Electrode pour sectionner et souder à l'électricité. L'objet de la présente invention est une électrode pour sectionner et souder à l'électri cité, caractérisé en ce qu'elle présente un corps en matière réfractaire et conductrice de l'électricité et au moins une partie métalli= que solidaire de ce corp et s'étendant, au moins approximativement, sur toute la lon gueur de celui-ci,
et disposée de façon à pou voir être connectée à une source de courant par une de ses extrémités.
L'invention concerne également un pro cédé de fabrication de ladite électrode, carac térisé en ce qu'on façonne le corps de ladite électrode de forme allongée en une matière réfractaire et conductrice de l'électricité, et que l'an adjoint audit corps. une partie métal lique au moins..
Le sectionnement et la soudure des mé taux, à l'air et sous l'eau, ont été réalisés par l'emploi d'une flamme oxy-acétylène. Quoique l'emploi de cette flamme soit sfir et modéré ment -efficace, il entraîne de sérieux inconvé nients lorsqu'il a lieu en des;
points éloignés de la source d'acétylène comprimé, étant donné que cet emploi exige de grandes quan tités de ce gaz qui doivent être transportées sous une pression élevée dans des réservoirs métalliques de poids élevés.
De plus, ces réser voirs représentent un grave danger, en parti culier sur les lieux exposés aux bombarde ments ou autres déflagrations, étant donné qu'ils risquent alors d'exploser eux-mêmes avec une grande violence en projetant des fragments de métal à de grandes distances.
Pour cette raison, on s'est efforcé, par de nombreuses recherches, de trouver d'autres moyens sûrs .et efficaces pour la soudure et le sectionnement des métaux, en particulier des moyens de soudure et de sectionnement d'un fonctionnement satisfaisant<B>sous</B> l'eau, n'exi geant pas l'emploi de grandes quantités de gaz.
Un de ces moyens a été le dispositif de soudure -et de sectionnement<B>à</B> l'arc électri que qui, à l'aide d'une électrode convenable, produit un arc entre cette électrode .et le mé tal qui doit être soudé ou sectionné. Ces dis positifs de soudure et de sectionnement électriques semblaient très avantageux, en particulier dans les opérations de sauvetage et de .réparations sous l'eau, étant donné que les navires sont le plus souvent équipés d'ap pareils électriques suffisants pour fournir W courant nécessaire aux opérations.
Mais on s'est heurté à un inconvénient très grave dans ('emploi de ces appareils sous l'eau, en particulier sous l'eau de mer. La durée des électrodes initialement employée. était très courte. Effectivement, aucune des électrodes antérieures à la présente invention n'avait une durée tqtale de fonctionnement au-delà de 30 secondes sous l'eau de mer. Les électrodes métalliques fondaient très rapide ment sous: l'action de la température élevée de l'arc.
Après un emploi de la durée indi quée et, dans de nombreux cas, très inférieure i à cette durée, les électrodes réfractaires non métalliques de faible résistance électrique se cassaient, généralement au point ou à proxi mité du point de fixation entre l'électrode et le -dispositif de serrage de celle-ci sur le porte-électrode. La raison de -cette rupture n'était alors et, en fait, n'est pas encore en tièrement connue.
On supposait la naissance d'une réaction chimique quelconque entre l'eau de mer et l'électrode, entretenue par le courant circulant dans cette dernière. L'action de refroidissement brusque de l'eau était éga lement soupçonnée d'avoir une répercussion sur le -problème. Mais jusqu'à la présente invention, aucune électrode n'avait été réali sée qui permette l'emploi économique pour des opérations de sectionnement et de soudure sous ,l'eau,
en particulier sous l'eau de mer. Des -essais ont montré que la durée moyenne des électrodes faites suivant les données de la, présente invention est au moins huit fois plus longue que celle des électrodes employées jusqu'à présent, en particulier lorsqu'elles ser vent -à des opérations de sectionnement- sous -l'eau de mer.
Pour plus de clarté, l'invention sera dé crite en détail ci-après en référence au dessin annexé, donné à titre d'exemple, sur lequel: La fig. 1 est une vue en coupe transver sale d'un dispositif électrique pour des opéra tions de sectionnement sous l'eau.
La fig. 2 est une vue cri coupe transver sale suivant la ligne 2-2 de la fig. 1.
La fig. 3 est une vue, avec parties en coupe, du dispositif de serrage de l'électrode d'un porte-électrode dans lequel est serrée une électrode faite d'après les données de la pré sente invention.
La fig. 4 est une vue en coupe transver sale .suivant la ligne 4-4 de l'électrode re présentée par la fig. 3.
La fig. 5 est une vue en coupe longitudi nale d'une variante,de -l'électrode suivant la présente invention.
La fig. 6 est une vue en coupe transver sale suivant la ligne 6-6 de l'électrode re présentée à la fig. 5.
La fig. 1 représente, quelque peu schéma tiquement, un dispositif électrique pour des opérations de sectionnement sous Peau. ,Bien entendu, la présente invention peut être appli quée aussi bien à la soudure qu'au sectionne ment; -et l'appareil de sectionnement n'est décrit qu'à, titre d'exemple. Le porte-électrode représenté par la fig. 1 se compose d'une tête 1 faite en métal, par exemple, et cette tête, est montée sur un tube 2 par vissage, par exemple.
Le tube 2 fourme une partie de la poignée et contient le conducteur électrique 3 allant 'à l'électrode et, pour les opérations de sectionnement, le tube d'arrivée de l'oxygène 4. Le conducteur 3 qui est connecté à l'une des bornes; -d'une source électrique (le métal à sectionner étant connecté à l'autre borne), -est fixé à l'a tête 1 par une cosse 5 et une vis 6.
Le tube à oxygène 4 est raccordé, par exemple vissé, dans un canal 7 de la tête 1, conduisant à l'extrémité postérieure de l'élec trode. L'électrode 8 qui, dans cet exemple, -est constituée par une électrode non métalli que réfractaire d'un genre connu, est retenue dans le porte-électrode par un dispositif de serrage fendu, tel que le montre en particu lier la fig. 2.
Ce dispositif de serrage est obtenu par la suppression de la partie de la tête qui .se trouve là la droite de la ligne, 9-9 (fig. 2), jusqu'à la profondeur indiquée par la ligne 10-10 de la fig. 1.
Une mâchoire de serrage 11 -est disposée @à la place de cette par tie supprimée et maintenue par ime vis 12, sur laquelle cette mâchoire peut -exécuter un -mouvement de pivotement limité pour s'ap- proclier ou s'écarter de l'axe de l'ouverture recevant l'électrode. Dans la partie 11' de la tête 1, qui se trouve .à la gauche de la ligne 9-9 (fig. 2),
est taillée une échancrure 13 et un trou 14 est percé dans l'aile verticale ainsi formée de cette partie de gauche, pour livrer passage à la tige 14 d'une -vis 15,
munie d'un gros bouton pour faciliter la-ma- nipulation. La partie antérieure 16 de la vis 15 est filetée et vissée dans un trou fileté correspondant de la mâchoire 11. De cette manière, cette mâchoire 11 -peut être serrée contre l'électrode par le serrage de l'a vis 15, 'et l'électrode est ainsi maintenue en position.
Pour retenir l'électrode avec plus de sûreté dans la tête 1, et pour établir un raccord étanche entre le canal 7 et d'extrémité posté rieure de l'électrode 8, le gaz étant ainsi amené dans le canal 8' :de l'électrode, une ca vité 17 est ménagée dans la tête 1 et cette ca- vitée est centrée exactement sur l'ouverture formée par la partie antérieure fixe de la tête :
et la mâchoire<B>Il.</B> Dans la cavité 17 est logée une garniture d'étanchéité compressible 1.8, qui peint être constituée par une rondelle d'amiante imprégnée de graphite.
Sur l'extrémité inférieure du tube 2 :est fixée une poigné=e 19, qui peut être maintenue en place, par exemple, à l'aide d'une bague métallique 20 soudée sur le tube 2, :et d'une plaquette de fond 21, fixée sur l'extrémité inférieure du tube: 2 par des vis 22, par exem ple. Cette plaquette de fond 21 est munie d'une douille :
d'entrée 23 pour lb conducteur 3 et d'un raccord en communication avec l'extrémité inférieure du tube 4. Dans le mode de réalisation représenté, ce dispositif est constitué par un raccord d'accouplement 24, fileté extérieurement et intérieurement aux deux extrémités. Des écrous de retenue inté rieur et extérieur 25 et 26 maintiennent ce raccord en place dans la plaquette 21.
Un tube fileté de faible longueur 27 est vissé dans le filetage interne inférieur du raccord et il est lui-même raccordé à un tuyau souple 28 d'arrivée du gaz, ù l'aide d'un collier de serrage 29.
Lorsqu'on emploie les appareils du genre de celui représenté par les fig. 1 et 2 pour des opérations. de sectionnement sous l'eau, un courant de grande intensité :est -appliqué au conducteur 3, on fait arriver l'oxygène dans .le canal 8' de l'électrode par le conduit 7 et le tube 4, et le plongeur fait jaillir un arc entre l'extrémité extérieure .ou active de l'électrode et le métal' à sectionner.
L'élec- trode,est ensuite écartée du métal d'une dis tance relativement faible, de telle manière que l'arc soit maintenu entre l'électrode :et le métal, et le dispositif est lentement déplacé sur le métal dans la direction du sectionne ment.
L'arc électrique chauffe le métal et le fait entrer en fusion, et l'oxygène fourni<B>à</B> l'arc @à travers l'électrode creuse produit l'oxydation et l'a combustion :du métal en fusion, de sorte qu'il :
est réellement écarté du trait de sectionnement. Ainsi qu'il a été spé cifié précédemment, les électrodes antérieures non métalliques extrêmement réfractaires, et d'une faible résistance :
électrique, produi- saient après une période d'emploi relative- ment courte des points de faiblesse en des endroits écartés du point -de travail, :et on sa vait que ces:
:électrodes se cassaient à l'en droit de la fixation entre l'électrode et la pince de serrage du porte-électrode. Ce point, où ee produisait généralement la rupture, est indiqué par la flèche 30 de la fig. 1.
Cette difficulté de@ l'affaiblissement et de la rup ture se produit dans les applications sous l'eau, que l'électrode ,soit creuse ou pleine, qu'il s'agisse d'une soudure ou d'un section nement, ou que l'opération de chauffage soit réalisée pair un arc produit entre une élec trode :et la pièce à traiter ou par un arc pro duit entre :
deux électrodes. Le même pro blème de la rupture des électrodes est -à ré- soudre, quoique dans une proportion moin dre, lorsque des opérations de soudure ou de sectionnement avec des électrodes creuses ou pleines :doivent ,être exécutées à l'air libre.
L'électrode décrite ci-ap:rès, dont la fig. 3 montre une variante, permet :de vaincre ces difficultés et peut être employée jusqu'à l'érosion complète par l'arc électrique, sans qu'elle soit cassée avant d'avoir :été usée d'une manière efficace. D'après la fig. 3, le corps de l'électrode 30 :
est creux pour le sectionne ment sous l'eau -et il' est percé d'un canal central 31. Cette électrode :est montée dans un porte-électrode constitué par les mêmes parties que celui de la fig. 1.
Comme dans I <B>le</B> cars de cette figure, l'oxygène arrive par le canal central de l'électrode et celle-ci est maintenue pax une pince de serrage fendue, tenant l'électrode par l'extrémité de gauche qui a un diamètre exactement prédéterminé. Dans cette variante,
l'électrode est munie d'une enveloppe 32 faite -d'un métal d'une fai ble résistance électrique et recouvrant sensi blement toute la surface extérieure du corps de l'électrode 30, entre l'extrémité interne serrée dans la pince et la pointe de travail. Le corps 30 est fait d'une matière extrême ment réfractaire d'une résistance électrique relativement faible.
Une matière -de .ce genre est le graphite, mais on obtient des, résultats bien meilleurs en employant du carbure de silicium siliciuminé, fabriqué par la Globar Division de The Carborundum Company.
Cette matière est obtenue en préparant un corps - de carbone ayant la forme désirée, ouvert et poreux, constitué par une certaine quantité de carbone d'une texture réticulée. Un corps -de carbone ayant ces, propriétés peut être fait en carbonisant une pièce de bois ayant la forme désirée, ou en formant des mélanges de matières carbonisables telles que la farine de blé avec un liant carbonisable convenable,
en pilonnant ce mélange dans un moule ou en -:le refoulant à travers une filière ayant une ouverture d'une section transver- sale convenable, et en carbonisant la pièce obtenue.
Cette pièce peut également être obtenue en mélangeant du furfurol et ou de l'alcool furfurylique avec un acide convena ble, tel que les acides sulfurique ou chlor hydrique, en- coulant ce mélange dans un moule ayant ire cavité de l'a forme désirée pour permettre ainsi la formation d'un' corps de carbone poreux ayant la texture réticulée désirée, par la réaction entre le composé de furfurol et l'acide,
le corps ainsi obtenu étant ensuite séché. Le corps de carbone ayant la forme désirée, et résultant de l'un de ces. pro cédés, est ensuite soumis à l'action de va peurs de silicium .à une température très su périeure au point de fusion du. silicium. Ce traitement au silicium est de préférence réa lisé en plaçant le corps -de carbone sur une masse de silicium solide ou fondu et en chauf fant le silicium à une
température très supé rieure au point de fusion. Il rèsulte de ce traitement au-silicium que la texture réticulée du corps de carbone est changée en carbure de silicium. cubique, et les alvéoles ou vides entre :
ces parties du,corps, qui étaient initia- lement constitués par du carbone réticulé, mais sont à- présent - du carbure de silicium cubique, sont remplis presque entièrement de silicium libre.
Ci-après, ce produit sera appelé carbure de silicium siliciuminé. Pour la fabrication du corps .de l'électrode, on emploie de préfé rence un carbure de silicium sliciuminé ayant une teneur relativement faible en sili cium et ayant une résistance élevée aux échauffements brusques.
Une enveloppe métallique 32 est appli quée par des procédés variés sur le corps 30 qui, ainsi qu'il a été spécifié, est de préfé rence constitué par du carbure de silicium siliciuminé.
D'après d'un de ces procédés, l'en veloppe 32 est formée par projection mé tallique à l'aide du pistolet bien connu dit de Schoop, le revêtement étant produit pair une succession' de couches minces, en déplaçant le pistolet successivement suivant la longueur de l'électrode, alors que celle-ci est montée sur un tour ou similaire, qui la fait tourner autour de son axe.
Étant donné que le carbure de silicium siliciuminé a un aspect naturelle ment granuleux et que, dans cette variante, l'enveloppe s'étend sur toute la périphérie du corps: 30, l'adhérence entre ce corps et f'en- veloppe est excellente.
Mais, .dans certains cas, il peut être souhaitable de prévoir des moyens de retenue sur le corps 30 par coulée, refou lement, ou par moulage du corps en carbure de silicium siliciuminé-avec une surface mor taisée.
Ces dïbpositions sont nécessaires, si l'enveloppe ne s'étend pas complètement sur toute la périphérie du corps. Cette enveloppe 32 est faite d'un métal ayant une résistance électrique bien inférieure @à celle du corps 30 et, .de préférence;
d'un métal ou d'un alliage ayant une bonne résistance mécanique et un point de fusion relativement :élevé. Le laiton, le nickel, l'aluminium et le fer se sont mon trés avantageux, mais il -est bien entendu que l'invention ne- se limite pas à l'emploi desdits métaux pour la confection de l'enveloppe 32.
Cette enveloppe peut également être for mée sur le corps 30 de -l'électrode par une opération de coulée. A cet effet, le mieux est de procéder à l'aide d'un moule vertical dans lequel le corps 30' est placé debout et dans l'axe de la cavité cylindrique de ce moule.
On coule ensuite du métal fondu dans la cavité du moule jusqu'à une hauteur sensiblement égale à la longueur du corps. On laisse le mé tal se solidifier et le retrait a pour effet de le fixer solidement sur le corps.
Un autre procédé, qui peut être employé avantageuse ment dans certains cas, en particulier lorsque le corps<B>30</B> reçoit une longueur initiale con venant à la confection de plusieurs électrodes qui sont ensuite .obtenues par sectionnement, consiste à refouler le métal de revêtement 32 tout autour de ce corps de grande longueur.
Ceci peut être réalisé par un appareil com prenant un cylindre et un piston de compres sion, le métal de revêtement étant introduit dans le cylindre à l'état fondu ou presque fondu. La sortie du cylindre aboutit <B>!</B>à une filière de refoulement, dont d'orifice a un diamètre égal' à celui du corps muni de son revêtement. Le corps de grande longueur est introduit dans l'appareil à l'arrière de la filière de refoulement dans une position cen trée sur l'axe de l'orifice de la filière.
En appliquant une pression au piston de refou lement et en faisant convenablement avancer le corps, ce dernier sort de la filière de re- foulement muni d'une épaisseur convenable de métal de revêtement 32 régulièrement ré partie tout autour de la périphérie. Dans sa généralité, ce procédé est similaire à celui employé au revêtement métallique des câbles électriques. Après avoir été revêtu par le pro cédé de refoulement, le corps de grande Lon gueur peut être sectionné en électrodes de longueurs convenables.
Dans certains case, l'enveloppe métallique de faible résistance électrique peut être appli quée sur le corps sous la forme d'un tube pré paré préalablement. Le tube peut avoir une dimension telle qu'après chauffage, il se di late suffisamment pour pouvoir être emman ché sur le corps. Lors du refroidissement, la contraction fait que ce tube s'applique alors fortement sur le corps.
Dans le dispositif de sectionnement par ticulier représenté, il est nécessaire que l'élec trode s'ajuste exactement dans la cavité 17 de la tête 1 et dans l'ouverture formée par les mâchoires fixe et mobile 11' et 11 du porte-électrode. En conséquence, il peut être nécessaire de faire subir un traitement de finissage (tournage ou meulage) à l'extré- mité,
de l'électrode qui doit être encastrée dans l'extrémité du chalumeau avec des tolérances relativement étroites.
Il a été trouvé que les électrodes confec tionnées -d'après l'un des procédés, indiqués précédemment sont .satisfaisantes. et offrent des avantages importants par rapport aux électrodes antérieurement connues, qui ont été mentionnées dans ce qui précède.
Les raisons de cette amélioration de fonctionnement ne sont pas exactement connues, mais il semble que l'une des raisons principales réside dans le fait que le courant appliqué à l'électrode décrite, en quittant le dispositif de connexion de la tête à souder, ne pénètre pas dans l'électrode par des points ou par des sections de très. faible étendue,
comme dans le cas des électrodes d'auprès la fig. 1. Dans :l'appareil que montre cette figure, la portion de l'élec trode non métallique en matière réfractaire, qui se trouve encastrée dans la tête, et le mé tal de cette tête entourant cette portion de d'électrode produisent entre eux un contact :
à résistance très élevée et il .en résulte un dé gagement de chaleur très important. D'autre part, la densité élevée du courant à la surface de contact de l'électrode produit un échauffe ment intense de cette surface. Ces deux fac- teurs: s'additionnent et atteignent leur maxi mum au point 30, de sorte que ce point de l'électrode est porté à des températures extrê- mement élevées.
Dans l'électrode décrite, -le courant passe du dispositif de connexion électrique de l'a tête 1 du chalumeau dans le corps de l'élec trode le long de l'enveloppe à, faible résis@- tance 32.
Cette enveloppe a une faible r6sis- tance électrique et conduit sans difficulté le courant jusqu'à la pointe de l'électrode on se forme l'arc. Il ne se produit donc aucun échauffement localisé <B>à</B> l'intérieur de l'élec trode sous l'action du courant.
En plus du fait qu'on évite les. points, d'échauffement à l'intérieur de l'électrode, l'efficacité de l'en semble du dispositif est augmentée, étant donné qu'un échauffement important ne se produit qu'au point où il est désiré, c'est- à-dire à la naissance -de l'arc sur la pointé de l'électrode.
A ce sujet, il doit :être noté que l'électrode subit une, érosion pendant l'em ploi et que l'enveloppe métallique fond au fur et 'a. mesure que le corps 30 se raccourcit;
mais que cette enveloppe .se maintient ! une distance sensiblement constante de l'extrémité de l'électrode jusqu'à, ce que celle-ci soit usée à un point -tellement rapproché dé la tête 1 qu'elle ne puisse plus servir:
Il est également possible que la durée de l'électrode soit pro longée par le fait que l'enveloppe 32 augmente considérablement sa résistance mécanique.
D'autre part, l'enveloppe 32 protège toutes les parties de l'électrode, sauf la pointe, du contact de l'eau et il est possible que, surtout dans le cas de l'eau de mer qui contient une grande quantité de sels dissous différents, cette protection évite l'a naissance de réactions chimiques qui se produiraient autrement dans l'eau de mer et 7e corps 30.
Mais, pour conduire le courant de la tête 1 sensiblement jusqu'à la pointe de l'élec trode, on a trouvé qu'il était inutile :d'enve lopper complètement le corps de l'électrode. Il a été trouvé qu'il :
suffisait d'incorporer une quantité suffisante de métal au corps pour offrir au courant un chemin de faible résistance entre la tête du porte-électrode et la pointe de travail de l'électrode.
Pour cette raison, -le bien-fondé de l'hypothèse d'après -laquelle on évite des réactions chimiques entre le corps -et -l'eau en enveloppant complè- tement,ce corps, est discutable.
Une disposi- tion tillé que celle représentée par legs fi-o. 5 et 6, dans laquelle un corps d'électrode 33, en carbure de silicium siliciuminé, est garni de plusieurs baguettes métalliques 34 noyées dans ce corps,
s'est montrée parfaitement uti- lisable et offre .sensiblement les mêmes avait- tages que la variante d'après les fig. 3 et 4.
L'électrode des fig. 5 et 6 peut être confec- tionnée de préférence en ménageant des rai- nures longitudinales sur le corps et- en rem- plissant ces .rainures; jusqu'à une certaine profondeur, avec, du métal, par projection ou coulée.
La rugosité propre au carbure de silicium sliciuminé est généralement suffi sante pour retenir le métal dames lies rainures, mais, si on le désirs, les rainurés peuvent être mortaisées; c'est-à-dire que le fond de ces rainures reçoit une largeur plus grande que l'ouverture.
L'aménagement du conducteur métallique .à faible résistance pour lé courant dans l'électrode même ne semble pas avoir d'inconvénient. Par -exemple, il peut<B>-</B>prendre lao forme d'un revêtement du canal intérieur de l'électrode, si celle-ci est creuse. Lors qu'on emploie des électrodes pleines, le con ducteur métallique peut être incorporé sous la forme d'une âme centrale.
On peut égalé- c ment le loger dans l'épaisseur entre le canal et l'a surface extérieure, sous la forme d'un tube, de - baguettes rectilignes, ou d'une ou plusieurs baguettes enroulées en hélice.
Niais les variantes d'après les fig.- 3-6 sont pré férables, tout au moins en combinaison avec le type de porte-électrode représenté, ceci à cause -de la connexion électrique entre le porte-électrode et le conducteur métallique à faible résistance électrique disposé sur ou, dans l'électrode.
Quoique l'appareil et l'électrode aient été décrits principalement dans leur application sur un appareil de sectionnement ùa l'arc élec- trique, l'électrode décrite offre les mêmes avantages lorsqu'elle est employée sur - im appareil de soudure, en particulier pour la soudure sous l'eau, dans laquelle l'arc jaillit entre deux électrodes,
le métal. qui doit être fondu et déposé étant appliqué à l'aide d'une baguette amenée automatiquement dans la. zone de l'arc. Pour 7a soudure sous l'eau, unit des électrodes peut être creuse pour faim, arriver un gaz désiré, formant autour de l'arc une bulle gazeuse, tandis que l'autre élec trode peut (être pleine.