"Procédé de soudage vertical"
La présente invention est relative à un procédé
de soudage à arc vertical pour la réalisation de joints verticaux et inclinés , étant entendu que l'expression "soudage
vertical " désigne ici un soudage en direction ascendante .
Comme méthodes traditionnelles de soudage de joints verticaux avec une efficacité élevée , on connaît diverses méthodes , telles que le soudage sous laitier , le soudage électro-gaz et des méthodes de soudage sous laitier à électrode consommable , ces diverses méthodes ayant été utilisées en pratique . Dans chacune de ces méthodes connues de soudage ,
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sale de la rainure est grande , ce qui présente des désavantages , tels qu'un apport excessif de chaleur et une vitesse relativement faible de soudage . En conséquence , les problèmes sont restés sans solution en ce qui concerne l'efficacité ou rendement de soudage et la ténacité de la zone 'influencée par la chaleur
Récemment, comme moyens évitant les désavantages précédents des procédés traditionnels de soudage , on a proposé un procédé de soudage vertical , dans lequel une électrode formée par un fil de petit diamètre est amenée à- osciller et le soudage est réalisé dans une atmosphère d'anhydride carbonique et/ou d'un autre gaz inerte , ce procédé étant utilisé dans certaines installations. Cependant , comme le diamètre
du fil est petit , il est nécessaire , lorsqu'on soude des plaques épaisses , de 'faire onduler le fil ou de le déplacer en va-et-vient dans la- direction de l'épaisseur des plaques , et ce comme décrit dans les demandes de brevet japonais
9.857/70 et 50.504/72 , étant donné qu'en raison de l'utilisation d'un fil de petit diamètre, le courant de soudage appliqué est faible et, comme la profondeur de pénétration est peu im-
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il ne se forme pas de cordon inverse , et on peut arriver à
une absence de fusion . En outre, comme une rainure d'écartement est nécessaire, l'aire transversale de la rainure est augmentée
et un apport important de chaleur est nécessaire. En conséquence, le problème d'une faible vitesse de soudage n'est pas résolu.
De plus, comme la profondeur de pénétration est faible, on arrive à un désavantage supplémentaire que l'intervalle admissible des précisions de rainures est très étroit.
La demande de brevet japonais n[deg.] 93240/74 propose un procédé de soudage vertical à rainure étroite , dans lequel une électrode en ruban est introduite le long du plan bissecteur d'une rainure en forme de I. Suivant ce procédé , il est impossible de créer un arc entre l'électrode et un métal de base supérieur par-dessus la surface d'une masse fondue , ou de faire fondre le métal de base supérieur au-dessus d'un sabot
de support coulissant du côté de la surface avant de la rainure . En conséquence , ce procédé ne peut pas être appliqué
à un soudage avec faible précision de la rainure .
Une autre demande de brevet japonais n[deg.]96.945/74 décrit un procédé de soudage vertical utilisant une électrode
en ruban . Suivant ce procédé, l'électrode en ruban est alimentée avec un certain angle d'inclinaison par rapport à la ligne de soudage en conformité avec l'inclinaison d'un cratère de soudage. Ce procédé est caractérisé en ce qu'on utilise un courant relativement faible et qu'on empêche une scorification
du métal fondu du côté avant de la rainure grâce à la force de l'arc de l'électrode en ruban inclinée. En conséquence , ce procédé suppose un problème en ce sens qu'un soudage à haute vitesse et à haut rendement , utilisant un courant important ,
est impossible .
La présente invention résulte de recherches faites pour développer un procédé de soudage évitant les désavantages précédents que supposent les techniques traditionnelles.
Un but principal de la présente invention est, en coisâquence , de prévoir un procédé suivant lequel des joints ayant une très petite aire transversale de rainure peuvent être soudés avec une efficacité élevée suivant la technique du soudage vertical.
Un second but de la présente invention est de prévoir un procédé de soudage vertical , capable de fournir une zone influencée par la chaleur, d'une ténacité excellente .
Un troisième but de la présente invention est de
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grâce auquel la consommation de fil de soudure est fortement réduite .
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présente invention ,. permettant d'atteindre les buts précédents et d'autres encore , on prévoit un procédé de soudage à arc vertical , comprenant l'alimentation d'une électrode en ruban dans une direction suivant laquelle le plan comprenant la largeur de l'électrode croise la ligne de soudure, la création d'un arc entre cette électrode et une masse fondue et/ou un métal de base supérieur , se situant au-dessus de la masse fondue , la fusion du métal de base supérieur au-dessus d'un sabot de support coulissant , du côté de la surface avant de la rainure , et la réalisation du soudage en dilatant l'espace de rainure et en faisant tomber simultanément le métal en fusion sur la masse fondue inférieure pour que ce métal s'y dépose .
Suivant une seconde forme de réalisation de la présente invention , on prévoit un procédé de soudage vertical , ' tel que défini dans la première forme de réalisation susdite , mais dans lequel la zone de soudage est protégée par un gaz.
Suivant une troisième forme de réalisation de la présente invention , on prévoit un procédé de soudage à arc vertical tel que défini dans la première forme de réalisation susdite , avec une utilisation d'un courant de soudage de 500
à 3000 A.
Suivant une quatrième forme de réalisation de la présente invention , on prévoit un procédé de soudage à arc vertical , tel que défini pour la première forme de réalisation, et dans lequel l'angle formé entre la direction d'avance du soudage et l'électrode en ruban est de 20 à 90[deg.].
Suivant une cinquième forme de réalisation de la présente invention , on prévoit un procédé de soudage à arc vertical , tel que défini dans la première forme de réalisation susdite , et dans lequel l'angle formé entre la ligne de soudure et la direction de la largeur de l'électrode en ruban est de
40 à 140[deg.] .
Suivant une sixième forme de réalisation de la présente invention, on prévoit un procédé de soudage à arc vertical, tel que défini pour la première forme de réalisation, et dans lequel le rapport entre la largeur de l'électrode en ruban et
la rainure d'écartement , du côté avant du métal de base , est réglé de manière à être de 1/0,2 à 1/5.
Suivant une septième forme de réalisation de la présente invention , on prévoit un procédé de soudage à arc vertical, tel que défini pour la première forme de réalisation , et dans lequel l'électrode en ruban utilisée comprend essentiellement jusqu'à 0,15% de C , de 0,3 à 3,0% de Mn, de 0,05 à 0,95% de
Si et de 0,05 à 0, 7% de Mo , à titre de composants indispensables , le restant étant formé par du fer et les impuretés inévitables .
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Suivant une huitième forme de réalisation de la présente invention, on prévoit un procédé de soudage à arc vertical, tel que défini pour la première forme de réalisation ,
et dans lequel l'électrode en ruban utilisée est une électrode consommable , comprenant essentiellement jusqu'à 0,15% de C,
de 0,3 à 3,0% de Mn, de 0,05 à 0,95% de Si et de 0,05 à 0,7%
de Mo à titre de composants indispensables ,et au moins un élément choisi dans le groupe comprenant de 0, 001 à 0, 3% de
Ti , jusqu'à 0,05% de Al,de 0,001 à 0,05% de B , de 0,001
à 0,1 % de Zr et de 0,001 à 0,05 % de Nb , le 'restant étant formé par du fer et les impuretés inévitables .
Suivant une neuvième forme de réalisation de la présente invention , on prévoit un procédé de soudage à arc vertical , tel que défini pour la première forme de réalisation , et dans lequel un fondant est incorporé dans l'électrode en ruban utilisée.
Suivant une dixième forme de réalisation de la. présente invention, on prévoit un procédé de soudage à arc vertical , tel que défini pour la neuvième forme de réalisation,
et dans lequel le fondant est prévu en une quantité de 3 à 60% par rapport au poids total de l'électrode en ruban et les par-
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du poids total du fondant .
Suivant une onzième forme de réalisation de la présente invention , on prévoit un procédé de soudage à arc vertical , tel que défini pour la neuvième forme de réalisation susdite, et dans lequel le fondant comprend ,en pour-cent par 'rapport au poids total de 1 \électrode en ruban, de 0,4 à 3,0%
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15% d'agents scorifiants , et de 0,01 à 10% de fluorures de métaux.
Suivant une douzième forme de réalisation de la présente invention , on prévoit un procédé de soudage à arc
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et dans lequel le fondant comprend en outre , en pour-cent par rapport au poids total de l'électrode en ruban , au moins un des éléments du groupe comprenant de 0,001 à 0,6% de Ti , de 0,001 à 0,1% de Zr, de 0,01 à 0,05% de B, jusqu' à 0,05% de Al et de 0,001 à 0,05% de Nb.
Suivant une treizième forme de réalisation de la présente invention , on prévoit un procédé de soudage à arc vertical , tel que défini pour la onzième forme de réalisation , et dans lequel les agents scorifiants comprennent de 0,1 à
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en ruban.
Suivant une quatorzième forme de réalisation de la présente invention , on prévoit- un procédé de soudage à arc vertical , tel que défini pour la neuvième forme de réalisation, et dans lequel le fondant comprend en outre , en pour-cent du poids total de l'électrode en ruban, au moins l'un des éléments appartenant au groupe comprenant 0,01 à 5,0% de Ni, 0,01
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Suivant une quinzième forme de réalisation de la présente invention , on prévoit un procédé de soudage à arc vertical, tel que défini pour la première forme de réalisation ,
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et dans lequel on alimente un métal d'apport jusqu'au voisinage de l'arc formé à partir de 1 ' électrode en ruban.
Suivant une seizième forme de réalisation de la présente invention , on prévoit un procédé de soudage à arc vertical, tel que défini pour la première forme de réalisation , et dans lequel on dispose un métal d'apport en avant dans la rainure .
Suivant une dix-septième forme de réalisation de la présente invention, on prévoit un procédé de soudage à arc vertical , tel que défini pour la première forme de réalisation, et dans lequel , lorsqu'on réalise un soudage tout en supportant la masse fondue du coté de la face avant de la rainure grâce
à un sabot de support coulissant , au moins un trou d'inspection est formé sur ce sabot de support coulissant et la masse fondue est surveillée à travers ce trou par un photodétecteur , de sorte que la vitesse d'élévation du sabot de support coulissant est amenée à être synchrone avec la vitesse d'élévation de la surface de la masse fondue.
L'invention sera décrite plus complètement encore ci-après avec référence aux dessins annexés.
Le figure 1 est un schéma montrant le procédé de soudage à arc traditionnel du type électro-gaz.
La figure 2 est une vue en perspective montrant le pr-océdé de soudage à arc vertical suivant la présente invention . La figure 3 est une vue en coupe longitudinale montrant l�rocédé de soudage à arc vertical suivant la présente invention. La figure 4 est une vue en coupe transversale , montrant le procédé de soudage à arc vertical suivant l'invention. La figure 5 est une vue en perspective agrandie , montrant la zone voisine de l'arc dans le procédé de soudage à arc vertical de la présente invention. La figure 6 est un diagramme fortement agrandi montrant des défauts créés dans la section du cordon . La figure 7 est une vue illustrant la relation entre la forme de la rainure et l'électrode en ruban. La figure 8 est une vue en perspective montrant une forme de réalisation du procédé de soudage à arc vertical. suivant la présente invention..
La figure 9 est une vue en perspective montrant une autre forme de réalisation du procédé de soudage à arc vertical suivant la présente invention. La figure 10 est une vue en coupe montrant une autre forme de réalisation encore du procédé de soudage à arc vertical suivant la présente invention. La figure 11 est une vue en coupe longitudinale , montrant une autre forme de réalisation encore du procédé de soudage à arc vertical suivant la présente invention. La figure 12 est une vue en coupe longitudinale , montrant une autre forme de réalisation encore du procédé de soudage à arc vertical suivant la présente invention. La figure 13 est une vue en coupe montrant une autre forme de réalisation du procédé de soudage à arc vertical de la présente invention.
La figure 14 est une vue en perspective et partiellement en coupe , montrant une autre forme encore de réalisation du procédé de. soudage à arc vertical de la présente invention . La figure 15 est un schéma montrant la relation de position entre 1'électrode et la ligne de soudure dans le procédé de soudage à arc vertical suivant la présente invention. La figure 16 est une vue en perspective montrant des électrodes en ruban , à noyau de fondant , que l'on peut utiliser dans le procédé de soudage à arc vertical de la présente invention.
Le procédé de la présente invention sera amintenant décrit plus en détails en le comparant avec le procédé de soudage traditionnel et en considérant les dessins annexés.
Le procédé traditionnel de soudage à arc du type
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le cas de la figure 1, un écartement convenable de racine de rainure est entretenu dans une matière 1 à souder , et des sabots de support coulissants 11 et 12 en cuivre pour le refroidissement sont adaptés étroitement à la matière 1 à souder du côté avant et du côté arrière de celle-ci.
Une entrée d'alimentation de gaz protecteur 13 est prévue dans le sabot de support coulissant avant 12 , et un
fil d'électrode est alimenté au jeu existant entre les sabots
de support 11 et 12 à travers un ajutage d'alimentation de
fil 15 et une tête d'alimentation d'électricité 17. Un arc est créé à l'endroit illustré par 14a sur la figure 1. Une masse fondue 16 est créée sensiblement au centre entre les sabots de support coulissants 11 et 12, cette masse fondue n'étant pas située au-dessus de l'ouverture d'entrée d'alimentation de gaz protecteur 13. La raison en est que , si la masse fondue 16 était localisée au-dessus de cette ouverture d'entrée de gaz
de protection 13 , le métal en fusion déborderait par cette ouverture 13 au point de rendre impossible le coulissement
des sabots de support susdits et , en outre , comme une alimentation de gaz protecteur serait alors impossible , le soudage deviendrait impossible également .
La raison pour laquelle un large écartement de racine de rainure doit être maintenu dans ce procédé de soudage à arc type électro-gaz est la suivante . Un fil à noyau
de fondant est généralement utilisé comme fil d'électrode' 14
dans le procédé de soudage à arc électro-gaz et ce fil d'électrode doit être alimenté parallèlement à la ligne de soudure.
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En conséquence , la tête d'alimentation d'électricité 17 et l'ajutage courbe d'alimentation de fil 15 doivent être introduits dans la rainure . Comme la tête d'alimentation d'électricité est refroidie par eau, elle a , par exemple, une forme
en coupe transversale , ayant un coté longitudinal de 6 à 7 mm
et un côté latéral de 20 à 25 mm , et un trou d'alimentation
est formé en son centre . Par conséquent., la rainure devrait être au moins telle que la tête d'alimentation d'électricité ayant une dimension de 6 à 7 mm puisse y être introduite . En outre, lorsque la tête d'alimentation d'électricité entre en contact avec la matière à souder, la machine de soudage est endommagée . En conséquence , d'une manière générale , il faut
un écartement de rainure d'environ 15 à environ 17 mm.
Comme un large écartement de rainure doit être maintenu comme signalé ci-dessus , la vitesse de soudage est inévitablement diminuée et l'apport de chaleur devient grand. En outre, si le fil d'électrode est dévié par rapport au centre ,
la forme du cordon est modifiée et ce cordon manque d'uniformité.
Si on envisage d'augmenter la vitesse de déplacement ascendant en élevant le courant, la formation d'éclaboussures
est augmentée et l'ouverture d'alimentation de gaz de protection est obstruée , ce qui a pour résultat une alimentation insuffisan-
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formées adhèrent à la surface du matériau à souder, l'état d'adhérence des sabots de support coulissants en cuivre , prévus pour le' refroidissement , devient mauvais ou bien l'opération de soudage devient dangereuse pour l'opérateur. En conséquence ,
dans le procédé traditionnel de soudage à arc du type électrogaz , il n'est pas possible d'élever le courant de soudage.
Une forme de réalisation du procédé de la présente invention est illustrée par les figures 2 à 5, sur lesquelles es les numéros de référence 1,2 ,3,4,5,6,7 et 8 désignent respectivement la matière à souder , un sabot de support coulissant en cuivre'pour le refroidissement , une plaque de cuivre de support à refroidissement par eau , une électrode en ruban , une tête d'alimentation d'électricité , un ajutage d'alimentation de gaz protecteur , une ouverture d'entrée d'alimentation de gaz protecteur , et une bobine d'alimentation d'électrode
en ruban. Sur les figures 2 à 5 , l'électrode en ruban 4 est alimentée dans la rainure à travers la tête d'alimentation d'électricité 5 , grâce aux rouleaux d'alimentation 8. La matière 1 à souder est prise en sandwich entre le sabot coulissant de refroidssement en cuivre 2 et la plaque de support et de refroidissement en cuivre 3 pour maintenir entre eux une masse fondue. Un gaz protecteur est alimenté par l'ouverture d'admission de gaz. 7 et passe par l'ajutage d'alimentation de gaz protecteur 6 en vue de protéger la masse fondue et l'arc.L 'électrode en ruban 4 est alimenté dans une direction suivant laquelle le plan comprenant la largeur de l'électrode en ruban 4 est transversale à la ligne de soudure . De façon plus particulière , comme illustré par la figure 3, l'angle e entre l'axe de symétrie
de l'électrode en ruban 4 et la direction d'avance de soudage est de préférence de l'ordre de 20 à 90[deg.] , comme on le décrira par la suite . Le soudage est réalisé dans une rainure étroite , comme montré par des lignes en trait interrompu sur la figure 4. Il est préférable que l'angle compris entre la direction de la largeur de l'électrode en ruban et la ligne de soudure se situe dans l'intervalle de 40 à 140[deg.] . Si on utilise une électrode ayant une largeur supérieure à l'écartement de base de la rainure , la matière 1 à souder est fondue dans un état à profonde excavation , comme illustré par la figure 4, et il se forme une large rainure fraîche. En outre , comme l'électrode <EMI ID=15.1>
il n'est pas nécessaire de prévoir une oscillation comme dans les procédés classiques , et on peut ainsi empêcher la production de défauts , par exemple un manque de fusion.
La figure 5 montre la matière 1 à souder , dont une partie a été enlevée pour illustrer de façon nette le point de création de l'arc . Sur la figure 5 , la matière 1 à souder est creusée par l'électrode en ruban 4 pour former une portion affouillée 9. De façon plus particulière , la matière 1 à souder est fondue profondément par l'électrode en ruban 4, et le métal fondu de cette électrode et le métal fondu de la matière 1 à souder s ' écoulent dans la large rainure ainsi formée pour créer une masse fondue 10. Cette masse fondue 10 est retenue par le sabot coulissant 12 et la plaque de support 3, et comme la masse fondue se refroidit�rapidement, elle se solidifie également rapidement et, de ce fait, on empêche une déformation du cordon.
Comme l'électrode en ruban 4 et le sabot coulissant 2 sont placés sur le même chariot , les phases précédentes sont menées en succession et on peut obtenir une bonne soudure.
Le procédé de la présente invention sera maintenant comparé avec le procédé de soudage à arc traditionnel du type électro-gaz en se référant aux illustrations précédentes . Dans le procédé traditionnel de soudage électro-gaz , comme un fil d'électrode consommable doit être alimenté à la portion sensiblement centrale de la masse fondue , il est nécessaire d'introduire la tête d'alimentation d'électricité 17 dans-la rainure elle-même et , en outre, pour empêcher cette tête 17 d'entrer
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maintenir un large écartement de base de la rainure . A titre d'exemple , dans le cas de tôles d'acier ayant une épaisseur de 25 mm, on adopte généralement une rainure en forme de V <EMI ID=17.1>
la présente invention , comme on utilise l'électrode en ruban 4, la tête d'alimentation d'électricité 5 est localisée à l'extérieur de la rainure . En conséquence , il n'est-.;,Pas
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En outre, le soudage est mené tout en créant une rainure fraîche en creusant la rainure par l'électrode en ruban 4 et, par conséquent, l'écartement de base de la rainure ne doit pas être élargi . A titre d'exemple , dans le cas d'une matière ayant une épaisseur de 25 mm , même si l'écartement de base de la rainure est de 0 mm avec une rainure en forme de V de 20[deg.] , il se forme un cordon inverse ou arrière et on obtient une bonne soudure. Il en résulte que l'apport de chaleur de soudage peut être fortement réduit et que la vitesse de soudage peut être accrue. Une électrode en ruban ayant une largeur supérieure à l'écartement de base de la rainure peut être utilisée mais , comme la matière à souder est fondue par la force de l'arc , même si l'écartement de base de la rainure
est fortement élargi , un soudage peut être réalisé de façon suffisante . Dans le cas où l'écartement de base de la rainure est beaucoup plus large que la largeur de l'électrode en ruban , comme la matière à souder n'est pas fondue par la force de l'arc mais par la, chaleur de la masse fondue , l'intérêt
de l'application du procédé suivant la présente invention est perdu lorsque l'écartement de base de la rainure est trop large. A titre d'exemple , on obtient de bons résultats lorsque l'électrode en ruban a une largeur de 2 à 50 mm et une épaisseur de 0,1 à 4 mm. Ces conditions de dimensions pour l'électrode en ruban peuvent être déterminées de façon appropriées suivant
les conditions de soudage , l'épaisseur de la matière à souder , etc . D'une manière générale , on peut s'attendre à obtenir les effets précédents lorsque la largeur de l'électrode en ruban est. inférieure à 2 mm. Lorsque la largeur de l'électrode en ruban est supérieure à 50 mm , il peut se produire facilement des soufflures et des défauts de soudure ,
tels que des canivaux et des chevauchements , en raison d'une protection insuffisante . En outre, l'arc devient instable
et un soudage à arc à gaz protecteur est pratiquement impossible. Si l'épaisseur de l'électrode en ruban est inférieure à 0,1 mm, .le coût de fabrication est élevé et, de ce fait, le prix de l'objet soudé est accru. Lorsque l'épaisseur de l'électrode en ruban est supérieure à 4 mm , la densité du courant est abaissée et le rendement thermique est nettement diminué .
En outre, comme l'électrode en ruban ayant une telle largeur importante est trop dure et perd de sa souplesse , il est très difficile d'enrouler cette électrode en ruban en une bobine
et une telle électrode n'est donc pas applicable en pratique .
Dans le procédé de soudage à arc vertical ascendant suivant la présente invention , on emploie de préférence un courant de soudage de 500 à 3000 ampères. Lorsque le courant est inférieur à 500 A , on ne peut pas attendre l'obtention d'un effet de reformation de la rainure et on ne peut pas obtenir l'amélioration du rendement de soudage . Dans le cas de l'utilisation d'un courant supérieur à 3000 A , il se forme facilement des éclaboussures et il existe en outre un risque que même un sabot ou plaque de support de refroidissement en cuivre soit fondu .
En bref , on ne peut pas atteindre une bonne soudure .
La fragilité de la zone affectée par la chaleur sera discutée maintenant . Dans les procédés traditionnels de soudage sous laitier et de soudage du type électro-gaz , dans lesquels un soudage est réalisé dans une masse fondue suivant la <EMI ID=19.1>
technique de soudage vertical ascendant , la matière soudée est influencée par la chaleur suivant environ 4 mm depuis la zone limite de soudure et la structure du métal est rendue rugueuse et cassante . La cause de ce phénomène indésiré est un apport important de chaleur pour le soudage . De façon plus particulière ,comme l'aire transversale de la rainure est grande , comme on l'a mentionné antérieurement , un apport important
de chaleur de soudage est nécessaire pour l'obtention d'un métal fondu en une quantité suffisante pour remplir cette grande rainure . En outre, dans le procédé sous laitier ou dans le procédé du type électro-gaz , comme la matière à souder est fondue par la chaleur de la masse fondue , pour empêcher un manque de fusion , cette masse fondue doit avoir une chaleur suffisante. Par conséquent , la portion fondue du coté de la matière fondue est fortement influencée par la chaleur . Par contre, dans
le cas de l'électrode en ruban utilisée dans le procédé de la présente invention, comme la matière à souder est fondue par l'arc , la pénétration est profonde Mais l'influence thermique sur la matière peut être fortement réduite . En résumé , la matière à chauffer n'est pas endommagée par la chaleur de la masse fondue comme dans le cas du procédé traditionnel électrogaz. En outre, dans le procédé traditionnel électro-gaz , l'arc est formé , comme illustré par la figure 1 , dans une portion entourée par des sabots de support coulissants de refroidissement, en sorte que la dilatation de la masse fondue est empêchée par ces sabots et que , de ce fait , l'influence sur la matière soudée est fortement accrue .
Dans le cas de l'électrode en ruban utilisée dans le procédé de la présente invention , l'arc est uniformément épanoui dans la rainure et la plus grande partie
de l'électrode est localisée au-dessus de la surface supérieure du sabot de support coulissant , et, tandis que l'arc est formé, la fusion est réalisée de manière suffisante dans un état non entravé par un refroidissement ou autre phénomène, et comme
le métal en fusion est refroidi et solidifié par le sabot de support de refroidissement disposé en dessous , l'influence de
la chaleur de la masse fondue est supprimée dans la mesure
du possible. Cependant , si la position de la masse fondue est excessivement abaissée et séparée du point de création de l'arc, une portion de rainure fraîchement formée est déjà solidifiée au moment où la paroi fondue arrive à la masse fondue . Il en résulte qu'une portion 18 manquant de fusion est formée , comme illustré par la: figure 6. Pour empêcher ce phénomène indésirable, l'arc devrait être formé à la position illustrée par la figure 5. De façon plus particulière , comme l'extrémité supérieure de l'électrode en ruban crée l'arc le long de la rainure , elle
a de préférence une forme essentiellement triangulaire de sorte que l'arc engendré à l'extrémité supérieure de l'électrode frappe la masse fondue . Cet état peut être obtenu en réglant de
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l'électrode en. ruban et la ligne de soudure (il sera question de cet angle par la suite).
Le procédé de la présente invention présente les divers avantages mentionnés précédemment par rapport aux procédés traditionnels de soudage vertical ascendant . Dans le procédé de l'invention , le rapport de l'écartement de la rainure
du côté de la surface avant de la matière à souder et de la largeur de l'électrode en ruban est réglé,dans un intervalle de 0,20 à 3, et l'angle formé entre la direction d'avance du sou-
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seront décrites plus complètement par la suite .
En se référant maintenant à la figure 7, la relation entre la largeur de l'électrode en ruban et l'écartement <EMI ID=22.1> de rainure du coté de la surface avant est décrite , le numéro de référence 23 sur cette figure 7 design art une électrode
en ruban , les numéros 21 et 22 désignent une rainure d'une matière à souder , et les numéros 19 et 20 désignent la distance entre la portion terminale de l'électrode en ruban et la face de la rainure . Dans le cas où la surface de la rainure est creusée intérieurement en dessous de la portion terminale de l'électrode en ruban 23 , l'électrode 23 entretient un arc tandis qu'il fait fondre la portion voulue de rainure Cependant , lorsque la distance 19 est trop grande , si la matière à souder a une grande épaisseur , la chaleur n'est pa�uffisante pour faire fondre la matière à souder et, de ce fait, il ne se forme pas de cordon'arrière . La distance maximum capable d'assurer une fusion suffisante est de 1 à 6 mètres lorsque la largeur de
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varie dans une certaine mesure suivant la largeur de l'électrode. Lorsque la largeur de l'électrode est grande , la gamme disponible des distances susdites est grande également . Dans le cas où la portion terminale de l'électrode en ruban se situe à l'intérieur de la rainure 22, la distance maximum capable s'assurer une fusion suffisante par l'arc formé depuis la portion terminale de l'électrode se situe dans l'intervalle de 3 à 16 mm. Dans le cas, par exemple, d'une électrode en ruban d'une largeur de 11 mm et d'une épaisseur de 1,1 mm , utilisée à 1000 A et 38 V, la valeur maximum de la distance 19 est de 2,5 mm et la valeur maximum de la distance 20 est de 10 jnm. Dans le premier cas ,
le rapport de l'écartement de rainure du coté de la surface avant et de la largeur de l'électrode en ruban est de 1/'2, tandis que , dans le second cas , ce rapport est de 3/1. Cela signifie que l'on peut obtenir les meilleurs résultats lorsque le rapport de l'écartement de la rainure du côté de la surface avant et de la largeur de l'électrode en ruban se situe dans un intervalle
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on peut atteindre les buts envisagés à un degré suffisant si le
rapport de la largeur de l' électrode en ruban à l'écartement
avant
de rainure du côté de la surface/se situe dans un intervalle
de 1/0,2 à 1/5. Dans le cas où l'écartement de la rainure du côté de la surface avant est inférieur à 1/5 de la largeur de l'électrode en ruban , il ne se forme pas de cordon inverse ou arrière et il se crée des défauts de soudure; tels que des caniveaux. Si l'intervalle de rainure du côté de la surface avant est supérieur à 5 fois la largeur de l'électrode en ruban , une correction de la rainure du côté de la surface avant devient impossible et la vitesse de soudage est diminuée .
Les raisons pour lesquelles l'angle entre la direction d'avance du soudage et l'électrode en ruban est réglée une valeur de 20 à 90[deg.] suivant le procédé de la présente invention sont les suivantes .
Dans les cas où cet angle est inférieur à 20[deg.] il ne se forme pas de cordon arrière suffisant , et si cet angle dépasse 90[deg.] , le côté arrière de la rainure du métal de base est fondu de façon excessive , et on ne peut pas obtenir un
bon cordon avant , l'arc devenant instable . Pour ces raisons, dans le cas de la présente invention , l'angle formé entre la direction d'avance du sondage et l'axe de symétrie de l'électrode en ruban est réglé à une valeur de 20 à 90[deg.] .
<EMI ID=25.1>
et la direction de la largeur de l'électrode en ruban est inférieur à 40[deg.] , le soudage du métal de base devient non uniforme et il se forme facilement des caniveaux . Si cet angle dépasse 140[deg.] , des défauts similaires se produisent . En conséquence, <EMI ID=26.1>
dans le procédé de la présente invention, cet angle est réglé à une valeur de 40 à 140[deg.] comme illustré sur la figure 15.
Dans le procédé de la présente invention, on utilise
<EMI ID=27.1>
D.'une manière générale , on obtient de bons résultats lorsque
<EMI ID=28.1>
<EMI ID=29.1>
de stabilisation de l'arc ne peut pas être atteint et, lorsque
<EMI ID=30.1>
le métal de soudure est augmentée et les propriétés Mécaniques
<EMI ID=31.1>
<EMI ID=32.1>
la profondeur de pénétration a un degré relativement élevé.
<EMI ID=33.1>
<EMI ID=34.1>
d'éclaboussures est importante au point d'obstruer l'ajutage d'alimentation de gaz protecteur en formant des soufflures.
L'électrode en ruban que l'on utilise suivant la présente invention sera décrite ci-après.
Dans le procédé de soudage vertical ascendant de la présente invention, décrit ci-dessus , comme une matière à souder est fondue profondément , le métal de soudure est formé par la masse fondue de l'électrode en ruban et par la masse fondue du métal de base . Dans ce cas, le rapport de la dilution de la matière à souder est d'environ 45 à environ 65% . En conséquence , la composition de l'électrode en ruban devrait être déterminée en tenant compte des.' influences sur la matière à souder.
De façon plus particulière , l'électrode en, ruban de la présente invention comprend jusqu'à 0,15% de C , de 0,3 à 3,0% de Mn , de 0,05 à 0,95% de Si et de 0,05 à 0,7% de Mo à titre de composants indispensables , et elle comprend en outre , suivant les nécessités , au moins un membre choisi
<EMI ID=35.1>
à 0,05% de Nb, le restant étant constitué par du fer et les impuretés inévitables . En outre , pour le soudage d'un acier de haute résistance à la traction du type 60 kg/mm<2> , on in-
<EMI ID=36.1>
et 0,01 à 3,0% de Cu.
Dans le cas où le soudage est réalisé en utilisant une telle électrode en ruban suivant la présente invention , comme le rapport de dilution de la matière à souder est élevé et que l'apport de chaleur est relativement important lors du soudage à une seule couche pour améliorer les propriétés mécaniques de la soudure, il est indispensable d'utiliser une électrode en ruban ayant la composition mentionnée ci-dessus et, lorsqu'on utilise une telle électrode , on peut obtenir une soudure suffisamment bonne à une vitesse de soudage élevée.
Les raisons des limitations des teneurs des composants respectifs de l'électrode en ruban que l'on utilise suivant la présente invention sont données ci-après.
Le carbone abaisse la valeur au choc du métal
<EMI ID=37.1>
généralement de 0,15 à 0,17% , ce carbone est introduit dans le métal de soudure par dilution pour rendre le métal de soudure cassant .En conséquence, la teneur de C ne devrait pas être. supérieure à 0,15%.
<EMI ID=38.1>
désoxydants pour empêcher la formation de soufflures et améliorer les propriétés mécaniques du métal de soudure . Lorsque la teneur de Mn dépasse 3,0% , la résistance à la traction du métal de soudure devient trop élevée et la valeur au choc est diminuée .Lorsque la teneur de Mn est inférieure à 0,3% , on ne
<EMI ID=39.1>
0,95% , la portion soudée est fortement cassante et une cassure transcristalline se produit facilement . Lorsque, la teneur de Si est inférieure à 0,05% , on ne peut pas obtenir d'effet désoxydant . Le Mn et le Si ont pour effet d'améliorer la valeur au choc et on peut obtenir un effet synergique particulièrement excellent lorsque le rapport de mélange de Mn et de Si se situe dans une gamme particulière . De façon plus précise , lorsque le rapport Mn/Si se situe dans une gamme de 2 à 6 , la valeur au choc peut être fortement améliorée mais, lorsque la quantité de Si est supérieure à la quantité de Mn , on ne peut pas s'attendre à obtenir l'amélioration de la valeur au choc. En outre si le rapport Mn/Si se situe dans un intervalle de
2 à 6, on ne peut pas améliorer non plus la résistance aux fissurations . Pour ces raisons , dans le cadre de la présente invention , la teneur de Mn est limitée à 0,3 -3,0% et la teneur de Si est limitée à 0,05-0,95%.
Dans le soudage en une seule couche , comme dans
<EMI ID=40.1>
<EMI ID=41.1>
<EMI ID=42.1>
facilement grossis . En outre, lorsqu'on incorpore une petite quantité de Mo , cela permet d'améliorer la résistance à la traction sans réduire l'allongement et la striction. Si la <EMI ID=43.1>
devient trop élevée et si la teneur de Mo est inférieure à
<EMI ID=44.1>
nés ci-dessus. Pour ces raisons , la teneur de Mo est limitée à 0,05-0,7% dans le cadre de la présente invention.
Le Ti a pour effet d'améliorer fortement la valeur au choc du métal de soudure . Le Ti est un agent désoxydant plus puissant que le Mn et le Si et il réagit avec le N du métal de soudure pour former un nitrure. Cela signifie que le Ti réduit l'oxygène dans le métal de soudure par une activité désoxydante et qu'en outre il réduit le N atomique pour améliorer considérablemBnt les propriétés mécaniques du métal de soudure . La teneur de N dans le métal de soudure obtenu suivant la présente invention est de 0,004 à 0,007 % et, lorsqu'une telle quantité de N est combinée avec le Ti, la valeur'au choc de la soudure est amé liorée par le nitrure ainsi formé. Cependant , si la quantité de Ti dépasse 0,3% , on a une introduction excessive de Ti dans le métal de soudure au point de rendre ce métal cassant.
Si la teneur de Ti dans l'électrode est inférieure à 0,001 % , on ne peut pas obtenir d'effet important . En conséquence , la teneur de Ti est limitée à 0,001-0,3%.
Le Al est incorporé à titre de stabilisant de l'arc et il a un effet élevé lorsque le soudage est réalisé en utilisant un courant important . L'arc est adouci et la formation d'éclaboussures est réduite . Ces effets sont obtenus lorsque la.quantité de Al est faible . Lorsque la teneur de Al dépasse 0,05% , le métal de soudure est rendu assez fragile . En conséquence , la teneur de Al est limitée à une valeur de 0,05%.
Lorsqu'on incorpore au moins un élément choisi parmi B, Zr et Nb à titre de composant pour améliorer la valeur
au choc du métal de soudure , les grains cristallins sont rendus plus fins et la valeur au choc est améliorée. Ces éléments sont <EMI ID=45.1>
efficaces lorsqu'ils sont incorporés en très petites quantités.
Lorsque les teneurs de B de 2r et de Nb dépasse 0,05% , 0,1% et 0,05% respectivement . le métal de soudure est rendu cassant et des craquelures se produisent facilement . Si chacune des teneurs de B, Zr et Nb est inférieure à 0,001 %, on ne peut pas obtenir d'effet important. En conséquence les teneurs de B,
Zx et Nb sont limitées respectivement à 0,001-0,05% , 0,001-
<EMI ID=46.1>
également au départ de la matière à souder et de l'électrode
en ruban , il est nécessaire de veiller à ce que leurs quantités ne soient pas excessives . B a un effet synergique avec le Ti et la valeur au choc est fortement améliorée lorsque le rapport Ti/B se situe dans l'intervalle de 2 à 7.
Lorsqu'on soude un acier de haute résistance à la
<EMI ID=47.1>
en incorporant du Ni , du Cr et du Cu. Le Ni a pour effet d'améliorer la valeur au choc aux basses températures et la résistance à la traction. Cependant , lorsque la teneur de Ni dépasse 5,0% , il se forme facilement des fissurations et, lorsque la teneur de Ni est inférieure à 0,01% , on n'obtient pas d'effet. Le Cr et le Si sont incorporés pour améliorer la résistance. Lorsque les teneurs-de Cr et de Cu dépassent 0,8% et 3,0% respectivement , la résistance devient trop élevée , tandis que , lorsque les teneurs de Cr et de Cu sont inférieures à 0,01 % ,
<EMI ID=48.1>
Cr et Cu sont limitées respectivement à 0,01 - 5,0% , 0,018,0% et 0,01-3,0%.
Ordonnera, maintenant des exemples suivant lesquels une matière ayant une épaisseur de 25 mm est soudée en utilisant l'électrode en ruban de la présente invention avec une rainure <EMI ID=49.1>
2 nun, le soudage étant réalisé avec un courant de 1000 amples
<EMI ID=50.1>
<EMI ID=51.1>
<EMI ID=52.1>
Propriétés mécaniques :
<EMI ID=53.1>
Exemple B
<EMI ID=54.1>
Ti = 0,25 %
Matière à souder : K5D (acier de haute résistance à la traction
du type 50 kg/mm2)
Propriétés mécaniques:
<EMI ID=55.1>
Exemple C
Fil . C = 0,03 %; Mn = 2,30%: Si = 0,60 %; Mo = 0,70 %;
Ti = 0,15 % ; B = 0,007 %
Matière à souder . K5D ( Acier de haute résistance à la traction
du type 50 Kg/mm
Propriétés mécaniques :
<EMI ID=56.1>
<EMI ID=57.1>
Exemple D
Fil . C = 0,06 %; Mn = 1,55 %; Si = 0,60 % : Ni = 1,00 %;
<EMI ID=58.1>
Matière à souder : SM-58 (JIS)
Propriétés mécaniques :
<EMI ID=59.1>
Les métaux de soudure obtenus dans les exemples précédents ont montré de bons résultats en ce qui concerne l'aspect du cordon et l'essai de flexion.
A titre d'électrode en ruban , on peut utiliser suivant la présente invertion , non seulement une électrode en ruban pleine mais également une électrode en ruban à noyau
de fondant , comprenant un fondant 50 , comme illustré par la figure 16.
L'électrode en ruban à noyau de fondant, que l'on peut utiliser suivant la présente invention , sera décrite ci-après.
Un fondant comprenant une poudre de fer, des agents désoxydants , des agents scorifiants et d'autres additifs est . incorporé à l'intérieur d'une électrode en ruban de manière
que la quantité du fondant soit de 3 à 60% en poids par rapport au poids total de 1'électrode . Des particules ayant une taille de 74 à 297 u forment au moins 20% du poids total du fondant . Dans le cas de l'électrode en ruban à noyau de fondant , le fondant est plus facilement mobile à l'intérieur de l'électrode que dans le cas d'un fil à noyau de fondant, ayant une section ronde . En conséquence , la dimension des particules et leur répartition devraient être réglées dans le cas de l'électrode en ruban à noyau de fondant. Les particules de fondant ayant une
<EMI ID=60.1>
l'électrode à ruban à noyau de fondant est moulée en repliant une gaine 51 , lorsqu'on utilise de telles fines particules
de fondant , on n'arrive pas à un bon écoulement au moment de l'écoulement du fondant à l'intérieur de l'électrode et il est difficile d'entretenir une proportion d'incorporation prédéterminée du fondant . Dans le cas d'un fondant ayant une taille
de particules supérieure à 297� , des vides se forment facilement dans l'électrode et de mauvaises influences sont imposées à l'opération de soudage. En outre , ces grosses particules sont aisément mobiles à l'intérieur de l'électrode . En conséquence, un fondant ayant une taille de particules de 74 à 297� est le plus stable . Les désavantages précédents sont créés lorsque la teneur des particules ayant une taille de 74 à 297 � est inférieure à
20% . En conséquence, suivant la présente invention , on pré-
<EMI ID=61.1>
au moins 20% du fondant total.
Lorsque la quantité du fondant est inférieure à 3%. par rapport au poids total de l'électrode , l'effet scorifiant est insuffisant et la quantité de gaz formé est insuffisante pour protéger la zone de soudure. Lorsque la quantité du fondant dépasse 60% par..rapport au poids total de l'électrode , la densité du courant de soudage devient trop élevée sur l'électrode et l'électrode est souvent brûlée entièrement . En conséquence , on préfère que la quantité du fondant soit de 3 à
60% par rapport au poids total de l'électrode .
Le fondant comprend les composants indispensables suivants , chaque pourcentage étant basé sur la poids total de l'électrode :
<EMI ID=62.1>
Agent scorifiant (à l'exclusion de fluorure
<EMI ID=63.1>
Au moins l'un des éléments suivants peut être ajouté au fondant :
<EMI ID=64.1>
En outre, le fondant peut comprendre de 0, 1 à 10%
<EMI ID=65.1>
de l'électrode en ruban.
Suivant les nécessités, le fondant peut en outre comprendre au moins l'un des composants suivants:
<EMI ID=66.1>
Le Mn , le Si et le Ti sont des désoxydants et ils réagissent avec le CO en provoquant des soufflures et en l'éliminant,en séparant l'oxygène du CO , tandis qu'eux-mêmes sont convertis en oxydes. En outre , ils réagissent avec l'oxygène pour réduire la teneur d'oxygène dans le métal de soudure .
<EMI ID=67.1>
tent sous forme de scories et sont précipités à la surface
du cordon. En conséquence , ces agents désoxydants agissent également comme agents scorifiants . Le Mn est généralement ajouté sous la forme de Fe-Mn ou sous forme de Mn métallique .
Il agit non seulement comme agent désoxydant mais également comme agent améliorant la ténacité du métal 'de soudure et améliorant l'allongement.
Lorsque la teneur de Mn est inférieure à 0,4 % ,
les effets précédents sont insuffisants et, lorsque la teneur
de Mn dépasse 3,0 % , le métal de soudure est rendu cassant au point de provoquer des fissurations. Le Mn a également pour effets
<EMI ID=68.1>
limite élastique au métal de soudure .
Le Si a un effet désoxydant élevé et. il est incorporé principalement pour empêcher la formation de soufflures . On peut obtenir un bon effet désoxydant même si le Si est incorporé en une petite quantité . Cependant , si cette quantité de Si
est inférieure à 0,01 %, on ne peut pas obtenir d'effet important. Lorsque la teneur de Si dépasse 1,0% , le métal de soudure est rendu cassant .
Dans le cas.d'un soudage à couche unique et à apport de chaleur important , comme dans le procédé de soudage
de la présente invention, les grains cristallins sont facilement grossis dans la structure du métal de soudure . Le Mo a pour effet de rendre ces grains cristallins plus fins dans
la structure du métal de soudure et , de ce fait , on peut obtenir une valeur améliorée au choc. En outre , l'incorporation d'une petite quantité de Mo est efficace pour améliorer
la résistance à la traction sans réduire l'allongement et la striction. Lorsque la teneur de Mo dépasse 1,5% , la résistance à la traction devient trop élevée . Si la teneur de Mo est
<EMI ID=69.1>
<EMI ID=70.1>
Le Ti a pour effet d'améliorer la valeur au choc du métal de soudure . Le Ti a un effet désoxydant plus important que le Mn et le Si , et il réagit avec le N dans le métal de soudure pour former un nitrure . Cela signifie que le Ti réduit la teneur d'oxygène du métal de soudure par l'action
de désoxydation et réduit la teneur de N atomique pour améliorer considérablement les propriétés mécaniques du métal de soudure . La teneur de N dans le métal de soudure obtenu suivant la présente invention est de 0,004 à 0,010% . Lorsque ce N est combiné avec le Ti , une solidification se développe , le nitrure à haut point de fusion agissant comme point central .
En conséquence , la zone de soudure peut atteindre une très fine tenture comportant de la ferrite initialement précipitée beaucoup plus mduite -, la valeur au choc étant fortement améliorée . '
Lorsque la teneur de Ti dépasse 0,6% , on a une introduction excessive de Ti dans le métal de soudure au point de rendre celui-ci cassant. Lorsque la teneur de Ti est inférieure à 0,001% , on ne peut pas s'attendre à obtenir les effets précédents . En conséquence , la teneur de Ti est limitée
à 0,001-0,6% .
En ce qui concerne la limitation de Al, celui-ci
a un effet de - stabilisation de l'arc et on le limite à
0, 05 % .
Pour améliorer la valeur au choc de la soudure,
on peut ajouter au fondant au moins l'un des éléments formés
<EMI ID=71.1>
à 0,05 % de Nb. Si ces éléments sont incorporés en des quantités se situant dans ces gammes , la structure du métal de soudure est rendue plus fine et la valeur au choc est améliorée , comme dans le cas d'une électrode en ruban pleine .
L'agent scorifiant forme une scorie recouvrant la surface du cordon durant le soudage pour protéger le métal de soudure chauffé contre l'atmosphère et empêcher ainsi l'oxydation de la surface du cordon . Après l'enlèvement de la scorie, lorsque la soudure s'est suffisamment refroidie , on obtient un très bel aspect de cordon.
La formation de rayures sur le métal de soudure , provoquées par le sabot de support coulissant en cuivre, à refroidissement par eau , soutenant le métal de soudure , peut être empêchée de façon efficace en formant une scorie entre ce sabot et la surface du cordon. Comme agent scorifiant , on utilise au moins un élément choisi parmi les oxydes , tels
<EMI ID=72.1>
Il
après sont inclus dans ces agents scorifiants mais ils montrent des effets différents en plus de l'activité de scorification En conséquence , ils sont oncsidérés séparément par rapport aux agents scorifiants dans le présent cas .
Les oxydes de métaux ont également un effet de stabilisation de l'arc et ils entretiennent l'arc à l'état
étalé pour éviter la formation d'éclaboussures . Dans le cas d'une électrode en ruban à noyau de fondant en particulier ,
si le transfert des gouttelettes est du type globulaire , la caractéristique mentionnée ci-dessus de profonde excavation de
la rainure est perdue. En conséquence , si l'arc est maintenu
à l'état étalé , la pénétration s'avance uniformément dans la rainure et il ne se ; crée pas de manque de fusion, tandis
que la formation d'éclaboussures est empêchée .
Lorsque la teneur d'agent scorifiant est inférieure
à 0,1% , cette quantité est insuffisante et la surface du cordon n'est pas recouverte totalement , avec pour résultat que ce cordon devient non uniforme. Lorsque la teneur d'agent scorifiant dépasse 15% , il se forme un bain de scorie dans la masse fondue , empêchant une formation uniforme de l'arc et rendant <EMI ID=73.1>
celui-ci instable. En outre , en raison de la quantité excessive de la scorie , il se forme des caniveaux . Pour ces raisons ,
la teneur de l'agent scorifiant est limitée à 0,1-15%. Parmi
<EMI ID=74.1>
<EMI ID=75.1>
exemple un sable de silice et de la séricite , a pour effet de répartir de façon uniforme la scorie sur la surface du cordon et de donner une scorie ayant une bonne propriété d'enlèvement
<EMI ID=76.1>
à 0,1% , on n'obtient pas d'effet et, lorsque la teneur de
<EMI ID=77.1>
coté acide et la valeur au choc est réduite. En conséquence , la teneur de Si02 est limitée à 0,1-10,0%.
<EMI ID=78.1>
comme agents scorifiants mais ont également pour effets d'affiner le métal fondu et de séparer les inclusions métalliques pour les envoyer dans la scorie . Ils ont également des effets de
<EMI ID=79.1>
constituent des substances très efficaces . D'une manière
<EMI ID=80.1>
fluorures de métaux , tels que mentionnez ci-dessus , peuvent également être incorporés . On peut prévoir en combinaison deux des ces fluorures de métaux ou plus. Dans le cas de l'électrode en ruban en particulier , l'arc est élargi et il est alors possible d'y inclure de l'air ambiant. De ce fait , les effets attendus peuvent encore être améliorés par incorporation des fluorures de métaux.
Lorsque la teneur de fluorure de métal est infé-
<EMI ID=81.1>
précédents et , lorsque la teneur de fluorure de métal dépasse
10% , l'arc devient stable et la.formation d'éclaboussures est renforcée , avec pour résultat qu'on n'arrive pas à un intérêt pratique.
En plus , l'effet d'abaissement du point de fusion de la scorie et d'obtention d'un bon état de recouvrement sur
la totalité de la surface du cordon peut également être atteibt par l'incorporation des fluorures de métaux .
Dans le cas d'un acier à heure résistance à la traction du type 60 Kg/mm<2> , on peut arriver à une combinaison appropriée de la résistance à la traction et de la valeur au choc
par incorporation de Ni, Cr et Cu. Le Ni a pour effet d'améliorer la valeur au choc aux basses températures et la résistance à l�traction. Si la teneur de Ni dépasse 5,0 % , il se forme faci- lement des fissurations , tandis que , si la teneur de Ni est inférieure à 0, 01 % , on n'obtient pas d'effet . Le Cr et le Cu sont incorporés pour améliorer les résistances . Si la teneur
<EMI ID=82.1>
devient trop élevée , tandis que , si les teneurs de Cr et de Cu sont inférieures à 0,01% , on n'obtient pas d' effet . En conséquence , on préfère que les teneurs de Ni , de Cr et de Cu soient
<EMI ID=83.1>
3,0 % . On peut ajouter au fondant des éléments d'alliage sous forme de substances métalliques et/ou de composés métalliques..
On décrira' maintenant des formes de réalisation
de l'électrode en ruban à noyau de fondant suivant la présente invention . La teneur de fondant dans l'électrode est ajustée
à 20% et l'électrode en ruban utilisée a une épaisseur de 1,2 mm et une largeur de 11 mm .
Exemple E
[Conditions de soudage
<EMI ID=84.1> Epaisseur du métal de base : 25 mm
Allure de la rainure : forme en V , angle de rainure de 20[deg.] ,
écartement de rainure de 3 mm
Courant de soudage : 1000 ampères
Tension d'arc . 36 volts
Vitesse de soudage : 25 cm/minute
<EMI ID=85.1>
nute Source de puissance pour le soudage : courant continu à tension
constante , électrode positive
Electrode de soudage : électrode en ruban à noyau de fondant ,
le fondant étant incorporé en une quantité de 20% par rapport au poids total de l'électrode.
<EMI ID=86.1>
<EMI ID=87.1>
<EMI ID=88.1>
<EMI ID=89.1>
<EMI ID=90.1>
<EMI ID=91.1>
<EMI ID=92.1>
<EMI ID=93.1>
Une forme de réalisation suivant la présente invention , dans laquelle un métal d'apport est déposé à l'avance dans la rainure sera décrite'avec référence à la figure 8 .
On préfère qu'un métal d'apport 18 soit disposé dans la partie interne de la rainure . Le soudagë vertical ascendant est réalisé , tout en faisant fondre ce métal d'apport 18. Sur la figure 8, les numéros de référence 1, 27 et 28 désignent respectivement la matière à souder , un sabot de support coulissant en cuivre à refroidissement par eau , du côté avant de la matière à souder , et une électrode en bande.
Comme métal d'apport, on peut employer une barre pleine englobant des.agents désoxydants et des composants d'alliage pour améliorer les propriétés mécaniques de la soudure , ou bien on peut utiliser une barre tubulaire comprenant un tube métallique dans lequel sont incorporés des agents désoxydants , des éléments d'alliage et des agents scorifiants . En outre ,
on peut utiliser une barre enrobée , formée en enrobant un
noyau métallique par des composants d'enrobage, des agents désoxydants et une poudre de fer.
L'alimentation du métal d'apport jusqu'au voisinage de l'arc de l'électrode en ruban suivant la présente invention sera décrite en considérant plus particulièrement les figures 9,
10 et 11, sur lesquelles les numéros de référence 21, 22 , 23,
24 ,25, 26 , 27 , 28, 29, 30 et 31 désignent respectivement des rouleaux d'alimentation de l'électrode en ruban , un rouleau d'alimentation de métal d'apport , un ajutage de guidage du
métal d'apport , une entrée d'alimentation de gaz protecteur,
un métal d'apport , un sabot de support coulissant en cuivre ,
à refroidissement par eau , situé du côté arrière , un sabot
de support coulissant en cuivre , à refroidissement par eau , situé du coté avant , une électrode en ruban , un ajutage d'a-limentation de gaz protecteur , une entrée d'alimentation de
gaz protecteur , et une tête d'alimentation d'électricité .
Le métal d'apport 25 est alimenté au voisinage de l'arc de l'électrode en ruban 28 à travers l'ajutage de guidage 23
grâce aux rouleaux d'alimentation 22. L'ajutage de guidage
23 est un conduit en cuivre et il est relié à la matière à souder. Comme un arc est formé entre le métal d'apport 25 et l'électrode en ruban 28, le métal d'apport est totalement fondu par la chaleur de l'arc et la chaleur de la masse fondue disposée en dessous . Cette masse fondue est maintenue du
côté avant et du coté arrière par les sabots de support coulissants . Comme illustré par la figure 11 , le sabot de support coulissant 26, situé du côté arrière , est plus long que le sabot de support coulissant 27 prévu du côté avant . La raison est que , lorsqu'on réalise un soudage en utilisant l'électrode en ruban 28, l'arc se crée au-dessus du sabot de support coulissant 27 prévu du côté avant . L'entrée d'alimentation
de gaz protecteur 24 est prévue dans le sabot de support coulissant 26 situé du côté arrière et l'effet de protection peut être ainsi renforcé . Le sabot de support coulissant 26 prévu du côté arrière est maintenu depuis le côté avant , à travers l'écartement de base de la rainure de soudage par un bras
de support et il est pressé contre la matière 1 à souder. Un conduit de refroidissement par eau, un conduit de gaz protecteur , etc , sont introduits depuis le côté avant. En conséquence , ces sabots de support coulissants à refroidissement
par eau, le porte-électrode de l'électrode en ruban, le dispositif d'alimentation de métal d'apport, etc, sont prévus sur
le même chariot et , de ce fait , le soudage peut être utilisé depuis le côté avant et un soudage peut être réalisé de la sorte avec un rendement élevé. On préfère que le métal d'apport 25 soit alimenté depuis le dessus , comme illustré par les dessins.
On préfère aussi que le métal d'apport 25 soit alimenté très près de la tête de l'arc de l'électrode en ruban 28, comme illustré par la figure 10. Si le métal d'apport est alimenté
à une zone plus interne , comme l'arc ne frappe pas alors ce métal d'apport 25,celui-ci est projeté dans la masse fondue
et laissée à l'état non fondu , ou bien il est impossible d'alimenter le métal d'apport en une quantité suffisante . Par contre , si la position d'alimentation du métal d'apport est trop haute , comme l'arc n'est engendré qu'.à la position mentionnée ci-dessus, des défauts , tels qu'un manque de fusion, se produisent dans la partie interne de la rainure. En conséquence, il est préférable que la position d'alimentation du métal d'apport
se situe dans une zone allant du voisinage de la face arrière de la matière à souder jusqu'au centre de l'épaisseur de cette mati ère .
Une forme de réalisation du procédé de la présente invention , suivant laquelle le sabot de support coulissant prévu du côté avant de la rainure est élevé en accord avec la vitesse d'élévation de la masse fondue sera décrite ci-après .
Si on considère la figure 14, deux trous d'inspection sont formés dans le sabot de support coulissant 2 et des photodétecteurs 33a et 33b sont disposés sur des cylindres de support 32a et 32b reliés aux trous d'inspection . Un élément photodétecteur , un circuit amplificateur et un circuit "ouvertfermé" sont prévus dans chaque photodétecteur . Le circuit "ouvert-fermé" prévu dans les photodétecteurs 33 Et 33b est relié à un moteur de commande (non représenté) prévu pour dé-
.
placer le sabot de support coulissant 2 de manière ascendante .
Les circuits "ouvert-fermé" , prévus dans les photodétecteurs
33 et 33b sont agencés de telle sorte que , lorsque les élé-
<EMI ID=94.1>
du métal fondu , les circuits correspondants sont ouverts pour arrêter le moteur de commande. Comme l'opération de soudage est continue , même tandis que le sabot de support coulissant 2 n'est pas déplacé de façon ascendante , la masse fondue s'élève graduellement et elle arrive finalement à la position obstruant le trou d'inspection relié au photodétecteur 33b. A ce stade , l'élément photodétecteur 32b est prévu dans le photodétecteur 33b décèle la lumière du métal fondu pour fermer le circuit "fermé-ouvert" afin de commander le moteur d'entraînement .
Lorsque la masse fondue s'élève à nouveau jusqu'à la,position obstruant le trou d'inspection relié au photodétecteur 33a, l'élément photodétecteur 32a décèle la lumière du métal fondu pour actionner le circuit "fermé-ouvert" , de manière que la vitesse d'entraînement du moteur de commande soit augmentée afin d'accroître la vitesse
<EMI ID=95.1>
tesse d'élévation du sabot de support 2 est alors plus élevée que la vitesse d'élévation de la masse fondue . De cette manière , le sabot de support coulissant peut être élevé en synchronisme avec l'élévation de la surface de la masse fondue.
Comme cela paraît de l'illustration précédente , suivant le procédé de la présente invention, comme le soudage est réalisé tout en faisant fondre la rainure en créant un affouillement , la largeur de l'arc provenant de l'électrode en ruban et la grande force de cet arc .permettent d'obtenir une pénétration profonde et suffisante.
En conséquence, l'aire transversale de la rainure peut être fortement réduite et, de ce fait, l'apport de chaleur de soudage peut être réduit également , tandis que le rendement de soudage peut être amélioré. En outre , la ténacité de la zone influencée par la chaleur peut être améliorée. Il s'agit la d'excellents effets obtenus grâce à la présente invention.
REVENDICATIONS
1. Un procédé de soudage à arc vertical ascendant , comprenant l'alimentation d'une électrode en ruban dans une direction suivant laquelle le plan comprenant la direction de la largeur de cet électrode est transversal à la ligne de soudure , la création d'un arc entre cette électrode et une masse fondue et/ou un métal de base supérieur , situé au-dessus de la surface de la masse fondue , la fusion du métal de base supérieur- au-dessus d'un sabot de support coulissant prévu
du côté de la surface avant de la rainure , et la réalisation du soudage par agrandissement de l'espace de la rainure et chute simultanée du métal fondu sur la masse fondue inférieure pour s'y déposer.
2. Procédé de soudage à arc_vertical ascendant sui-