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La présente invention est relative au type d'électrode de soudure à l'arc, qui comprend un noyau en:forme de fil réalisé en un alliage de nickel-chrome et recouvert. d'un revêtement de fondant, le noyau contenant 10 à 25 % de chrome, 0 à 20 % defer et au moins 50 % de nickel, avec ou sans autres constituants.
Suivant l'invention, l'électrode contient, par rapport à son poids, 1,5 à 5 % de niobium, 0,5 à 7 % de molybdène et 0,75 à 4 % de manganèse. L'un quelconque de ces trois éléments peut être
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présent totalement dans le noyau, ou totalement dans le fondant, ou partiellement dans le noyau et partiellement dans le fondant, et' ils peuvent être introduits sous toute forme convenable.
Le niobium peut être remplacé en partie par du tantale La plupart des sources commerciales de niobium contiennent habituel- lement du tantale, et dans la présente description, le mot " nio- bium " est utilisé pour désigner à la fois le niobium et le tantale
L'avantage particulier obtenu par la combinaison de molybdène, de niobium et de manganèse est la réduction ou l'élimi- nation du fendillement à chaud qui se rencontre ordinairement lors- qu'une soudure est diluée avec du fer.
La composition du revêtement de fondant est une carac- téristique importante en vue de l'obtention des meilleurs résultats On connaît de nombreux revêtements de fondant et il est difficile ou même impossible de prédire l'effet de la variation du revête- ment sur le fonctionnement de l'électrode. Le revêtement préféré suivant l'invention contient 30 à 50 % de carbonate de calcium, 15 à 35 % de cryolithe, 5 à 15 % de silicate de calcium et un li- ant de. silicate. Dans ce revêtement, la cryolithe (fluorure double de sodium et d'aluminium) est présente au lieu du fluorure de cal- cium contenu dans certains revêtements connus. La cryolithe produit une bonne action de fondant et aide à produire des soudures saines mais elle tend à diminuer la stabilité de l'arc.
Cette stabilité est accrue en augmentant la concentration de l'ion calcium et, par conséquent, la teneur de carbonate de calcium dans ce revêtement préféré est supérieuxe à ce qui est habituel et, en outre, du sili- cate de calcium est présent. Le silicate de calcium permet plus facilement le fonctionnement de l'électrode dans les soudures aé- riennes, partiellement parce que la scorie est produite de façon plus satisfaisante lorsque du silicate de calcium est présent.
Le revêtement contient,de préférence, les trois consti- tuants cités, en des quantités suivantes : 35 à 45 % de carbonate de calcium, 20 à 30 % de cryolithe et 6 à 10 il de silicate de cal-
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cium, en poids du revêtement.
Un revêtement de fondant (doit habituelle:,lent être sé- ché ,et cuit après application à un noyau. Un liant de silicate est utilisé pour procurer un revêtement durable et dur après séchage et cuisson. Ce liant de silicate peut être une solution de silica- te de sodium ou de silicate de potassium ou des deux. D'autres ty- pes de liant ont été trouvés moins satisfaisants. Par exemple, un lant de dextrine, tel qu'utilisé dans certaines électrodes con- nues, donne un revêtement qui n'est pas dur et durable, spéciale- ment lorsque l'électrode est cuite à une température suffisamment élevée pour assurer que les soudures seront saines à la radiogra- phie.
Un liant convenable contient 10 à 20 % (en poids du fondant sec) d'une solution aqueuse de silicate d'environ 42 Bé @ et 1,5 à 3 %'(en poids du fondant sec) d'une solution de sucre in- verti d'environ 43 Bé.
Après application au noyau par extrusion, le revête- ment peut être séché et.cuit par un chauffage progressif jusqu'à 315 0,et maintenu à cette température pendant deux heures.
Le revêtement de fondant peut avantageusement contenir également du carbonate de lithium en une quantité n'excédent pas 1 % du revêtement en poids. Ceci facilite grandement l'enlèvement de la sourie.
Le revêtement de fondant contient, de préférence aussi, de la bentonite en une quantité n'excédant pas 5 % du revêtement .en poids. La présence de cette argile colloïdale améliore grande- ment l'aptitude à l'extrusion du fondant.
Il est très commode dans la pratique industrielle de réaliser l'électrode d'une couleur particulière pour lui permettre d'être facilement identifiée et, dans ce but, le revêtement de fon- dant peut contenir 3 à 8 ,le d'oxyde de chrome en poids du revêtement
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Cet oxyde colore l'électrode en vert sans produire d'effet préju- diciable sur les caractéristiques avantageuses de l'électrode.
La composition de base de l'alliage du noyau peut .être de 80 % de nickel et 20 % de chrome, mais l'invention est spéciale- ment applicable aux noyaux ayant la composition de base : 14 à 17% de chrome, 5 à 10 % de fer et au moins 70 % de nickel.
Il est commode d'inclure dans le noyau une certaine quantité de niobium, par exemple 2 µ1, et une quantité de manganèse telle que couramment présente comme élément accidentel dans les alliages de nickel et de chrome, et d'introduire tout le molybdène et le restant du niobium et du manganèse dans le revêtement, mais comme indiqué ci-avant,,la manière suivant laquelle ces trois élé- ments sont répartis entre le noyau et le revêtement peut varier largement.
Le noyau peut contenir d'autres éléments, et en parti- culier du titane jusqu'à, par exemple,0,5 %, du magnésium jusqu'à, par exemple.,0,08 %, du silicium jusqu'à, par exemple, 0,75 % et du carbone jusqu'à, par exemple, 0,15 %. Il contiendra aussi habituel- lement des impuretés et des désoxydants résiduaires.
Les alliages de chrome-nickel sont généralement désoxy- dés avec de l'aluminium, et la teneur en aluminium résiduaire est souvent de 0,25 à 0,3 %. On a trouvé que si le métal de soudure est sévèrement contenu pendant qu'il se solidifie et se refroidit, par exemple pour que les parties qui sont soudées ne puissent su- bir aucun déplacement relatif, la tendance à un fendillement à chaud dans le métal de soudure à l'interface entre ce métal et le métal qui subit la soudure augmente avec un accroissement de la teneur en aluminium résiduaire. Pour cette raison, il est désirable de maintenir la teneur en aluminium aussi basse que possible, et de réduire ou d'éliminer ainsi la quantité qui se présente si l'élec- trode est utilisée pour la soudure de pièces qui sont pratiquement tout à fait contenues.
C'est ainsi que la teneur d'aluminium est,
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de préférence , inférieure à 0,12 % et, si possible, inférieure à 0,06 %.
Le noyau et le revêtement de fondant peuvent être 'com- modement proportionnés de manière que le revêtement de fondant
EMI5.1
constitue de 15 '/-' à ;5 7a au poids de l'électrode revêtue.
Deux exemples d'électrodes suivant l'invention sont les suivants.
EMI5.2
il1 o y a u Revêtement de fondant
EMI5.3
<tb> Elément <SEP> % <SEP> en <SEP> poids <SEP> Ingrédient <SEP> en <SEP> poids <SEP> des <SEP> in-
<tb>
<tb> du <SEP> noyau <SEP> grédients <SEP> secs
<tb>
EMI5.4
------------------------------------------------------------------ Electrode A
EMI5.5
<tb> Chrome <SEP> 15 <SEP> Carbonate <SEP> de <SEP> calcium <SEP> 38
<tb>
<tb> Fer <SEP> 8 <SEP> Cryolithe <SEP> 23
<tb>
<tb> Manganèse <SEP> 0,25 <SEP> Silicate <SEP> de <SEP> calcium
<tb>
EMI5.6
Silicium i 0,2 l"erre-manganèse (5 o) -9
EMI5.7
<tb> Carbone <SEP> 0,05 <SEP> Ferro-molybdène <SEP> (60 <SEP> %) <SEP> 5,25
<tb>
<tb>
<tb> Titane <SEP> 0,2 <SEP> Ferre-niobium <SEP> (50 <SEP> %) <SEP> 9
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Aluminium <SEP> 0,
05 <SEP> Carbonate <SEP> de <SEP> lithium <SEP> 0,5
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Magnésium <SEP> 0,03 <SEP> Bentonite <SEP> 3
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Niobium <SEP> 2 <SEP> Oxyde <SEP> de <SEP> chrome <SEP> 4,25
<tb>
EMI5.8
1,molybdène
EMI5.9
<tb> Nickel <SEP> et <SEP> impu-
<tb>
<tb> retés <SEP> le <SEP> reste <SEP> '
<tb>
EMI5.10
ïJ 0 Y a u- Keyetement de fondant
EMI5.11
<tb> Elément <SEP> % <SEP> en <SEP> poids <SEP> Ingrédient <SEP> % <SEP> en <SEP> poids <SEP> des
<tb>
<tb> du <SEP> noyau <SEP> ingrédients <SEP> secs
<tb>
<tb>
Electrode B
EMI5.12
<tb> Chrome <SEP> 16 <SEP> Carbonate <SEP> de <SEP> calcium <SEP> 41,25 <SEP> '
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Fer <SEP> 7,5 <SEP> Cryolithe <SEP> 24,
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Manganèse <SEP> 1,
04 <SEP> Silicate <SEP> de <SEP> calcium <SEP> 9
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Silicium <SEP> 0,43 <SEP> Ferro-manganèse <SEP> (85 <SEP> %) <SEP> 9
<tb>
EMI5.13
Carbone 0, 05 Ferro-molybdène (60 ,,) 0 Titane 0,01 Ferro-nioblum (50 )1) 9
EMI5.14
<tb> Aluminium <SEP> <0,01 <SEP> Carbonate <SEP> de <SEP> lithium <SEP> 0,5
<tb> Magnésium <SEP> 0,036 <SEP> Bentonite <SEP> 3
<tb>
EMI5.15
Niobium ,2 Oxyde de chrome J.., 25
EMI5.16
<tb> molybdène <SEP> 1,56
<tb> Nickel <SEP> et <SEP> inipuretés <SEP> le <SEP> reste
<tb>
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Le liant pour les deux électrodes A et B est le sui- vant :
EMI6.1
<tb> Ingrédient <SEP> ¯¯µ1¯en <SEP> poids <SEP> du <SEP> fondant <SEP> sec
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Solution <SEP> de <SEP> silicate <SEP> de <SEP> sodium
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> (42 <SEP> Bé) <SEP> 15
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Solution <SEP> de <SEP> sucre <SEP> inverti
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> (43 <SEP> Bé) <SEP> 2,5
<tb>
Avec l'une ou l'autre de.ces électrodes, le métal de soudure déposé, s'il n'est pas dilué par le métal qui est soudé, peut être considéré comme ayant à peu près la composition suivante.
EMI6.2
<tb>
Eléments <SEP> Pourcentage
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Chrome <SEP> 14
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Fer <SEP> 8
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Molybdène <SEP> 0,75
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Niobium <SEP> 2
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Manganèse <SEP> 1,5
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Silicium <SEP> 0,3
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Carbone <SEP> 0,05
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Titane <SEP> 0,02
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Magnésium <SEP> <0,01
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Aluminium <SEP> 0,02
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Nickel <SEP> et <SEP> impuretés' <SEP> le <SEP> restant
<tb>
Les électrodes A et B peuvent être utilisées pour don- ner des résultats très favorables dans la soudure d'acier inoxyda- ble à de l'acier doux ou dans la soudure de divers alliages, tels que des alliages de fer-chrome-molybdène-manganèse, des alliages de nickel-molybdène-chrome-tungstène-fer,
des alliages de nickel- cuivre et des alliages de nickel-chrome-fer, à de l'acier doux ou à d'autres alliages.
L'aptitude des dépôts de soudure produits par les é- lectrodes A et B à résister aux fendillements à chaud en dépit d'une dilution importante du métal de soudure par le fer est mon- trée par des tests d'une nature très rigoureuse. Dans ces tests, de petites plaques d'acier doux contenues en étant fixées à des plaques de montage d'acier doux plus grandes étaient réunies en
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deposant des gouttes de soudure grâce aux électrodes. La dilution moyenne par le fer dans la première couche de gouttes de soudure était d'environ 25 %.
Les pertes étaient usinées, polies et cor- rodées, et ensuite examinées pour déterminer le degré de fendille- ment près de l'interface entre le métal de soudure et les plaques d'acier. -Il n'y avait pas de fendillement dans la soudure réalisée avec l'électrode B et très peu de fendillement dans la soudure réa- lisee avec l'électrode A.
Pour des raisons de comparaison, trois électrodes con- nues étaient soumises aux mêmes tests. La première électrode avait un noyau en forme de fil semblable à celui de l'électrode A, sauf qu'elle ne contenait pas de niobium, et un revêtement de fondant contenant des quantités de niobium et de molybdène, qui étaient inconnues mais qui étaient sans doute inférieures à celles requi- ses par la présente invention, car le métal de soudure déposé.con- tenait 0,42 % de niobium, 0,4 % de molybdène, 0,27 % de silicium, 0,12 % de carbone et 0,02 % de soufre, et était pratiquement exempt d'aluminium, de titane et de magnésium. Le fendillement dans ce métal de soudure était très important.
La seconde électrode connue avait le même noyau que la première et un revêtement également de composition inconnue. Le métal de soudure déposé contenait environ 28 % de fer, 0,06 % de molybdène, 0,76 % de niobium, 1 % de manganèse, (),où % de carbone et 0,28 % de silicium. De façon évidente, le revêtement contenait de nouveau moins de molybdène que celui nécessaire suivant l'inven tion. Le fendillement dans ce métal de soudure était modéré.
La troisième électrode connue avait un noyau pratique- ment identique à celui de l'électrode A, sauf que la teneur en alu- minium était de 0,2 % . Le revêtement de fondant de cette électrode contenait 45,75 de carbonate de calcium, 28 % de cryolithe, 10% de silicate de calcium, 3 % de Terro-manganèse (85 %), 10% de ferro-niobiurn (50 %), 0,25 % de carbonate de lithium et 3 % de ben- tonite, la liaison comprenant 15 % d'une solution de silicate de
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sodium (42 Bé) et 2,5 % de solution de sucre inverti. Le métal de soudure déposé contenait 37 % de fer, 0,3 % de silicium, 1,8 % de niobium, 0,09 % de carbone et 0,76 % de manganèse, et pratiquément pas de molybdène, de titane, d'aluminium ou de magnésium.
Le fendil- lement dans ce métal de soudure était sévère.
L'importance du réglage de la teneur en aluminium est montrée par des tests similaires qui sont tous réalisés avec des électrodes ayant le même revêtement que l'électrode A et ayant des- noyaux contenant tous environ 16 % de chrome, 2 % de niobium, 0,4% de manganèse, 0,2 )0 'de titane, 0, 08 % de magnésium, 0,07 % de car- bone et 0,35 % de silicium, le restant étant pratiquement consti- tué entièrement de nickel, et contenant différentes teneurs dtalu- minium.
Les résultats étaient les suivants.
EMI8.1
<tb>
Teneur <SEP> approximative <SEP> d'aluminium <SEP> Fendillement <SEP> près <SEP> de
<tb> dans <SEP> le <SEP> noyau <SEP> (% <SEP> en <SEP> poids) <SEP> l'interface
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 0,15 <SEP> sévère
<tb>
<tb> 0,09 <SEP> modéré
<tb> 0,06 <SEP> modéré
<tb>
<tb> 0,03 <SEP> léger
<tb>
<tb> 0,01 <SEP> très <SEP> léger
<tb>
<tb> 0,005 <SEP> très <SEP> léger
<tb>
REVENDICATIONS
1.
Une électrode de soudure à l'arc, comprenant un noyau formé d'un fil d'un alliage de nickel-chrome, recouvert d'un revêtement de fondant, le noyau contenant 10 à 25 % de chrome, 0 à 20 % de fer et au moins 50 % de nickel, avec ou sans autres constituants, cette electrode contenant, par rapport à son poids, 1,5 à 5 % de niobium, U,5 à 7 % de molybdène et 0,75 à 4 % de manganèse.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.