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"Procédé de soudage bord ù bord et d'un seul côté pour des pièces en acier en utilisant une composition support".
La présent.? invention concerne un procédé perfectionne de soudain bord à bord ot d'un seul côté pour des pièces en acier et , plus particulièrement un procède perfectionné de soudage bord à bord et d'un aoul côté pour des picos on acier do grandes dimen- sions et de forte épaisseur, par exemple des pièces de réci- pionts, de bâtiments, de ponts et autres constructions en acier ' dans lesquelles un côté des piècos on acier est soud6 bord à bord avec la composition support sltuée en dessous de la rainure formée cntre les pièces et maintenue contre le côté oppose ou le dessous des pièces au moyen d'un organe support ;
l'invention concerne écale- ment une nouvelle composition pouvant être employée comme composi-
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tion support lors de la réalisation de ce procédé de soudage bord à bord et d'un seul coté.
Dans un procédé do soudage de la technique antérieure pour dos pièces en acier de Grandes dimensions et ùe forte épaisseu, en règle générale, deux pièces en acier étaient tout d'abord soudées par le côté supérieur,puis les pièces étaient retournées do façon que l'autre côté devienne le cote supérieur et ensuite, les pièces étaient à nouveau soudées par le dessus cn répétant le même procède. Toutefois, le retournement de ces pièces de grandes dimensions et de tortu épaisseur au cours de l'opération de soudage est assez complique, ce qui constitue une sérieuse entrave à l'automatisation de différents procédés de soudage.
Récemment, on a mis au point des procèdes de soudage bord à bord et d'un seul coté pour des pièces en acior de grandes dimensions et de forte épaisseur. Dans un de ces procédés récents de soudage bord à bord et d'un seul cote, deux p@ en acier sont soudées bord à bord par le côté supérieur avec une bande support on alliacé de cuivre appliquée contre le dessous e pièces. Juste en dessous de la rainure formée entre elles.
Dane es '' pro- cédé de la technique antérieure, deux pièces en ac . soudées bord à bord par le dessous, une composition @ poudre appropriée étant disposée sur le dessous doo pièces juste en dessous de la rainure formée entre allas. Toutefois, ces doux procédés antérieurs de soudage bord à bord et d'un soûl côté comportent des inconvénients inhérents; dans le procédé de soudage bord à bord et d'un seul coté dans lequel on utilise une bande sup- port en alliage do cuivre, s'il y a le moindre jeu entre les pièces en acier, le métal fondu de la bande support s'écoule dans le ou les espaces libres, il s'y forme des bavures et des scories peuvent venir s'incorporer au métal fondu.
De plus, étant donné que la bande support en alliage de cuivre et les pièces en acier sont des corps rigides, si les pièces ont des surfaces rugueuses et/ou
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des courbures, la bande support n'entre pas couvent en contact en tous pointa avec le ds:on:, des pièces qui doivent être soudées
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ensemble. En outre, si la bande surport en alliage de cuivre est
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une !)aiide raintirée, il -uut y avoir une profondeur de pénétration insuffisante par siiite uu mdtal for.du s'écoulant et formant des dGp6ts daiic la rainure do l,t bandf support, ce qui donne lieu s d;, recouvrements, des ucpouilles et analogues.
Le procàit3 d<: borli a rr,i et d'un seul cote dans lequel on utilise une r.c.pus:.,.on aupport en poudre, est supérieur, 1 certains r;a^da,au précède dans lequel on appliqua une banda support iai.,, dans le prociùô au cours duquel on emploie une composition sul-,-,ort, il est. difficile d'assurer lu contact entre la oonposition et le dessous : 5 piùces en tous points.
Un exer;ple du procède ',a.,)r, â ! wiacl on applique une compo- sition su,r,;,r,rt. en coudre, est .;crit dans la publication de Brevet Japonais ?1 G2131. Suivant le- procudu de l'invention décrite dans ce brevet, 'toux uis:cc:s 2:; acisr sont soudées bord à bord par le c5vr suj,6ricur en ut i li.:;ant un arc électrique et en faisant adhvrcr, su de;;#oui des pi.eu.:, immédiatement avant d'cntancr l'op- wation de 3U:lc:Ei;¯S, une lori support en poudre contenant un a ;ont à 1),iLsa i;ctnnéi,ati2re. Le procède qui vient d'être i.iL.nllonn6 ci-dusous est connidui'6 co,tme un perfectionnement vis-à- vis dit procède de soudacc 1>ci>d à bord connu ant6rieure::!ent dans lequc:3 une composition support en poudre est Maintenue en contact avec le dessous des hiiseca en acier au moyen d'air sous pression venant d'un tuyau Li .,ir.
Suivant le procédé de la publica- tion de Brevet Japoi-tio ? u 1/1358 mentionné ci-clcasus, les borda ; adjacents de deux pièces en acier à réunir sont tout d'abord cliair- fés avant d'entamer l'opération de soudage complet, puis une con- position support on poudre résistant à la chaleur et contenant une
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résine phénolique en poudre est appliquée à et autour des parties marginales chauffées des pièces de façon à y faire adhérer la
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composition.
Toutefois, étant donné que, dans ce procédé de soudage bord à bord de la technique antérieure, on utilise une composition support en poudre résistant à la chaleur, la composition a tendance à adhérer à la surface du métal déposé âpres l'achèvement de l'opé- ration de soudage et cette adhérence de la composition support altJro l'aspect du métal déposé. De même, le préchauffage des pièces et le chauffage de la composition support en vue de la faire adhérer aux pièces constituent des étapes supplémentaires du procédé de soudage.
En conséquence, la présente invention a pour objet de prévoir un procédé perfectionné de soudage bord à bord et d'un seul côté permettant d'éliminer les inconvénients inhérents aux procédés antérieurs de soudage bord à bord d'un seul côté mentionnés ci-des- sus.
Suivant la présente invention, au lieu de préchauffer des pièces en acier à réunir et de chauffer une composition support en poudre pour la faire adhérer au dessous des pièces, on applique, au dessous des pièces en acier, le long de la ligne de soudage, une composition support en poudre contenant un agent formateur de scories, de la poudre de fer et une poudre de résine à fusion thermique, puis on amorce l'opération de soudage à l'arc électri- que sur le bord supérieur de la rainure comprise entre les pièces, la composition support étant maintenue contre ces dernières.
De la sorte, la composition support est préchauffée par la chaleur trans férée d'un point situé dans la rainure où l'opération de soudage doit être effectuée, de façon que la teneur en résine de la compo- sition support fonde, transformant ensuite la composition support en poudre en un état solidifié dans lequel elle peut adhérer ferme- ment au dessous des pièces en acier. Au fur et à mesure que l'opéra- tion de soudage se poursuit, la teneur en fer de la composition support forme un cordon ondulé, tandis que l'agent formateur de scories de la composition support donne un fin aspect à la surface du cordon ondulé ainsi formé.
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Le fer contenu dans la nouvelle composition en poudre fond avec l'agent formateur de scories au fur et à mesure que l'opération de soudage se poursuit et le fer fondu forme un cor- don ondulé sur le dessous des pièces, le long de la licne de soudage. Cet apport de métal fondu par la composition support est très efficace pour effectuer le procède de soudage bord à bord d'un seul côté, étant donne que la teneur en fer fondu vient se @ fusionner au métal fondu, augmentant ainsi la quantité de mutai dépose.
La poudre de résine à fusion thermique contenue dans la composition support fond à l'intérieur de cette dernière par suite de la chaleur transférée d'un point situé dans la rainure comprise entre les pièces où l'opération de soudage doit être effectuée, puis elle solidifie toute la composition support. Dès lors, la novelle composition support en poudre peut adhérer correc- tement et uniformément. au dessous des pièces en acier à souder sui- vant le contour du dessous dos pièces, réduisant ainsi la formation ' de bavures par suite de l'écoulement du métal fondu et l'on obtient,' sur le dessous des pincée en acier, un cordon ondule: uniforme.
La quantité de poudre de fer contenue dans la nouvelle composition suppeortpeut varier dans l'intervalle compris entre 10 et 90% en pode, et danc certains cas, la teneur en fer peut 6tre sous forme d'un alliage de fer contenant un autre ou d'autres constituants métalliques. La quantité de poudre de résine ' de la composition peut se situer dans l'intervalle de 1 a 10 ,: en poids, Pour effectuer le nouveau procédé de la présente invention, on peut employer n'importe quelle résine à fusion thermique, mais les résines phénoliques, les résines d'urée et les résines de formaline sont le mieux appropriées.
Les objets, caractéristiques et avantages de l'invontion seront ) mieux compris par la description ci-après en se référant aux dessins annexés, dans lesquels:
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@ Les figures 1 à 4 sont des vues schématiques en coupe illustrant différents systèmes avoc lesquels le nouveau procédé 'suivant l'invention est effectué; @ la figure 5 est une coupe longitudinale illustrant les condi- , ; tiens existant à et autour de la rainure comprise entre les doux pièces en acier à souder par le nouveau procédé; les figures 6 à 8 sont des vues en coupe transversale prises pratiquement le long des lignes VI-VI, VII-VII et VIII-VIII de la figure 5;
la figure 9 est une coupe longitudinale illustrant les conditions d'un procédé de soudage bord à bord et d'un seul cote suivant la technique antérieure et les figures 10 à 12 sont des vues en coupe transversale prises pratiquement le long des lignes X-X, XI-XI et XII-XII de la figure
9.
En se référant à présent aux figures des dessins annexés et, en particulier, à la figure 1, deux pièces en acier 2 et 2 ayant des bords opposés en biseau sont alignées de façon à définir une rainure en Y entre leurs bords opposés en biseau. Une composition support appropriée ± est déposée junte en dessous de la rainure 0 recouvrant une zone sur le dessous des pièces ± et 2, cotte compo- sition étant supportée sur un bloc approprié 1 qui, à son tour, est supporté sur une base appropriée (non représentée). Dès lors, on comprend que la composition support 2 est maintenue contre le dessous des pièces 2 et 2 à l'état comprimé par le poids de ces pléces et grâce au bloc support 1.
La composition support 1 contient un agent formateur de scories, ainsi que de la poudre de fer et de la poudre de résine; l'agent formateur de scories sert à former une fine couche de finition sur le cordon ondulé 3'. comme représenté 3 la figure 2, ce cordon s'étant formé au cours de ropération de soudage en utilisant le système représenté à la figure 1.
Dans certains cas, la composition support peut également contenir
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un ou plusieurs constituante appropries d'alliage, ainsi qu'un désoxydant.
Afin d'assurer un contact plus positif de la composition sup- port avec les pièces, on emploie, de préférence, le système
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rcpréscntC à la figure 3. Dans ce système, le bloc support 1 compor= te un creux 4 sur sa surface supérieure et un tuyau ou un sac d'air'
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est disposa dans le creux 4. La composition support 1 est ùépo5Ge ' sur le tuyau à air 2. Avec ce 3yLme, lorsqu'on fait passer de l'air cU:'1p!'irr.r et travers le tuyau .1 air ± vers le creux li, la composition support 3 se dilate dans le creux 2.!, assurant ainsi un contact positif de la cor..position 1 avec les pièces 2 et 2 situées au-dessus.
Le système de la figure 3 est particulièrement préfère lorsque les pièces en acier sont relativement minces et légères.
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Le nouveau procède de oi4daL;e bord à bord et d'un seul cote est un procède a l'arc électrique et il peut être effectue par une opération manuelle, automatique ou seui-automatique. De neme, le courant de soudage à employer n'est pas limité uniquement au cou- rant alternatif, mais on peut également employer du courant alternatif et du courant continu en combinai:;on. Si l'on effectue
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le procède ,Je ;;oudanc bord bord d'un seul cote alors que les pièces se déplacent dans le sens du soudage, on emploiera le uy:..'c;re re,rêacntG à la ficure 4.
Dans ce système, au lieu du bloc support fixe 1, on umploie U:1\J courroie rotative sans fin 6, A pro:-.i.;i.it d'une extre:ra9.tc: 'le la courroie G, on psuvoit un organe inférieui, rcCCV:lrlt la corpoaitin support et, au-dessus de cet organe, on prévoit un racL'ur y. Un ciistriûutcur ùo cO"1po:dtion supports est prévu d cote i!L récipient 1, on iicc de la courroie .
Avec le système ci-dL-osus, lorsque le ùlstrio'.lttJur 1..conct:.ionllc peu!' 1.::1uner continuellement la composition support en une quantitC contrôlée dans 1 récipient aur la courroie mobile l, une épaisseur contrôile de la composition est toujours pr03ente entre les pièces 2 et 2 et la courroie 6, de sorte que le procède de
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soudage bord à bord peut être effectué automatiquement en manipu- lant un chalumeau de soudage 10 lorsque les pièces se déplacent dans le sens du soudage.
On donnera ci-après des exemples dans lesquels on a effectué, avec succès, le nouveau procédé de soudage bord à bord et d'un seul côté suivant la présente invention.
Exemple 1.
On a découpe deux pièces de 400 x 600 mm d'une tôle en acier doux calmé ayant une épaisseur de 32 mm et une extrémité de chaque pièce a été taillée en biseau de façon à former une rainure en Y (50 ) ayant une profondeur de 5 mm lorsque les pièces ont été placées avec leurs extrémités en biseau tournées l'une vers l'autre. On a placé les pièces sur le bloc support avec la composition support disposée entre elles, comme représenté à la ficure 1.
La composition support comprenait les constituants suivants (en% en poids):
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<tb> Fondant <SEP> de <SEP> soudage <SEP> à <SEP> l'arc <SEP> submerge <SEP> (0.20) <SEP> 43,0 <SEP> %
<tb>
<tb> Poudre <SEP> de <SEP> fer <SEP> (moins <SEP> de <SEP> 10 <SEP> mailles) <SEP> 35,0
<tb>
<tb>
<tb> Ferrosilicium17,5
<tb>
<tb>
<tb> Poudre <SEP> de <SEP> résine <SEP> phénolique <SEP> 4,5 <SEP> %
<tb>
On a étendu la composition support ci-dessus sur le bloc support en une largeur de 60 mm et en une épaisseur de 25 mm.
En utilisant une longueur de fil d'électrode en acier doux de 6,4 mm de diamètre (U.S. 43) et un fondant de soudage à l'arc submergé (P F H - 45, 10 - 48 mailles). on a effectua un soudage en tandem conformément au procède habituel de soudage à l'arc sub- ergé.
Les conditions du soudage étaient les suivantes :
Passe d'entrée 1200 A X ( 30 - 34) V X 30 cm/nin.
Passe de sortie 1300 A X (34 - 36)V X 30 cm/min.
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L'examen radiographique de la partie soudée bord à bord ou du métal déposé a indiqué que ce dernier était d'une première @ qualité suivant les critères JIS. Le cordon ondulé était lisse @ et uniforme avec une largeur de 12 mm et une hauteur de 1,5 mm; @ aucune scorie n'a été incorporée et l'on n'a remarqué aucune dé- pouille dans le cordon.
Exemple 2.
On a employé des tôle;; d'acier identiques à celles utilisées à l'exemple 1. On a employé le bloc support fixe rai-
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nuré et le tuyau à air illuDtr6s la figure 2, tandis que la même composition support que celJe mentionn6e à l'exemple 1 a été chargée dans le creux du bloc support, puis les pièces ont été placées sur ce dernier. Par le tuyau air, on a fait passer de l'air comprimé dans la composition support à raison de 0,4 à
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6,0 ko/cm2 au fur et à mosure que le soudage c*. l'arc submergé se ù6roulait dans les ;:c,:Wions suivantes: Passe d'entrCe 7û0A X 26v X 45 cm/min, (courant continu) Première passe de sortie 730j X 34V X 115 cm/min.
(courant alternatif) Deuxiëmc passe de sortie 1320A X 33V X 20 c!:1/rnin (courant alternatif) Troisicmn passe do sortie à X 8V x 20 con/min. (courant aJD1rnatlf) Le cordon ondule de la soudure obtenue avait une hauteur légurement supérieure à celle du cordon de l'exemple 1 (2,0 r.>m), mais la surface était lisse. Aucune scorie n'a été incorporée et l'on n'a observé aucune dépouille dans la soudure.
L'examen radiographique de la partie soudée bord à bord ou du métal déposé a indiqué que ce dernier était d'une première qualité suivant les critères JIS; les résultats des tests de flexion effectués sur la soudure étaient les suivants:
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<tb> Section <SEP> latérale <SEP> bonne <SEP> avec <SEP> 160
<tb>
<tb>
<tb> Flexion <SEP> de <SEP> face <SEP> bonne <SEP> avec <SEP> 180
<tb>
<tb> Flexion <SEP> de <SEP> base <SEP> bonne <SEP> avec <SEP> 180
<tb>
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Flexion libre bonne avec 50 d'alloncenont.
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Le résultat du test de résistance/la traction était de #ss = 47,0 kg/mné, tandis que le résultat du test de résistance aux chocs était de #E. = 12,0 kg-m/cm2.
Comme on l'a mentionné précédemment, suivant le nouveau procé- dé de la présenta invention, des pièces en acier d'importantes di- mensions et de forte épaisseur peuvent être soudées bord à bord par un côté lorsqu'une composition support fournissant du fer fon- du est placée en dessous des pièces sans devoir retourner ces dernières et l'on peut obtenir des soudures de bonne qualité sans rencontrer des inconvénients tels qu'un dépôt insuffisant de notai, des recouvrements et des dépouilles. De plus, tant donne que la composition support en poudre se solidifie par suite de la fusion de la poudre de résine contenue dans la composition, cette dernière peut être efficacement comprimée par le poids et la dilatation du tyau à air alimente en air comprimé.
De la sorte, la composition support se solidifie immédiatement avant la soudure des pièces, assurant ainsi un contact intime de la com- position avec les pièces, de sorte que l'on peut empêcher la formation de bavures sur les soudures obtenues. En outre, la formation de scories contribue former des cordons ondulas très lisses.
On décrira ci-après, en détails, les avantages résultant du fait que l'on peut obtenir des cordons ondulés uniformes par le nouveau procède. Dans le procédé habituel de soudage bord à bord d'un seu côté dans lequel on utilise de la poudre d'hyaline comme composition support, cette composition support du type de l'hyaline en poudre fond par la chaleur provenant du mutai fondu et de l'arc, tandis qu'elle sert simplement à former des scories ; en outre, la forme des cordons peut être influencée uniquement par la pres- sion appliquée aux cordons par le dessous.
Dès lors, lorsqu'on applique une pression à la composition support, la vitesse de transfert de pression à travers la composition varie suivant la
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grosseur des crains et la densité de la cotnposition support c:nplq,c.: et il est très difficile d'obtenir une pression constante prédéter-
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:ainc; ûn d'nut2'(;3 tc1';;:e3, lorsqu'on applique une certaine quantité de pression a une partie de la composition support, la pression pouvant être dans le- reste de la composition est ùiffé-
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r^nte da celle ej>pl iqu::c :; la conipoaition si la ranulo- !:1..:tric) la. densité et le apparent (le l'autre par- tic de la cnmpormon cllan;.:nt yar rapport li ceux de la première partie de la composition.
Le phénomène ci-dessus sera explique en se référant aux figu-
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res 9 1?. illuritrant les 1 f )Hlitions exiztatit d:ns.le:> procèdes duo soudage b-ii.1 bo:%,1 et d'un seul cote de la technique i-IntGri0Ul'c. un se l"f0r!.'1':\ d'abord Il la iij;ui- et, en supposant lu(. la n:¯l:'l.l.: de' la composition sc trouvant sur la liane X - A de cette 'i:ur^ a un poids ;;1.éciiique apparent supérieur ,1 celui de l'autre partie l-,, composition, la pression d'air appli- qu'Ju > la 1;.c,,,iùr<e part-ie Ut. la ccposition le lO:L: de la lienc X - a par c l'.^ac.:.:c xr'a : , r'¯cclr celle appliquée L. l'autre par'-ie Je jo'.r.citton et j:.1: nor;5Gqui=nf, il sera difficile de des uoriJ>11 .:m's 1 pne ;zre partie, de la composition.
Ce pheno'tenc est illustré à la figure 10. COi1C représenté dans cette fi;;ure, le :aeta7 fOIH1.u.U rencontre la résistance produite par la haute prcssiot !':er à cet endroit, il lui est difficile de descendre pt, par conséquent, le cordon forntee aura une forme en creux. D'autre part, la p:.! Ltt.2 è la composition se trouvant sur la 11":l1e XI - ;I ce la figure a un poids spécifique apparent inférieur et, par conséquent, la valeur de la pression transférée à cet endroit deviendra inférieure a celle désirée, tandis que la chute du métal fondu sera accélérée. Dès lors, il se forme de
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très gros cordons 14 cornmo repr6penté à la figure 11.
Ln conséquence, on comprendra que, si la composition support reste en poudre au cours de toute l'opération de soudage, pendant cette étape, la composition support ne formera pas des cor-
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dons appropriés et uniformes (voir fleure 12).
Par contre, lorsque la composition support contient de la poudre de résine à fusion thermique et lorsqu'elle se solidifie tout d'abord par suite de la fusion de la poudre de résine pour entrer en contact intime avec les pièces conformément au nouveau procGd6 de la présente invention, comme représente à la figure 5, la composition support .2 forme une couche solidifiée 15 devant la zone où est appliqué l'arc électrique et la couche solidifée 15 retient la chute de métal fondu (voir figure 8). Dès lors, contrairement au cas dans lequel la composition support reste en poudre au cours de toute l'opération de soudage, la nouvelle composition support contenant une r6sine retient la chute de métal fondu et forme des cordons uniformes.
Bien que l'on ait représenté et décrit en détails des exemles spécifiques de l'invention, il est entendu qu'ils sont donnés uniquement à titre d'illustration et qu'il ne définissent nullement le cadre de l'invention spécifié dans les revendications ci-après.
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iEV ;iDICt,"'IG'.;3.
1.- procède de soudage bord à bord et d'un soul côté, dans lequel on place une composition support en poudre sur le dessous de la rainures Y formée entre deux pièces alignées brut à bout sur la surface supérieure d'un élément support, lesdites pièces étant soudées bord;
boid à cette rainure, par le cote supérieur , caractérise en cc que ladite composition support comprend de la poudre de fer ou de la rendre d'alliage de fer, de la poudre de résine à fusion thermique et una,ent formateur de scories, cette composition étant initialement solidifiée par la fusion de ladite poudre de résine sous l'effet de la chaleur transférée de ladite rainure en cours de soudage, de façon que la composition solidifiée entre en contact intime avec le dessous desdites pièces.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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"Edge-to-edge and one-sided welding process for steel parts using a support composition".
The present.? The invention relates to an improved one-sided and one-sided sudden edge-to-edge process for steel workpieces and, more particularly to an improved edge-to-edge and one-sided welding process for large dimension steel picos and thick, for example parts of receivers, buildings, bridges and other steel constructions' in which one side of the steel parts is welded edge to edge with the supporting composition selected below the groove formed between the parts and held against the opposite side or the bottom of the parts by means of a support member;
the invention also relates to a novel composition which can be used as a compound.
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support tion when carrying out this welding process edge to edge and on one side.
In a prior art welding process for large and thick steel pieces, as a rule, two steel pieces were first welded from the top side, then the pieces were turned over so that the pieces were turned over. The other side becomes the top dimension and then the parts were welded again from above, repeating the same process. However, the turning over of these pieces of large dimensions and of tortu thickness during the welding operation is quite complicated, which constitutes a serious obstacle to the automation of various welding processes.
Recently, edge-to-edge and single-sided welding processes have been developed for large-dimension and thick steel parts. In one of these recent one-sided, edge-to-edge welding processes, two steel panels are welded edge-to-edge from the top side with a copper alloy backing strip applied against the underside of the pieces. Just below the groove formed between them.
Dane es '' prior art process, two pieces of ac. welded edge to edge from below, a suitable powder composition being placed on the underside of the pieces just below the groove formed between allas. However, these prior gentle methods of edge-to-edge and one-sided welding have inherent drawbacks; in the one-sided, edge-to-edge welding process in which a copper alloy backing strip is used, if there is any play between the steel parts, the molten metal of the backing strip s 'flows into the free space (s), burrs are formed there and slag can be incorporated into the molten metal.
In addition, since the copper alloy backing strip and the steel parts are rigid bodies, if the parts have rough surfaces and / or
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bends, the support strip does not come into contact at all points with the ds: on :, parts that must be welded
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together. Also, if the copper alloy surport strip is
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a!) With the aid maintained, there might be an insufficient depth of penetration due to the presence of a metal forcing the flow and forming deposits in the groove of the support band, which gives rise to ;, overlaps, ucpouilles and the like.
The process3 d <: borli a rr, i and on one side in which one uses a rcpus:.,. One aupport in powder, is greater, 1 certain r; a ^ da, than the preceding one in which one applied a banda support iai. ,, in the prociùô in which a sul -, - composition is used, ort, it is. difficult to ensure the contact between the oonposition and the underside: 5 pieces in all points.
An exer; ple of the procedure ', a.,) R, â! wiacl we apply a composition su, r,;, r, rt. in sewing, is.; written in Japanese Patent Publication? 1 G2131. According to the process of the invention described in this patent, 'cough uis: cc: s 2 :; acisr are welded edge to edge by the c5vr suj, 6ricur using an electric arc and making adhvrcr, su de ;; # yes pi.eu.:, immediately before cntancr the op- wation of 3U: lc: Ei; ¯S, a powdered support lori containing an a; have to 1), iLsa i; ctnnéi, ati2re. The procedure which has just been i.iL.nllonn6 below is known as an improvement vis-à-vis said to proceed from sudden 1> ci> d aboard known previously ::! Ent in the quc: 3 a powder support composition is maintained in contact with the underside of the steel hiiseca by means of pressurized air coming from a pipe Li., ir.
Following the patent publication process Japoi-tio? u 1/1358 mentioned above, borda them; two adjacent pieces of steel to be joined together are first of all cleared before starting the complete welding operation, then a heat-resistant powder backing con- position containing a
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powdered phenolic resin is applied to and around the heated marginal portions of the parts so as to adhere the
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composition.
However, since in this prior art edge-to-edge welding process a heat resistant powder carrier composition is used, the composition tends to adhere to the surface of the deposited metal after completion of the coating. welding operation and this adhesion of the support composition changes the appearance of the deposited metal. Likewise, the preheating of the parts and the heating of the support composition in order to make it adhere to the parts constitute additional steps of the welding process.
Consequently, the object of the present invention is to provide an improved method of edge-to-edge and one-sided welding which makes it possible to eliminate the drawbacks inherent in the previous methods of edge-to-edge single-sided welding mentioned above. sus.
According to the present invention, instead of preheating steel parts to be joined and heating a powder support composition to make it adhere to the underside of the parts, is applied, below the steel parts, along the welding line, a powder support composition containing a slag-forming agent, iron powder and a thermally fused resin powder, and then the electric arc welding operation is initiated on the upper edge of the groove between the parts, the support composition being held against them.
In this way, the support composition is preheated by heat transferred from a point in the groove where the soldering operation is to be carried out, so that the resin content of the support composition melts, then transforming the resin. powder carrier composition in a solidified state in which it can adhere firmly to the underside of steel parts. As the soldering process continues, the iron content of the backing composition forms a wavy bead, while the slag forming agent of the backing composition gives a fine appearance to the bead surface. corrugated thus formed.
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The iron in the new powdered composition melts with the slag forming agent as the soldering process continues and the molten iron forms a corrugated bead on the underside of the parts along the length of the weld. welding icon. This addition of molten metal by the support composition is very effective for carrying out the edge-to-edge welding process on one side only, since the content of molten iron merges with the molten metal, thus increasing the amount of deposit deposited. .
The thermally fused resin powder contained in the support composition melts inside the latter as a result of the heat transferred from a point located in the groove between the parts where the welding operation is to be carried out, then it solidifies the entire support composition. Hence, the novel powder carrier composition can adhere well and uniformly. the underside of the steel parts to be welded following the contour of the underside of the parts, thus reducing the formation of burrs as a result of the flow of the molten metal and one obtains, on the underside of the steel clamps, a wavy cord: uniform.
The amount of iron powder contained in the new carrier composition may vary within the range of 10 to 90% by weight, and in some cases the iron content may be in the form of an iron alloy containing another or d. other metallic constituents. The amount of resin powder in the composition can range from 1 to 10% by weight. In order to carry out the new process of the present invention, any thermally fused resin can be employed, but Phenolic resins, urea resins and formalin resins are most suitable.
The objects, characteristics and advantages of the invention will be better understood from the following description with reference to the accompanying drawings, in which:
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@ Figures 1 to 4 are schematic sectional views illustrating different systems in which the new process' according to the invention is carried out; @ Figure 5 is a longitudinal section illustrating the conditions; stand in and around the groove between the soft steel parts to be welded by the new process; Figures 6-8 are cross-sectional views taken substantially along lines VI-VI, VII-VII and VIII-VIII of Figure 5;
Figure 9 is a longitudinal section illustrating the conditions of an edge-to-edge, one-sided welding process according to the prior art and Figures 10 to 12 are cross-sectional views taken substantially along lines XX, XI -XI and XII-XII of the figure
9.
Referring now to the figures of the accompanying drawings and, in particular, to Figure 1, two steel pieces 2 and 2 having opposing bevelled edges are aligned so as to define a Y-groove between their opposing bevelled edges. A suitable support composition ± is deposited together below the groove 0 covering an area on the underside of the parts ± and 2, this composition being supported on a suitable block 1 which in turn is supported on a suitable base ( not shown). Therefore, it is understood that the support composition 2 is held against the underside of the parts 2 and 2 in the compressed state by the weight of these pleces and thanks to the support block 1.
The support composition 1 contains a slag-forming agent, as well as iron powder and resin powder; the slag forming agent serves to form a thin topcoat on the 3 'corrugated bead. as shown in Figure 2, this bead having been formed during the welding operation using the system shown in Figure 1.
In certain cases, the support composition may also contain
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one or more suitable alloying constituent, as well as a deoxidizer.
In order to ensure a more positive contact of the support composition with the parts, the system is preferably used.
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rcpréscntC in figure 3. In this system, the support block 1 comprises a hollow 4 on its upper surface and a pipe or an air bag '
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is placed in the hollow 4. The support composition 1 is ùépo5Ge 'on the air pipe 2. With this 3yLme, when air is passed cU:' 1p! 'irr.r and through the pipe .1 air ± towards the hollow li, the support composition 3 expands in the hollow 2.!, Thus ensuring a positive contact of the composition 1 with the parts 2 and 2 located above.
The system of Figure 3 is particularly preferred where the steel parts are relatively thin and light.
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The new one proceeds from oi4daL; edge to edge and on one side is an electric arc process and it can be performed by manual, automatic or only-automatic operation. Likewise, the welding current to be employed is not limited only to the alternating current, but alternating current and direct current can also be used in combination. If we perform
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The proceeds, I ;; oron edge edge of only one dimension while the parts move in the direction of welding, one will use the uy: .. 'c; re, réacntG to the ficure 4.
In this system, instead of the fixed support block 1, we use U: 1 \ J endless rotating belt 6, A pro: -. I.; I.it from an extre: ra9.tc: 'le la belt G , we can see an inférieui organ, rcCCV: lrlt the support corpoaitin and, above this organ, a scraper is provided. A ciistriûutcur ùo cO "1": dtion supports is provided on side i! The container 1, on iicc of the belt.
With the above-mentioned system, when the ùlstrio'.lttJur 1..conct: .ionllc little! ' 1.::1uner continuously the carrier composition in a controlled quantitC in the container 1 aur the moving belt, a contrôile thickness of the composition is still pr03ente between the parts 2 and 2 and the belt 6, so that the process of
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Edge-to-edge welding can be done automatically by manipulating a welding torch 10 as the parts move in the direction of welding.
Examples will be given below in which the novel edge-to-edge and one-sided welding process according to the present invention has been carried out successfully.
Example 1.
Two 400 x 600 mm pieces were cut from a calmed mild steel sheet having a thickness of 32 mm and one end of each piece was beveled to form a Y-groove (50) having a depth of 5 mm when the pieces have been placed with their bevelled ends facing each other. The pieces were placed on the support block with the support composition placed between them, as shown in Figure 1.
The support composition comprised the following constituents (in% by weight):
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<tb> Flux <SEP> from <SEP> welding <SEP> to <SEP> the arc <SEP> submerges <SEP> (0.20) <SEP> 43.0 <SEP>%
<tb>
<tb> Powder <SEP> of <SEP> iron <SEP> (less <SEP> of <SEP> 10 <SEP> meshes) <SEP> 35.0
<tb>
<tb>
<tb> Ferrosilicon17.5
<tb>
<tb>
<tb> Powder <SEP> of <SEP> phenolic <SEP> resin <SEP> 4.5 <SEP>%
<tb>
The above support composition was spread over the support block in a width of 60 mm and a thickness of 25 mm.
Using a length of 6.4mm diameter mild steel electrode wire (U.S. 43) and submerged arc welding flux (P F H - 45, 10 - 48 mesh). Tandem welding was carried out in accordance with the usual sub-arc welding procedure.
The welding conditions were as follows:
Input pass 1200 A X (30 - 34) V X 30 cm / nin.
1300 A X (34 - 36) V X 30 cm / min output pass.
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X-ray examination of the welded edge-to-edge portion or of the deposited metal indicated that the latter was of premium quality by JIS criteria. The corrugated bead was smooth and uniform with a width of 12 mm and a height of 1.5 mm; @ no slag was incorporated and no waste was noticed in the bead.
Example 2.
We used sheets ;; steel identical to those used in Example 1. The fixed support block was used.
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nured and the air pipe illustrated in Figure 2, while the same support composition that celJe mentioned in Example 1 was loaded into the hollow of the support block, then the parts were placed on the latter. Through the air pipe, compressed air was passed through the support composition at a rate of 0.4 to
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6.0 kb / cm2 as the welding c *. the submerged arc was rolling in the following Wions: Input pass 7û0A X 26v X 45 cm / min, (direct current) First exit pass 730j X 34V X 115 cm / min.
(alternating current) Second output pass 1320A X 33V X 20 c!: 1 / min (alternating current) Third pass output to X 8V x 20 con / min. (current aJD1rnatlf) The wavy bead of the weld obtained had a height slightly greater than that of the bead of Example 1 (2.0 r.> m), but the surface was smooth. No slag was incorporated and no taper was observed in the weld.
X-ray examination of the welded edge to edge portion or of the deposited metal indicated that the latter was of first quality according to JIS criteria; the results of the bending tests carried out on the weld were as follows:
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<tb> Side <SEP> section <SEP> good <SEP> with <SEP> 160
<tb>
<tb>
<tb> Bending <SEP> of <SEP> face <SEP> good <SEP> with <SEP> 180
<tb>
<tb> Bending <SEP> of <SEP> base <SEP> good <SEP> with <SEP> 180
<tb>
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Good free flexion with 50 shifts.
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The strength / tensile test result was #ss = 47.0 kg / mne, while the impact strength test result was #E. = 12.0 kg-m / cm2.
As previously mentioned, according to the new process of the present invention, steel parts of large dimensions and thickness can be welded edge to edge from one side when a support composition providing iron. Fondue is placed underneath the parts without having to turn them over and good quality welds can be obtained without encountering drawbacks such as insufficient deposit of notai, overlaps and undercuts. In addition, as long as the powder carrier composition solidifies as a result of the melting of the resin powder contained in the composition, the latter can be effectively compressed by the weight and expansion of the air hose supplied with compressed air.
In this way, the support composition solidifies immediately before the welding of the parts, thus ensuring intimate contact of the composition with the parts, so that the formation of burrs on the welds obtained can be prevented. In addition, the formation of slag helps to form very smooth wavy beads.
The advantages resulting from the fact that uniform corrugated cords can be obtained by the new process will be described in detail below. In the usual one-sided edge-to-edge welding process in which hyaline powder is used as the carrier composition, this carrier composition of the powdered hyaline type melts by heat from the molten mutai and the powder. 'arc, while it is simply used to form slag; furthermore, the shape of the cords can be influenced only by the pressure applied to the cords from below.
Therefore, when pressure is applied to the carrier composition, the rate of pressure transfer through the composition varies depending on the
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size of the cracks and the density of the support cotnposition c: nplq, c .: and it is very difficult to obtain a constant pressure predetermined
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: ainc; ûn d'nut2 '(; 3 tc1' ;;: e3, when a certain amount of pressure is applied to a part of the support composition, the pressure which may be in the rest of the composition is different.
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r ^ nte da that ej> pl iqu :: c:; the conipoaition if the ranulo-!: 1 ..: tric) la. density and the apparent (the other part- tic of the cnmpormon cllan;.: nt yar relative to those of the first part of the composition.
The above phenomenon will be explained with reference to the figures
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res 9 1 ?. illustrating the 1 f) Hlitions exiztatit d: ns.le:> duo welding process b-ii.1 bo:%, 1 and one side of the i-IntGri0Ul'c technique. un se l "f0r!. '1': \ first Il la iij; ui- and, assuming read (. la n: ¯l: 'll: of' the composition sc found on the liana X - A of this' i: ur ^ has a greater apparent weight ;; 1.eciiique, 1 that of the other part l- ,, composition, the air pressure appliedJu> la 1; .c ,,, iùr <e part-ie Use the ccposition on lO: L: of the linkc X - a by c l '. ^ ac.:.:c xr'a:, r'¯cclr that applied to L. the other by' -ie I jo'.r.citton and j: .1: nor; 5Gqui = nf, it will be difficult to uoriJ> 11.: m's 1 pne; zre part, of the composition.
This pheno'tenc is illustrated in figure 10. COi1C represented in this fi ;; ure, the: aeta7 fOIH1.uU meets the resistance produced by the high prcssiot! ': Er at this place, it is difficult for him to descend pt, therefore, the forntee cord will have a recessed shape. On the other hand, the p:.! Ltt.2 è the composition found on the 11 ": 11th XI -; I this figure has a lower apparent specific gravity and, therefore, the value of the pressure transferred to this place will become lower than that desired, while the fall of the molten metal will be accelerated.
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very large cords 14 cornmo shown in figure 11.
Consequently, it will be understood that, if the support composition remains powdered during the entire welding operation, during this step, the support composition will not form particles.
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appropriate and uniform gifts (see Figure 12).
On the other hand, when the support composition contains heat-melting resin powder and when it first solidifies as a result of the melting of the resin powder to come into intimate contact with the parts according to the new procGd6 of the In the present invention, as shown in Figure 5, the carrier composition .2 forms a solidified layer 15 in front of the area where the electric arc is applied and the solidified layer 15 retains the fall of molten metal (see Figure 8). Therefore, unlike the case where the support composition remains powdered throughout the entire welding operation, the new resin-containing support composition retains the fall of molten metal and forms uniform beads.
Although specific examples of the invention have been represented and described in detail, it is understood that they are given only by way of illustration and that they in no way define the scope of the invention specified in the claims. below.
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iEV; iDICt, "'IG'.; 3.
1.- Welding edge to edge and from one side, in which a powder support composition is placed on the underside of the Y grooves formed between two parts aligned rough to end on the upper surface of a support element, said pieces being edge welded;
boid to this groove, by the upper dimension, characterized in that said support composition comprises iron powder or iron alloy, thermally fused resin powder and a slag forming agent, this composition being initially solidified by the melting of said resin powder under the effect of heat transferred from said groove during welding, so that the solidified composition comes into intimate contact with the underside of said parts.
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