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Le présent perfectionnement au Brevet n 544.302 concerne l'introduction de constituants d'alliage et/ou de désoxyda- tion dans un dépôt de soudure obtenu à l'aide d'un arc sous la protection d'un gaz et d'une électrode fusible, et spécialement l'introduction de matières de ce genre suivant une variante du procédé décrit dans le -brevet principal.
Il est difficile et coûteux de produire des alliages de métaux durs sous la forme de fil et on a donc proposé d'autres moyens pour déposer des matières de ce genre par le procédé de l'électrode consumable. Un procédé prévoit l'incorporation de matiè- res granuleuses dans une électrode creuse. Ce procédé s'est générale- ment limité aux électrodes creuses en acier dans lesquelles on
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ir.t':.'oduit d: 2'res d-1 sous foré'c granuleuse.
De telles l 4ctrodes sc . " fabrication :: Wteuse er sont généralement <1.' wosage peu éooique ou :r.tle inutilisables, sauf pour certains surfaçages. rii ces électrodes sont facilement erJ.clOlJ.'lagées si on ne les manipule pas com e il.le faut, et ell es imposent, en général, de plus grandes restrictions aux opérations de soudure
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que les électr.les pleines nres.
Un autre procédé de soudage continu par électrode utilise un fondant distinct contenant les éléments d'alliage, ce fondant étant introduit en avant de l'électrode, comme dans le @s de soudure à l'arc noyée. Quoique ce procédé soit satisfaisant pour
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l'introduction d'2.1liages à faible teneur, il est inutilisable pour des dépote d'alliages à haute teneur et pour 1''addition de
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désorydantSj à cause de la difficulté ce répartir uniformément ces matières dans le dépôt de soudure.
La présente invention a pour but de procurer -un procédé continu de dépôt de Métal dans lequel des métaux ou alliages de désoxydation et/ou d'alliage puissent être introduits dans le métal de soudure en fusion avec plus de précision et d'une manière plus simple et plus efficace qu'il n'était possible jusqu'ici.
D'autres buts, spécialement pour l'addition d'agents de
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i.é; . ¯r4ûti oi, ,ri int à réc'u i re 1'.otabler.::.ent. la quanti té de gaz inerte ce protection noralement nécessaire dans un procédé de soudure à sous la .>rlo <.i ction d'un. gaz, et à éliminer la nécessité d'électrodes dcils lesquelles des dé:oxydants sont incorporés.
Le Lrevc principal décrit un procédé de soudure à J.' r.rc rou== l F. protection d'un gaz, dans lequel une composition :ï.a ,f'L1.1C't:-1..G' de fondant eOi1t'--!lç.lt el1 COm...'i.1.t11'.Lli. Wil;t2Gt7.CL1-C3 est àntio<1u4 te dans un couraiif de ;;a;:; dû protection entourant l'extré- ,iil (1' Ll!Ù élec trùc.E- fusible uuc. fous l'influence du champ uagnéti- qu'.- , i .'OuUi perle ¯.>i: =si=,;c au courant tl4' :,.)l.;\lt'l'C (: ,18 1."ii;:cti >d;, 1- cojpof,iti0i. a,c hi..zc à la ::Lir1'; cc de co] 1 ()-(' l ub est r in [" i entraînée d<!1:: If :t.CCï'e en fusion.
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Suivant le présent procédé, on introduit dans le courant de gaz de protection, au lieu du fondant magnétique pulvérulent., une composition de métal ou d'alliage pulvérulent magnétique en subs tance exempte de fondant, cette.composition s'alliant à et/ou désoxydant le dépôt de soudure.
. Quand l'électrode sous forme de fil métallique nu fond et se dépose sur la pièce à souder en alliage à haute teneur avec le revêtement d'alliage pulvérulent et/ou de mélange désoxy- dant, les constituants du mélange s'allient au métal de l'élec- trode filiforme ou désoxydent le métal en fusion, suivant le cas.
De cette manière, quand il faut, par exemple, que le dépôt de sou- dure ait en substance la même composition que là plaque support par raison de compatibilité, on peut utiliser tout fil métallique d'apport nu d'une composition contenant le constituant principal de la plaque support, et les autres constituants d'alliage nécés- saires pour constituer un alliage métallique d'apport ayant en subi tance la même composition que la plaque support, peuvent être ajoutés par le truchement du mélange pulvérulent d'alliage métal- lique.'
De même, dans le cas d'une opération de surfaçage, on peut utiliser n'importe laquelle de plusieurs électrodes fili- formes métalliques nues comprenant le constituant principal de l'alliage de surfaçage,
les autres constituants de l'alliage de surfaçage étant fournis par le mélange pulvérulent d'alliage métallique.
Le mélange métallique pulvérulent contenant l'élément magnétique est amené par le courant de gaz de protection dans le voisinage de l'électrode filiforme métallique nue parcourue par le courant, en quantité suffisante pour recouvrir l'électrode de façon uniforme. l'adhérence à l'électrode étant obtenue par le champ magnétique établi autour de l'électrode parcourue par le cou- rant.
La. quantité de matière magnétique que doit contenir le mélange pulvérulent est déterminée par l'intensité du
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champ magnétique établi autour de l'électrode par le courant utilisé ainsi que- p.ar la perméabilité magnétique de cette matière- magnétique* La proportion de matière magnétique dans ce mélange pulvérulent doit être suffisante pour qu'en substance tout le mé- lange pulvérulent adhère à l'électrode, ,Le mélange métallique pulvéfulent est obtenu par broyage des constituants à une dimension uniforme et par addition d'un élément magnétique. Ces constituants sont soigneusement mélangés à un liant convenable, comme le silicate de sodium et/ou de po- tassium.
Le mélange résultant est ensuite séché, cuit à une température comprise entre 260 C et 315 C, et ensuite granulé de façon à passer au tamis de Tyler de 20 mailles (mailles ayant une ouverture de 0,833 mm) ou un tamis plus fin.
Il est possible aussi d'introduire dans le gaz de pro- tection, un alliage ou un désoxydant pulvérulent ayant lui-même une bonne perméabilité magnétique; dans ce cas, il est inutile d'ajouter un constituant magnétique. Les alliages ferreux sont des exemples types de telles matières.
Après avoir amené le mélange pulvérulent d'alliage jusqu'à l'électrode, le gaz de protection ,est réparti dans la zone de l'arc de manière à protéger l'arc et le métal déposé contre l'air atmosphérique.
Le gaz de protection utilisé dans le présent procédé peut consister en tout gaz de protection utilisé jusqu'ici en soudure à l'arc de métaux sous la protection d'un gaz, comme l'argon, l'hélium, l'hydrogène et l'acide carbonique, ou des mélangel de ceux-ci, qvec ou sans de petites quantités d'oxygène jusqu'à environ 15%.
Il faut que le mélange pulvérulent soit exempt de quan- tités notables d'agents fondants, comme les silicates et semblables, qui sont couramment utilisés sous forme granuleuse comme moyen de protection en soudure à l'arc noyée dans le métal en fusion. Ces fondants laissent des dépôts de scorie qui recouvrent le métal dépos(
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et exigent de la part de l'opérateur un effort considérable pour les enlever par piquage, et qui rendent impossible un réglage précis de la composition du métal déposé dans le cas d'alliages à haute teneur.
Dans le présent procédé, la zone d'arc et de dépôt de métal est efficacement protégée de l'air atmosphérique par le gaz de protection sans devoir recourir à des fondants qui non seulement produisent des scories mais affectent les propriétés physiques et chimiques du métal déposé.
La dimension des grains du mélange pulvérulent utilisé peut varier dans de .larges limites, déterminées uniquement par les dimensions des canalisations à poudre de l'installation et par l'ap- titude des matières pulvérulentes d'être mises'en dispersion.et en suspension dans le courant de gaz porteur protecteur:
On a trouvé nécessaire, pour obtenir un bon rendement du - présent procédé, de lier la vitesse de dépôt du méta de 1'électrode filiforme au débit de la matière pulvérulente. Quand le courant augmente, pour un diamètre d'électrode donné sous une tension donnée, la vitesse de dépôt de métal augmente proportionnellement.
Il a été @ constaté que, pour un gaz de protection donné, le débit gazeux dépend partiellement de la vitesse de dépôt du métal résultant de l'augmentation du courant. On augmente donc le débit de gaz afin de bien protéger le supplément de métal déposé. Cependant, quand la,. vitesse de dépôt du métal augmente, le débit de matière pulvéru- lente doit aussi être augmenté proportionnellement. Cette corrélation entre la vitesse de dépôt du métal et le débit de matière pulvéru- lente, nécessaire pour une opération donnée, entre les limites précitées, est facile à déterminer.
Un appareil convenant à la mise en pratique du présent procédé est représenté schématiquement sur la figure unique du dessin annexe. Comme représenté, un fil ou baguette d'électrode métallique 10 se déroule du rouleau de fil 12 sous la, commande de galets d'alimentation 14 entraînés par un moteur à vitesse variable 16, et est amené à travers le porte-électrode 18 vers la pièce à
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souder 20. Un câble d'alimentation 22 relie la source de courant de soudure 23 au porte-électrode 18 qui alimente de courant la baguette 10, tandis qu'un câble semblable 24 est relié à la pièce à souder 20 de façon à compléter le circuit électrique.
Le mélange pulvérulent d'alliage et/ou de désoxydation 26 est transporté jusqu'au porte- électrode 18 par le courant de gaz de protection passant dans la canalisation 28. Le mélange pulvérulent est introduit dans le cou- rant de gaz de protection au bas d'un distributeur de poudre 30.
Celui-ci comprend une trémie fermée 32 contenant le mélange pulvé- rulent 26 et un pointeau 34 de réglage de débit de la poudre dans le courant gazeux. Le distributeur de poudre peut être de tout type connu, le distributeur par gravité représenté étant donné à titre d'exemple seulement.
Le mélange pulvérulent 26 passe de la trémie 32 du distri- buteur 30 en suspension dans le courant de gaz porteur circulant dans la tuyauterie 28 qui communique avec l'ajutage 36 du porte électrode 18.
Quand la baguette 10 est mise en contact avec la pièce à souder 20 de façon à amorcer l'arc 40 et à entamer l'opération de dépôt de métal, l'ajutage entourant la. baguette 10 débite du gaz de protection constituant une enveloppe de protection 41 autour de l'arc 40. Le mélange pulvérulent en suspension 26 est in- troduit dans l'ajutage 36 du porte-électrode 18 et, par l'effet de la matière magnétique contenue, est attiré par l'électrode 10 traversée par le courant sur laquelle il se dépose en une couche uniforme.
Le mélange pulvérulent fond avec la matière d'électrode 10 et passe dans la zone de fusion 44 où il se dépose.
Le présent procédé a été utilisé avec succès avec des sources de courant continu à polarité directe et à polarité inverse, et aussi avec des sources de courant alternatif, pour la soudure avec alliages à haute teneur et pour les opérations de surfaçage à alliages à haute teneur. Le procédé a été appliqué aved succès au soudage manuel dans la position horizontale, dans la
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position verticale e't en l'air.
Le tableau suivant donne des compositions pulvérulente) qui ont été utilisées avec succès dans l'application du procédé :
COMPOSITIONSD'ALLIAGE.
Mélange pulvérulent (1) 65,6% de ferro-chrome à faible teneur en carbone (69,6% Cr, 0,067% C, 0,50% Si) 22,6% de nickel (98% Ni)
4,6% de ferro-silicium (15,1% Si, 0,75% C)
4,0% de ferro-manganèse à faible teneur en carbone (89,2% Mn, 2,1% Si, 0,0'6% C) '
3,2% de silicate de sodium (sec) Mélange pulvérulent (2)
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83,0% de f erro-chrome à haute teneur en carbone (8,4% C, 66,7% Cr, 1,7% Si) 14,6% de fer
2,4% de silicate de sodium (sec) Mélange pulvérulent (3)
67,8% d'aluminium
29,7% de f er
2,5% de silicate de sodium (sec) Mélange pulvérulent (4) 90,0% de nickel-molybdène (52,
51% Mo, 43,80% Ni,
1,8% Fe, 0,32% Si) 6,3l'I de fer
1,0% de ferro-chrome à faible teneur en carbone (68,7% Cr, 0,064% C, 0,625 Si)
0,5% de ferro-manganèse à faible teneur en carbone (89,2% Mn, 2,1% Si, 0,06% C) 2,2% de silicate, de sodium (sec) Mélange pulvérulent (5) 34,8% de silicium métallique
38,3% de nickel métallique
3,9% de manganèse métallique 16,9% de cuivre métallique
6,2% de silicate de sodium (sec)
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Mélange pulvérulent (6) 252% de carbone 252% de ferro-silicium (7592% de Si, 1,07% de Al,
22,0% de Fe, 2,1% de Si)
3,
4% de ferro-manganèse (89,2% de Mn, 0,06% de C,
2,1% de Si) .31,4% de fer
12,6% de nickel-magnésium (75% Ni, 25% Mg)
2,8% de liant : méthacrylate de méthyle (sec)
COMPOSITIONS DE DESOXYDATION.
Mélange pulvérulent (a) @
15 à 20% de fer '
5% d'une solution aqueuse de silicate de sodium
Le reste : zirconium-silicium Alliage pulvérulent (b) ferro-aluminium (15% Ai, 85% Fe) Alliage pulvérulent (c) ferro-silicium (15% Si, 85% Fe) Mélange pulvérulent (d) 53,2% de ferro-chrome à haute teneur en carbone 17,0% de ferro-silicium (50% de Fe, 50% de Si) 17,0% de fer 12,8% de poudre consistant en 37,5% Al, 37,5% Ti; 25% Zr.
L'utilisation de désoxydants pulvérulents permet de réduire considérablement le débit de gaz de protection qui était nécessaire dans les anciens procédés de soudure à l'arc de métaux sous la protection d'un gaz, sans sacrifier la qualité de la soudure obtenue. Dans certains cas, la qualité de la soudure a été améliorée par rapport aux anciens procédés à débit gazeux important sans utilisation de désoxydant. En outre, l'effet de l'addition du mélange pulvérulent magnétique de désoxydation est très semblable à l'effet obtenu quand ces désoxydants sont incorporés dans l'électrode elle- même.
Le présent procédé permet donc de réduire la quantité
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de' gaz de protection nécessaire pour produire des soudures saines et de se passer d'électrodes de soudure. contenant une variété' d'allages ou de désoxydants pour la fusion, le forgeage, lelaminage et l'étirage à froid. Avec ce procédé,, on peut utiliser dans tous les cas une seule électrode. peut coûteuse en acier, doux, en ajoutant des matières pulvérulentes faciles à. préparer.
REVENDICATIONS.
1.- Procédé de soudure suivant le Brevet principal, caractérisé en ce que, au lieu d'un fondant pulvérulent magnétique, on introduit dans le courant de gaz de protection une composition de métal ou d'alliage pulvérulente et magnétique, en substance @ -exempte de fondant, qui s'allie au dépôt de soudure et/ou le désoxyde.