CH349010A - Procédé pour travailler par fusion une pièce au moyen d'un arc électrique et appareil pour sa mise en oeuvre - Google Patents

Description

  Procédé pour travailler par fusion une pièce au moyen d'un arc électrique  et     appareil    pour sa mise en     aeuvre       La présente invention concerne un perfectionne  ment du procédé pour travailler par fusion une pièce  au moyen d'un arc     électrique    et de l'appareil pour  sa     mise    en     #uvre,    décrits dans le brevet principal.  



  Le brevet principal a     pour    objet un procédé pour  travailler par     fusion    une pièce au moyen d'un arc  électrique, dans lequel on fait passer un arc, formé  entre une électrode non consumable disposée     axia-          lement    dans une tuyère et un organe constituant une  seconde électrode, avec un courant de gaz à travers  un passage de ladite tuyère agencé de manière à pro  duire un rétrécissement     dudit    arc, de sorte que la  tension par unité de longueur de l'arc ainsi rétréci  est supérieure à celle d'un arc non rétréci transpor  tant la même quantité de courant, produit à l'exté  rieur d'une tuyère dont la section de passage est  égale à la section dudit passage,

   et protégé par un  courant de gaz de la même composition et s'écoulant  à travers cette tuyère à la même vitesse, et dans       lequel    on dirige contre la pièce le jet constitué par  l'arc et le gaz quittant ledit passage.  



  Or, la     titulaire    a fait     la,    découverte surprenante  qu'on peut     utiliser    une électrode constituée par un  fil métallique fusible au lieu de     l'électrode    non     con-          sumable,    sans endommager ou obturer le passage  de resserrement de l'arc par du métal fondu prove  nant de     l'électrode.    On obtient ainsi un procédé qui  peut être étendu à la soudure à     courant    à     grande     intensité et à grande     vitesse    de     corps,    métalliques rela  tivement épais.  



  Le procédé selon la présente invention est donc  caractérisé en ce qu'on utilise comme électrode un  fil métallique     fusible    que l'on fait     avancer    dans la  tuyère à mesure qu'il est fondu par la chaleur de    l'arc. Le métal du fil fondu est ainsi dispersé par  l'arc et entraîné sous     forme    de fines gouttelettes, avec  la vapeur dégagée par l'arc et     avec    le gaz, en direc  tion de la pièce à     travailler.     



  Le brevet principal a également pour objet un  appareil pour la mise en     aeuvre    du procédé précité  et qui comprend un chalumeau à arc-contenant une  électrode non consumable en forme de baguette dis  posée     axialement    dans une tuyère présentant un pas  sage agencé de manière à     conduire    un     courant    de  gaz et à produire un     rétrécissement    d'un arc formé  à travers ce passage entre cette électrode non     con-          sumable    et un organe constituant une seconde élec  trode,

   la     surface    de la section transversale la plus  faible dudit passage étant inférieure à la surface de  la section transversale d'un arc semblable, mais non  rétréci, mesurée à la même distance de l'extrémité  de l'électrode non consumable.  



  L'appareil selon la présente invention pour la       mise    en     oeuvre    du procédé défini ci-dessus, est carac  térisé par le fait que ladite électrode est constituée  par un     fil    métallique     fusible    dont     l'extrémité    est  maintenue à l'intérieur de la tuyère par un dispositif  agencé de manière à faire     avancer    ledit fil.  



  Le procédé selon l'invention présente les avan  tages suivants, par rapport aux procédés antérieurs  de soudage à l'arc protégé par un gaz,     utilisant    une  électrode fusible    1) meilleure     stabilité    de l'arc que lorsqu'on uti  lise une électrode consumable non confinée  dans une tuyère. A cause de cette meilleure  stabilité, on peut souvent utiliser un arc plus  long, obtenu sous une tension plus élevée que      jusqu'ici.

   Cette tension plus élevée et la sec  tion transversale plus faible de l'arc ont pour       effet    que, pour un courant d'intensité don  née, une très grande énergie est dégagée par  unité de     surface    de cette section transversale ;  2) meilleur réglage de la pénétration, grâce au  réglage de l'arc et de l'écoulement du gaz à  travers la tuyère.

   Le gaz passant par la tuyère  est un véhicule     efficace    de chaleur et de force  vive vers la zone de travail et il permet de  régler le     chauffage    de la zone de travail et  la pression exercée sur le métal fondu dans  le but d'atteindre la pénétration désirée et, en  même temps, de régler la dilution du métal  de soudure déposé ;  3) réglage plus     efficace    de l'atmosphère de tra  vail, quels que soient la position et les cou  rants transversaux.

   Le courant de gaz sortant  de la tuyère est très stable quant à sa direc  tion et n'est pas facilement perturbé ;    4) perturbation moindre de l'arc par des forces  électriques au commencement et à la fin de  la ligne de travail et où celle-ci passe à côté  de dispositifs de serrage ou autres,     situés    dans  son voisinage. Le jet sortant de la tuyère est,  par conséquent, moins influencé par de telles  perturbations.  



  La figure     unique    du dessin annexé représente, à  titre d'exemple, une coupe verticale d'une forme  d'exécution de l'appareil selon l'invention.  



  Comme représenté sur cette     figure,    un fil métal  lique fusible 10 est tiré à     partir    d'une bobine 11 par  un dispositif d'avancement comprenant un moteur  12 entraînant des galets et il est poussé dans. un tube  13 de     contact        électrique        refroidi    à l'eau, en direction  d'un arc 14 sous pression élevée qui est formé entre       l'extrémité    de     ce    fil et des pièces 15 à souder     qui     sont     reliées    à une     source    de courant     électrique    16.

    Le tube 13 est entouré par une tuyère 17 qui     déli-          mite    avec le tube 13 un conduit annulaire de gaz  18 qui est fermé hermétiquement au sommet par une  matière isolante     électriquement    19 destinée à empê  cher     l'échappement    du gaz qui est amené dans ce       conduit    par une tubulure d'entrée 20.  



  Ce gaz     descend    autour du tube 13 vers une sur  face intérieure conique 21 qui le dirige vers un ori  fice 22 qui est     concentrique    à l'arc 14. La     paroi    de       l'orifice    est entourée d'un passage annulaire 23 dans  lequel circule de l'eau de refroidissement provenant  d'une conduite d'amenée 24 et     sortant    par une con  duite de sortie 25. Un écran de gaz annulaire secon  daire 27 est entretenu autour de l'arc par un passage       annulaire    de sortie de gaz 26 formé dans la base de  la tuyère 17.

   On     fournit    un débit de gaz     secondaire     approprié dans ce passage de     sortie        par    une     conduite     d'amenée 28. On comprendra mieux le fonctionne  ment de l'appareil représenté sur le dessin     en    se réfé  rant aux exemples de mise en     oeuvre    du procédé  selon l'invention décrits ci-après.    <I>Exemple 1:</I>  Une tuyère en cuivre refroidie à l'eau présentant  un orifice de 4,8 mm de diamètre est montée à l'ex  trémité de sortie de l'arc d'une torche à électrode  consumable.

   On dirige vers le bas 0,849     m3    d'argon  gazeux par heure à travers la tuyère, tandis qu'on  entretient un arc entre l'électrode constituée par un  fil métallique fusible et une plaque de base en acier,  à l'aide d'un courant continu compris entre 150 et  200 ampères, sous 35 volts, en polarité inverse  (l'électrode étant positive). Le jet ainsi obtenu est  relativement   dur   et   rigide   et perce rapide  ment un trou dans la plaque de base. Ce jet peut  également être utilisé pour le découpage, le soudage  et le perçage des métaux.

      <I>Exemple 11:</I>    On a recours dans cet exemple à une tuyère dans  laquelle est disposé un tube de guidage refroidi à  l'eau ayant un diamètre de 11,1 mm et dont l'extré  mité est située à 4,8 mm d'un passage présentant un  diamètre de 6,4 mm et une longueur de 2,38     mm,     ménagé dans la tuyère qui est en cuivre et refroidie  à l'eau. On dirige vers le bas 1,41     m3    d'argon gazeux  par heure à travers la tuyère tandis qu'une     électrode     constituée par un fil     métallique    en acier au carbone  est déplacée automatiquement vers le bas en réponse  à la     tension    de l'arc.

   On amorce un arc en courant  continu sous 30 volts environ et 400 ampères, en  mettant en contact l'extrémité du fil métallique, relié  à la borne positive de la source, avec une plaque de  base en acier laminé à froid, reliée à la borne néga  tive de 2,54 cm d'épaisseur. La zone de     fusion    du       fil    métallique est située initialement au-dessous de       l'extrémité    de la tuyère. On la ramène lentement à  l'intérieur de l'orifice de la tuyère en augmentant la  tension de l'arc. Le profil de la perle de soudure  ainsi obtenue sur la plaque de base passe d'une  forme haute à une forme élargie à mesure que la  zone de     fusion    du fil métallique est ramenée à l'in  térieur de l'orifice.

   Le plasma de l'arc est ainsi régu  lièrement resserré.    <I>Exemple III:</I>    On utilise une tuyère dans laquelle est disposé  un tube de guidage refroidi à l'eau ayant un diamètre  de 9,53 mm et dont     l'extrémité    est située à 6,35 mm  d'un     orifice    d'un     diamètre    de 4,8 mm; de la tuyère  qui est en cuivre et refroidie à l'eau. On fait passer  0,14     m3    par heure d'argon contenant 5     9/o    d'oxygène  à travers la tuyère. On introduit un gaz de protec  tion supplémentaire à un débit variant de 1,41 à  1,70     m3    par heure, autour de la circonférence externe  de la tuyère pour protéger le     bain    de soudure.

   Un  fil métallique en     acier        inoxydable,    d'un diamètre de  1,6 mm, est     avancé    vers le bas à travers le tube à  une vitesse de     71/4        m/min.    On maintient un arc à  courant     continu    de 440 ampères et 46 volts entre  l'électrode, reliée à la borne positive de la     source,     et deux plaques en acier inoxydable reliées à la borne      négative, d'une épaisseur de 1,27 cm. Ces plaques  sont espacées l'une de l'autre de 3,2 mm et présen  tent des bords en, biseau à 450 et d'une profondeur  de 4,8 mm.

   On. obtient une soudure en une seule  passe entre les deux plaques d'une pénétration satis  faisante à une vitesse de soudure de 38 cm par  minute. La distance de la tuyère à la pièce à souder  est de 1,27 cm au cours de cette passe. Dans les  exemples ci-dessus, on a recours soit à de l'argon  seul, soit à de l'argon mélangé avec de l'oxygène, à  titre de gaz de protection, mais on peut avoir recours  à d'autres gaz ou mélanges de gaz pour autant qu'ils  soient acceptables au point de vue métallurgique en       ce    qui concerne les électrodes et la tuyère.

Claims (1)

1. REVENDICATIONS I. Procédé pour travailler par fusion une pièce au moyen d'un arc électrique, dans leqùel on fait passer un arc, formé entre une électrode disposée axialement dans une tuyère et un organe constituant une seconde électrode, avec un courant de gaz à travers un passage de ladite tuyère agencé de manière à produire un rétrécissement dudit arc, de sorte que la tension par unité de longueur de l'arc ainsi rétréci est supérieure à celle d'un arc non rétréci transpor tant la même quantité de courant, produit à l'exté rieur d'une tuyère dont la section de passage est égale à la section dudit passage,

   et protégé par un courant de gaz de la même composition et s'écou lant à travers cette tuyère à la même vitesse, et dans lequel on dirige contre la pièce le jet constitué par l'arc et le gaz quittant ledit passage, caractérisé en ce qu'on utilise comme électrode un fil métallique fusi ble que l'on fait avancer dans - la tuyère à mesure qu'il est fondu par la chaleur de l'arc.

   II. Appareil pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication I, comprenant un chalumeau à arc contenant une électrode disposée axialement dans une tuyère présentant un passage agencé de manière à conduire un courant de gaz et à produire un rétrécissement d'un arc formé à travers ce passage entre cette électrode et un organe constituant une seconde électrode, la surface de la section transver sale la plus faible dudit passage étant inférieure à la surface de la section transversale d'un arc semblable, mais non rétréci, mesurée à la même distance de l'extrémité de l'électrode,

   caractérisé en ce que cette électrode est constituée par un fil métallique fusible dont l'extrémité est maintenue à l'intérieur de la tuyère par un dispositif agencé de manière à faire avancer ledit fil. SOUS-REVENDICATION Procédé selon la revendication I, dans lequel on fait automatiquement avancer l'électrode en fonction de la tension de l'arc, caractérisé en ce que, pour créer le jet constitué par l'arc et le gaz, on amorce l'arc en avant de la sortie dudit passage de la tuyère et on augmente ensuite lentement la tension de l'arc jusqu'à ce que l'extrémité de fusion de l'électrode soit ramenée à l'intérieur de la tuyère.