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Fil gainé pour la soudure à l'arc.
L'invention concerne une électrode pour la soudure à l'arc sous un gaz protecteur ainsi qu'un tel procédé de soudure.
Dans un procédé connu pour la soudure à l'arc, sous un'gaz protecteur,de pièces en métal ferreux, 1)électrode d'apport est constituée par une gaine tubulaire en métal ferreux'comportant un noyau en un matériau non hydroscopique, pratiquement exempt d'hydrogène, appelé à former le laitier, et en un matériau
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désoxydant, et pouvant comporter au besoin de la poudre de fer et/ou des composants d'alliage. Comme matériau approprié à. former le laitier, on utilise entre autres le dioxyde de titane.
Il existe également une électrode gainée dont le,noyau ,est essentiellement constitué par du\bioxyde de titane préalable-, ment fondu, du bioxyde de silicium et de l'oxyde de manganèse comme composants formateurs de laitier, en quantités telles que ces composants constituent, en poids, plus de 14% de l'électrode.
L'utilisation de si grandes quantités de composants . formateurs de laitier présente des inconvénients; elle affecte entre autres le rendement du soudage. Les électrodes gainées connues, fournissent souvent des soudures de .qualité médiocre; de plus, elles ne permettent pas ou guère de poser des soudures d'angle verticales: ni des soudures au plafond, par exemple des soudures d'angle.
L'invention obvie à ces inconvénients. Elle fournit une électrode à base de fer, constituée par un fil gainé, permettant' de réaliser, sous un gaz protecteur, toutes sortes de soudures de . pièces en fer.
Le noyau de cette nouvelle électrode comporte un, composant:-.constitué par des substances appropriées à la formation de laitier, qui recouvre, sous forme d'une couche cohérente, le métal déposé et qui peut être enlevé facilement après refroidisse- ment. Ce composant sera appelé dans la suite du mémoire composant minéral du noyau. Il contient au moins du dioxyde de titane et du '' dioxyde de silicium, mais peut également comporter de l'oxyde de métaux alcalins et/ou de l'oxyde d'aluminium, ou bien, des composés de deux ou plusieurs desdits oxydes.
L'invention concerne une électrode de soudure à base de fer, constituée par un fil gainé pour souder à l'arc, sous un gaz protecteur, des pièces en métal ferreux, comportant du manganèse et - ; au moins un autre métal fortement réducteur et/ou du silicium, fil dont le noyau comporte un composant minéral à base de dioxyde de
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titane et de dioxyde de silicium; elle est caractérisée par le fait que la proportion des quantités en poids de dioxyde de . titane et de dioxyde de silicium dans le composant minéral du noyau est comprise entre 10 : 1 et 1 : 1,5, alors que la teneur en poids globale en dioxyde de titane et dioxyde de silicium est d'au moins 3,5 % et la teneur en poids en composant minéral du noyau est au maximun de 9% du poids de l'électrode.
Elle concerne également un procédé de soudure à l'arc utilisantbune telle électrode.
La gaine de l'électrode est en métal ferreux et peut être de l'acier doux ou un acier spécial, par exemple de l'acier au nickel-chrome 18 - 8.
La gaine peut avoir toutes sortes de forme : peut par exemple, être de section circulaire ou rectangulaire.
Elle peut être obtenue, d'une manière connue en soi, par exemple par pliage d'une bonde, ce pliage s'effectuant de'telle manière que la bande entoure le matériau constituant le noyau.
L'électrode conforme à l'invention convient .particulièrement à l'emploi sous forme d'un fil continu (fil gainé), en particulier pour la soudure automatioue ou semi-automatinue.
Les éléments réducteurs à introduire dans l'électrode de soudure, c'est-à-dire le manganèse et le silicium, et, au besoin, au lieu de silicium,. d'autres éléments tels que le titane ou le zirconium peuvent se trouver dans la gaine ou dans-le noyau ou encore, comme c'est généralement le cas, être répartis, sur les- deux, la quantité d'éléments réducteurs peut donc facilement être adaptée à celle requise pour souder une pièce déterminée. Il en est de même pour les composants d'un alliage à incorporer dans l'électrode pour adapter la composition de cette dernière à celle de la pièce à souder.
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Pour souder des pièces en métal ferreux, par exemple en acier non complètement désoxydé, l'électrode doit comporter en poids, au moins 0,3% et au maximum 2,5% de manganèse, et au ' moins 0,3% et au maximum 1,5% de silicium. Le silicium peut .être entièrement ou partiellement remplacé par du titane. On - utilise par exemple en poids 1,6% de manganèse et 0,8% de sili- ".l' cium. Ces éléments se prêtent particulièrement bien à l'utilisa-..- tion sous forme d'alliages ferreux ou de silico-manganèse.
.Le noyau de l'électrode de soudure conforme l'invention peut comporter, outre le composant minéral, de la poudre de fer (ou une poudre d'un autre métal ou d'un mélange de métaux), en poids, jusqu'à environ 95% du noyau et au besoin des composants d'alliage, par exemple du nickel ou du chrome, ou par exemple de la poudre d'un acier spécial, par exemple de l'acier au chrome-nickel'18-8.
-La proportion des masses de la gaine et du noyau peut être choisie assez arbitrairement. En pratique, la paroi de la gaine aura une épaisseur telle qu'elle assure au fil une résistance mécanique suffisante.
Dans le procédé conforme à l'invention, on utilise comme gaz protecteur, de préférence, du dioxyde de carbone. peut également utilïser'ds mc'-langes contenant du carbone. On peut également utiliser des mélanges contenant du dioxyde de carbone, par exemple un mélange contenant en volume . 95% de dioxyde de carbone, et 5% d'oxygène, un mélange contenant, .en volume 85% d'argon et 15% de dioxyde de carbone, ou un mélange contenant en volume 80% d'argon, 15% de dioxyde de carbone et 5% d'oxygène.
L'électrode conforme à l'invention convient surtout pour souder des pièces en acier non complètement désoxydé sous i un gaz protecteur contenant du dioxyde de carbone et en particulier un gaz protecteur'-constitué praticuement par du dioxyde de carbone.
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D'excellents résultats s'obtiennent surtout avec des électrodes dans lesquelles la proportion des Quantités en poids de dioxyde de titane et de dioxyde de silicium est pratiqueme comprise entre 5 : 1 et 1 : 1,5 et en-particulier avec des électrodes dans lesquelles cette proportion est comprise entre .2 :1 et 1 : 1 ; cela s'applique en particulier aux électrodes dans lesquelles le composant minéral du noyau constitue en poids
5 à 8% de l'électrode complète et, plus particulièrement; à celles où-ce composant constitue en poids environ 5% de l'électrode.
De telles électrodes, comportant par exemple en poids 1,6% de manganèse et 0,8% de silicium, permettent d'obtenir des soudures particulièrement lisses, par exemple lors de l'utilisation de dioxyde de carbone comme gaz protecteur, sur des pièces en acier non allié ou faiblement allié même dans le cas de soudures super- posées, de plus, elles permettait d'obtenir d'excellentes soudures d'angle verticales et au plafond. Le laitier s'enlève très facilement ; généralement il se détache par refroidissement.
- Le raccord de la soudure avec la pièce est très régulier.
Les remarques formulées dans l'alinéa précédent s'appliquent surtout au.: électrodes conformes à l'invention, dans lesquelles le composant minéral du noyau comporte entre autres de l'oxyde de potassium ou de l'oxyde de potassium et de l'oxyde d'aluminium, et, en particulier, lorsque les derniers oxydes mentionnés et une partie de l'oxyde de silicium, sont utilisés sous forme de feldspath potassique (K2O.Al2O3.6SiO2). De préférence, . on choisit la teneur en poids de l'oxyde, de silicium et de l'oxyde de potassium ou de l'ensemble de l'oxyde de potassium et de l'oxyde d'aluminium dans une proportion supérieure'2,3 : 1.
Au lieu d'oxyde de potassium, on peut utiliser un autre oxyde alcalin, par exemple l'oxyde de sodium.
Bien que l'invention n'y soit pas limitée, on utilise de préférence les oxydes, et surtout les oxydes alcalins, sous .,forme de composés non hydroscopiques, par exemple le feldspath potassique..
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L'utilisation d'oxydes alcalins sous forme de composes plus ou moins hygroscopiques pour la réalisation d'électrodes de soudure conformes à l'invention, requiert des dispositions empêchant l'introduction d'humidité dans le noyau. L'oxyde alcalin, par exemple, peut être utilisé sous forme de carbonates, silicates, titanates ou aluminates de potassium, sodium ou césium.,
Lorsqu'on utilise un titanate, une partie du dioxyde de titane est'. utilisée à l'état lié; il en est de même pour le dioxyde de silicium et l'oxyde d'aluminium en cas d'utilisation de silicates et d'aluminates. Pour le dosage il faut tenir compte des oxydes libres.
L'invention sera expliquée à l'aide des exemples suivants,
Le tableau indique la composition du composant minéral du noyau pour un certain nombre d'électrodes conformes à l'invention. Les quantités des divers oxydes sont indiquées en pour-cent du poids de l'électrode en question. Il en est de même pour le fer (sou s forme de poudre), le manganèse et le silicium contenus dans le matériau du noyau. Le manganèse a été ajouta sous forme de silicomanganèse, le-silicium sous forme de ferrosilicium.
Pour les essais 1 à 5, on n'a utilisé comme composants formateurs de laitier que le dioxyde de titane et le 'dioxyde de silicium; pour les essais 6 à 18, et 20 à 22 on ajoute l'oxyde de potassium, l'oxyde d'aluminium et une partie du dioxyde de silicium sous forme de feldspath potassique. Pour l'essai 19, on a ajouté l'oxyde de sodium, l'oxyde d'aluminium et une partie du dioxyde de silicium sous forme de feldspath sodinue (0,5% en poids). Pour l'essai 22, le noyau contenait.en poids 0,35% de titane. Pour l'essai 24, le noyau contenait une poudre d'acier au nickel-chrome 18 - 8 (en poids 26% de ?'électrode), au lieu de poudre de fer. La teneur en manganèse et en silicium fut adaptée à l'acier au nickel-chrome 18 - 8 à souder.
La gaine des fils de soudure était en un acier doux, comportant en poids
0,23% de Mn, moins de 0,1% de Si et moins de 0,1% de C. Pour les
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essais 1 à 23 on a soudé des pièces en acier Martin semi-désoxydé (acier Qmc: teneur en poids 0,5 % de Mn, 0,05% de Si et 0,10% de C),
Pour les essais 13, 20 et 21 on a également soudé des pièces en acier Martin désoxydé (acier LQmc 52: teneur en poids 1,4% de Mn,
0,5% de Si, 0,2% de C). Pour les essais 20 et 21 on a soude en outre des pièces en un autre acier Martin désoxydé (acier Qmc 41; teneur en poids 1,2% de Mn, 0,07% de Si, 0,12% de C). Pour ' l'essai 24 on a soudé des pièces en acier au nickel-chrome (18% de Cr, 8% de -Ni).
Les essais furent effectués avec des électrodes de soudage d'un diamètre de 1,2 et 1,8 mm. Pour les essais 1 à 24, on a soudé avec une électrode d'un diamètre de 1,8 mm et un courant continu de 360 A (l'électrode constituant le pôle positif); pour l'essai 11, on a utilisé également, l'électrode comme pôle négatif. Pour les essaie .' 1, 14, 16 et 17 (le diamètre de l'électrode étant 1,8 mm), on a également.soudé à l'aide d'un courant continu de 360 A. Pour l'essai 5 (le diamètre de l'électrode étant 1,8 mm) on a soudé à l'aide d'un courant continu de 260A (l'électrode étant le pôle positif); pour les essais
9 et 18 (le diamètre de l'électrode étant 1,2 mm) à l'aide d'un courant continu de 200 A (l'électrode étant le pôle positif).
On a posé.des soudures d'angle dans le plan.horizontal et des soudures ,superposées verticales. Pour les essais 1 à 24 on a utilisé comme gaz protecteur du dioxyde de carbone (la quantité du, g?z variait de 10 à 20 litres par minute). Avec les électrodes de l'essai 11, on a utilisé également des mélanges gazeux d'autres compositions, ' contenant en volume par exemple (A) 80% d'argon, 15% de dioxyde de carbone et 5% d'oxygène, (B) 95% de dioxyde de carbone, 5% , d'oxygène et (C) 90% de dioxyde de carbone et 10% d'oxygène. La ' quantité de gaz était d'environ 20 litres par minute.
Les soudures obtenues à l'aide d'une électrode de soudure conforme à l'invention sont généralement caractérisées par une surface particulièrement lisse; le métal de la soudure flue très bien sur le métal de la pièce à souder. Les électrodes de soudures conformes à l'invention permettent d'obtenir d'excellen-
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tes soudures d'angle verticales; elles conviennent particulièrement. bien pour souder au plafond. Pendant le soudage, il ne se produit pas ou guère d'éclaboussures.
D'excellents résultats furent obtenus à l'aide des
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électrodes des essais 7, 11,.18 et "21, et en particulier celles de lressai 1Q. - TABLEAU
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<tb> Essai <SEP> Composants <SEP> du <SEP> noyau
<tb>
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Fe in ., Si Ti02 'Si02 K20 AlZ03 z2 1, 45 0,8 4, 5 ' 0,5
EMI8.4
<tb> 2 <SEP> 21 <SEP> 1,45 <SEP> 0,8 <SEP> 4,0 <SEP> 1,0 <SEP> ' <SEP>
<tb>
<tb> 3 <SEP> 20 <SEP> 1,45 <SEP> 0,8 <SEP> 3,5 <SEP> 1,5
<tb>
<tb> 4 <SEP> 20 <SEP> 1,45 <SEP> 0,8 <SEP> 2,5 <SEP> 2,5
<tb>
<tb>
<tb> 5 <SEP> 21 <SEP> 1,45 <SEP> 0,8 <SEP> 2,0 <SEP> 2,0
<tb>
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6 23 1,45 0,8 4,5 o,5z 0,09 . 0,09 .
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<tb>
7 <SEP> 23 <SEP> 1,45 <SEP> 0,8 <SEP> 4,0 <SEP> 0,82 <SEP> 0,09 <SEP> 0,09
<tb>
<tb> 8 <SEP> 22 <SEP> 1,45 <SEP> 0,8 <SEP> 3,5 <SEP> 1,32 <SEP> 0,09 <SEP> 0,09
<tb>
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9 21 le45 0,8 3,0 1,82 . 0,09 os,09 ,'-,1 10- 21 1,45 0,8 2,5 2, 2 os,09 0,09 ..:1 11- 22 1,45 0,8 3,0 1,b5 0,17 0,1$ 12 20 1,45 0,8 2,5 z 0,17 0,18
EMI8.8
<tb> 13 <SEP> 20 <SEP> 1,45 <SEP> 0,8 <SEP> 2,0 <SEP> 2,65 <SEP> 0,17 <SEP> 0,18
<tb>
<tb> 14 <SEP> 22 <SEP> 1,45 <SEP> 0,8 <SEP> 3,0 <SEP> 1,47 <SEP> 0,25 <SEP> 0,28
<tb>
<tb> 15 <SEP> 20 <SEP> 1,45 <SEP> 0,8 <SEP> 2,5 <SEP> 1,97 <SEP> 0,25 <SEP> 0,28
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16 20 , 1, 45 0,8 2,0 2, 47 ;
, 0, 25 0, 28
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<tb> 17 <SEP> 20 <SEP> 1,45 <SEP> 0,8 <SEP> 2,0 <SEP> 2,30 <SEP> 0,34 <SEP> 0,36
<tb>
<tb> 18 <SEP> 17 <SEP> 1,45 <SEP> 0,8 <SEP> 4,8 <SEP> 2,64 <SEP> 0,27 <SEP> .0,29
<tb>
<tb> 19 <SEP> - <SEP> 22 <SEP> 1,45 <SEP> 0,8 <SEP> 2,5' <SEP> 2,34 <SEP> 0,10
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<tb> 20 <SEP> 23 <SEP> 2,15 <SEP> 0,4 <SEP> 3, <SEP> 0 <SEP> 1,65 <SEP> 0,17 <SEP> 0,18
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<tb> 21 <SEP> 21 <SEP> 1,05 <SEP> 1,25 <SEP> 3,0 <SEP> . <SEP> 1,82 <SEP> 0,09 <SEP> 0,09
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<tb> 22' <SEP> 20 <SEP> 1,45 <SEP> 0,6 <SEP> 2,5 <SEP> 2,15 <SEP> 0,17 <SEP> 0,18
<tb>
<tb> 23 <SEP> 23 <SEP> 1,45 <SEP> 0,8 <SEP> 3,0 <SEP> 1,82 <SEP> 0,09 <SEP> 0,39
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<tb> 24 <SEP> 1,20 <SEP> 1,15 <SEP> 2,5 <SEP> - <SEP> 1,97 <SEP> 0,25 <SEP> 0,28
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