BE842708A - Procede et dispositif pour accroitre les possibilites de soudage des aciers sous hauteapport calorifique - Google Patents

Description

  CENTRE DE RECHERCHES METALLURGIQUES -

CENTRUM VOOR RESEARCH IN DE METALLURGIE,

  
Association sans but lucratif -

  
Vereniging zonder winstoogmerk à BRUXELLES, (Belgique).

  
Procédé et dispositif pour accroître les possibilités

  
de soudage des aciers sous haut apport calorifique.

  
La présente invention est relative à un procédé et à un dispositif pour accroître les possibilités de soudage des aciers sous haut apport calorifique.

  
Du point de vue de l'économie du soudage, il y a intérêt à déposer le métal en un petit nombre de passes, les dépôts étant de forte section, ce- qui requiert l'emploi d'un

  
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on peut utiliser pour une tôle d'épaisseur déterminée est limité par la dégradation des propriétés mécaniques, en particu-

  
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Cette dégradation résulte d'une altération de la structure et en particulier d'un grossissement du grain et de la formation de constituants fragiles, en relation avec le cycle thermique auquel est soumis l' acier .

  
Ce cycle thermique peut âtre caractérisé par trois paramètres qui sont la température maximale atteinte, le temps de maintien à une température déterminée et le temps de refroidisse-

  
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fèrent peu au voisinage de la ligne de fusion. Le temps de maintien à température élevée, par exemple 1000[deg.]C, conditionne le grossissement du grain. Le temps de refroidissement de 800[deg.] à
500[deg.]C détermine la nature des constituants formés.

  
La figure L ci-annexée est donnée à titre d'exemple non limitatif, pour illustrer un mode de représentation d'un tel cycle thermique tel qu'il est utilisé actuellement.

  
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le temps en abscisse (sec.).

  
La courbe A B C D E F G représente un cycle thermique relatif à l'assemblage de deux tôles par soudage dit "électrogaz". On constate d'abord que la température du métal croît (partie A B C) jusqu'à une valeur maximale qui est maintenue pendant un certain temps (partie C D) puis le métal subit un refroidissement relativement lent suivant la courbe D E G.

  
Le temps (B E) de maintien à la température élevée de 1000[deg.]C est assez long et peut de ce fait provoquer un grossissement préjudiciable du grain. D'autre part, le temps de refroidissement de
800[deg.] (F) à 500[deg.]C (G) est égal à TR 800-500 et d'après l'allure de la partie F G de la courbe de refroidissement, il y a de sérieux risques de formation de constituants nuisibles, par exemple fragiles.

  
La présente invention a pour objet un procédé per&#65533; mettant de remédier à ces inconvénients et par conséquent d' obtenir de bonnes propriétés mécaniques dans la zone influencée thermiquement.

  
Le procédé, objet de la présente invention, est essentiellement caractérisé en ce que-, dès que la température de la zone influencée thermiquement par la soudure atteint sa valeur maximale, on effectue immédiatement son refroidissement d'une façon énergique pour faire décroître rapidement cette température jusqu'à une valeur suffisamment basse pour assurer la formation d'une structure marte nsitique, et pour laisser subsister dans la dite zone influencée thermiquement une quantité de chaleur capable d'assurer automatiquement le revenu de la martensite précédemment formée.

  
Suivant une modalité de l'invention, on réalise le cycle thermique approprié en refroidissant au moins le métal de soudure.

  
Suivant.une deuxième modalité de l'invention, on réalise le cycle thermique approprié er. refroidissant au moins le métal de base au voisinage immédiat de la soudure.

  
Suivant une autre modalité de l'invention, on réalise le refroidissement en faisant circuler un fluide réfrigérant énergique, à l'état liquide ou gazeux.

  
On effectue avantageusement suivant l'invention, la régulation automatique du refroidissement de la façon suivante : on relève sur les tôles à souder le cycle thermique dans la zone influencée thermiquement, on compare ces cycles à un cycle de consigne considéré comme idéal pour l'obtention de la microstructure recherchée et préalablement établi, et en cas de divergences, on corrige l'écart constaté en agissant sur les commandes du débit de fluide réfrigérant.

  
La présente invention a également pour objet un dispositif permettant de mettre en oeuvre le procédé décrit cidessus. 

  
Le dispositif, objet de la présente invention, est essentiellement caractérisé en ce qu'il comprend des chemises de circulation d'un fluide réfrigérant destiné à refroidir la zone de soudage, c'est-à-dire le bain de fusion et la zone influencée thermiquement, et des moyens permettant de régler le refroidissement de façon à soumettre la zone de soudage d'abord à une trempe et ensuite à un revenu de la structure produite par la dite trempe.

  
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les tôles à assembler et des patins de soudage, les chemises de circulation du fluide réfrigérant sont avantageusement, suivant l'invention, constituées par au moins les enveloppes des dits patins de soudage.

  
Dans tous les cas, les chemises de circulation du fluide réfrigérant peuvent être constituées, suivant l'invention, par des bottes en contact avec les tôles sur une ou sur les deux faces de celles-ci de part et d'autre du bain de fusion. Les dimensions de ces bottes doivent être suffisantes pour assurer le refroidissement voulu sur une hauteur convenable de soudure.

  
Si on soude à l'aide de patins, les bottes constituant les chemises de circulation du fluide réfrigérant sont solidaires des patins de soudage et de ce fait, se déplacent avec les dits patins. En outre, un des moyens permettant de régler le refroidissement est constitué par un mécanisme destiné à assurer le déplacement des dites bottes par rapport aux patins de soudage.

  
Un autre moyen permettant de régler le refroidissement,utilisable seul ou en combinaison avec le précédent, dans les cas de patins de soudage et/ou de bottes de refroidissement, est constitué par une vanne destinée à faire varier le débit du fluide réfrigérant en circulation.

  
Le système avec bottes de refroidissement peut \ être utilisé avantageusement dans le cas du soudage à l'arc submergé et dans ce cas, les dites bottes sont solidaires du dispositif de soudage.

  
Bien entendu, les deux systèmes c'est-à-dire patins seuls et bottes solidaires des dits patins sont utilisables séparément ou en combinaison dans le cas bien connu du soudage dit "électrogaz".

  
Les figures 2 et 3 ci-annexées sont données à

  
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objet de la présente invention.

  
La figure 2 est un diagramme semblable à celui de la figure l,mais concerne un cycle thermique conforme à l'invention (formation de martensite revenue) . La figure 3 est un mode de construction d'un dispositif permettant de mettre en oeuvre le procédé décrit cidessus.

  
Sur le diagramme de la figure 2, les températures

  
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comme sur le diagramme de la figure 1 jusqu'à la même valeur maximale, mais dès que cette température maximale est atteinte, le métal subit un refroidissement rapide suivant la courbe C H I sans maintien de la température maximale. Ce refroidissement rapide ou trempe (C H I) a pour effet de faire apparattre une structure martensitique. Le temps de maintien à la

  
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qui est nettement inférieur au segment B E représentant la même caractéristique dans le cas du diagramme 1. il en résulte que dans le cas du cycle thermique du diagramme 2, il n'y a pratiquement aucun risque de provoquer..un grossissement préjudiciable du grain. Ce refroidissement rapide est obtenu en agissant sur les vannes de façon à mettre en oeuvre un débit d'eau de réfrigération suffisamment important. Par la suite, on ajuste le débit d'.eau en fin de refroidissement rapide (au moment correspondant au point I) de façon à laisser subsister une quantité de chaleur suffisante pour assurer automatiquement le re-

  
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au refroidissement rapide.

  
Suivant la figure 3, les deux tôles (1) et (2) doivent être assemblées par soudage dit "électrogaz". Les deux patins de soudage sont représentés en (3) et (4) et le lit de fusion est formé entre ces deux tôles et ces deux patins au moyen du fil (5).

  
Les patins de soudage (3) et (4) comportent une chemise de circulation d'eau de réfrigération, le circuit parcouru étant représenté par la tubulure (6) d'amenée d'eau, le trait pointillé (7) et la tubulure (8) de sortie pour le patin

  
(3) et respectivement la tubulure (9), le trait pointillé (10) et la tubulure (11), avec les mêmes significations, concernant le patin (4).

  
Le refroidissement est également assuré par des boites (12) et (13) solidaires respectivement des patins (3) et

  
(4). L' entrée et la sortie de l'eau dans la botte (12) sont représentées par les flèches (14) et (15) et pour la botte (13), par les flèches (16) et (17).

  
Ce dispositif permet d'accroître les possibilités de soudage des aciers sous haut apport calorifique d'une façon simple et peu coûteuse. 

REVENDICATIONS

  
1. Procédé pour accroître les possibilités de soudage des tôles en acier sous haut apport calorifique caractérisé en ce que dès que la température de la zone influencée thermiquement par la soudure atteint sa valeur maximale, on effectue immédiatement son refroidissement d'une façon énergique pour faire décrottre rapidement cette température jusqu'à une valeur suffisamment basse pour assurer la formation d'une structure martensitique, et pour laisser subsister dans la dite zone influencée thermiquement: une quantité de chaleur capable d'assurer automatiquement le revenu de la martensite précédemment formée.

Claims (1)

1. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'on réalise le cycle thermique approprié en refroidissant au moins le métal de soudure.

   3. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'on réalise le cycle thermique approprié en refroidissant au moins le métal de base au voisinage immédiat de la soudure.

   4. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'on réalise le refroidissement en faisant circuler un fluide réfrigérant énergique, à l'état liquide ou gazeux.

   5. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'on effectue la régulation automatique du refroidissement de la façon suivante : on relève sur les tôles à souder le cycle thermique dans la zone <EMI ID=10.1>

   consigna considéré comme idéal pour L'obtention de la micro-structure recherchée et préalablement établi, et en cas de divergences, on corrige l'écart constaté en agissant sur les commandes du débit de fluide réfrigérant.

   6. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé décrit dans l'une ou l'autre des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend des chemises de circulation d'un fluide réfrigérant destiné à refroidir la zone de soudage, c'està-dire le bain de fusion et la zone influencée thermiquement,

   et des moyens permettant de régler le refroidissement de façon

   à soumettre la zone de soudage d'abord à une trempe et ensuite

   à un revenu de la structure produite par la dite trempe.

   7. Dispositif suivant la revendication 6, caractérisé en ce que, dans le cas où le bain de fusion est délimité par les tôles à assembler et deux patins de soudage, les chemises de circulation du fluide réfrigérant sont constituées par au moins les enveloppes des dits patins de soudage.

   8. Dispositif suivant la revendication 6, caractérisé en ce que les chemises de circulation du fluide réfrigérant sont constituées par des bottes en contact avec les tôles sur une ou sur les deux faces de celles-ci, de part et d'autre du bain de fusion.

   9. Dispositif suivant la revendication 8, caractérisé en ce que les dimensions des bottes de refroidissement sont suffisantes pour assurer le refroidissement voulu sur une hauteur convenable de soudure.

   10. Dispositif suivant l'une ou l'autre des revendications 6 à 9, caractérisé en ce que, dans le cas du soudage avec patins, les bottes constituant les chemises de circulation du fluide réfrigérant sont solidaires des patins de soudage et de ce fait, se déplacent avec les dits patins. 11. Dispositif suivant l'une ou l'autre des revendications 6 à 10, caractérisé en ce qu'un des moyens permettant de régler le refroidissement est constitué par un mécanisme destiné à assurer le déplacement des dites bottes par rapport aux patins de soudage.

   12. Dispositif suivant l'une ou l'autre des revendications 6 à 11, caractérisé en ce qu'un moyen permettant de régler le refroidissement est constitué par une vanne destinée

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