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La présente invention, due à Mr. R. J. MOUTON, est relative à une électrode pour le soudage à l'arc des aciers au carbone ou faiblement alliés, électrode compor- tant une âme en acier ferritique entourée uniformément par un enrobage basique homogène contenant entre 50% et
85% en poids d'un mélange de poudres métalliques ayant une composition analogue à celle du métal de l'aâme et de pou- dres métalliques ayant une composition désoxydante, et présentant un diamètre au moins égal à deux fois le diamè- tre de l'âme. Une.telle électrode a déjà été décrite dans le brevet français 937.212.
Dans le présent. mémoire, l'expression "enrobage basique" désigne un enrobage dans lequel, abstraction fai- te des poudres métalliques, la somme des carbonates et des composés fluorés est supérieure à celle des autres élé- ments, les composés fluorés étant présents .dans la propor- tion d'au moins un sixième de la somme des carbonates et des composés fluorés,,
Les électrodes connues de ce type particulier conviennent mal pour l'exécution de la première passe de soudures d'angle particulièrement lorsqu'on assemble une surface verticale, à une surface horizontale.
En effet, de telles soudures présentent avantageusement une surface plane tandis que les électrodes basiques susdites ne permettent de réaliser en une passe que des cordons à surface convexe dont la convexité est d'autant plus marquée que leur épais- seur est plus grande et que la position de la bissectrice de l'angle s'écarte plus de la direction verticale.
En pratique, de tellcs soudures d'angle sont done exécutées, de préférence, avec des électrodes qui se différencient essentiellement deces électrodes basi
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par le caractèré acide de l'enrobage. Une telle électrode acide est décrite par le brevet français 897.025.
Ces élec- trodes acides permettent en général de réaliser en une seul passe des soudures d'angle à surface plane mais elles pré- sentent l'inconvénient de déposer, à compositions équivalen tes, un métal plus sensible au vieillissement et aux fissurations que l'acier correspondant déposé par des élec- trodes basiques. ,
L'inventeur a découvert qu'en ajoutant à l'en- robage basique des oxydes de titane dans une proportion de 10% à 35% en poids à sec par rapport aux constituants autres que les poudres métalliques, on obtient des élec- trodes permettant de réaliser, en première passe, des sou- dures d'angle à surface plane. Cppendant, ces électrodes, enrobées par exemple à un diamètre de 2 fois le diamètre de l'âme, déposent un métal poreux.
Il a ensuite découvert que de défaut pouvait être éliminé en donnant à l'enrobage une épaisseur supérieure à 2,2 fois et, de préférence, à 2,4 fois le diamètre de l'âme. Enfin, l'inventeur a décou- vert que, en vue de l'application précitée, le diatmètre d'enrobage devait être limité à trois fois le diamètre de l'âme et que ce dernier ne pouvait dépasser 6,5 mm lorsque la bissectrice de l'angle était verticale et environ 4 mm lorsque cette bissectrice était inclinée de 45 . Ces ré- sultats étaient imprévisibles sur la base de la technique connue en la matière.
Une telle électrode se distingue des électrodes basiques connues par la teneur en oxydes de titane et par l'épaisseur de l'enrobage. Contrairement aux électrodes basiques connues, elle permet l'exécution de soudures d'an- gle à surface plane tout en ne présentant pas la sensibili- té aux fissurations et au vieillissement qui caractérise
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les électrodes acides correspondantes.
Dans une forme d'exécution avantageuse, parmi les constituants de l'enrobage autres que les poudres métalliques, on trouve les substances suivantes dans les proportions relatives en poids à sec : - carbonates 20% à 45% - composés fluorés 10% à 35% silicates contenant au moins 50% de silice :
10 à 40%.
De préférence, le diamètre extérieur de l'enro- bage est rompris entre 2,4 et 3 fois le diamètre de l'âme en métal ferreux.
De préférence, également, les métaux en poudre qui sont destinés à enrichir le déport ainsi qu'à le désoxy- der, sont contenus dans l'enrobage dans une proportion comprise entre 60% et 75% du poids de cet enrobage.
S'il s'agit de souder des aciers ordinaires, le mélange des poudres métalliques contient par exemple 85% de fer en poudre et 15% d'alliages de fer, de manganèse et de silicium.
La proportion d'oxydes de titane dans l'enrobage est avantageusement comprise entre 15% et 25% du poids total des constituants de l'enrobage autres que les poudres métalliques.
Les proportions relatives préférentielles d'au- tres constituants sont les suivantes ; -30% à 45% de carbonates tels que le carbonate de calcium, - 20 % à 30% de composés fluorés tels que le fluo rure de calcium, - 15% à 25% de silicates secs contenant au moins
50% de silice.
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Dans un cas particulier, l'électrode suivant l'in- vention présente les caractéristiques suivantes : - l'âme est constituée par un fil d'acier doux effervescent d'un diamètre de 4 millimètres, - l'enrobage a un diamètre extérieur de 10 mil- limètres et comprend le mélange des produits suivants prié à sec :
EMI4.1
<tb> - <SEP> poudre <SEP> de <SEP> fer <SEP> 62%
<tb>
<tb> - <SEP> poudre <SEP> de <SEP> manganèse <SEP> 3,5%
<tb>
<tb> - <SEP> poudre <SEP> de <SEP> ferro-silicium <SEP> à <SEP> 75%
<tb> de <SEP> Si <SEP> 2,5%
<tb>
<tb> - <SEP> carbonate <SEP> de <SEP> calcium <SEP> 105%
<tb>
<tb> - <SEP> Spath-fluor <SEP> 8,5%
<tb>
<tb> - <SEP> rutile <SEP> 7,5%
<tb>
<tb> - <SEP> silicate <SEP> de <SEP> potassium <SEP> 5,5%
<tb>
On voit que l'enroage de cette électrode ré- pond bien aux conditions indiquées plus haut puisque :
a) le diamètre extérieur vaut 2,5 fois le diamètre de l'âme, b) la proportion des métaux en poudre est de 68%, c) les autres constituants de l'enrobage sont présents dans les proportions relatives ci-après :
EMI4.2
<tb> - <SEP> carbonate <SEP> de <SEP> calcium <SEP> 33%
<tb>
<tb> -spath-fluor <SEP> 26,5%
<tb> (faisant <SEP> ensemble <SEP> plus <SEP> de <SEP> la
<tb> moitié <SEP> de <SEP> ces <SEP> autres <SEP> constituants)
<tb>
<tb> -oxydes <SEP> de <SEP> titane <SEP> 23,5%
<tb>
<tb> -silicate <SEP> de <SEP> potassium <SEP> 17%
<tb>
Une telle électrode dépose un métal non poreux présentant les caractéristiques de qualité d'une électrode connue à enrobage homogène basique, c'est-à-dire une faible sensibilité à la fissuration et aux impuretés de l'acier à souder, et une chute de la résilience Charpy ISO,
après
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vieillissement artificiel, inférieure à 40%. En outre, cet- te électrode permet de réaliser aisément en courant alter- natif des cordons d'angle horizontaux à profil plat, de 5 mm d'épaisseur, tels qu'il ntet possible de le faire qu'avec une électrode à enrobage acide déposant un métal plus sensible à la fissuration et à l'action du vieillisse- ment sur la résilience.
REVENDICATIONS.-
1.- Electrode de soudure comportant une âme en acier ferritique entourée uniformément par un enrobage basique+ composition homogène contenant, entre 50% et 85% ei puids d'un mélange de poudre métallique ayant une composition analogue à celle du métal de l'âme et de poudres métalliques ayant une composition désoxydante et -présentant un diamètre extérieur au moins égal à deux fois le diamètre de l'âme, c a r a c t é r i s é e . par la réunion des particularités suivantes :
a) son diamètre extérieur est compris entre 2,2 et 3 fois le diamètre de l'âme, b) le diamètre de l'âme est au maximum de 6,5 millimètres, c) parmi les constituants de l'enrobage, autres que les poudres métalliques, il y a 10% à 35% du poids, à sec, d'oxydes de titane.
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The present invention, due to Mr. RJ MOUTON, relates to an electrode for the arc welding of carbon or low-alloy steels, an electrode comprising a ferritic steel core uniformly surrounded by a homogeneous basic coating containing between 50 % and
85% by weight of a mixture of metal powders having a composition similar to that of the core metal and metal powders having a deoxidizing composition, and having a diameter at least equal to twice the diameter of the core metal. 'soul. Une.telle electrode has already been described in French patent 937,212.
In the present. As a reminder, the expression "basic coating" denotes a coating in which, apart from the metal powders, the sum of the carbonates and of the fluorinated compounds is greater than that of the other elements, the fluorinated compounds being present in the proportion. - tion of at least one sixth of the sum of carbonates and fluorinated compounds ,,
Known electrodes of this particular type are poorly suited for performing the first pass fillet welds, particularly when joining a vertical surface to a horizontal surface.
In fact, such welds advantageously have a flat surface while the aforementioned basic electrodes only make it possible to produce in one pass only beads with a convex surface, the convexity of which is all the more marked the greater their thickness and the greater the thickness. position of the bisector of the angle deviates more from the vertical direction.
In practice, therefore, such fillet welds are preferably carried out with electrodes which are essentially different from these basic electrodes.
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by the acidic character of the coating. Such an acid electrode is described by French patent 897,025.
These acid electrodes generally make it possible to make fillet welds with a flat surface in a single pass, but they have the disadvantage of depositing, with equivalent compositions, a metal more sensitive to aging and to cracking than corresponding steel deposited by basic electrodes. ,
The inventor has discovered that by adding titanium oxides to the basic coating in an amount of 10% to 35% by dry weight relative to the constituents other than the metal powders, electrodes are obtained which allow first pass corner welds with a flat surface. However, these electrodes, coated for example with a diameter of 2 times the diameter of the core, deposit a porous metal.
He then discovered that the defect could be eliminated by making the coating thicker than 2.2 times and preferably 2.4 times the diameter of the core. Finally, the inventor discovered that, with a view to the aforementioned application, the coating diatmeter had to be limited to three times the diameter of the core and that the latter could not exceed 6.5 mm when the bisector of the angle was vertical and about 4 mm when this bisector was tilted 45. These results were unpredictable based on the art known in the art.
Such an electrode is distinguished from the known basic electrodes by the content of titanium oxides and by the thickness of the coating. Unlike the known basic electrodes, it allows the execution of angle welds with a flat surface while not exhibiting the sensitivity to cracking and aging which characterizes
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the corresponding acid electrodes.
In an advantageous embodiment, among the constituents of the coating other than the metal powders, the following substances are found in the relative proportions by dry weight: - carbonates 20% to 45% - fluorinated compounds 10% to 35% silicates containing at least 50% silica:
10 to 40%.
Preferably, the outer diameter of the coating is broken to between 2.4 and 3 times the diameter of the ferrous metal core.
Also preferably, the powdered metals which are intended to enrich the offset as well as to deoxidize it are contained in the coating in a proportion of between 60% and 75% of the weight of this coating.
If it is a question of welding ordinary steels, the mixture of metal powders contains for example 85% of powdered iron and 15% of alloys of iron, manganese and silicon.
The proportion of titanium oxides in the coating is advantageously between 15% and 25% of the total weight of the constituents of the coating other than the metal powders.
The preferred relative proportions of other constituents are as follows; -30% to 45% of carbonates such as calcium carbonate, - 20% to 30% of fluorinated compounds such as calcium fluoride, - 15% to 25% of dry silicates containing at least
50% silica.
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In a particular case, the electrode according to the invention has the following characteristics: - the core consists of an effervescent mild steel wire with a diameter of 4 millimeters, - the coating has an outside diameter of 10 millimeters and includes the mixture of the following products required dry:
EMI4.1
<tb> - <SEP> <SEP> powder of <SEP> iron <SEP> 62%
<tb>
<tb> - <SEP> powder <SEP> of <SEP> manganese <SEP> 3.5%
<tb>
<tb> - <SEP> powder <SEP> of <SEP> ferro-silicon <SEP> at <SEP> 75%
<tb> of <SEP> If <SEP> 2.5%
<tb>
<tb> - <SEP> <SEP> calcium <SEP> carbonate <SEP> 105%
<tb>
<tb> - <SEP> Fluorspar <SEP> 8.5%
<tb>
<tb> - <SEP> rutile <SEP> 7.5%
<tb>
<tb> - <SEP> silicate <SEP> of <SEP> potassium <SEP> 5.5%
<tb>
We see that the coating of this electrode responds well to the conditions indicated above since:
a) the external diameter is 2.5 times the diameter of the core, b) the proportion of powdered metals is 68%, c) the other constituents of the coating are present in the following relative proportions:
EMI4.2
<tb> - <SEP> <SEP> calcium <SEP> carbonate <SEP> 33%
<tb>
<tb> -spath-fluor <SEP> 26.5%
<tb> (making <SEP> together <SEP> plus <SEP> of <SEP> the
<tb> half <SEP> of <SEP> these <SEP> other <SEP> constituents)
<tb>
<tb> -oxides <SEP> of <SEP> titanium <SEP> 23.5%
<tb>
<tb> -silicate <SEP> of <SEP> potassium <SEP> 17%
<tb>
Such an electrode deposits a non-porous metal having the quality characteristics of a known basic homogeneously coated electrode, that is to say a low susceptibility to cracking and to impurities of the steel to be welded, and a drop of Charpy ISO resilience,
after
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artificial aging, less than 40%. In addition, this electrode makes it possible to easily produce, with alternating current, horizontal angle cords with a flat profile, 5 mm thick, such as it is possible to do only with an electrode with an acid coating. depositing a metal more sensitive to cracking and to the action of aging on resilience.
CLAIMS.-
1.- Welding electrode comprising a ferritic steel core uniformly surrounded by a basic coating + homogeneous composition containing, between 50% and 85% ei puids of a mixture of metallic powder having a composition similar to that of the metal of the core and metal powders having a deoxidizing composition and -presenting an outside diameter at least equal to twice the diameter of the core, character ized. by combining the following features:
a) its external diameter is between 2.2 and 3 times the diameter of the core, b) the diameter of the core is at most 6.5 millimeters, c) among the constituents of the coating, other than metal powders, there are 10% to 35% by weight, dry, of titanium oxides.