CH324475A - Procédé de soudure à l'arc sous protection de gaz, utilisant une électrode en métal fusible - Google Patents

Description

  Procédé de soudure à l'arc sous protection de gaz,     utilisant    une électrode en     métal        fusible       La présente invention concerne un procédé  de soudure à l'arc sous protection de gaz utili  sant une électrode en métal fusible, qui permet  d'effectuer des soudures avec une densité de  courant relativement élevée.  



  Le gaz généralement utilisé en soudure sous  protection de gaz est l'argon ou l'hélium. Tou  tefois, on a récemment trouvé intéressant, par  exemple pour la soudure d'acier au carbone  par ce procédé,     d'utiliser    de l'argon contenant  un peu d'oxygène, par exemple de 2 à 5 0/o  d'oxygène. On a aussi proposé d'utiliser un  mélange d'hélium et d'argon comme gaz de pro  tection, quand on soude avec une électrode en  métal réfractaire non consumable, par exem  ple une électrode en tungstène ou en tungstène       thorié.    Mais il est impossible de prédire si une       telle    proposition conviendrait pour la soudure  avec une électrode en métal fusible.  



  Dans une étude de recherche portant sur  divers gaz et mélanges de gaz de protection  pour la soudure à densité de courant élevée  d'acier au carbone et d'acier inoxydable, par  exemple, il a été découvert qu'on obtient des  perfectionnements entièrement inattendus au  point de vue stabilité de l'arc et forme du cor  don de soudure, avec un gaz de protection con  sistant en un mélange d'hélium, d'argon et  d'oxygène.    La présente invention a pour objet un pro  cédé de soudure à l'arc sous     protection    de gaz  utilisant une électrode en métal fusible, carac  térisé en ce     que    la zone de soudure     est    proté  gée par un courant de gaz consistant en un  mélange comprenant 40 à 83 0/o d'hélium, 1 à  5 0/o d'oxygène, et de l'argon pour le reste.  



  Pour souder de l'acier au carbone avec du  courant continu à polarité inverse (électrode  positive), un gaz de protection, composé d'un  mélange comprenant 67 0/o d'hélium, 31,5 0/o  d'argon et 1,5 0/o d'oxygène, donne un arc  calme, sans crachements, déposant un cordon  de soudure bien lisse. Le gaz de protection le  plus indiqué comprend     601%    d'hélium,     39,0/o     d'argon et 1 0/o d'oxygène, quoique des résul  tats satisfaisants soient obtenus quand le     gaz     de protection se compose de 1 à 3 0/o d'oxy  gène, de 40 à 70'0/o d'hélium, et d'argon pour  le reste.  



  En cas de soudure d'acier au carbone avec  du courant continu à polarité directe     (électrode     négative), le gaz de protection doit être relati  vement sec et contenir de 3 à 5 0/o d'oxygène       techniquement    pur, 70 0/o d'hélium technique  ment pur, et de l'argon techniquement pur  pour le reste.  



  Des essais de soudure ont été faits pour des  cordons de soudure en une seule passe sur des      plaques d'acier au carbone épaisses de  6,35 mm, avec une électrode consistant en fil  de soudure courant de 1,59 mm de diamètre  contenant 0,12 0/o de carbone, 1,0 à 1,2 % de  manganèse, 0,25 0/o de     silice,    0,35 0/o de  chrome, pas plus de     0,015,0/o    de soufre, le  reste étant du fer.    On a utilisé, pour la protection de la zone  de soudure, divers mélanges gazeux     hélium-          argon-oxygène    contenant 1,3 et 5,0/o d'oxy  gène.  



  Des essais avec diverses proportions argon  hélium et une concentration en oxygène de 1,3  à 5 0/0 ont donné des rapports     largeur-hauteur     de cordon et des dilutions indiquant que la plu  part de ces soudures présentaient dés sections  transversales satisfaisantes. Avec des mélanges  de ce genre, l'arc était remarquablement sta  ble, et peu de crachements ont été observés  avec des mélanges hélium-argon-oxygène con  tenant 70 0/o d'hélium ou moins. L'adjonction  d'oxygène au mélange hélium-argon augmente  la stabilité de l'arc et réduit le crachement. La  surface de la soudure est beaucoup plus lisse  et l'arc considérablement plus stable que pour  des cordons de soudure comparables déposés  sous la protection d'un mélange oxygène-argon.

    La stabilité d'arc et la souplesse de fonctionne  ment accrues font que l'utilisation de mélan  ges hélium-argon-oxygène est idéale dans le  cas de soudures à la main avec une électrode  fusible, là où les grandes vitesses de soudure  ne sont pas nécessaires.  



  Les meilleurs mélanges de gaz de protec  tion convenant dans des conditions stables de  soudure avec électrode fusible, comprennent  1 0/o d'oxygène, de 40 à 70 0/o d'hélium et de  l'argon pour le reste. Par exemple, une soudure  faite sous 1 0/o d'oxygène - 70 0/o d'hélium   29 0/o d'argon est meilleure qu'une soudure  faite, dans des conditions semblables, sous un  mélange d'oxygène et d'argon. On obtient aussi  un arc stable et une     surface    de soudure lisse  avec des compositions de gaz de protection  contenant 3 et 5 0/o d'oxygène.  



  Des soudures en bout utilisant la technique  des deux passes ont été faites sur des plaques    terminées en     sifflets    de 600 en double V et sur  des plaques à bords droits. Comme par le  passé, il a été constaté qu'il y a corrélation par  faite entre le comportement à la soudure dans  la pratique et les résultats des essais de     pliage.     Les soudures ont été faites sur des plaques  d'acier épaisses de 6,35 mm à une vitesse de  63,5 cm à la     minute,    avec un fil de soudure  d'un diamètre de 1,59 mm ayant la composi  tion précitée. Pour les soudures à polarité in  verse, le gaz de protection provenait d'une bon  bonne de mélange contenant 53 0/o d'hélium,  46 0/o d'argon et 1 0/o d'oxygène.

   Comme il  était souhaitable d'avoir de plus fortes concen  trations en oxygène avec la polarité directe, le  mélange de gaz de protection utilisé dans ce  cas était : 70 0/o d'hélium,     25'0/0    d'argon et  5 0/o d'oxygène.  



  L'allongement dans l'essai de     pliage    a mon  tré une ductilité satisfaisante et aucune poro  sité n'a été décelée par les radiographies. La  stabilité d'arc a été exceptionnellement bonne  pendant les soudures et les cordons obtenus se  sont avérés lisses et réguliers. La section trans  versale des soudures a montré une dilution sa  tisfaisante, un bon rapport largeur-hauteur du  cordon et une forme générale convenable.  



  Si toutes les soudures à polarité directe  manquaient de pénétration, il a été constaté  que l'utilisation de mélanges     hélium-argon-oxy-          gène    contenant 5 0/o d'oxygène donne des cor  dons ayant une dilution un peu plus forte et  une plus grande pénétration qu'en utilisant     une     protection à l'argon plus 5 0/o d'oxygène.  



  D'autres renseignements ont été obtenus en  filmant l'arc de soudure obtenu avec certains  mélanges de gaz précités. Les films ont été pris  à 10 000 images par seconde, les soudures  étant faites sur une plaque d'acier épaisse de  6,35 mm, à une vitesse de 63,5 cm par minute,  avec un fil de soudure de 1,59 mm de diamètre,  et du courant continu à polarité inverse. Les  photographies montrent que l'arc est stable  dans des mélanges     hélium-argon-oxygène,        ce     qui confirme les observations visuelles en rap  port avec la formation de crachements. En ou  tre, le dépôt de métal était beaucoup plus ra-      pide dans les arcs stables.

   L'arc a une forme  conique dans le mélange     hélium-oxygène-          argon.    D'autre part, la surface de couverture de  la plaque de base par la zone d'arc intermé  diaire est optimum lorsqu'on utilise un mé  lange hélium-argon-oxygène.  



  Le courant minimum donnant un arc stable,  dans le cas d'une baguette de soudure et d'un  gaz de protection donnés, est une donnée tech  nique importante et peut être déterminé visuel  lement en voyant, pour quelle valeur de cou  rant, des gouttelettes séparées apparaissent  dans l'arc. A ce point, l'arc devient générale  ment instable. Des observations faites avec dif  férentes combinaisons de gaz de protection, une  baguette de 1,59 mm de diamètre, du courant  continu à polarité inverse et un débit de gaz de  2,83     m3    à l'heure, montrent qu'en ce qui con  cerne la réduction du courant minimum de  fonctionnement stable, des mélanges     argon-          hélium-oxygène    conviennent aussi bien qu'un  gaz de protection comprenant seulement de  l'argon et 5 0/o d'oxygène.

    



  Le mélange de gaz de protection d'arc     oxy-          gène-argon-hélium    doit     "être,    de préférence, re  lativement sec, ne contenir pas plus de 23 mg  d'humidité par mi et, de préférence, moins de  16 mg par     m3.     



  Le procédé décrit s'applique aussi bien à  la soudure d'acier inoxydable. Par exemple, on  a soudé des plaques d'acier inoxydable     épais-          ses    de 6,35 mm, avec des baguettes de soudure  ayant un diamètre de 1,59 mm, à une vitesse  de 63,5 cm par minute, en utilisant du courant  continu à polarité inverse, avec des mélanges  de gaz de protection comprenant 70 0/0 d'hé  lium, 1 0/o d'oxygène et 29 0/o d'argon, ou 83 0/0  d'hélium, 1 0/o d'oxygène et 16 0/o d'argon. Dans  les deux cas, il n'y avait pas de crachements  et l'on a obtenu une excellente surface.

Claims (1)

1. REVENDICATIONS I. Procédé de soudure à l'arc, sous la pro tection de gaz, utilisant une électrode en métal fusible, caractérisé en ce que la zone de sou dure est protégée par un courant de gaz consis tant en un mélange comprenant 40 à 83 0/o d'hélium, 1 à 5 0/o d'oxygène et de l'argon pour le reste. II. Gaz de protection pour la mise en oeu- vre du procédé suivant la revendication I, ca ractérisé en ce que le gaz consiste en un mé lange comprenant 40 à 83 0/0 d'hélium, 1 à 5 0/o d'oxygène et de l'argon pour le reste. SOUS-REVENDICATIONS 1.

   Gaz de protection suivant la revendica tion II, pour la soudure à l'arc, avec du cou rant continu à polarité directe (électrode néga tive), d'acier au carbone à l'aide d'une élec trode en métal fusible, caractérisé en ce que le gaz consiste en un mélange comprenant 70 0/o d'hélium, 3 à 5 0/o d'oxygène et de l'argon pour le reste. 2. Gaz de protection suivant la revendica tion II, pour la soudure à l'arc, avec du cou rant continu à polarité inverse (électrode posi tive), d'acier au carbone à l'aide d'une élec trode en métal fusible, caractérisé en ce que le gaz consiste en un mélange comprenant 40 à 70 0/0 d'hélium, 3 à 5 0/o d'oxygène et de l'ar gon pour le reste. 3.

   Gaz de protection suivant la revendica tion II, pour la soudure à l'arc, avec du cou rant continu à polarité inverse (électrode posi tive), d'acier inoxydable à l'aide d'une électrode en métal fusible, caractérisé en ce que le gaz consiste en un mélange comprenant 70 à 83,0/o d'hélium, 1 0/o d'oxygène, et de l'argon pour le reste.