Procédé de soudure à l'arc sous la protection d'un gaz Le brevet principal a pour objet un procédé de soudure à l'arc sous, la protection d'un. gaz dans lequel un arc électrique est établi entre une électrode en métal fusible et une pièce: métallique à souder, l'électrode avance vers, la zone de. fusion ainsi obte nue, et l'extrémité;
<B>de</B> l'électrode et la zone de, fusion sont entourées d'un courant de gaz de protection, caractérisé en ce qu'on. met en suspension, dans le courant de gaz de protection, une matière de sou dure pulvérulente contenant une substance magné tique en quantité suffisante. pour que cette matière pulvérulente adhère à l'extrémité de l'électrode sous l'influence du champ magnétique créé par le passage du courant de soudure dans l'électrode.
La présente invention a pour objet un procédé de soudure à l'arc sous la protection d'un. gaz, sui vant la revendication du brevet principal, caractérisé en ce que l'on introduit dans le courant de gaz de protection une matière de soudure pulvérulente et magnétique qui se dissout dans le dépôt de métal fondu.
Quand l'électrode, qui peut être constituée par un fil métallique nu, fond et se dépose sur la pièce à souder, la matière pulvérulente qui a été retenue à la surface de l'électrode se dissout dans le dépôt soit pour s'allier au métal fondu, soit pour désoxy der celui-ci.
De cette manière, quand il faut, par exemple., que le dépôt de soudure ait la même com position: que la pièce, à souder, on peut utiliser tout fil métallique d'apport nu d'une matière contenant le constituant principal de la pièce à souder, et les autres constituants d'alliage nécessaires pour consti tuer un alliage métallique d'apport ayant la même composition que celui de la pièce à souder, peu vent être ajoutés par le truchement- de la matière pulvérulente.
De même, dans. le cas d'une opération. de.surfa- çage, on peut utiliser n'importe laquelle de plusieurs électrodes filiformes métalliques nues comprenant le constituant principal de l'alliage à traiter, les autres constituants, de cet alliage étant fournis par la matière pulvérulente.
La quantité de matière magnétique que doit con tenir la matière de soudure pulvérulente est détermi née par l'intensité, du champ magnétique établi autour de l'électrode, par le courant utilisé, ainsi que par la perméabilité magnétique de cette matière ma gnétique. La proportion de matière magnétique dans cette matière pulvérulente doit être suffisante pour que toute la matière pulvérulente adhère à l'élec trode.
La matière métallique pulvérulente peut être ob tenue par broyage des, constituants à une dimension uniforme et par addition. d'un élément magnétique. Ces, constituants sont soigneusement mélangés à un liant convenable, comme le silicate de sodium et/ou de potassium. Le mélange résultant est ensuite séché, cuit à une température comprise entre 2600 C et 3150 C, et ensuite broyé de façon à passer à travers un tamis, présentant des. mailles ayant une ouverture de 0,833 mm, ou un tamis plus fin.
Il est possible aussi d'introduire dans le gaz de protection un alliage ou un désoxydant pulvérulent ayant lui-même une bonne perméabilité magnétique ; dans ce. cas, il est inutile d'ajouter un constituant magnétique. Les alliages ferreux sont des exemples types. de telles matières. Après avoir amené la matière pulvérulente de soudure jusqu'à l'électrode, le gaz de protection est réparti dans. la zone de l'arc de manière à pro téger l'arc et le métal déposé contre l'air atmo sphérique.
Le gaz de protection utilisé dans le présent pro cédé peut consister en tout gaz de protection utilisé jusqu'ici en soudure à l'arc de métaux sous la pro tection d'un gaz, comme l'argon, l'hélium, l'hydro gène et l'acide carbonique, ou des mélanges de ceux- ci, avec ou sans de petites.
quantités d'oxygène jus qu'à environ 15 0/o. Il faut que la matière de soudure pulvérulente soit exempte de quantités notables d'agents fondants, comme les silicates et substances semblables, qui sont couramment utilisés sous forme granuleuse comme moyen de protection en soudure à l'arc noyée dans le métal en fusion. Ces fondants laissent des dépôts de scorie qui recouvrent le métal déposé et exigent de la part de l'opérateur un.
effort considérable pour les enlever par piquage, et qui rendent impossible un réglage précis de la composition du métal déposé dans le cas où ce métal a une haute teneur en allia ges. Dans le présent procédé, la zone d'arc et de dépôt de métal est efficacement protégée de l'air atmosphérique par le gaz de protection sans devoir recourir à des fondants qui non seulement produisent des scories mais affectent les propriétés physiques et chimiques du métal déposé.
La dimension des grains de la matière pulvéru lente utilisée peut varier dans de larges limites, dé terminées, uniquement par les dimensions des cana lisations à poudre de l'installation et par l'aptitude des matières pulvérulentes d'être mises en dispersion et en suspension dans le courant de gaz porteur pro tecteur.
On a trouvé nécessaire, pour obtenir un bon rendement du présent procédé, de lier la vitesse de dépôt du métal de l'électrode filiforme au débit de la matière pulvérulente. Quand le courant augmente, pour un diamètre d'électrode donné sous une tension donnée, la vitesse de dépôt de métal augmente pro portionnellement. Il a été constaté que, pour un gaz de protection donné, le débit gazeux dépend partiel lement de la vitesse de dépôt du métal qui est fonc tion de l'intensité du courant. On augmente donc le débit de gaz afin de bien protéger le supplément de métal déposé.
Cependant, quand la vitesse de dépôt du métal augmente, le débit de matière pulvérulente doit aussi être augmenté proportionnellement. Cette corrélation entre la: vitesse de dépôt du métal et le débit de matière pulvérulente, nécessaire pour une opération donnée, entre les limites précitées, est fa cile à déterminer. Un appareil convenant à la mise en. oeuvre du présent procédé est représenté schématiquement sur la figure unique du dessin annexé. Comme repré senté, un, fil ou. baguette constituant l'électrode mé tallique 10 se déroule d'un rouleau de fil 12 sous la commande de galets d'alimentation. 14 entraînés. par un moteur à vitesse variable 16, et est amené à tra vers un porte-électrode 18 vers la pièce à souder 20.
Un câble d'alimentation: 2.2 relie une source de cou rant de soudure 23 au porte-électrdde 18 qui ali mente en courant la baguette 10, tandis qu'un câble semblable 24 est relié à la pièce à souder 20 de façon à compléter le circuit électrique. La matière de sou dure pulvérulente 26 est transportée jusqu'au porte- électrode 18 par un courant de gaz de protection passant dans une canalisation 28.
La matière pulvé rulente est introduite dans le courant de gaz de pro tection au bas, d'un distributeur de poudre 30. Celui- ci comprend une trémie fermée 32 contenant la ma tière pulvérulente 26 et un pointeau 34 de réglage de débit de la poudre dans le courant gazeux. Le distributeur de poudre peut être de tout type connu, le distributeur par gravité représenté étant donné à titre d'exemple seulement. La matière pulvérulente 26 passe de la tré mie 32 du distributeur 30 en suspension dans le courant de gaz porteur circulant dans la tuyauterie 28 qui communique avec l'ajutage 36 du porte électrode 18.
Quand la baguette 10 est mise en contact avec la pièce à souder 20 de façon, à amorcer l'arc 40 et à entamer l'opération de dépôt de métal, l'ajutage entourant la baguette 10 débite du gaz de protection constituant une enveloppe de protection 41 autour de l'arc 40. La matière pulvérulente en suspension 26 est introduite dans l'ajutage 36 du porte-électrode 18 et, par l'effet de la substance magnétique qu'elle con tient, est attirée par l'électrode 10 traversée par le courant sur laquelle elle se dépose en une couche uniforme.
La matière pulvérulente fond avec l'élec trode 10 et passe dans la zone de fusion 44 où elle se dépose.
Le présent procédé a été utilisé avec succès avec des sources de courant continu à polarité directe et à polarité inverse, et aussi avec des sources de cou rant alternatif, pour la soudure d'un métal à haute teneur en alliages et pour les. opérations de surfaçage de tels, métaux. Le procédé a été appliqué avec suc cès au soudage manuel dans la position. horizontale, dans la position verticale et en l'air. Le tableau suivant donne des compositions de matières pulvérulentes qui ont été utilisées avec succès dans, la mise en aeuvre du procédé.
EMI0003.0002
<I>Matières <SEP> qui <SEP> forment <SEP> des <SEP> alliages <SEP> avec <SEP> le <SEP> dépôt <SEP> fondu</I>
<tb> Matière <SEP> pulvérulente <SEP> (1)
<tb> 65,60/o <SEP> de <SEP> ferrochrome <SEP> à <SEP> faible <SEP> teneur <SEP> en <SEP> carbone <SEP> (69,6 <SEP> 0/o <SEP> Cr, <SEP> 0,067 <SEP> 0/oC, <SEP> 0,50'0/o <SEP> Si)
<tb> 22,6'0/o <SEP> de <SEP> nickel <SEP> (98 <SEP> 0/o <SEP> Ni)
<tb> 4,60/o <SEP> de <SEP> ferro-silicium <SEP> (15,1 <SEP> 0/o <SEP> Si, <SEP> 0,750/o <SEP> C)
<tb> 4,00/o <SEP> de <SEP> ferro-manganèse <SEP> à <SEP> faible <SEP> teneur <SEP> en <SEP> carbone <SEP> (89,2 <SEP> 0% <SEP> Mn, <SEP> 2,1 <SEP> 0/o <SEP> Si, <SEP> 0,06 <SEP> 0/o <SEP> C)
<tb> 3,20/o <SEP> de <SEP> silicate <SEP> de <SEP> sodium <SEP> (sec)
<tb> Matière <SEP> pulvérulente <SEP> (2)
<tb> 83,
0 <SEP> 0/o <SEP> de <SEP> ferrochrome <SEP> à <SEP> haute <SEP> teneur <SEP> en <SEP> carbone <SEP> (8,4 <SEP> 0/o <SEP> C, <SEP> 66,7 <SEP> \0/o <SEP> Cr, <SEP> 1,7 <SEP> 0/o <SEP> Si)
<tb> 14,6 <SEP> 0/o <SEP> de <SEP> fer
<tb> 2,4 <SEP> 0/o <SEP> de <SEP> silicate <SEP> de <SEP> sodium <SEP> (sec)
<tb> Matière <SEP> pulvérulente <SEP> (3)
<tb> 67,8 <SEP> '0/o <SEP> d'aluminium' <SEP> .
<tb> 29,7 <SEP> 0/o <SEP> de <SEP> fer
<tb> 2,5 <SEP> 0/o <SEP> de <SEP> silicate <SEP> de <SEP> sodium <SEP> (sec)
<tb> Matière <SEP> pulvérulente <SEP> (4)
<tb> 90,0 <SEP> 0/o <SEP> de <SEP> nickel-molybdène <SEP> (52,51 <SEP> 0/o <SEP> Mo, <SEP> 43,80'0/o <SEP> Ni, <SEP> 1,8'0/o <SEP> Fe, <SEP> <B>0.,32</B> <SEP> 0/o <SEP> Si)
<tb> 6,3 <SEP> 0/o <SEP> de <SEP> fer
<tb> 1,0 <SEP> 0/o <SEP> de <SEP> ferrochrome <SEP> à <SEP> faible <SEP> teneur <SEP> en <SEP> carbone <SEP> (68,
7 <SEP> 0/o <SEP> Cr, <SEP> 0,064'0/o <SEP> C, <SEP> 0,62'0/o <SEP> Si)
<tb> 0,5 <SEP> 0/o <SEP> de <SEP> ferro-manganèse <SEP> à <SEP> faible <SEP> teneur <SEP> en <SEP> carbone <SEP> (89,2 <SEP> 0/o <SEP> Mn, <SEP> 2,1 <SEP> 0/o <SEP> Si, <SEP> 0,06'0/o <SEP> C)
<tb> 2,2'0/o <SEP> de <SEP> silicate <SEP> de <SEP> sodium <SEP> (sec)
<tb> Matière <SEP> pulvérulente <SEP> (5)
<tb> 34,80/a <SEP> de <SEP> silicium <SEP> métallique
<tb> 38,2 <SEP> 0/o <SEP> de <SEP> nickel <SEP> métallique
<tb> 3,90/o <SEP> de. <SEP> manganèse <SEP> métallique
<tb> 16,9 <SEP> 0/o <SEP> de <SEP> cuivre <SEP> métallique
<tb> 6,2 <SEP> 0/o <SEP> de <SEP> silicate <SEP> de <SEP> sodium.
<SEP> (sec)
<tb> Matière <SEP> pulvérulente <SEP> (6)
<tb> 25,2'0/o <SEP> de <SEP> carbone
<tb> 25,20/o <SEP> de <SEP> ferro-silicium <SEP> (75,92 <SEP> 0/o <SEP> de <SEP> Si, <SEP> 1,07 <SEP> 0/o <SEP> de <SEP> Al, <SEP> 22,0'0/o <SEP> de <SEP> Fe, <SEP> 2,1,0/0 <SEP> de <SEP> Si)
<tb> 3,4 <SEP> 0/o <SEP> de <SEP> ferro-manganèse <SEP> (89,2 <SEP> 0/o <SEP> de <SEP> Mn, <SEP> 0,06 <SEP> 0/o <SEP> de <SEP> C, <SEP> 2,1 <SEP> 0/o <SEP> de <SEP> Si)
<tb> 31,40/o <SEP> de <SEP> fer
<tb> 12,0,0/o <SEP> de <SEP> nickel-magnésium <SEP> (75 <SEP> 0/o <SEP> Ni, <SEP> 25 <SEP> 0/o <SEP> Mg)
<tb> 2,8 <SEP> 0/o <SEP> de <SEP> liant:
<SEP> méthacrylate <SEP> de <SEP> méthyle <SEP> (sec)
<tb> <I>Matières <SEP> qui <SEP> désoxydent <SEP> le <SEP> dépôt <SEP> fondu</I>
<tb> Matière <SEP> pulvérulente <SEP> (a)
<tb> 15 <SEP> à <SEP> 20 <SEP> 0/o <SEP> de <SEP> fer
<tb> 5 <SEP> 0/o <SEP> d'une <SEP> solution <SEP> aqueuse <SEP> de <SEP> silicate <SEP> de <SEP> sodium
<tb> Le <SEP> reste <SEP> :
<SEP> zirconium-silicium.
<tb> Matière <SEP> pulvérulente <SEP> (b)
<tb> ferro-aluminium <SEP> (15 <SEP> 0/o <SEP> Al, <SEP> 85 <SEP> 0/o <SEP> Fe)
<tb> Matière <SEP> pulvérulente <SEP> (c)
<tb> ferro-silicium <SEP> (15 <SEP> 0/o <SEP> Si, <SEP> 85 <SEP> 0/o <SEP> Fe)
<tb> Matière <SEP> pulvérulente <SEP> (d)
<tb> 53,2 <SEP> 0/o <SEP> de <SEP> ferrochrome <SEP> à <SEP> haute <SEP> teneur <SEP> en <SEP> carbone
<tb> 17,0,0/o <SEP> de <SEP> ferro-silicium <SEP> (50 <SEP> 0/o <SEP> de <SEP> Fe, <SEP> 50 <SEP> 0/o <SEP> de <SEP> Si)
<tb> 17,0 <SEP> 0/o <SEP> de <SEP> fer
<tb> 12,8 <SEP> 0/o <SEP> de <SEP> poudre <SEP> consistant <SEP> en <SEP> 37,5 <SEP> 0/o <SEP> AI, <SEP> 37,5 <SEP> 0/o <SEP> Ti, <SEP> 25 <SEP> 0/o <SEP> Zr.
L'utilisation d'une matière désoxydante pulvérulente permet de réduire considérablement le débit de gaz de protection qui était nécessaire dans les anciens procédés de soudure à l'arc de métaux sous la protection d'un gaz, sans sacrifier la qualité de la soudure obtenue. Dans. certains cas, la qualité de la soudure a été améliorée par rapport aux anciens procédés à débit gazeux important qui n'utilisent pas le désoxydant.
En outre, l'effet de l'addition de la matière pulvérulente magnétique de désoxydation est très semblable à l'effet obtenu quand ces désoxydants sont incorporés dans l'électrode elle-même.
Le présent procédé permet donc de réduire la quantité de gaz de protection nécessaire pour produire des soudures saines et d'éliminer la nécessité de fabriquer des électrodes de soudure contenant des consti tuants; qui s'allient avec le dépôt de soudure ou qui désoxydent celui-ci. Avec ce procédé, on peut utiliser dans tous les cas une seule électrode peu coûteuse en acier doux, en ajoutant une matière pulvérulente facile à préparer.