Flux d'enrobage pour baguette de soudure. La présente invention, due à<B>M</B>. René D. Wasserman, est relative à un flux d'enrobage <B>(le</B> baguettes de soudure utilisées dans la sou dure à l'arc électrique.
Les flux d'enrobage de telles baguettes doivent posséder, pour remplir convenable ment leurs fonctions, toute une combinaison de propriétés diverses. Ils doivent adhérer solidement à la baguette qu'ils enrobent et fondre à une température prédéterminée inférieure à celle requise pour le soudage. (:'es enrobages contiennent d'ordinaire des ingrédients destinés à former une enveloppe gazeuse autour de la soudure, enveloppe de vant servir à éloigner l'oxygène et l'azote de L'air. Ils contiennent aussi des produits for mant des scories poux dissoudre et faire flot ter les oxydes indésirables qui peuvent pré exister ou se former dans la soudure.
D'autres ingrédients encore peuvent servir à régula riser la coulée du métal composant la sou dure, à agir comme désoxydants, à s'allier avec le métal de la soudure ou à stabiliser l'arc. Le revêtement de flux est ainsi destiné à faciliter le soudage et à améliorer les pro priétés métallurgiques de la soudure.
Il n'a pas été possible jusqu'à présent de préparer des flux possédant dans une mesure suffisante toutes les propriétés requises.
L'invention, en revanche, fournit des flux d'enrobage réunissant toutes les quali tés requises pour ces compositions. Ces flux facilitent grandement le soudage et amélio- rent les propriétés métallurgiques de la sou dure, notamment grâce au fait qu'ils ne don nent pas lieu à des réactions chimiques pré maturées entre composants, réactions pou vant provoquer une perte des propriétés fa vorables au soudage. En outre, grâce à des propriétés d'enrobage améliorées, ils assurent la formation @de revêtements compacts et uni formes dans toutes les conditions atmosphé riques.
Le flux selon l'invention est caractérisé en ce qu'il contient
EMI0001.0010
Parties <SEP> en <SEP> poids
<tb> matière <SEP> carbonée <SEP> 10 <SEP> à <SEP> 30
<tb> sel <SEP> de <SEP> métal <SEP> alcalino-terreux <SEP> 25 <SEP> à <SEP> 60
<tb> silicium <SEP> métallique <SEP> en <SEP> poudre
<tb> calibrée <SEP> 80 <SEP> à <SEP> 120 <SEP> mailles <SEP> 5 <SEP> à <SEP> 20
<tb> oxyde <SEP> de <SEP> métal. <SEP> lourd <SEP> 2,5 <SEP> à <SEP> 25
<tb> ferro-alliages <SEP> désoxydants <SEP> 3 <SEP> à <SEP> 30 sous forme d'un mélange intime en suspen sion dans une solution aqueuse concentrée d'un silicate de métal alcalin contenant un agent mouillant et un agent antimousse, le tout ayant une consistance crémeuse -à pâ teuse.
Comme matière carbonée, on emploie, de préférence, de la poudre de graphite. Le rôle de la matière carbonée consiste à agir comme réducteur en engendrant des oxydes de car bone qui contribuent à former l'enveloppe gazeuse protégeant la soudure pendant sa formation. On a remarqué que le graphite est, de loin, supérieur au charbon, au char- bon de bois et aux autres matières carbonées à cause de son inertie chimique et de sa. con ductivité thermique élevée alliée à un faible coefficient d'expansion thermique.
Le char bon et le charbon de bois tendent à se com biner avec le fer existant dans la soudure pour former des carbures de fer qui facili tent la transformation austénitique par un refroidissement rapide de sa soudure, ce qui se traduit par un durcissement notable de la soudure. Le graphite ne possède cette ten dance qu'à un très faible degré et permet, par conséquent, de former des soudures rela tivement tendres et très résistantes, faciles à usiner. On préfère donc employer la poudre de graphite ou, tout au moins prendre en graphite la majeure partie de la matière car bonée. On a déjà utilisé du graphite dans certains flux pour soudure, mais jamais en core dans des flux contenant les ingrédients précités dans les proportions indiquées.
Les flux conformes à l'invention contien nent de la, poudre de silicium calibrée 80 à 120 mailles,- c'est-à-dire sous forme relative ment grossière. Le silicium doit favoriser le flottage des scories et fluidifier le flux pen dant le soudage. Du silicium finement pulvé risé, comme on l'utilisait jusqu'à présent en quantités importantes dans les flux, est ici inacceptable à cause de l'effet extrêmement nocif du phénomène dit gazage qui pro vient. de la. réaction, en présence d'air, entre le silicium et le silicate soluble utilisé comme liant.
La mesure dans laquelle cette réaction peut se produire dépend principalement, de la surface totale exposée des particules de silicium et il est évident que plais ces parti cules sont fines plus est grande la surface exposée à la réaction. Un antre inconvénient des fines particules réside dans le fait qu'elles brûlent beaucoup plus vite pendant. le sou dage et causent ainsi la perte de quantités appréciables de certains constituants métalli ques de l'alliage. Sous la. finesse de 80 à 1.20 mailles, on peut employer suffisamment de silicium pour exercer un effet, favorable sans en même temps produire d'a-Litres effets nocifs.
Le caractère le plus important du flux selon l'invention réside dans la présence si multanée d'un agent mouillant et d'un agent antimousse.
Il est très difficile en pratique d'obtenir des revêtements uniformes et compacts sur des électrodes, spécialement par le procédé à immersion. Les résultats de l'enrobage sont profondément affectés par des réactions chi miques prématurées entre les composants, réactions favorisées par l'exposition à l'air, par les températures élevées et par l'humi dité.
Des bulles d'air se forment fréquemment à la surface des revêtements et donnent, lieu à des irrégularités d'épaisseur et de densité des enrobages, irrégularités causant, des ennuis au soudage en nécessitant l'applica tion. de courants plus forts et de températures plus élevées, le tout. au détriment de la qua lité des soudures obtenues.
On a trouvé qu'il est possible de remédier à la, plupart de ces difficultés en ajoutant au flux à la fois un avent mouillant et un agent antimousse. Il semble que l'agent antimousse supprime l'occlusion d'air clans la masse d'en robage et que l'a-ent mouillant facilite la formation rapide d'un revêtement uniforme le long de la baguette. Ces effets favorables servent à leur tour à. réduire au minimum toute réaction chimique prématurée et à. favo riser ainsi la formation de revêtements plus denses et plus adhésifs.
Quelle que soit l'ex plication correcte, il n'v a aucun doute que la. présence simultanée de petites quantités de ces deux agents dans le flux améliore sen siblement la formation du revêtement et les électrodes enrobées ainsi préparées et permet d'utiliser ensemble des matières considérées jusqu'à présent comme incompatibles.
Non seulement les agents antimousse et mouillant améliorent l'opération de revête- nient. des baguettes, mais leur présence ble avoir tin effet. plastifiant sur le revête ment fini en le rendant moins friable et moins sujet à l'écaillement. Un antre avan tage de l'emploi de ces agents est- qu'il permet de préparer plus longtemps à l'avance la pâte d'enrobage et de la conserver sans qu'elle se détériore.
Il est clair que l'agent mouillant et l'agent antimousse doivent être compatibles l'un avec l'autre et avec les autres ingrédients du flux, c'est-à-dire qu'ils ne doivent pas réagir avec eux. Quelques simples essais suffisent à s'en assurer. Un agent antimousse approprié est par exemple le 2-éthy-hexanol. Il suffit de petites quantités de ces produits; on utilise de préférence de 0,25 à 0,75 0/o en poids (cal- efé sur le poids total du flux) d'agent anti- mousse et de 0,01 à 0,05 0/o d'agent mouil lant. Il est facile de déterminer dans chaque cas particulier la quantité optimum de ces deux agents.
Les autres ingrédients entrant dans la composition du flux selon l'invention sont plis ou moins usuels, mais les proportions adoptées ne le sont pas. Les sels de métaux alcalino-terreux, de préférence les carbonates, ont pour tache de stabiliser l'arc, de faciliter la formation des scories et de produire l'en veloppe gazeuse protectrice. Les oxydes de métaux lourds sont, destinés à faciliter la formation des scories. Les ferro-alliages dés oxydants tels que le ferro-chrome, le ferro- silicium et les alliages fer-aluminium et man ganèse-silicium sont destinés à s'allier au mé tal formant la soudure pour en augmenter la résistance à la traction et la ténacité.
Enfin, le silicate soluble fonctionne comme liant et par- tieipe aussi à la formation des scories.
Pour préparer le flux d'enrobage, on opère de préférence comme suit: On mélange lotit ('['abord intimement les divers ingré dients secs et sous forme de poudre. Il con vient de contrôler la cyrosseur des particules, notamment de celles de silicium, comme on 1 a fait remarquer plus haut. Le mélange est ensuite agité dans une solution concentrée aqueuse de silicate soluble.
On emploie de préférence une solution de silicate de sodium à 30-32 Baumé en quantité suffisante pour donner à. la préparation la consistance pâteuse requise, qui varie suivant l'épaisseur du revê tement à appliquer; en général, on donne à la pâte la consistance de la crème aigre. Cette pâte est appliquée aux électrodes de sou dure par n'importe quel procédé approprié, généralement en plongeant l'électrode dans la pâte ou en refoulant la pâte sous pression sur les électrodes. Ces opérations peuvent être ré pétées, si besoin est., avec séchage intermé diaire, pour obtenir l'épaisseur d'enrobage désirée.
Les revêtements ainsi obtenus sont exceptionnellement unis, compacts et d'épais seur uniforme; ils sont exempts de soufflures, de piqûres et autres défauts.
Le flux d'enrobage selon l'invention peut être appliqué à des électrodes de métaux et alliages divers, tels que l'acier, le nickel, les alliages de nickel, le bronze et les. alliages similaires, pour souder une grande variété de métaux et d'alliages tels que la fonte, le bronze, le cuivre, les aciers pour outils, etc.
Exemple #: On prépare tin mélange intime des ingré dients suivants secs et pulvérulents:
EMI0003.0028
graphite <SEP> 7,200 <SEP> kg
<tb> carbonate <SEP> de <SEP> baryum <SEP> <B>23,175</B> <SEP>
<tb> silicium <SEP> (grossier) <SEP> 3,375 <SEP>
<tb> 1VIn02 <SEP> 4,500 <SEP>
<tb> ferrochrome <SEP> 2,250 <SEP>
<tb> ferro-silicium <SEP> 2,250 <SEP>
<tb> alliage <SEP> désoxydant <SEP> 2,250 <SEP> La poudre de silicium a des particules de calibre entre 80 à 120 mailles. L'alliage dés oxydant contient 40 0/o de fer, 20 0/o d'alumi nium, 20 0/o de manganèse et 20 0/o de sili cium.
On prépare un second mélange intime comme suit:
EMI0003.0030
2-éthyl-hexanol <SEP> 56,6 <SEP> g
<tb> Aérosol <SEP> 25 <SEP> 0/o
<tb> (agent <SEP> mouillant) <SEP> 28,3 <SEP> g
<tb> solution <SEP> aqueuse <SEP> de <SEP> silicate <SEP> de
<tb> sodium <SEP> à <SEP> 30 <SEP> Bé <SEP> 36 <SEP> kg On ajoute le premier mélange au second et mélange le tout intimement pour former une pâte homogène semi-fluide qui constitue le flux d'enrobage pouvant être appliqué à des baguettes de soudure en nickel ou alliage de nickel, de faon habituelle.
On obtient des revêtements exceptionnellement unis et com pacts, uniformément répartis et d'épaisseur uniforme, exempts de piqûres et d'autres dé fauts. Les électrodes enrobées ainsi produites formeront sur la fonte des soudures remar quables par la fluidité du métal, le couvrant de la soudure, le poli du dépôt, la résistance à. la traction de la soudure, la stabilité de l'arc électrique et l'absence de toute porosité in terne et externe.
Exemple On prépare d'abord un mélange intime des ingrédients suivants, secs et réduits en poudre:
EMI0004.0006
graphite <SEP> 9,000 <SEP> kg
<tb> carbonate <SEP> de <SEP> calcium <SEP> <B>13,500</B> <SEP>
<tb> silicium <SEP> (grossier) <SEP> 7,875 <SEP>
<tb> oxyde <SEP> clé <SEP> plomb <SEP> 9,000 <SEP>
<tb> MnO2 <SEP> 1,125 <SEP>
<tb> ferrochrome <SEP> 2,250 <SEP>
<tb> ferro-silicium <SEP> 1,350 <SEP>
<tb> alliage <SEP> désoxydant <SEP> 0,900 <SEP> La poudre de silicium métallique et l'alliage désoxydant sont identiques à ceux employés dans le premier exemple.
On prépare séparément un second mé lange intime des ingrédients suivants:
EMI0004.0007
2-éthyl-hexanol <SEP> 169,8 <SEP> g
<tb> Aerosol <SEP> 25 <SEP> % <SEP> 56,6 <SEP> g
<tb> silicate <SEP> de <SEP> sodium <SEP> 30 <SEP> Bé <SEP> 40,500 <SEP> kg On ajoute le premier mélange au second et agite soigneusement le tout pour former une pâte onctueuse, semi-fluide. Le revête ment obtenu est particulièrement approprié aux baguettes de soudure à base de bronze, de bronze phosphoreux, de :cuivre et alliages de cuivre destinées à souder le cuivre et ses alliages.
On obtient des soudures non poreuses d'excellente qualité. Exemple <I>3:</I> On prépare d'abord un mélange intime des ingrédients suivants, secs et pulvérulents:
EMI0004.0011
graphite <SEP> <B>8,100</B> <SEP> kg
<tb> carbonate <SEP> de <SEP> baryum <SEP> 2.1,750 <SEP>
<tb> silicium <SEP> (grossier) <SEP> 4,500 <SEP>
<tb> MnO2 <SEP> 4,050 <SEP>
<tb> ferrochrome <SEP> 2,250 <SEP>
<tb> ferro-silieium <SEP> 0,900 <SEP>
<tb> alliage <SEP> désoxydant <SEP> 0,450 <SEP> La poudre de silicium métallique et l'alliage désoxydant sont identiques à ceux des exem ples 1 et 2.
On prépare séparément un second mélange comme suit:
EMI0004.0014
2-éthyl-hexanol <SEP> 84,9 <SEP> g
<tb> Aerosol <SEP> 25 <SEP> % <SEP> 42,5 <SEP> g
<tb> silicate <SEP> de <SEP> sodium <SEP> 30 <SEP> Bé <SEP> 33,750 <SEP> kg On ajoute le premier mélange au second, agite à fond le tout pour former une pâte très consistante qui constitue un enrobage approprié pour des baguettes de soudure à base d'acier et d'alliages d'acier qui ainsi re vêtues donnent d'excellentes soudures, non poreuses, unies et facilement usinables.
On peut incorporer d'autres ingrédients complémentaires et une partie du graphite peut être remplacé par d'autres matières car bonées. De même, une partie du carbonate de métal alcalino-terreux peut être remplacé par un autre sel de métal alcalino-terreux, tel que le fluorure.