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La présente invention est relative au soudage à l'arc et vise plus particulièrement les procédés de soudage à l'arc désignés d'une manière gé- nérale comme étant du type à électrode consommable, dans lesquels le métal de l'électrode est ajouté au métal de base en fusion (métal de la pièce à travailler fondu par l'arc).
Dans son mode de réalisation préféré, la présente invention re- médie aux principaux défauts que l'on observe dans les trois procédés prin- cipaux de soudage communément pratiqués jusqu'ici. Par rapport au soudage avec écran de gaz connu, dans le passé, elle assure une protection bien meil- leure du métal de soudure en fusion, ce qui fait que son utilisation pour le soudage de l'acier ordinaire est tout à fait pratique. Par comparaison avec le type de soudage par arc noyé, le procédé objet de l'invention est particulièrement avantageux, parce qu'il permet la visibilité de la soudure.
Par rapport au procédé par électrode revêtue de flux, il est particulière- ment désirable parce qu'il est considérablement plus rapide. Enfin, par com- paraison avec tous ces procédés, il est plus économique.
Conformément au mode préféré de mise en oeuvre de l'invention, on amène de manière continue à l'arcune électrode à surface nue, dont la colon- ne formant l'arc ionisé .est entourée par une petite quantité de gaz protec- teur, et le métal de soudure en fusion est protégé par une couche de soo rie provenant du flux contenu à l'intérieur de l'électrode.
Le flux comprend aussi des constituants destinés à améliorer l'arc et à donner les caracté ristiques désirées au métal de la soudureo
D'autres objets et avantages de l'invention apparaîtront à la lec- ture de la description suivante et à l'examen du dessin, sur lequel la fig. 1 représente d'une manière quelque peg. schématique une sou- dure réalisée conformément à la présente invention, la vue étant prise ap- proximativement dans la direction longitudinale de la soudure ; la fig. 2 est une vue partielle représentant une coupe transver- sale de la soudure finie; la fige 3 est une vue de face d'une bande de métal utilisée pour former l'électrode représentée sur la fig. 1 ; la fig. 4 est une vue en coupe transversale de la bande de métal représentée sur la fig. 3;
la fig. 5 est une coupe transversale de l'électrode en cours de remplissage, un grattoir ou râcloir étant en prise avec l'électrode partiel- lement fermée; les fig. 6 et 7 sont des coupes transversales successives de l'é- lectrode au cours de sa fermeture, ayant pour effet de comprimer son rem- plissage ; les fig, 8 à 11 représentent l'électrode successivement réduite à des dimensions différentes ; la fig. 12 est une vue en perspective d'un court tronçon de l'élec- trode; les fig. 4 à 12 sont à échelle fortement agrandie. la fig. 13 représente en pointillés la tête de soudage dans une position qui convient pour le soudage d'un cordon s'étendant verticalement ; la fig. 14 représente les diverses connexions pivotantes de la tê- te ; la fig. 15 est une vue détaillée de la tête de soudage;
la fig. 16 est une vue de détail de la vis élévatrice et de son
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moteur électrique de commande.
Introduction - Tois types de procédés de soudage à électrode consommable sont actuellement utilisés dans l'industrie. Parmi ces procédés, celui qui est le plus ancien et le plus couramment utilisé est dénommé procédé à électro- de enrobée de flux, parce que le flux est incorporé à la surface de l'élec- trode. Ce flux contient des matières qui, lorsqu'elles sont soumises à la chaleur de l'arc, sont transformées en gaz convenant à la protection de la colonne d'arc et des matières qui sont transformées en scories, lesquelles recouvrent complètement le métal de soudure en fusion et le protègent de ce fait.
Le second procédé, aussi bien en ce qui concerne son ancienneté que son étendue d'utilisation, est dénommé le procédé de soudage à l'arc noyé. Dans ce procédé, on fait entièrement appel à une scorie pour protéger à la fois la colonne d'arc et le métal de soudure en fusion; en d'autres termes, on n'utilise par un gaz, sous quelque forme que ce soit, pour pro- téger soit l'arc, soit le métal de soudure en fusion et, connus le nom l'in- dique, pendant le soudage, la colonne d'arc et le métal en fusion sont com- plètement recouverts l'un et l'autre par un amas de flux pulvérulent ou gra- nulaire, dont une partie est transformée en scorio protectrice. En d'autres termes, ce procédé est strictement un procédé par protection par scorie.
Le troisième procédé de soudage à l'arc est le plus récent des trois et il est dénommé le procédé de soudage à l'arc avec protection par gaz. Ce procédé est entièrement fondé sur l'utilisation, pour protéger à la fois la colonne d'arc ionisé et le métal de scùdure en fusion, d'une alimen- tation séparée ou distincte en gaz ou en un mélange de gaz. Dans certains cas, un seul courant de gaz protecteur est utilisé pour protéger à la fois la colonne d'arc et le métal de soudure en fusion; dans d'autres cas, on utilise un courantde gaz pour protéger la colonne d'arc et un second courant ou un certain nombre de courants de gaz pour protéger la masse allongée de métal de soudure en fusion que traîne l'arc produisant la fusion du métal.
En comparaison, la présente invention se rattache plus étroitement au procédé à électrode enduite de flux parce qu'une scorie,est produite par l'électrode, recouvre complètement le métal de soudure en fusion et le protège de ce fait. Toutefois, dans le cas présent, le gaz qui protège la colonne d'arc ionisé est un gaz distinct et, par suite, n'est pas un pro- duit du flux.
La présente invention est principalement destinée à être utilisée comme procédé de soudage semi-automatique et comme procédé entièrement auto- matique ; c'est pourquoi l'électrode de soudage qui produit la scorie pro- tectrice affecte la forme de tronçons bobinés allongés et l'électrode est du type à surface nue, de manière que le contact du courant de soudage puisse se faire sur l'électrode au voisinage de l'arc. Pour ceux qui sont au cou- rant de la technique, la nécessité des deux caractéristiques précitées est évidente.
Depuis que le soudage à l'arc a commencé, les chercheurs ont es- sayé de réaliser un procédé de soudage à l'arc qui, tout en utilisant de ma- nière satisfaisante et économique les caractéristiquesfondamentales de fu- sion du métal, utilise des tronçons continus bobinés d'électrode, de telle manière que le procédé puisse être appliqué de manière continue ininterrom- pue, aussi bien avec l'appareillage de soudage semi-automatique qu'avec 1' appareillage entièrement automatique.
Pour des raisons évidentes pour ceux qui' sont familiarisés avec la technique, parmi lesquelles figurent la fragilité et l'effet isolant du
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revêtement, l'électrode dm procédé à électrode enduite de flux, ne peutpas être mise en oeuvre sous la forme Bobinée.Ainsi qu'on l'a mentionné précé- demment, le procédé de soudage à arc noyé travaille au sein d'une masse de flux pulvérulent ou granulaire ou sous cette masse. Par suite, bien que l'électrode soit un fil métallique nu et lisse se prêtant à l'utilisation en tronçons bobinés, il se présente la particularité très indésirable que l'effet de soudage ne peut pas être observé pendant l'opération.
Il n'y a donc aucune certitude que la soudure est faite à l'endroit correct,que la dimension de soudure désirée est obtenue ou que la forme voulue da soudu- re est produite. Le soudage avec protection par gaz n'assure pas la protec- tion du métal de soudure en fusion dans des conditions suffisantes et il est dépourvu de certains avantages métallurgiques importants pour le sou- dage de l'acier ordinaire.
Bien que l'on ne le considère pas en général comme tel, l'acier ordinaire est, de tous les métaux, le plus difficile à souder à l'arc. Il en est ainsi en raison des impuretés telles que l'oxygène dissous et les impuretés non métalliques qui sont contenues dans l'acier ordinaire. Pen- dant le soudage, l'oxygène dissous est transformé en gaz libre et, bien que ce dernier soit éliminé ou enlevé avant la resolidification du métal de ba- se fondu, le métal de soudure est poreux et le degré de porosité est pro- portionné à la quantité d'oxygène dissous que contient l'acier. Sur trois classes d'aciergcelle connue sous le nom d'acier calmé contient très peu d'oxygène dissous. L'acier semi-calmé en contient une quantité gênante et cette quantité varie entre des limites assez écartées.
La quantité d'o- xygène normalement présente dans l'acier partiellement désoxydé est à. 1' extrémité supérieure de cette gamme. Un procédé de soudage .universel à 1' arc doit être capable de produire, sur les trois types d'acier, des soudu- res de haute qualité, denses et non poreuses. Les deux procédés de soudage à l'arc précédemment mentionnés avec protection par la scorie ont survécu à l'épreuve du temps à ce point de vue, tandis que les procédés de souda- ge à l'arc avec protection par gaz n'ont pas résisté à cette épreuve?
Pour traiter l'oxygène dissous dans l'acier ordinaire avec les procédés de soudage à l'arc avec protection par gaz, on a mis au point des électrodes nues contenant certains désoxydants.
Les désoxydants peuvent être alliés avec l'électrode, ou bien être logés dans des poches ou des rai- nures sous la surfacecde l'électrode, ou bien encore être placés à l'inté- rieur de l'électrode. Cependant, les recherches des demandeurs ont démontré que la simple addition de matières désoxydantes n'apporte par la solution du problème,parce qu'il fatfct satisfaire à de nombreuses autres conditions, ce qui permet de faire la présente invention, laquelle utilise tous les avantages des procédés de soudage à l'arc avec protection par les scories et assure la visibilité même lorsque les avantages du soudage continu sont également obtenus, Des conditions importantes auxquelles satisfait la cou- che de scorie réalisée par la présente invention, mais auxquelles on ne peut pas satisfaire avec -:
la protection par gaz seule, sont les suivantes :
1 Protection contre l'oxygène et l'azote nuisibles contenus dans l'air environnant,
La présente invention utilise une couche de scorie pour recouvrir et protéger complètement le métal de soudage en fusion qu'entraîne l'arc de soudage lorsqu'il se déplace le long de la ligne à souder. La couche de sco- rie est composée complètement d'oxydes.'Dans la mesure où ces matières oxy- dées sont choisies parmi celles qui ont une plus grande affinité pour l'oxy- gène que l'acier liquide qu'elles protègent, elles n'abandonnent par leur oxygène à l'acier et l'oxygène contenu dans l'air environnant ne peut pas pénétrer à travers la couche liquide de scorie pour oxyder le métal de sou-
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dure ;
2 / Enlèvement des inclusions non métalliques.
Comme on l'a mentionné précédemment, l'acier ordinaire contient toujours des inclusions non métalliques, fixées pour la plupart par des particules réfractaires restantes provenant des opérations d'élaboration de l'acier. Parmi ces particules, il en est de nombreuses qui contiennent des oxydes non dissous. Si on laisse ces matières dans le dépôt de soudure, la qualité de celle-ci en est affectée. Du fait que ces oxydes et ces inclusions non métalliques flottent dans le métal liquide, ils ont un temps suffisant pour monter à la surface du métal de soudure et pour ce sombiner avec la sco- rie protectrice en formant une partie de celle-ci, si la solidification est retardée par l'utilisation de la propriété d'isolation de la chaleur de la scorie pour retarder la solidification, ce qui est le cas en ce qui concer- ne la présente invention.
3 / Enlèvement des oxydes superficiels sur le métal de base.
Pour des raisons d'économie, les surfaces de,l'acier ordinaire ne sont généralement pas nettoyées avant le soudage : ces surfaces peuvent, et il en est ainsi généralement, contenir une pellicule de rouille, de battitures de laminoir, de poussières d'atelier, d'huile, de graisse, etc...
Celles de ces impuretés qui se trouvent sur le trajet de l'opération de sou- dage pénètrent dans le cratère de soudage et se méjugent au métal de soudu- re si on ne prend aucune précaution pour empêcher cet état de choses. La plus gênante de ces matières est l'oxygène contenu dans les oxydes de fer de surface. Le flux objet de la présente invention contient un pourcentage convenable de désoxydants pour le traitement de ces oxydes superficiels.
4 / Protection contre les produits formés à la surface par des huiles et graisses.
Le carbone qui est présent dans les huiles et graisses se trouvant à la surface n'est pas nuisible parce que, durant le soudage, il est trans- formé en CO et CO gazeux. L'hydrogène se trouvant dans ces matières est nuisible ; il en est de même de l'hydrogène sous forme d'eau condensée qui est généralement présent dans les pores de la rouille et des battitures du la- minoir se trouvant à la surface. En raison du fait que la masse de métal de soudure liquide produite par la présente invention est complètement recou- verte d'une couche efficace de scorie, l'hydrogène (que la chaleur de l'arc a déplacé en grande partie vers la couche adjacente de gaz) ne peut pas pé- nétrer dans la couche de scorie pour être absorbépar le métal de soudure liquide.
5 / Recuit.
La couche de scorie qui recouvre complètement le cordon de soudu- re retarde aussi sa vitesse de refroidissement. Cette caractéristique de recuit du métal de soudure, après solidification, réduit la dureté ou la fragilité de la soudure et l'obtention de cet avantage, avec d'autres, est importante dans la présente inventions Quand on utilise- des gaz seuls, pour tenter d'assurer la protection du métal en cours de refroidissement, les gaz, en agissant directement sur la surface du métal, augmentent la vitesse de refroidissement et augmentent par suite de manière indésirable la dureté du métal de soudure.
6 / Contrôle amélioré du profil et de l'égalité de surface.
La,couche de scorie qui recouvre complètement le cordon de soudu- re contrôle aussi le profil de la soudure, agit sur elle à la façon d'un fer à lisser et maintient l'uniformité, en améliorant l'aspect général de la sou-
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dure. Ces caractéristiques de qualité font complètement défaut quand on se sert de gaz pour protéger le métal de soudure.
Description générale du procédé et de l'électrode.
On va décrire ci-après, à tttre d'illustration seulement et sans aucun caractère limitatif de la portée de l'invention, un mode préféré de réalisation de celle-ci, étant entendu que diverses modifications ou ad- ditions peuvent être apportées à ladite invention sans en modifier l'écono- mie/
Ce mode préféré de réalisation de l'invention sera facilement com- pris à l'examen de la fige 1.
Une électrode spéciale 11 conforme à l'invention est amenée à tra- vers une tête de soudage 12, par laquelle elle est alimentée en courant de soudure par un câble 13.,Il petit y avoir un dispositifhabituel ou convena- ble de contact pour transmettre le courant à l'électrode; en fait, le corps principal de la tête 12 peut être considéré,comme représentant un tube de contact en cuivre habituel, comme om em'utilise avec le soudage automatique.
Le cuivre au béryllium pourrait être utilisé pour une durée prolongée.Habituel- Lement, le tube est une pièce rapportée pouvant être remplacée.
Le mode préféré de mise en oeuvre de cette invention concilie la nécessité d'une scorie purificatrice et protectrice avec la nécessité d'a- voir une électrode non cassante et nue en réalisant un flux convenable sous la forme d'un noyau dans une électrode creuse en métal nu non cassant et en protégeant la colonne d'arc ionisé par une petite quantité de gaz iner- te comme l'argon ou l'hélium, ou d'un gaz neutre comme l'acide carbonique.
Avant que le métal d'électrode et les matières du flux ionisés commencent à se liquéfier et à passer au-delà de la protection gazeuse, la couche de scorie se formée
L'électrode représentée comprend un tube 1$ fait du métal devant être transféré à la soudure et une âme ou noyau 17 qui est sensiblement uniforme sur toute la longueur de l'électrode. Le procédé préféré pour as- surer l'uniformité est représenté sur les fig. 3 à 7 illustrant le remplis- sage du tube par la matière de formation de noyau réduite en menus fragments de façon qu'elle y soit comprimée, la surface intérieure du tube étant moletée ou rendue rugueuse de quelque autre manière pour assurer le maintien en place de la matière en menus fragments.
Bien que le flux puisse comprendre de très nombreux ingrédients, il faut tenir compte de certaines exigences importantesLa plus importan- te-est la production dans le flux d'une quantité suffisante de constituants, producteurs de scorie, pour obtenir une couche de scorie efficace sur le métal en fusion de la soudure, dans le but déjà indiquée Une caractéristi- que essentielle etimportante est l'utilisation d'oxydes comme matières de formation de scorie, Les demandeurs choisissent de telles matières sous for- me d'oxydes ayant une plus grande affinité pour l'oxygène qu'ils contiennent que l'acier devant être fondu, de manière que ces matières n'abandonnent pas une partie de leur oxygène au métal de' base fondu.
Des oxydes, tels que l'oxyde de silicium, de manganèse et de titane, ont été utilisés avec succès depuis des années pour produire une socie protectrice dans le procé- dé à l'électrode recouverte de flux et ils sont utilisés de cette manière dans la présente invention. Toutefois, celle-ci n'est pas limitée à l'uti- lisation de ces oxydes peu coûteux.
Dans le cas du procédé à électrode enduite de flux, rien ne li- mite la quantité de matières qui peuvent être transportées dans l'arc par l'électrode; si une plus grande quantité de matières est nécessaire, on
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augmente simplement l'épaisseur du revêtement de flux.
Il en est de même en ce que concerne le procédé de soudage à arc noyé;ici, le flux est entiè- rement distinct de l'électrode et il n'y a pas de limite à la quantité de composé de soudage du type granulaire qui peut être utilisé ; mais, en ce qui concerne la présente invention, tel n'est pas le cas parce que, pour réali- ser le nouveau procédé, le composé de soudage doit être emprisonné dans un trou de l'électrode, lequel n'est qu'une petite fraction de l'espace qui se- rait nécessaire pour maintenir un volume suffisant de flux du type utilisé soit dans le procédé à électrode enduite de flux, soit dans le procédé de soudage à arc noyé.
Dans la présente invention, le problème du transport et de la production de quelque autre manière "d'un volume suffisant d'une ma- tière formant scorie pour protéger efficacement le métal de soudure sans que la matière se trouve à la surface de l'électrode ou sans appliquer la matiè- re sous une forme distincte de l'électrode a été résolu par une combinaison de deux procédés consistant : premier à transformer les constituants pro- ducteurs de la scorie en une scorie par fusion desdits constituants en un composé "synthétisé", puis à placer la matière fondue et non les constituants volumineux dans le noyau de l'électrode ;
second à utiliser de l'acide car- bonique gazeux distinct pour protéger la colonne d'arc et à utiliser une par- tie de l'oxygène provenant de ce gaz pour produire des oxydes par combinai- son avec les matières contenues dans le composé synthétisé, directement dans l'arc et, par ce procédé, ajouter du volume à la couche protectrice de scorie.
Une autre exigence importante, spécialement pour le soudage de 1' acide ordinaire, est que le flux comprenne une quantité suffisante de cons- tituants désoxydants pour absorber l'oxygène dissous qui est mis en liberté par le métal de base quand il est fondu, en formant ainsi des oxydes. A leur tour, ces matières se forment sur la surface du cordon de soudure, ou flot- tent sur celui-ci, pour augmenter le vllume de la scorie protectrice. De même, comme cela est le cas dans les électrodes recouvertes de flux, pour des raisons d'économie, on utilise comme désoxydants le silicium, le manga- nèse et le titane.
Une troisème exigence importante est que la matière du flux soit sensiblement exempte d'ingrédients capables de produire des gaz protecteurs.
Pour obtenir les meilleurs résultats, une quatrième exigence est que le flux contienne des- ingrédients améliorant l'ionisation de l'arc; une cinquiè- me exigence est qu'il y ait des ingrédients pour enrichir légèrement la co- lonne d'arc en oxygène ou pour produire de quelque autre manière un arc hautement efficace.On satisfait à ces deux dernières exigences au moyen du bioxyde de titane, ainsi que cela a été reconnu jusqu'icii.L'oxygène réduit apparemment la tension superficielle du métal liquide lorsqu'il se forme au bout de l'électrode, ce qui fait que les particules sont transférées à la soudure sous la forme d'une pulvérisation relativement fine au lieu de 1' être sous forme de globules moins désirables.
Pour de nombreuses applications, le flux doit comprendre aussi des constituants d'alliages pour améliorer les caractéristiques physiques du métal de soudure, conformément à des tech- niques déjà connues ou qui pourraient être appliquées avec d'autres types de soudage.
La protection de la colonne d'arc par un gaz inerte ou neutre est importante. En conséquence, la tête 12 est munie d'un bout tubulaire 18 for- mant un canal d'alimentation en gaz 19 entourant l'électrode. Le canal 19 communique avec la chambre 21, à laquelle le gaz protecteur est fourni par un tube ou tube flexible 22.
Par "gaz protecteur", on entend, soit un gaz vraiment inerte com- me l'argon ou l'hélium , soit un gaz neutre comme l'acide carbonique, qui agit pour cette application comme gaz inerte, ou peut-être encore un gaz ré-
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ducteur si celui-ci n'absorbe pas une trop grande quantité dé l'oxygène contenu dans la colonne d'arc. Pour des raisons d'économie et de sécurité l'acide carbonique est préféré actuellement. Il est seulement nécessaire ou désirable d'utiliser une quantité suffisante du gaz protecteur pour pro- téger la colonne d'arc ionisé et les points extrêmcsde l'arc à partir desquels sont émis les ions.
Une fois l'arc amorcé entre l'électrode 11 et le métal de base 23 à souder, l'arc joue son rôle habituel en fondant le métal de base sur la ligne de soudure à exécuter et en transportant du métal fondu du bout de l'électrode à la soudure. Il transporte aussi dans le métal en fusion les ingrédients formant le flux 17, à l'état fondu vaporisé ou ionisé. Les cons- tituants producteurs de scorie forment,rapidement une couche de scorie 24 recouvrant toute la surface du métal en fusion, au-delà du Voisinage immé- diat de la colonne d'arc et en la protégeant contre l'oxydation.
Ces cons- tituants producteurs de scorie doivent être assez abondants pour produire une couche de scorie d'épaisseur appréciable afin de protéger et d'isoler efficacement la masse en fusion de métal de soudure.Les matières dêsoxy- dantes contenues dans le flux se mélangent intimement sous l'action de 1' arc avec le métal en fusion, ce qui fait qu'elles peuvent remplir rapidement leur fonction de désoxydation. Les constituants d'alliages du flux sont é- galement mélangés intimement par l'arc avec le métal de base en fusion ou en vapeur pour produire uia action active de formation d'alliage.
Economie de soudage.
Le volume de gaz protecteur de l'arc qui est nécessaire dans le présent procédé de soudage à l'are avec protection par scorie n'a besoin d'être qu'approxyimativement égal à la quantité qui est émise à partir du flux d'une électrode recouverte de flux, parce que? en ce qui concerne ce procédé aussi, le métal de soudure en fusion est entièrement protégé par une couche descorie liquide et non par un gaz. Il n'est pas nécessaire que l'espace compris entre l'embouchure de la tuyère à gaz et l'électrode soit supérieur à 1,58 mmo La vitesse du gaz qui s'écoule de cet ajutage à petite embouchure n'a pas besoin d'être supérieure à la vitesse qui est suffisan- te pour déplacer le gaz vers le bas surla longueur de la colonne d'arc.
En réalisé, le débit de gaz atteint 283 dm3 environ par heure.Cependant, ain- si qu'on l'expliquera dans le paragraphe suivant, la présente invention est un procédé de soudage à vitesse très élevée capable de déposer plus de 37 kg d'électrode par heure. Par suite, si l'on chiffre le coût de gaz protecteur inerte à 35 frs par 28 dm environ, le coût du gaz protecteur se monte à moins de 7 Frs par chaque quantité de 0,453 kg d'électrode déposée, ce qui est seulement 5% de la dépense si l'on essaie d'assurer la protection entièrement avec des gaz inertes.
Le volume du métal de base qui est fondu et transformé en métal de soudure pour chaque quantité de 0,453 kg d'élec- trode déposée, varie avec la densité du courant de soudage, le rapport n' est jamais inférieur à 6,6 kilogrammes de métal de base en fusion pour cha- que kilogramme d'électrode déposée. Par suite, le coût'- du gaz qui protège la colonne d'arc se monte à moins de 3,50 Frs environ par kilogramme de mé- tal de soudure. Le COgazeux ne coûte que 3,50 Frs environ par 28 décimètres cubres environ et les'demandeurs préfèrent utiliser le CO2 gazeuxcavec leur nouveau procédé. Le coût du gaz est par suite de 3,50 Frs environ par 9 kilogrammes de métal de soudure, Il est par suite évident que le procédé de soudage à l'arc avec protection par scorie conforme à la présente invention est remarquablement économique.
La nouvelle électrode objet de l'invention contient la quantité exacte de flux pour satisfaire de manière sûre à toutes les exigences nécessaires; par suite, il n'y a pas de perte de flux. Le pro- cédé à l'arc noyé dépense une quantité considérable de flux. Seule une par- tie du flux, dans laquelle l'arc est noyé, est fondue et la récupération
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de la partie non fondue conduit à une perte et un gaspillage considérables.
Vitesse de soudage.
La présenter invention produit son effet maximum avec l'avance au- tomatique de l'électrode domme dans le soudage automatique ou semi-automa- tique. Dans ce dernier, l'électrode est avancée automatiquement, mais la tête de soudage est déplacée à la main. Avec une nouvelle machine à souder semi-automatique, le procédé objet de l'invention peut déposer de 3 à 8 fois plus de kilogrammes de métal d'électrode par heure d'ouvrier sur une base continue que n'importe quel autre procédé de soudage connu manuel ou semi- automatique .
Une des caractéristiques de la nouvelle machine à souder semi- automatique imaginée par les demandeurs consiste dans le fait que la di- mension, et par suite la rigidité, d'électrodes de grand diamètre n'a au- cune influence sur la facilité du mouvement à la main. On entend par là que des électrodes d'un diamètre de 4,8 et de 6,3 mm, sous la forme bobinée, peuvent être appliquées avec la même facilité de manoeuvre et avec pas plus d'effort ou de fatigue (en réalité avec un poids moindre à supporter) que les électrodes appliquées à la main recouvertes de flux. Il s'ensuitque avec la nouvelle machine à souder semi-automatique des demandeurs, la vi- tesse de dépôt de l'électrode peut être la même que celle obtenue dans le procédé qui est appliqué avec l'appareillage à souder entièrement automa- tique.
La présente invention rend possible l'usage satisfaisant de la nou- velle machine à souder semi-automatique pour l'acier, en utilisant des électrodes de grand diamètre. Le plus grand rendement peut maintenant être obtenu à l'endroit de la pièce travaillée, au lieu d'avoir à déplacer 1' ensemble à souder jusqu'à la machine à souder automatique et de dépenser du temps pour la mise en place et le réglage soigneux. Ceci est spécia- lement important, car il existe des pièces à souder qui pèsent des tonnes.
La vitesse extraordinaire et, par suite, la faible dépense de main-d'oeuvre pour l'application du présent procédé avec un appareillage automatique ou semi-automatique sont rendues évidentes par l'exemple suivant: on peut utiliser 1200 ampères avec une électrode de 4,8 mm lorsqu'on boude une plaque de 16 mm d'épaisseur, ou même plus, en acier ordinaire. Avec ce cou- rant, on dépose par minute 254 cme ou 0,45 kg d'électrode. En conséquence, on paut déposer en 8 minutes, avec le procédé objet de l'invention, au- tant de kilogrammes d'électrode qu'on pouvait en déposer une heure avec le procédé à électrode recouverte de flux appliqué à la main.
Les vitesses extrêmement élevées de dépôt du métal d'électrode sont rendues possibles surtout par le procédé de protection du métal de sou- dure en fusion par une couche protectrice de scorie. Avec la présente in- vention, il n'y a pratiquement aucune limite raisonnable à la largeur et .à la longueur de la masse fondue qui peut être maintenue. Avec le mode opé- ratoire à 1200 ampères dont il a été question ci-dessus, la surface de la masse fondue peut avoir environ 19 mm de large et 12 cm de long.
Etant don- né que la matière protectrice de scorie est incorporée dans la partie mé- tallique de 1!=électrode, comme la vitesse de fusion de l'électrode est ac- crue par une augmentation du courant de soudure, le volume de matières formant la scorie est augmenté de ce fait de manière correspondante pour couvrir et protéger convenablement la surface accrue de métal de soudure fondu.
Avec la présente invention, le procédé de soudage est mis en oeu- vre également bien sur l'électrode négative ou sur l'électrode positive d'un courant continu, ou sur un courant alternatif de soudage, bien qu'il soit parfois désirable de modifier la formule pour obtenir les meilleurs résultats. Comme l'électrode est débitée par une bobine vers le bas à tra-
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vers le tube 12 de contact avec le courant, l'électrode à surface nue frot- te fermement contre la surface de la mâchoire pour recevoir le courant.
Le second câble qui conduit le courant de soudage depuis la génératrice de cou- rant de soudage ou depuis le transformateur est fixé au métal de support 23
Un type quelconque de machine à souder automatique à l'arc peut être utilisé pour alimenter l'électrode 18 et pour maintenir la tension dé- sirée à l'arc.
Sur la fig. 1, on remarquera que l'arc 26 est formé de menues par- ticules du métal d'électrode et du flux producteur de scorie. En réalité, pendant l'opération de soudage, les particules transportées par l'arc sont trop finement divisées pour être visibles,
En se reportant de nouveau à la fige 1, on remarquera qu'il se produit l'étalement normal d'ions pour former ce que l'on désigne générale- ment sous le nom d'arc en forme d'éventail. Cet état est désirable pour 1' obtention d'une largeur normale de cordon de soudure. Ainsi qu'on l'a men- tionné précédemment, on utilise le bioxyde de titane pour introduire des ions additionnels dans le courant d'arcpoursstabiliser celui-ci. Ceci agit en outre de manière à élargir l'arc qui suit ainsi un trajet plus large.
La fig. 1 illustre un mode de réalisation,qui a été essayé, du nouveau procédé en proportions sensiblement exactes pour ce qui est de l'é- lectrode et de parties adjacentes de la tête, toutes les dimensions pouvant être calculées sur la base d'un diamètre de 4,8 mm pour l'électrode.
L'énergie qui est chassée du bout de l'électrode est suffisante pour former un cratère profond directement au-dessous de l'électrode.Quand l'arc est éteint, l'onde de métal en fusion qui suit normalement le cratè- re s'affaisse et s'écoule dans le cratère. L'effet de jet tubulaire de l'arc introduit le manganèse et le silicium qui sont présents dans le flux pro-- fondément dans la masse en ébullition ou vaporeuse, ce qui fait que l'effet de nettoyage se produit dans toute la masse. Le flux de l'électrode contient une quantité de matières désoxydantes plus grande qui peut être transformée, en oxydes par l'oxygène dissous contenu dans l'acier, en conséquence, le manganèse et le silicium en excès, du fait qu'ils ne deviennent pas flottants, restent dans l'acier comme produit d'alliage pour augmenter sa ténacité et sa résistance.
Comme on l'a indiqué précédemment, l'une des caractéristiquesessen- tielles du procédé de l'invention est que la couche de scorie protectrice 24 retarde la solidification du métal de soudure 25. Par exemple, avec l'o- pération particulière de soudage qu'illustre la fig, 1, le métal de soudu- re en fusion 25 s'étend sur 10,16 cm en arrière de'l'arc faisant fondre le métal.
Fn retardant ainsi la vitesse de solidification, les matières du flux qui sont entraînées dans le métal du cratère directement au-dessous de l'arc pour désoxyder et nettoyer le métal, ont un temps plus que suffisant pour flotter sur la surface du métal liquide avant sa prise par solififica tion, ce qui laisse le métal de soudure complètement désoxydé, débarrassé de toutes ses impuretés et convenablement allié.
La fig. 2 est une coupe transversale de la soudure par 2-2 de la fig. 1.La ligne 31 en traits interrompus indique que les plaques sont sim- plement mises bout à bout sans aucune préparation spéciale de la ligne de soudure pour la pénétration de ladite soudure. Avec le procédé, on peut faire pénétrer complètement la soudure entre des plaques non préparées de 16 mm d'épaisseur mises bout à bout en une seule passe. En chanfreinent 2,54 cm dans l'épaisseur des bords de la plaque, le procédé permet de souder cette épaisseur en une seule passe. Avec des bords convenablement prépa- rés et en ayant recours à plusieurs passes, il n'y a pas de limite à l'épais-
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seur du métal de support que l'on peut souder.
Electrode nue du type à scorie de protection.
Pour souder l'acier ordinaire à basse teneur en carbone, le tube 16 de l'électrode 11 est fait en acier SAE 1010 ou SAE 1015 qui sont des aciers doux ordinaires. De tels aciers doux à basse teneur en carbone sont préférés en raison de la facilité de formation du tube et aussi de la facilité avec laquelle on envide et on dévide le tube formé.
Tous les enseignements de la technique sont disponibles pour dé- terminer la composition du flux Par exemple, le flux peut être tout-à-fait de même composition que celui existant sur les électrodes revêtues de flux qui ont constitué la norme dans l'industrie rendant le dernier quart de' si- ècle avec deux exceptions importantes : (1) les matières qui sont utilisées dans les formules d'électrodes revêtues de flux pour produire un gaz destiné à protéger la colonne d'arc sont sup- primées : (2) pour les raisons exposées ci-après, certaines autres condi- tions pouvant être tolérées dans les formules d'électrodes revêtues de fLux sont évitées dans la présente invention.
D'une manière générale, les demandeurs évitent la mise en liber- té d'un gaz quelconque à la suite d'une réaction chimique dans le coeur de l'arc (sauf dans la mesure où la teneur désirée en oxygène peut être tempo- rairement mise en liberté). Ainsi, les demandeurs exigent, pour le moment, qu'au moins toutes les matières qui sont placées dans l'me d'une électrode et qui'"sont par suite mises en liberté au bout de l'électrode pour être transférées à travers le coeur de l'arc soient conditionnées à la chaleur pour mettre en liberté ces gaz indésirables avant d'être placées dans l'électrode ou bien conditionnées à la chaleur après avoir été placées dans l'électrode et avant d'être utilisées pour le souda- ge.
Des matières du type ferreux, telles que le feero-manganèse, le ferro- silicium, le ferro-titane, qui ont été produites par fusion, ont par consé- quent été déjà fondues et dégazéifiées, et, par suite, une cuisson à basse température, telle que 121 C ou environ, suffira pour l'élimination de toute l'humidité accumulée dans ces matières qui sont utilisées comme déso- xydants. Cependant, un flux du type producteur de scorie protectrice objet de l'invention doit contenir au moins un oxyde et de préférence deux oxydes ou plus, tels que l'oxyde de manganèse ou l'oxyde de silicium ou le bioxyde de titane ou encore des combinaisons de deux ou plusieurs de ces oxydes et, quand un flux du type producteur de scorie contient des oxydes, les demandeurs ont constàté qu'il était nécessaire de conditionner-par la chaleur le mélan- ge de flux.
Une considération importante est la déshydratation, pour laquel- le une température d'environ 260 C est désirée. Pour d'autres effets, une température plus élevée, d'au moins 650 C est préférée.
Comme on l'a mentionné précédemment, le volume total de matières formant la scorie utilisée est limité par la dimension du trou de l'électro- de et il est préférable que ce trou soit aussi petit que possible; par con- séquent, dans la présente invention, les oxydes et autres matières utilisés pour produire les composés formant la scorie sont condensés par fusion des constituants dans une atmosphère réductrice avant d'être mis dans l'électro- de. Une autre caractéristique également importante de la présente invention est que les constituants utilisés pour produire le composé donnant la scorie aient réagi chimiquement avant d'être placés dans l'électrode.
Ceci est très important pour des raisons autres que celle de condensation des constituants, à savoir qu'une scorie protectrice bien équilibrée doit être inerte ; deplus, elle doit avoir la viscosité convenable de manière que l'on obtienne une épaisseur uniforme de scorie, en outre, elle doit avoir la densité convena- ble et, si possible, se détacher d'elle-même.
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Quand le mélange de flux contient un silicate comme le silicate de sodium et/ou le silicate de potassium, une température élevée de cuis- son ou de frittage suffit aussi pour la conditionner du point de vue ther- mique.Cependant, les demandeurs ont constaté que le conditionnement par la chaleur est plus intime -si le silicate est mélangé avec des oxydes et si la température est suffisamment élevée pour fondre réellement le mélange mécanique et l'amener à un état liquide. On peut utiliser des températures inférieures à celle qui est mentionnée ci-dessus, mais la qualité du procé- dé se trouve diminuée.
Il est problablement utile, dans ce point de l'exposé, de donner la formule que les demandeurs préfèrent actuellement pour un usage à peu près général- dans le soudage des aciers communs,Bien entendu, on peut uti- liser de manière satisfaisante des formules largement différentes, établies conformément à la pratique de la technique et aux considérations déjà expo- sées. La formule suivante semble être à peu près idéale pour le soudage de l'acier semi-calmé aux conditions ordinaires de l'industrie.Les propor- tions sont indiquées en poids.
Mélanger :
EMI11.1
<tb> Cristaux <SEP> de <SEP> silicate <SEP> de <SEP> sodium....... <SEP> 20 <SEP> parties
<tb>
<tb> Rutile <SEP> 50 <SEP> parties
<tb>
<tb> Oxyde <SEP> de <SEP> manganèse <SEP> 4 <SEP> parties
<tb>
et cuire dans un four ce mélange, de préférence en masse peu épaisse à la température d'environ 480 C jusqu'à ce que l'ébullition cessée Une tempéra- ture plus basse suffirait si on utilise un temps de cuisson plus long. Cn peut même obtenir due qualité supérieure du mélange en le chauffant à des températures beaucoup plus élevées. De bons résultats sont obtenus à 650 C.
On préfère une température de 88C C et on a constaté qu'une fusion au moyen d'un arc au carbone était encore meilleure. Un four électrique à arc ou un four chauffé au mazout peuvent être utilisés pour la cuisson, la fusion ou le frittage du flux. Si on le chauffe jusqu'à l'état fondu, la matière fon- due est ensuite versée dans des moules ouverts et quand elle est refroidie elle a une structure cristalline. On pulvérise ensuite la matière jusqu'à la dimension de tamis requise,
Ce qui précède constitue une base à laquelle on peut ajouter par mélange mécanique les autres matières précédemment mentionnées qui n'ont pas besoin d'être frittées ou fondues.
Ainsi, en addition à la formule préférée, on mélange
EMI11.2
<tb> formule <SEP> de <SEP> base <SEP> précitée <SEP> 80 <SEP> parties
<tb>
<tb> silicium <SEP> pur <SEP> du <SEP> commerce <SEP> (préfondu) <SEP> 40 <SEP> parties
<tb>
<tb> ferromanganèse, <SEP> qualité <SEP> 80-20 <SEP> 30 <SEP> parties
<tb>
(prefondu)
On place alors ce mélange dans l'électrode et on le tasse d'une manière ou d'une autre, de préférence comme on l'expose ci-après, jusqu'à une densité suffisante pour qu'il ne se produise pas de vides à la suite d' un tassement ultérieur se produisant au cours du traitement auquel l'électrode doit être soumise.
Un rutile que l'on a:.-reconnu comme convenable pour l'usage dans la formule précitée est celui connu sous le nomhde Ruflux N 61 ou ? 84 vendu par la Titanium Corporation of America. On pourrait utiliser, avec les mêmes résultats, du ferro-manganèse qui a des proportions autres que 80-20, si cela est compensé par d'autres changements.
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Four souder une qualité moyenne d'acier semi-calmé, on introduit de préférence le mélange résultant dans l'électrode finie jusqu'à 11% du . poids total de l'électrode.Toutefois, suivant la qualité de l'acier, son état de surface, etc... le rapport du flux à l'acier peut varier entre des limites écartées.
Bien que ce qui précède soit donné comme formule préférée, il doit cêtre admis que des variantes de ladite formule seront préférées pour d'autres aciers conformément à des principes connus. De même, bien que l'on envisage que l'électrode tubulaire doit être faite en SAE 1010 ou SAE 1015, un acier assez différent devra être préféré pour certaines applications, toujours conformément à des principes connus.
En outre, tous les avantages de la présente invention peuvent, théoriquement du moins, être obtenus par l'utilisation d'une électrode de forme non tubulaire. Elle-peut, par exemple, comporter des cannelures lon- gitudinales. La forme tubulaire est à l'heure actuelle grandement pré- férée parce qu'elle donne la complète certitude de pouvoir obtenir l'unifor- mité du flux et de donner une étanchéité complète pour l'humidité atmosphé- rique.
La couche de scorie est principalement produite par les matières oxydées mentionnées, bien que peut-être les trois quarts environ du sili- cium et du manganèse qui sont présents dans le flux sous forme de ferro- alliages trouvent de l'oxygène avec lequel ils peuvent se combiner et que, par suite, ils puissent monter à la surface, sous forme d'oxydes, pour s'a- jouter à la couche de scorie.Un excès de silicium et de manganèse est dé- sirable, en partie pour que l'on ait la certitude que la totalité de l'oxy- gène de la matière fondue est absorbée et en partie pour l'obtention caracté- ristique désirable d'alliage dans ladite matière.
Si l'acier à souder est de l'acier bien calmé et spécialement s'il est propre, on donnera la préfé- rence à des proportions moins élevées de silicium et de manganèse, de maniè- re qu'il npy ait pas suffisamment d'excès de silicium et de manganèse pour rendre cassant le métal de soudure. Siide l'acier partiellement désoxydé doit être soudé, il est préférable d'employer un pourcentage plus grand de sili- cium et de manganèse.
On fait remarquer que 53 % environ du poids du flux précité compren- nent des matières¯consistant en de l'oxygène combiné uniquement avec des élé- ments analogues à des métaux qui possèdent une affinité plus prononcée pour l'oxygène que le fer. L'expression analogue à des métaux est choisie parce que le silicium est considéré par de nombreuses personnes comme n'étant pas un métal, bien qu'il se comporte ici comme s'il en était un.
Les 53% peuvent être réduits sans inconvénient pour certains usages.
Quelques rares circonstances ou une mise en oeuvre imparfaite de l'invention peuvent faire tomber ce pourcentage même jusqu'à 20%. D'autres métaux dont on peut utiliser les oxydes sont le vanadium, le colombium, le potassium, l'aluminium et le zirconium et, bien que cela soit moins satisfaisant, le calcium et le sodium. Pour l'obtention des résultats les plus certains, il est préférable que 75% au moins des composés oxygénés finals soient du bio- xyde de titane, par exemple du rutile.
Des hommes de l'art reconnaîtront que la formule précitée con- vient spécialement pour le soudage à électrode positive (bien qu'il puisse être utilisé autrement) et comprendront comment on doit l'adapter pour le soudage à électrode négative ou par courant alternatif (par exemple en aug- mentant la proportion de rutile ou en remplaçant le silicate de potassium par le silicate de sodium).
Une des plus importantes considérations est que les matières pro-
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ductrices de scorie doivent être en quantité et de nature telles qu'une couche de scorie recouvre à coup sûr la soudure, sans être ni trop réduite ni de consistance impropre à un bon recouvrement. En utilisant la formule de flux susvisée dans une proportion de 6 % du poids (total de l'électrode, il semble que l'on soit au voisinage de la quantité minimum de flux qui satisfait à coup sûr les exigences pour la couche.
Fabrication de l'électrode.
Pour la fabrication de l'électrode, tous les divers stades de for- . mation du tube à partir d'une bande d'acier 41 plane en roulée, en passant dell'état de la figo 3. par ceux des figo 5 à 7, sont exécutés de préféren- ce en formant des rouleaux montés sur une seule machine à fabriquer les tu- bes de supporto Une première opération préférée consiste à moleter l'une des faces de la bande d'acier suivant un dessin de moletage croisé en losange pour retenir plus sûrement le flux dans l'électrode tubulaire. Mais l'expé- rience actuelle conduit les demandeurs à penser que cela est toutefois inu- tile.
On place le flux dans l'électrode, en l'étirant quand elle a été mi- se sous la forme d'un "U" en partant dela bande d'acier, au moyen d'une trémie pleine de flux et en utilisant un racloir 44 pour mesurer le volume requis de flux, comme on le voit sur la fige 5. Afin qu'il résiste à l'usu- re, on peut établir ce râcloir en carbure de tungstène.
Une caractéristique importante de l'invention est que la largeur de la bande 41 dont on part pour former l'électrode achevée est considérable- ment plus}¯large que la largeur minimum de la bande qui devrait être normale- ment utilisée pour former un tube du diamètre de l'électrode. Par exemple, pour former un tube de 19 mm de diamètre extérieur en partant d'une bande de 1,066 mm d'épaisseur, la largeur de la bande dont partent les dimensions est celle qui devrait normalement être utilisée pour former un tube de 5,6 mm de diamètre extérieur,Cette caractéristique est indiquée sur le des= sin comme on peut s'en rendre compte en comparant le tube de diamètre plus grand de la fig. 7 (stade intermédiaire au premier stade d'achèvement repré- senté sur la fig. 8).
La bande plate représentée sur la fig, 3 passe par trois stades de formation avant d'affecter la forme représentée sur la fig. 5, Quand la bande est sous la forme de la fig. 5, on place dans la bande conformée en "U" le volume nécessaire de flux 42. Ce volume est tel qu'il n'y ait pas tout-à-fait assez pour remplir la cavité intérieure du tube complètement fer- mé représenté sur la fig. 6. C'est lorsqu'il est en l'état de la fige 6 que l'on commence à réduire le tube depuis un diamètre extérieur de 5,6 mm jus- qu'à un diamètre extérieur de 4,8 mm, comme sur la fig. 8.
Pendant cette réduction de diamètre, tant que le flux pulvérulent peut être réduit de vo- lume jusqu'à une section transversale de plus en plus petite, il se pro- duit un épaississement de la paroi de calibrage avec une réduction correspon- dante du diamètre intérieur du tube, mais, lorsque le flux pulvérulent pas- se par un point où il n'est plus compressible et où il est comprimé très fortement à l'intérieur des cavités formées par l'opération de moletage pré- alable, toute réduction ultérieure du diamètre du tube a pour résultat un allongement de celui-ci.
Ceux qui sont familiarisés avec la technique antérieure des élec- trodes du type tubulaire savent que la fixation du flux à 1 ' intérieur de 1' électrode, pour éviter des cavités débouchant en surface, a toujours posé un problème sérieux et il a été nécessaire de recourir à des adhésifs qui ne jouaient aucun rôle dans l'opération de soudage. La présente invention apporte une solution positive au problème parce que le flux est tellement comprimé et fixé de manière permanente que le défaut d'uniformité dans le rapport du flux à l'acier ne peut pas exister et que des cavités débou-
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chant en surface ne peuvent jamais se former.
Sur la fige 8, le flux qui est maintenant le flux 17 de l'électrode finie, a été recouvert de hachures pour indiquer un état de "gâteau" obtenu par la pression auquel il semble être parvenu. Quand un réduit un tube de 5,6 mm de diamètre extérieur avec une épaisseur de paroi de calibrage de 1,066 mm (figo 6) jusqu'à un tube de 4,8 mm de diamètre extérieur (figo 8), le diamètre intérieur du tube tend à di- minuer de 3,43 à 2,62 mm ce qui représente une réduction de plus de 23% de la section transversale.
Dans la fabrication de l'électrode, un seul diamètre d'électrode a besoin d'être fait sur la machine à former le tube. Par exemple, le dia- mètre de 4,8 mm dont il est question ci-dessus peut être réalisé à l'origi- ne et on réduit la totalité des électrodes de diamètres inférieurs à 4,8 mm à la dimension désirée obtenue par étirage,du tube de 4,8 mm de diamètre en les faisant passer par des stades successifs à travers des filières ou des cylindres d'étirage pour obtenir les dimensions désirées.
A l'échelle de la figé ,8 représentant une électrode de 4,8 mm, les fig. 9 à 12 montrent respectivement les électrodes de 4, 0, 3, 2, 2,4 et 1,6 mm de diamètre. Si l'acier acquiert une certaine fragilité qui nuit à une opération d'étirage économique, on peut recuire le tube d'acier sous la forme bobinée dans un four de recuit, ou bien on peu+ le recuire on même temps qu'il subit l'opération d'étirage du tube en le faisant passer à tra- vers des bobines chauffantes à induction.La température à laquelle le tube est recuit ne nuit pas aux flux qu'il contient, parce que, ainsi qu'on l'a mentionné précédemment, le flux est conditionné à chaud préalablement.'
Lorsque l'électrode de 4,8 mm de diamètre est réduite, par exemple à 2,
4 mm de diamètre seulement, les demandeurs préfèrent effectuer la réduc- tion en faisant passer le tube dans des cylindres réducteurs etnon pas dans des filières d'étirage réductrices. La raison en est que des compositions d'étirage ne sont pas nécessaires lorsqu'on se sert de cylindres de réduc- tion. Quand le tube est réduit à un diamètre par étirage, on utilise un com- posé au bioxyde de titane.
Il est évident que la dimension maximum de l'électrode objet de l'invention n'est pas limitée au diamètre de 4,8 mmo En fait, quand le pré- sent procédé de soudage est appliqué avec un appareillage de soudage entiè- rement automatique, pour des plaques d'épaisseur voisine de 25, mm, avec un mode opératoire à passe unique, et des épaisseurs illimitées ci.'acier avec de multiples passes, on doit utiliser des électrodes de 6,3 mm. de diamètre et même de diamètres supérieurs.
Il importe que l'électrode reste sensiblement nue, dans ce sens que la paroi extérieure de l'acier puisse faire un bon contact avec le tu- be de contact 12. Ceci n'exclut'-pas la présence d'un résidu du compose d'é- tirage tel que celui mentionné.
Appareil de manipulation.
On donnera ici une description sommaire de l'appareillage des in- venteurs .
Comme on le voit plus particulièrement sur la figo 15, la tête 101 est de préférence courbe et sort d'un coffre ou armoire à électrode 102.
Le coffre 102 est monté à pivotement en 111 sur un support 112 en forme d'U, de telle manière qu'on puisse faire pivoter la tête vers le haut et vers le bas en saisissant la poignée 113. On ajoute des contrepoids, si cela est né- cessaire, pour équilibrer la tête autour du pivot 111 au moins jusqu'à 453gr environ à la poignée 113.
Sur la fig. 13, on a représenté en pointillé la. tête dans une position qui convient pour le soudage d'un cordon s'étendant verticalement .La position représentée en pointillé sur la fig.13 montre
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aussi le coffre à électrode 102 à un niveau plus élevé.Cn obtient ce résul- tat en faisant monter le bras élévateur 114 par rotation de la vis 115.. Le bras 114 pivote en 116 sur un organe 117 qui) à son tour, pivote autour d' un axe vertical en 118 sur un bras pivotant 119. Ce dernier pivote en 121 sur un montant 123' qui est supporté par un ensemble portatif 124.
Comme cela est clairement indiqué par la comparaison des traaés en traits pleins et en traits pointillés sur la fige 14, les diverses conne- xions pivotantes autour d'axes verticaux permet de manipuler la tête jusqu' à un point pratiquement quelconque à l'intérieur du cercle représenté par le cercle B en traits interrompus.
L'ensemble portatif 124 comprend de préférence l'appareillage de soudage auxiliaire tel que le transformateur de soudage et les commandes du circuit de soudage ainsi que le cylindre de gaz comprimé. Quand l'ensem- ble portatif 124 a été déplacé jusqu'à une position convenable, on abaisse de préférence jusqu'au sol, au moyen des vis 126, des tampons 125 que l'on règle de manière à placer le montant 123 dans une position verticale;,afin que l'action de la gravité ne produise aucun pivotement autour des axes verticaux.
Un niveau à bulle d'air 127 du type bombé est de préférence mon- té en permanence pour aider à cette opération de mise de niveau:
L'électrode est tirée d'une bobine 130 au moyen de deux rouleaux d'amenée 131, dont l'un au moins est commandé par un moteur électrique 132, La bobine tourne de préférence librement sur l'axe du pivot 111 pour ne pas modifier l'équilibre à mesure qu'elle se vide. Le moteur électrique 132 est commandé, pour ce qui est de la vitesse;, par un contrôleur 133; on l'arrête et on le met en marche en agissant sur un bouton 134 monté sur la poignée '113.. Ce bouton établit et coupe ainsi de préférence le circuit du courant de soudage par l'intermédiaire de relais appropriés.
A mesure que l'électrode est tirée de la bobine 130, elle est redressée par des rouleaux 136 agissant en coopération avec l'un des rouleaux 131..
On peut faire tourner la vis élévatrice 115 à la main au moyen d'une manivelle à main ou en se servant d'un moteur électrique 137'-
Les rouleaux d'amenée 131font avancer l'électrode 11 à travers un tube de guidage approprié et entre des rouleaux de cintrage 138 qui coo= pèrent avec un sabot ou tube de contact 139 pour courber l'électrode de ma= nière qu'elle se prolonge vers le bas à travers la tuyère ou buse 140 jusqu' à l'arc. La tuyère 140 est placée de telle manière que l'électrode s'y trou- ve centrée en ménageant une embouchure annulaire uniforme par laquelle le gaz protecteur s'écoule.
Un ou plusieurs tmyaux flexibles 141 peuvent être reliés à un nombre égal de passages ou conduits pratiqués à.travers la tê- te 101 pour amener le gaz protecteur et, si on le désire, pour amener de l'eau de refroidissement.
Un doigt de guidage 143 peut être associé à la tête 101 au voi- sinage de son extrémité de soudage, pour coopérer avec une glissière 144 qui doit être en matière isolante ou bien qui doit être isolée de la piè- ce de soudage, mais dans certaines conditions, on préférera une commande manuelle non guidée.
La tête 101 est de préférence montée à pivot autour de l'axe d'une partie arrière ou queue, de telle manière que son bout puisse être dirigé suivant des angles très divers puur souder des pièces à revouvrement, etc...
On préfère réaliser ce montage à pivot de manière que l'électrode puisse pivoter d'au moins 50 de part et d'autre ou tout droit vers le bas.
Le courant est amené à l'électrode par le tube de contact 139 qui peut, de préférence, osciller légèrement pour:: s' adapter à la courbure
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de l'électrode. Un câble 147 de courant de soudage peut ;)être amené directe- ment à la tête de soudage dans laquelle le tube de contact 139 est logé; il peut aussi être relié à une douille 148 dans laquelle la tête 101 est montée à pivotement.
Le support 112 en forme deUU est de préférence monté à pivot autour d'un axe vertical sur un organe de liaison 151 qui est a son tour monté à pivot autour d'un axe horizontal prévu sur le bras élévateur 114.
On peut utiliser tout autre système quelconque d'avancement de la tête et de l'électrode, bien que cela puisse comporter une certaine réduc- tion des avantages. On pet utiliser un moyende contrôle quelconque de courant de soudage, de la tension, de l'alimentation de l'électrode, etc..., mais on donne la préférence à un système à tension constante. Dans ce cas, aucun autre contrôle'! automatique n'est nécessaire.
Les diverses connexions à pivotement peuvent, de préférence,être verrouillées contre des mouvements intempestifs, de manière qu'on puisse obtenir un soudage entièrement automatique en déplaçant la pièce devant la tête par des dispositifs connus. Les liaisons à pivotement, spécialement celles faitès autour d'axes verticaux, sont toutes munies de paliers à frot- tement de roulement, de manière que l'on puisse déplacer la tête en exer- çant une légère pression, de l'ordre par exemple de 56 gr environ,
Des ensembles habituels de soudage automatique ou semi-automatiques peuvent être suspendus à la place du coffret 102 et de la tête 101, avec une certaine perte,-de commodité.
Si l'on utilise un ensemble semi-automatique, le tube flexible, dans lequel passe l'électrode est de préférence raccourci de telle manière que, avec l'électrode qui s'y trouve, il possède une rigi- dité suffisante pour se comporter comme la tête 101 lorsqu'il se déplace au- tour de son coffret.