SEP> cm/min
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 1.6 <SEP> mm <SEP> 10 <SEP> mm <SEP> 2 <SEP> mm <SEP> 430 <SEP> A <SEP> 8 <SEP> m/min <SEP> 50 <SEP> cm/min
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 2.5 <SEP> mm <SEP> 20 <SEP> mm <SEP> mm <SEP> 700 <SEP> A <SEP> 5 <SEP> m/min <SEP> 25 <SEP> cm/min
<tb>
<tb>
<tb> @
<tb>
Le diamètre de la baguette de soudure ne doit pas être inférieur à 1 mm, mais la soudure à l'aide de baguettes d'épais- seur supérieure à 3 mm provoque des difficultés. En général, la largeur du joint est maintenue petite, c'est-à-dire de 0,3 à 3 mm plus large que le diamètre de la baguette de soudure, la plus grande largeur n'étant généralement utilisée que pour des joints profonds.
E'intensité du courant la mieux appropriée est de 130 à 260 A pàr mm2 de section de baguette, les intensités les plus élevées convenant pour les minces 'baguettes d'un diamètre de 1 à
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2 mm et les intensités les plus basses pour des baguettes de 2 à 3 mm de diamètre. La vitesse d'avancement la plus appropriée est de 15 à 80 cm par minute.