Procédé de soudure en bout. Les procédés de soudure en bout connus sont: 10 la soudure électrique par résistance, 20 la soudure électrique par étincelles, 30 la soudure autogène par pression ou soudure au chalumeau par pression.
1e Dans la soudure électrique par résis tance, les pièces, usinées au préalable de façon à s'adapter exactement, sont poussées l'une contre l'autre. Un courant intense tra verse les extrémités à souder et les chauffe sur une certaine longueur de part et d'autre de la surface de contact, jusqu'au moment où un ramollissement suffisant est atteint. Le refoulement qui s'opère alors produit un bourrelet caractéristique aux dépens de la longueur de la pièce. En dehors d'une ma chine lourde, chère et encombrante, l'usinage préalable et les travaux de finissage pour enlever la surépaisseur du bourrelet sont coûteux et le travail est relativement lent.
Le refoulement, qui est accompagné d'une perte de longueur correspondante, est assez consi dérable. La résistance aux efforts, surtout aux efforts dynamiques, se trouve sensible ment diminuée par rapport à celle d'une pièce correspondante non soudée. Ce fléchissement de la résistance est dû à la transformation profonde que le matériau a subie sur une zone assez large de part et d'autre de la soudure.
20 Pour éviter ces inconvénients, on a créé le procédé de la soudure électrique par étin- celles. Ce procédé ne demande plus l'usinage des extrémités; un arc fond les surfaces à souder sans échauffement nuisible des parties adjacentes. Un refoulement rapide projette les parties fondues à la surface où elles for ment alors une simple petite bavure ou arête facile à enlever au burin. Les caractéristiques mécaniques se trouvent grandement amélio rées parce que la zone de soudure est très étroite, si bien que la structure du métal reste intacte jusqu'au. voisinage immédiat de cette zone. La résistance mécanique est voisine de celle d'une pièce homogène et le refoulement minime est sans aucune importance dans la plupart des cas.
Par contre, l'appareillage électrique pour ce procédé est très coûteux et l'appel de courant au moment de la soudure est tellement considérable qu'il n'est pas tou jours possible d'installer une telle machine.
<B>30</B> Le procédé de soudure autogène par pression utilise la flamme nxy-acétylénique comme source de chaleur et correspond tout à fait à la soudure électrique par résistance exposée dans le paragraphe 10 ci-dessus, mais sans l'emploi d'une machine à souder encom brante. Les surfaces doivent être usinées au préalable pour s'adapter exactement. L'échauf fement est graduel et relativement lent. Il est conduit de façon à ce que les extrémités à souder se ramollissent sur une certaine lon gueur.
Le refoulement subséquent est assez considérable et donne lieu à la formation d'un bourrelet d'une longueur à peu près égale au diamètre lorsqu'il s'agit d'une pièce cylindrique. Le procédé présente l'avantage de pouvoir être exécuté avec un poste de sou dure de faible capacité. Cependant, les incon vénients de la soudure électrique par résis tance ne peuvent pas être évités par cette mé thode utilisant la flamme oxy-acétylénique.
Lorsqu'on essaye d'accélérer la soudure dans le procédé de soudure autogène par pres sion en employant des becs d'une puissance plus grande, on n'obtient que des fusions lo cales qui laissent des trous latéraux, sans parvenir à accélérer et à améliorer la sou dure, parce que la chaleur nécessaire est ame née aux surfaces à souder en majeure partie par conduction.
Le procédé selon la présente invention vise à vaincre ces difficultés et est caracté risé en ce qu'on chauffe intensément et avec rapidité les surfaces à souder, en faisant agir les flammes sur ces surfaces elles-mêmes, et en ce qu'on amène, avec rapidité, ces sur faces en contact lorsque leur couche superfi cielle est arrivée à la fusion.
Par exemple, dans le cas de la soudure en bout de deux pièces cylindriques d'après le nouveau procédé, il ne s'agit plus d'un échauffement latéral lent, mais d'un échauf fement frontal tellement fort et rapide qu'on obtient une soudure identique à la soudure électrique par étincelles avec tous ses avan tages sans en nécessiter l'appareillage coû teux, lourd et encombrant.
Il n'est plus nécessaire d'avoir des sur faces usinées au préalable parce qu'il est facile de fondre toutes les aspérités émer geant de celles-ci.
En général, on aura avantage à compen ser les pertes des surfaces latérales par rayonnement et convection par une gradation des flammes ou par un léger chauffage auxi liaire de ces surfaces.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, deux manières d'exécuter le pro cédé selon l'invention.
Fig. 1 montre, schématiquement, deux pièces destinées à être soudées bout à bout par pression. Fig. Ibis représente les deux pièces selon fig. 1, après soudure par le procédé connu de soudure autogène par pression.
Fig. 2 illustre le premier exemple d'exé cution du procédé selon l'invention.
Fi-. 2bis montre, schématiquement, les deux pièces soudées par le procédé illustré par la fig. 2.
Fig. 3 se rapporte à un deuxième exemple d'exécution du procédé selon l'invention. Considérant les fig. 1 et Ibis, deux barres rondes 1, 2 sont à souder bout à bout. Par le procédé connu de soudure autogène par pression, on obtient, après soudure, une pièce telle que celle représentée sur la fig. Ibis, plus courte que la longueur initiale totale des barres 1 .et 2 et présentant un fort ren flement dans la région médiane en 3.
Dans l'exemple d'exécution du procédé selon l'invention, que montre la fig. 2, on opère comme suit: On chauffe intensément et avec rapidité les surfaces 4 .et 5 des pièces 1 et 2 qui sont les surfaces à souder l'une contre l'autre. Pour cela, on fait agir les flammes 6, 7 d'un chalumeau sur ces surfaces 4, 5 elles-mêmes, préalablement disposées en regard l'une de l'autre, comme le montre cette fig. 2. Les flammes 6 et 7 agissent sur lés surfaces à. souder à la fois par convection, rayonnement et conduction. Pour cela, on dispose ces flammes dans l'espace compris entre ces sur faces.
Dès que la couche superficielle des sur faces 4.et 5 est arrivée à la fusion, on enlève les flammes 6 et 7 de la position qu'elles occupent entre ces surfaces et on rapproche très rapidement ces dernières l'une de l'autre pour les appliquer l'une sur l'autre avant qu'elles aient eu le temps de se refroidir. On obtient ainsi une pièce soudée - présentant l'aspect de la fig. 2bis. On remarquera immé diatement les avantages que présente la forme de la pièce b selon fig. 2bis par rap port à celle qu'indique la fig. Ibis.
Dans l'exemple selon fig. 3, on a une série de flammes 6 qui agissent sur la surface 4 et une série de flammes 7 qui agissent sur la surface 5.
Cette manière de procéder offre l'avan tage de permettre un chauffage plus uni forme sur toute l'étendue de ces surfaces 4 et 5.
En vue de réaliser un. chauffage uni forme, on peut aussi donner un mouvement relatif entre les flammes et les surfaces à souder, pendant le chauffage des surfaces.
Suivant la matière à souder et la façon dont l'échauffement aura été conduit, le temps disponible sera plus ou moins grand pour amener les pièces de la position de chauffage dans la position de soudure propre ment dite. Ce temps assez court est en géné ral de l'ordre d'une fraction de seconde.
On peut augmenter <B>le</B> temps disponible en chauf fant la partie' centrale au début un peu plus fort et en continuant, pendant le rapproche ment, le chauffage contre les pertes de cha leur par convection et rayonnement, ce qui permet en même temps de maintenir une atmosphère neutre ou réductrice pendant toute la durée de la soudure.
En opposition à la soudure autogène par pression, il serait préférable, dans le procédé selon l'invention, d'utiliser pour le mouve ment de rapprochement, non pas des dispo sitifs à main lents, mais plutôt des moyens automatiques, à ressort par exemple, des moyens électriques ou pneumatiques s'y prê tant très bien aussi. Dans ce cas, le déclen chement, qui pourrait être automatique, se ferait au moment où les surfaces à souder auraient atteint la température de soudure. L'impulsion pour le déclenchement pourrait être donnée par un thermocouple, un pyro mètre ou un instrument analogue.
Pour des matières sensibles aux tensions thermiques, telles qu'aciers spéciaux ouf onte, on peut prévoir un préchauffage comme il est pratiqué couramment, par exemple, dans la soudure électrique à l'arc de fonte.
En général, la flamme oxy-acétylénique sera la source de chaleur la plus commode. Cependant, il sera parfois préférable d'utili ser des flammes plus douces comme, par exemple, pour la soudure de matières thermo plastiques. L'acier inoxydable, d'autre part, peut nécessiter la flamme d'hydrogène atomi que. On peut même se passer dans certains cas d'une source de gaz et utiliser la flamme électrique obtenue par soufflage magnétique d'un arc.
Ce dernier procédé peut être inté ressant quand il s'agit de souder des pièces de section inégale, ou bien d'alliages à point de fusion ou de conductibilité thermique,dif- férents, qui se prêteraient mal à la soudure électrique par rapprochement.
Ajoutons que, dans le nouveau procédé, on chauffe les surfaces à souder des pièces avec la partie la plus chaude de la flamme tout en employant des flammes plus puis santes et plus nombreuses que pour la sou dure autogène par pression.
Le tableau ci-après donne un exemple comparatif sur la base d'un. exemple prati que, pour faire ressortir les, avantages du procédé que l'on vient de décrire vis-à-vis du procédé usuel de soudure autogène par pression.
EMI0003.0027
Soudure <SEP> selon <SEP> l'invention
<tb> Soudure <SEP> autogène <SEP> par <SEP> pression <SEP> (à <SEP> titre <SEP> indicatif <SEP> seulement, <SEP> sans <SEP> en
<tb> limiter <SEP> la <SEP> portée)
<tb> <I>Préparation</I>
<tb> égaliser <SEP> les <SEP> surfaces, <SEP> nettoyer <SEP> les <SEP> bords <SEP> nulle
<tb> <I>Soudicre <SEP> de <SEP> barres <SEP> de <SEP> fer</I>
<tb> <I>diamètre</I> <SEP> temps <SEP> chalumeau <SEP> consommation <SEP> temps <SEP> chalumeau <SEP> cousommation
<tb> 10 <SEP> mm <SEP> 1 <SEP> min. <SEP> 600 <SEP> L <SEP> 10L <SEP> 20 <SEP> sec. <SEP> 2 <SEP> X <SEP> 600 <SEP> L <SEP> 7 <SEP> L
<tb> 20 <SEP> mm <SEP> 2 <SEP> min. <SEP> 750 <SEP> L <SEP> 25 <SEP> L <SEP> 40 <SEP> sec.
<SEP> 2 <SEP> X <SEP> 600 <SEP> L <SEP> 13 <SEP> L
EMI0004.0000
Soudure <SEP> selon <SEP> l'invention.
<tb> Soudure <SEP> autogène <SEP> par <SEP> pression <SEP> (à <SEP> titre <SEP> indicatif <SEP> seulement, <SEP> sans, <SEP> en
<tb> limiter <SEP> la <SEP> portée)
<tb> <I>Largeur <SEP> du <SEP> bourrelet</I>
<tb> égal <SEP> ou <SEP> supérieur <SEP> au <SEP> diamètre <SEP> environ <SEP> égal <SEP> à <SEP> 1/1o <SEP> du <SEP> diamètre
<tb> <I>Consommation <SEP> de <SEP> chaleur</I>
<tb> <I>en <SEP> moyenne <SEP> en <SEP> %</I> <SEP> 100 <SEP> 50
<tb> <I>Finissage</I> <SEP> usinage <SEP> presque <SEP> nul
<tb> <I>Résistance <SEP> au <SEP> choc <SEP> en</I>
<tb> <I>d'une <SEP> pièce <SEP> non <SEP> soudée</I> <SEP> 63 <SEP> 76