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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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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.
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