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"Petite installation de soudane à l'arc portative **.
L'invention concerne une retite installation de soudage nortative, comprcnant un petit anoareil de soudage, une source
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de courant ec petite dimension et une bouteille à caz pour le soudaae à l'arc sous protection gazeuse, avec fil-électrode sans fin, en narticulier pour la technique de soudane à l'arc
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court, destina au soudare des tMIms minces, aux rnarations de petites n1cp.s, aux soutanes effectuas au cours d'un montaae ou nour servir d'areil de soudage doresti"ue.
Il existe déjà un nrand nombre d'installations pour le soudae sous "rotection gazeuse. Leurs marties principales sont l'apnareil de soudage avec torche, une source de courant et une bouteille de gaz.
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Les armareils de soudaae pour fils-électrodes sans fin sous protection gazeuse sont connus sous la forme d'instal- lations fixes ou portatives. Ces anvareils, se présentant sous des formes d'exécution les plus diverses, permettent de crête" rence le soudaae de fil dont le diamètre est égal ou supérieur
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à 1,2 mm, tandis que le fil-électrode sans fin est, dans la plupart des cas, pousse vers la torche en forme de lance ou de pistolet. Dans quelques installations, la fil-électrode sans fin est oralement tiré car un mécanisme de déroulement dans le pistolet de soudage et amené au bec.
Il existe éga- ; lement dès appareils de soudage appliquant les deux possibi- lités t poussée et tirage du fil-électrode. Pour le soudaae de fil plus mince, d'un diamètre égal ou inférieur & 0,8 mm, le fil est tiré et amené sur une distance aussi courte que possible au bec. Il existe également des appareils de soudage dans lesquels le mécanisme d'avancement du fil se trouve dans le pistolet. Ces appareils de soudaae manuels sont en forme de pistolets,En outre, le moteur de commande est nlacé sui- vant la direction de l'axe du fil de soudacre ou bien dans la poignée.
Dans toutes les installations d'apnareils de soudage manuels, les canalisations d'amenée du fil d'apport, du cou- rant, du gaz inerte et du courant de commande se diricent vers plusieurs points de raccordement suivant des directions dif- férentes.
Le fil-électrode sans fin est tiré d'une bobine se trou- vant dans le pistolet de soudage ou à l'extérieur de celui-ci.
Les installations de soudage complètes connues comprenant l'ap- pareil de soudaae, la source de courant, la torche et une bou- teille de gaz sont très lourdes et ne Trouvent être transportées simultanément var une personne seule. Il existe des combinai- sons dans lescuelles la torche et la bouteille de gaz sont mon- tées sur chariot. En même temps, les sources de courant connues se présentent sous la forme d'appareils mobiles. Les sources de courant portatives connues pour le soudaae sous protection gazeuse sont tellement lourdes au'une personne peut les porter éventuellement au moyen de deux poignées, mais se trouve dans l'impossibilité de transporter en plus un appareil de soudage portatif ou même une bouteille.
On connait également des ins- tallations de soudage dans lesquelles l'appareil de soudas est monté avec la torche ainsi que la bouteille de gaz sur la source de courant mobile pour former un ensemble.
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Il existe également des appareils de soudage pouvant se porter sur le dos, où le fil de soudage est poussé vers la torche pour un dispositif de déroulement placé sur le dos du soudeur, Le mécanisme de déroulement du fil peut également être placé avec la bobine dans un appareil en forme de coffret.
Dans les deux cas, c'est-à-dire dans l'appareil porté sur le dos et l'appareil en coffret, le fil d'apport est amené au bec par un dispositif d'alimentation plus ou moins long. Ces tor- ches ont la forme de pistolets ou de lances, les torches en forme de lances présentent l'avantaae qu'en raison de la forme courbe du fil de soudaqe on est assuré en permanence d'un meil- leur contact au passage de celui-ci dans le bec. Dans les ap- pareils de soudage connus, le fil de soudage est pousse ou tiré par un mécanisme approprié qui est commandé, soit par un mo- teur électrinue, soit nar un moteur à air comprimé. Les moteurs électriques sont enclenchés par l'intermédiaire de relais, afin d'éviter crue le fil poursuive son avance.
Pour l'exécution de travaux de soudage de plus qrande importance, les têtes de sou- dame et le bec de la torche sont refroidis car des fluides ve- nant d'une source séparée. On peut également utiliser à cet effet l'eau ou des gaz non agressifs avec une plus grande en- thalpie. Pour tous les apparcils de soudage connus, on utilise des bouteilles de gaz sous nression fort lourdes avec des ro- binetteries pouvant également, en partie, être chauffées.
Il existe des installations de soudaqe portatives nour le soudaqe à l'arc manuel qui, en raison de leurs caractéris- tiaues de soudage, du type de courant et de leur caractéris- tique de charge ne sont nas appropriés au soudage sous pro- tection gazeuse de fil-électrode sans fin nu.
Il existe déjà un certain nombre de redresseurs de sou- dage pour les procédés de soudaqe les plus divers et parmi ceux-ci, des appareils conçus dans un but déterminé avec ca- ractéristiques et données techniques spécialement adaptées à un nrocédé de soudaae, et des annareils que l'on peut employer
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comme appareils universels pour plusieurs procédés. Ces der- niers constituent souvent une solution de compromis, sans caractéristiques optimales pour aucun procède, ou s'étendant sur l'entièreté de l'étendue de réglage.
C'est ainsi nue l'on connait déjà des redresseurs de soudage spéciaux nour le soudage sous protection gazeuse avec électrodes consommables (MIG), qui sont raccordés à des réseaux à courant trinhasé. Le réglaqe et la modification de la tension de soudage sont assurés nar les procédés les plus divers. Les caractéristiques de soudage sont en général améliorées au moyen d'une inductance de réglage supplémentaire, insérée en série dans le circuit de soudage. C'est ainsi nue le réglage des caractéristiques de charge peut se faire par de simples prises du côté de l'enroulement primaire ou de l'enroulement secondaire, W. c'est-à-dire en modifiant le ranoort de transformation ü=@1/W@.
2 Dans les nlus grandes installations, la prise de courant se fait, de préférence, presgu'exclusivement du coté de l'enroule- ment primaire.
Il existe en outre un réglage de tension nar addition nu soustraction de la tension du transformateur principal et de l'un des transformateurs supplémentaires (mise en circuit addi- tionnelle et montage en opposition).
On veut également obtenir une variation de la tension par le montage en série, derrière le transformateur principal, d'un -transducteur pour le contrôle de la tension (amplificateur magnétique).
On emploie également, cour le réglage de la tension, des transformateurs auxiliaires, gui se présentent sous la forme de transformateurs de réglage ou de convertisseurs rotatifs, en avant du transformateur principal.
Il existe aussi des redresseurs de soudage prévus spécia- lement nour le soudage à l'arc électrique et qui consistent en un transformateur de soudage monté en série avec une unité redresseuse et une bobine de filtrage. Ce dispositif est la
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plupart du temps raccordé. à un réseau à courant alternatif mo- nophasé.
On connaît également une adaptation des bonnes caractéris- tiques de soudage nécessaires des redresseurs de soudage avec caractéristiques de charge à peu près horizontale dans la région des valeurs de soudage, notamment pour le soudage sous protection de CO2, obtenue en intercalant dans le circuit de soudage une bo- bine d'inductance de dimension et à un état de saturation déter- minés. On limite de cette façon la rapidité d'accroissement du courant de soudage au moment du shuntage de l'étendue de l'arc par la matière consommable et au moment de l'amorçage. On obtient de la sorte un arc plus stable, moins de projection et un bon amorçage.
Des essais effectués ont montré la nécessité d'une adap- tation de la vitesse d'accroissement du courant à l'épaisseur du fil à souder, aux paramètres principaux, intensité et tension du courant de soudage, ainsi qu'à la position de soudage.
Dans les appareils ou installations de soudage plus impor- tants, pour la soudage de fils dont le diamètre est égal ou supérieur à 1,6 mm, des déplacements ne sont en général possibles qu'avec des moyens auxiliaires, à moins'que ces appareils ne soient montés sur toues. On doit, la plupart du temps, transporter l'une après l'autre les diverses parties de l'installation, com- me l'appareil de soudage, la source de courant, la bouteille de gaz etc... Les installations de soudage dans lesquelles l'appareil de soudage et la bouteille sont placés sur la source de courant, sont lourdes et compactes et exigent de bonnes voies de transport.
Les escaliers ou les différences de niveaux constituent des obsta- cles indésirables. Un changement de place rapide ou l'installa- tion près des pièces encombrantes où un grand rayon d'action est exigé sont peu économiques. Souvent, le rayon d'action ne peut être augmenté qu'à l'aide de dispositifs de pivotement et de voies carrossables. Les appareils de soudage avec amenée du fil plus ou moins longue à une torche légère ont l'inconvénient que le fil ne sort pas régulièrement
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hors du bec, en particulier dans le cas de fils minces, ou que le fil peut se plier entre le rouleau d'avancement de celui-ci et le point d'alimentation ou a un autre endroit.
Les appareils de soudage portatifs doivent être transportes au moyen de deux poiqnées et il n'est pas possible de transporter simul- tanément un appareil de soudage et une autre partie de l'instal- lation, telle aue la source de courant ou la bouteille de gaz.
Les exécutions connues des appareils de soudaae manuels en forme de pistolets présentent l'inconvénient d'être lourdes et peu maniables, A leur poids, vient encore s'ajouter celui du magasin à fil. Ce fait prend une importance particulière lors- qu'on tient compte que le soudeur doit tenir une nartie de l'ap- pareil de soudage manuel pendant un temns prolongé afin de le guider avecprécision. Comme déjà décrit, les installations de soudage avec des amenées de fil dépassant 4 mètres depuis l'ap- pareil de ddroulement jusqu'à la torche sont construits de telle façon que le fil est attire dans celle-ci au moyen d'un disposi- tif de déroulement.
Lors du changement de fil, l'introduction de celui-ci dans un long dispositif d'alimentation offre de très grosses difficultés et exicre un ternes prolongé;
Du fait de l'arrivée do canalisations d'alimentation ve- nant de plusieurs directions l'appareil de soudage manuel, ces installations de soudage présentent une r6nartition du poids tellement défavorable gue leur équilibrage oxime une dépense de force supplémentaire considérable de la part dusoudeur.
Les appareils de soudas portés sur le dos du soudeur ont l'inconvénient de constituer une charge non équilibrée, car aussi bien la réserve de fil de soudage nue le mécanisme de déroulement (moteur et botte de vitesse) exercent un effort concentré en un point.
Les appareils de soudage en forme de coffret exigent toujours, pendant le soudage, une possibilité d'arrêt. Celle- ci n'existe pas toujours dans le cas de travaux do soudage ef- fectués au cours d'un nomade.
Les redresseurs de soudage connus jusqu'ici et gui sont
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destines pour la plupart à de fortes intensités de courant (IS> 150A), en particulier pour le soudaqe sous protection de CO, consistent en un transformateur avec tension secondaire réglable, un redresseur et une inductance de réglage, Comme en outre la vitense d'accroissement du courant est indépendante de la dimension et de la puissance du circuit de raccordement élec- trique, l'adaptation doit se faire au moyen de la bobine d'in- ductance.
Dans les installations connues jusqu'ici, l'adaptation s'effectue simplement par l'intermédiaire de la bobine car, compte tenu d'une faible tension de court-circuit du transfor- mateur et donc de caractéristiques de charae aussi plates que possible, le coefficient de dispersion du transformateur est faible. Il en résulte que l'inductance de réglage est souvent de grande dimension, lourde et coûteuse.
D'autre part, les redresseurs de soudage connus jusqu'ici pour le soudage sous protection de CO2, avec plus grande inten- sité de courant, sont prévus pour être raccordés à un réseau triphasé, en vue de la pulsation du courant de soudage et d'une charqe symétrique du réseau. Pour de petits consommateurs, dans le cas de soudage effectues cour un montage ou pour des répara- tions, il n'existe souvent qu'un roseau monophasé et on désire donc utiliser le soudage sous protection de CO2 et appliquer notamment la technique de l'arc court.
On emploie, pour le couplage d'un redresseur comme re- dresseur de soudage avec raccordement au courant triphasé, un montage en nont triphasé exigeant au moins six déments redres- seurs. En particulier, lorsqu'on emploie des redressseurs au silicium ou au germanium, dans diverses formes d'exécution, la structure et le montage sont compliquas et coOteux.
La présente invention a maintenant pour but la construc- tion d'une petite installation de soudage à l'arc, simule, le- gère et portative, pour le soudage d'un fil-électrode sans fin, sous protection gazeuse, qui consiste en un appareil de soude@
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manuel, une netite source de courant et une bouteille de gaz
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1ryère1 cette installation est destinée en "nrticulier A l'ap- plication de la technique de-l'arc court et doit se raccorder à un réseau monophasé.
Suivant l'invention, on a assemblé un appareil de soudage manuel spécial suivant la figure 1, un petit redresseur de sou-
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dage suivant la fi ure ? 2 et une petite bouteille do gaz avec un détendeur 16qe.r, pour en forrer une netite Installation de sou- dace à l'arc portative, suivant la ficrure 3, qui ne rmccorde à un roseau de courant alternatif nononhnofi, L'avmarcil de soudage manuel de In figure 1 cxt en forme do lance et le m6ca- ) nisme 12 de déroulement du fil se trouve dans la poignée 11.
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Pendant l'onération de solidecyet l'avvoreil manuel est refroi- di par le gaz de protection recouvrant l'arc. Suivant nue la
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nainnde 11 est partiellement ou entièrement zist double paroi, et suivant le choix de la n'attire de celle-ci, le refroidissement peut être indirect ou direct.
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En vue du bon 6quil!brae de l'appareil de soudage manuel, ! toutes les canalisations de raccordement 13 pour le fil élec- trode sans fin, le courant de soudage, le qaz de protection et les canalisation alimentant le moteur électrique guittent l'ap- pareil dans le prolongement de l'axe de celui-ci. GrAce à un
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choix de matiàres apparopriées, le bottier est iaolfJ électri- quement et thermiquement vers. l'extérieur, tandis qu'il est bon conducteur de la chaleur 1 l'intérieur. Le moteur électrique pour le mécanisme de déroulement du fil est enclenche au moven
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d'un commutateur 14 qui se trouve dans la poignée.
Anrès achè- vement de l'opération de soudaqe, l'induit du moteur à courant continu a excitation indépendante est court-circuit, pour obtenir un effet de freinage. on a constate qu'avec un dimensionnement approprie des éléments constitutifs, même un petit redresseur de soudaqe suivant la figvre 2, dépassant l'état actuel de la technique, peut être alimenté par un roseau à courant alternatif monophasé
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et que, pour obtenir les caractéristiques de soudage spéciales on peut insérer en série, dans le circuit de soudaqe, une in- ductance de réglage 25, les qraduations nécessaires de l'in- ductance propre du circuit de soudage avec graduation simultanée des qammes supérieures de tension de soudage,
en vue de l'adap- tation aux paramètres de soudaqe, ne peuvent s'obtenir par une variation de l'inductance de la bobine, cour avoir l'effet de filtrage non diminu6 sur toute l'étendue de soudage, mais bien par des prises à l'enroulement secondaire 23 du transfor- mateur de soudage.
En outre, lorsqu'on emploie des éléments redresseurs au silicium, le montaae est simplifié et le nombre d'él6ments est réduit nar un couplage à point médian.
L'avantage de l'invention réside dans le fait que cette petite installation portative de soudage à l'arc est extrêmement légère ot maniable. L'appareil de soudage manuel, qui réunit en un sous-ensemble le mécanisme de déroulement du fil avec le commutateur et la torche, -possède du point de vue des caracté- ristiques de soudage, l'avantage d'assurer toujours, en raison de la forme de lance, une bonne transmission du courant du bec au fil-électrode sans fin.
La disnosition judicieuse du moteur, de la botte de vi- tesses et du bec prolongé permet d'arriver à un poids extrê- mement réduit et assure une grande facilité de manipulation, même dans des conditions opératoires difficiles.C'est ainsi qu'avec cette petite installation de soudage à l'arc portative, c'est-à-dire avec l'appareil de soudaae manuel et le petit re- dresseur de soudage, on veut exécuter des travaux de soudaae pour un montage, une réparation, un travail artisanal, un tra- vail à domicile ou pour le soudaae de tôles minces, qui ne pouvaient s'effectuer auparavant que par soudage oxy-acétylé- niaue.
L'emploi de la petite installation de soudaae à l'arc portative permet d'obtenir des rendements quintuples de celui des installations de soudage oxy-acétylénique.
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L'avantage essentiel du petit redresseur de soudage est que sa disposition d'ensemble simple l'allège et permet de le raccorder facilement à un réseau alternatif monophasé. Cet appareil permet également d'appliguer le soudage sous protec- tion de CO2, en particulier la technique de soudaae à l'arc court, à des endroits où il n'existe pas de roseau triphasé, et il contribue donc à une trs forte diffusion du procédé de sou dace évogué.
Un autre avantage est nu'on peut utiliser les divers sous- ensemble?, appareil de soudage manuel et petit redresseur de soudane, comme élements individuels constitutifs d'autres ins- tallations de soudage.
L'invention sera expliquée de façon détaillée ci-dessous en se reportant à un exemple d'exécution.
La petite installation de soudage à l'arc portative de la figure 3 consiste, en principe, en trois sous-ensembles : l'appareil de soudage manuel de la fiqure 1, le petit redresseur de soudage de la fiaure 2 et la légère bouteille de gaz 33, avec de lenteur simple et léger.
L'appareil de soudage à main de la figure 1 a la forme d'une lance dans lanuelle est incorpore le mécanisme du déroule- ment 12 du fil. La poignée 11, serrée dans la main du soudeur, sert de carcasse au moteur 12. Cette poignée 11 est à double paroi. Toute l'installation de soudacre peut ainsi être refroi- die indirectement ou directement, au moyen du gaz de protection nécessaire au soudage. Une boite de vitesse 12, pour l'adapta- tion de la vitesse de déroulement du fil, se raccorde axialement et directement à la poignée 11. Ici, le fil est tiré de la bobine et amené au bec. Sur la face avant du réducteur de vitesse 12, se trouve le bec de contact prolongé 15, qui peut être de forme courbé et interchangeable.
En outre on peut régler sa position pendant le soudage. Toute l'installation de soudaae est exé- cutée, extérieurement, en une matière non conductrice, de pré- fénence une matière plastique. Les canalisations d'amenée 13,
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pour le courant de soudaae, le fil d'apport, le gaz de pro- tection et les conducteurs pour la mise en marche et l'arrêt du moteur d'avance du fil pénètrent dans l'appareil de soudage suivant une même direction. Le fil d'apport est tiré d'une bo- bine dans un flexible de préférence métallique. La bobine de fil 34 peut être portée par le soudeur, au moyen d'un dispositif approprié, surle dos ou sur le côté, de préférence à hauteur de la hanche.
La tension de raccordement du moteur est de,.18 à 20 volts.
La vitesse du moteur et par conséquent la vitesse de déroulement du fil peuvent être réglées par paliers, de la manière connue.
Suivant l'endroit où doit s'effectuera travail, le petit redresseur de soudage de la figure 2 consiste en un petit trans- formateur monophasé 21, avec les prises et un commutateur du côté du primaire 22 et les prises du côté du secondaire 23, deux éléments redresseurs 24 et une inductance de réglage*25.
Comme la vitesse d'accroissement du courant doit se situer dans les même limites qu'avecles unités plus importantes, la cons- tante de temps doit également correspondre à peu près à celle de ces appareils. Le petit transformateur possède déjà toute- fois, en raison de sa construction (nombre de spires, section du novau), une plus grande inductance,
Comme en outre les intensit6s de courant sont plus ré- duites, il ne se produit pas aussi rapidement dans la bobine des phénomènes de saturation. La bobine assure en même temps une fonction de filtraqe pour le courant continu pulsé suivant la disposition monophasée adoptée. C'est pour ces raisons nu'il n'est pas avantaqeux de modifier l'inductance de la bobine en vue de l'adaptation des caractéristigues de soudage.
Comme toutefois une adaptation est n6cessaire dans la plupart des car., il est pr6vu des prises du côté du secondaire 23 du transforma- teur de soudage.
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On obtient ainsi une qraduation de l'induction propre du circuit de soudage au moyen du transformateur de soudage avec,
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en même temps, une graduation de la tension de soudace, Le rd- glage fin s'effectue de la manière connue, par des prises sur l'enrouleront primaire 22.
Comme le petit redresseur de soudage est prvu cour un domaine d'apnlication réduit des paramètres de soudage, la so-
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lution de l'invention permet d'arriver à un annareil simule et léger. On arrive a une nouvelle simnzixication par l'emploi, avec les redresseurs au silicium, r3u counlago central monophasé bien connu.
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