L'invention, Que à Monsieur Jacques, André STOHR9 est relative aux procédés et dispositifs de soudure à arc, c'est-à-dire utilisant le passage d'un courant électrique entre deux électrodes constituées respectivement par l'outil et l'ensemble des pièces métalliques à souder juxtaposées selon une ligne "de soudure".
Elle a pour but, surtout, de permettre la réalisation d'une telle sou- dure sous vide.
On sait qu'un arc électrique ne peut être maintenu qu'en présence d'un milieu susceptible d'être ionisé, qu'il s'agisse d'un gaz ou d'une vapeur métalli- que.
Pour fondre un métal sous vide à l'aide d'un arc, il est donc nécessai- re de créer une quantité suffisante de vapeur métallique pour que le régime d'arc puisse s'établir s la fusion du métal,qui résulte ensuite du travail de cet arc est accompagnée d'un dégagement de vapeur suffisant pour que le régime d'arc puis- se être entretenu.
L'invention permet de créer entre les électrodes, enfermées dans une enceinte sous vide, ladite vapeur métallique nécessaire pour amorcer l'arc, puis de maintenir un régime d'arc stable s'adaptant parfaitement à la liaison de pièces métalliques par soudure selon une ligne continue.
Elle est essentiellement caractérisée en ce que l'on applique momenta- nément une haute tension continue aux bornes de ces électrodes de façon à bombar- der la ligne de soudure par un faisceau focalisé d'électrons dont les impacts en- gendrent des calories suffisantes pour créer une vapeur métallique, ce qui permet l'amorçage de l'arc, et que, dès cet amorçage, on remplace la haute tension par une basse tension continue de travail, la création de vapeur métalli- que s'entretenant d'elle-même après ledit amorçage, le remplacement de la haute tension par la basse tension (et inversement) étant automatiquement commandé à partir de la différence de potentieletoudel'intensité du courant existant entre les électrodes.
Lorsque le régime d'arc est établi, il suffit, pour assurer la soudu- re, d'assurer le déplacement relatif de l'ensemble des pièces à souder par rapport à l'électrode outil , en maintenant l'arc sur la ligne de soudure.
La haute tension nécessaire au bombardement électronique est fournie par un transformateur haute tension et celle nécessaire à entretenir le régime d'arc, par un transformateur basse tension.
Le passage automatique de l'une à l'autre de ces alimentations est obtenu de préférence de la façon suivante s - les primaires des deux transformateurs sont montés en parallèle aux bornes d'une même source de courant alternatif et leurs secondaires sont montés en série entre les électrodes ;
- une self saturable est montée en série avec le primaire du transfor- mateur haute tension, - et des moyens sont prévus pour agir sur la saturation de cette self en fonction de la différence de potentiel réelle existant entre les électrodes de façon telle que, lorsque ladite différence de potentiel devient relativement fai- ble, c'est-à-dire lorsque l'arc est amorcé, la self cesse d'être saturée, ce qui coupe l'alimentation du primaire du transformateur haute tension, le transforma- teur basse tension intervenant alors seul pour maintenir le régime d'arc.
Ce dispositif présente un grand intérêt pour la soudure des métaux présentant un fort taux d'évaporation à basse pression tels que le magnésium et le béryllium, par exemple.
On peut également l'utiliser pour souder d'autres métaux, sous réserve
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que les conditions de géométrie de l'ensemble "pièces à souder - électrode ' et la quantité de métal vaporisé permettent d'obtenir une ionisation suffisante à la création et au maintien du régime d'arc.
En se référant aux figures schématiques 1 et 2 ci-jointes, on va-décri. re ci-après un exemple, donné à titre non limitatif, de mise en oeuvre de l'inven- tion. Les dispositions de réalisation qui seront décrites à propos de cet exemple, devront être considérées comme faisant partie de l'invention, étant entendu que toutes dispositions équivalentes pourront aussi bien être utilisées sans sortir du cadre de celle-ci.
On voit sur la fig. 1 la "cathode" constituée par un filament 1 ou tou- te autre source d'électrons un système 2 pour focaliser le faisceau d'électrons sur la ligne de soudure le long de laquelle sont juxtaposées deux pièces métalli- ques à souder 3 et 3@, et une électrode d'arc 11, dont l'axe coupe celui dudit faisceau sur ladite ligne.
L'ensemble de l'outil et des pièces est enfermé dans une enceinte étanche 4 dans laquelle on peut réaliser un vide poussé (par exemple une pression inférieure à 10-3 mm de mercure) à l'aide d'une pompe à vide 5.
Deux transformateurs, l'un à haute tension 6, l'autre à basse tension 7, ont leurs primaires 61 et 71 montés en parallèle aux bornes 8 d'une source de courant alternatif, leurs secondaires 62 et 72 étant montés en série entre la cathode 1-11 et les pièces (31' 32) et propres, respectivement, à accélérer les électrons émis par la cathode 1 et à entretenir l'arc au cours du travail.
Une self saturable 9 est montée en série avec le primaire 61du trans- formateur haute tension et en relation d'aimantation avec une se 10 de commande.
Le dispositif schématisé en 11 sur le dessin comprend des moyens re- dresseurs permettant de rendre continue la tension appliquée par les secondaires 62 et 72 aux bornes des électrodes de soudure et d'alimenter la self 10 de façon telle, en fonction de la différence de potentiel développée entre ces électrodes, que le courant qui la traverse, et donc la saturation de la self 9 diminuent lorsque ladite différence de potentiel diminue .- de cette façon la self 9 n'est saturée et ne permet l'alimentation du primaire 61du transformateur haute tension que lorsque la différence de potentiel entre les électrodes de soudure est élevée, c'est-à-dire que l'arc n'est pas établi.
Dans le mode de réalisation illustré sur la figé 2, les bornes du dis- positif 11 désignées par abc et d sont connectées aux mêmes organes que les bornes a b C et d correspondantes de la fig. 1.
Ce dispositif 11 comprend essentiellement une résistance 12 branchée entre les bornes ± et d reliées respectivement à la cathode 1 et aux pièces (31' 32), et un organe unidirectionnel amplificateur 13.
Cet organe 13 est avantageusement constitué par une triode 13 dont le filament 14 est reliée à la borne c, la grille 15 à un point intermédiaire 16 de la résistance 13 et la plaque 17 à la borne a, les bornes et b étant respective- ment reliées aux deux extrémités de la self 10. La tension plaque est fournie par une source de tension continue 18 interposée entre les bornes b et 0 (fig. 2).
Des moyens sont en outre prévus pour déplacer l'un par rapport à l'au- tre l'ensemble cathode 1-système de concentration 2 et l'ensemble des pièces 3 et 32' de façon que les points d'impact du faisceau d'électrons initial puis de l'arc coïncident tous avec la ligne de juxtaposition des pièces à souder.
Le fonctionnement du dispositif est le suivant : Initialement aucun arc n'est établi entre la cathode 1-11 et les pièces 31-32' la différence de potentiel entre ces électrodes est donc élevée, de même que celle développée entre la cathode 14 et la grille 15 -. le courant débité dans la self 10 est donc relativement élevé, la self 9 est saturée, l'alimentation du primaire 61 du transformateur haute tension est possible et la tension dévelop-
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pée entre la cathode 1 et les pièces 31-32 est la somme de celles, redressées, développées par les deux secondaires 62 et 72,
Cette tension élevée accélère les électrons émis par la cathode 1 et focalisés par le système 2 g leur impact sur la ligne de soudure crée une fusion locale des pièces 3 et 32 en contact cette fusion s'accompagne d'une production de vapeur métallique provoquant une ionisation entre les électrodes et l'a- morçage de l'arc entre l'électrode 11 et les pièces ;cet amorçage s'accompagne d'une diminution de la différence de potentiel entre électrodes, et donc de la tension grille du tube 13 et de l'intensité du courant-plaque de ce tube ; ce cou- rant traversant la self 10, cette diminution se traduit par une suppression de la saturation de la self 9 ;
leprimaire 61 du transformateur haute tension 6 n'est donc plus alimenté et seul le transformateur basse tension 7 assure le main- tien du régime d'arc entre les électrodes de soudure en déplacement relatif.
Si l'arc est interrompu pour une raison quelconque, la différence de potentiel entre les électrodes augmente, donc la tension-grille et l'intensité -plaque du tube 13, ce qui sature la self 9 et permet de nouveau l'intervention du transformateur haute tension 6 : le bombardement électronique recommence, ce qui permet un nouvel amorçage de l'arc.
A titre purement illustratif, on indique que - la haute tension développée par le transformateur 6 est de l'ordre de 10.000 à 50.000 volts - la basse tension développée par le transformateur 7 aux bases de l'arc est de l'ordre de 150 volts en l'absence de débit et seulement d'environ 25 à 30 volts dès que le débit prend une certaine importance : à cet effet le trans- formateur 7 peut être constitué par un transformateur à fuite ; - la source 8 est constituée par l'alimentation de la ville (220 volts alternatifs); - la distance entre le système focalisateur 2 et les pièces 31,32 est comprise entre 3 cm et 5 mètres, celle entre l'extrémité de l'électrode outil 11 et les pièces ne dépassant pas 5 à 15 mm.
Des moyens sont prévus' en outre pour protéger la haute tension lors du régime d'arc.
Bien entendu, il serait possible de remplacer, sans sortir du cadre de l'invention, le système de changement automatique d'alimentation décrit ci-des- sus par un autre système conduisant aux mêmes résultats;, par exemple par un relais de commutation alimenté par un courant fonction de la différence de potentiel entre les électrodes de soudure.
REVENDICATIONS.
1.- Procédé de soudure à arc, dans lequel un milieu ionisable est uti- lisé pour transmettre un courant électrique entre une électrode et la ligne le long de laquelle sont juxtaposées des pièces métalliques à souder, caractérisé en ce que, les électrodes étant enfermées dans une enceinte sous vide, l'on applique momentanément une haute tension redressée aux bornes de ces électrodes de façon à bombarder la ligne de soudure par un faisceau focalisé d'électrons dont les impacts engendrent des calories suffisantes pour créer une vapeur métallique constituant ledit milieu ionisable ce qui permet l'amorçage de l'arc et que, dès cet amorça- ge, on remplace la haute tension par une basse tension de travail, la créaction de vapeur métallique s'entretenant d'elle-même après ledit amorçage,
le rempla- cement de la haute tension par la basse tension (et inversement) étant automati- quement commandé à partir des variations de tension existant entre les électrodes et/ou de l'intensité du courant d'arc.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
2.- Dispositif pour mettre en oeuvre le procédé selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce qu'il comprend une enceinte, des moyens pour réaliser
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un vide poussé dans cette enceinte, une source d'électrons montée en cathode par rapport aux pièces à souder constituant anode;
, une électrode d'arc ladite source, lesdites pièces et ladite électrode d'arc étant enfermées dans ladite enceinte, un transformateur basse tension (de soudage) et un transformateur haute tension (d'amorçage), les primaires de ces deux transformateurs étant montés en parallèle l'un par rapport à l'autre et leurs secondaires étant montés entre les électrodes, notamment en série, des moyens redresseurs pour assurer une alimentation des élec- trodes en courant continu à partir desdits secondaires, des moyens, sensibles à la différence de potentiel et/ou à l'intensité du courant existant entre les élec- trodes, pour commander automatiquement ladite alimentation soit à partir du trans- formateur haute tension lorsque l'arc n'est pas amorcé, soit à partir du transfor- mateur basse tension seul lorsque l'arc est établi, et des moyens pour déplacer,
dans l'enceinte, l'un par rapport à l'autre, l'ensemble des pièces à souder et l'ensemble source d'électrons-électrode d'arc.
3.- Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits moyens de commande comprennent essentiellement une self saturable montée en série avec le primaire du transformateur haute tension et des moyens pour régler la saturation de la self en fonction de la différence de potentiel et/ou l'intensité du courant existant entre les électrodes de façon telle que les variations de ces deux paramètres aient des signes identiques, l'application de la haute tension entre les électrodes n'étant ainsi possible que lorsque l'arc n'est pas établi (ce qui correspond à la saturation de la self).
4.- Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'en- semble des moyens redresseurs et modificateurs de la saturation de la self est essentiellement constitué par une résistance montée entre les électrodes de soudu- re et par un organe redresseur-amplificateur dont l'entrée est asservie à la dif- férence de potentiel entre les électrodes de soudure et dont la sortie commande la saturation de la self saturable susdite.
5.- Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'or- gane redresseur-amplificateur est constitué par une triode dont le filament est re lié à la cathode de soudure, la grille à un point intermédiaire de la résistance et la plaque à une source de tension continue par l'intermédiaire d'une self mon- tée de façon à agir par induction sur la self saturable.