Procédé pour souder à l'arc de la fonte sur une base de métal ferreux La présente invention a pour objet un procédé pour souder à l'arc de la fonte sur une base de métal ferreux, par exemple en fonte ou en acier.
Selon la présente invention, ce procédé est carac térisé en ce qu'on établit un arc entre la base de métal ferreux et l'extrémité d'un fil d'acier nu suscep tible d'être rapproché de la base pendant le soudage, et en ce que l'on recouvre l'arc avec un agent formé par un mélange comprenant des fines particules cons tituées par du carbone et du carbure de silicium, un flux formé par de la chaux et/ou de la fluorine, et un liant formé par du silicate de sodium et/ou du silicate de potassium, le carbone et le carbure de silicium étant présents dans le mélange suivant une quantité comprise entre 40 et 70 % en poids de la quantité totale du mélange, ledit mélange étant séché et coagulé.
Un but de la présente invention est de fournir un procédé de soudage à l'arc par lequel de la fonte de faible dureté et exempte de fissures et de souf- flures est déposée, le soudage pouvant être fait de façon beaucoup plus efficace qu'avec un procédé de soudage à l'arc utilisant une baguette d'apport enro bée classique, ladite fonte pouvant être déposée efficacement sur une matière de base en fonte ou sur une matière de base en acier, et pouvant pré senter toute dureté désirée.
Grâce- à ce procédé de soudage à l'arc, un sou dage automatique, semi-automatique ou manuel peu vent être facilement effectués en utilisant un appa reil ou une machine classique et un fil d'acier ordi naire pour souder l'acier ou un fil d'acier contenant du silicium, sans avoir besoin de baguettes d'apport spéciales spécifiques pour la fonte, et en utilisant un agent recouvrant l'arc qui peut être fabriqué et acquis à peu de frais, simplement et facilement.
On connaît déjà un procédé de soudage à l'arc électrique, dans lequel on utilise une matière de résistance électrique élevée dont la conductibilité électrique augmente avec la température ; cette ma tière est une poudre et fond près de la pointe d'une électrode, et une partie du courant passe à travers cette masse fondue ; dans la partie terminale de l'électrode métallique, le fil est en contact avec une substance déposée sur la matière de base à souder, la pointe de l'électrode est fondue par le courant pas sant entre ladite partie terminale et la matière de base à souder, et le métal est ainsi déposé sur la matière de base à souder.
En outre, ledit procédé est principalement destiné à souder des matières en acier, mais ne permet pas d'effectuer un dépôt de fonte.
Dans le procédé selon la présente invention, on utilise un agent recouvrant l'arc composé de carbone et de carbure de silicium avec adjonction d'un flux et d'un liant. Ce carbone est une matière électri quement conductrice. Le carbure de silicium pré sente aussi une faible résistance électrique à la tem pérature ambiante. De plus, à des températures éle vées supérieures à environ 10000C, la conductibi- lité électrique de ladite matière diminue lorsque la température augmente.
Le carbone utilisé dans le procédé selon la pré sente invention ne fond pas, mais il brûle seulement lorsqu'il est exposé à la température élevée de l'arc.
Les figures du dessin annexé illustrent une mise en eeuvre du procédé selon l'invention, donnée à titre d'exemple.
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La fig. 1 montre les dimensions d'une plaque de fonte ou d'acier à souder et la position d'un cordon simple déposé dans les exemples 1 à 6 (tableau I) décrits ci-après.
La fig. 2 montre les positions des points de me sure de la dureté Vickers dans la coupe du cordon de la fig. 1.
Comme aussi montré dans les exemples du ta bleau I, l'agent recouvrant l'arc dans le procédé qui va être décrit est un mélange composé de carbone et de carbure de silicium, la somme des deux ingré dients faisant avantageusement plus de 40 % envi ron en poids de la quantité totale du mélange ; de la poudre ou des particules de flux sont contenues dans ce mélange comme ingrédients auxiliaires, et des particules de ferro-alliage ou des particules mé talliques peuvent être ajoutées au présent agent re couvrant l'arc afin d'ajuster la dureté du dépôt. Cette poudre ou ces particules sont en outre mélan gées avec un liant, de sorte que les surfaces des particules électriquement conductrices peuvent être enrobées.
La poudre ou les particules sont ensuite séchées et coagulées et sont utilisées sous forme gra nulée. La somme desdits ingrédients auxiliaires est de préférence inférieure à 60 %. Le carbone dans l'agent recouvrant l'arc peut être soit amorphe, soit cristallin, et peut être constitué par exemple par du graphite.
Des exemples de compositions de l'agent recou vrant l'arc et de mise en oeuvre du procédé de sou dage utilisant ledit agent sont montrés en détail dans le tableau I annexé.
Dans les exemples du tableau I, des cordons sim ples furent déposés automatiquement sur des matiè res de base en fonte ou en acier, sans préchauf fage, en utilisant deux sortes de baguettes d'apport, à savoir des fils d'acier contenant du silicium fabri qués à dessein de manière à contenir moins de 5 % de silicium et des fils d'acier fabriqués à dessein de manière à ne pas contenir de silicium, c'est-à-dire des fils d'acier ordinaire pour le soudage, et en uti lisant différents agents recouvrant l'arc.
Les exemples du tableau I sont classés, par rap <U>port aux cordons obtenu</U>s, en trois groupes : (A)
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ceux de faible dureté, (B) ceux de dureté moyenne et (C) ceux de dureté élevée. Par exemple, si le sou dage est fait, comme dans l'exemple 1, en utilisant une baguette d'apport constituée par un fil d'acier fabriqué à dessein de manière à contenir du silicium et un agent recouvrant l'arc fabriqué de manière à contenir environ 70 % en poids de carbone et de carbure de silicium ou, comme dans l'exemple 2,
en utilisant une baguette d'apport constituée par un fil d'acier ordinaire pour le soudage et un agent recou vrant l'arc contenant environ 60 % en poids de car bone et de carbure de silicium et en outre environ 15 % de ferrosilicium, un dépôt de métal présentant une faible dureté et une structure de fonte grise dans laquelle le graphite en flocons ou le graphite en forme de fleur de chrysanthème est bien cristallisé, est obtenu comme cordon sur une matière de base en fonte.
D'autre part, si le soudage est fait, comme dans l'exemple 3, en utilisant un fil d'acier ordinaire pour le soudage et un agent recouvrant l'arc conte nant environ 9 % de ferromanganèse, un dépôt de métal présentant une dureté moyenne et une struc- turc de fonte grise dans laquelle du graphite fin eutectique est cristallisé, est obtenu sur une matière de base en fonte. De plus, en utilisant le même fil d'acier et le même agent recouvrant l'arc, un dépôt de métal ayant sensiblement la même dureté est obtenu sur une matière de base en acier doux. L'exemple 4 se rapporte à un tel cas.
Cependant, dans ledit exemple, une faible quantité de ledeburite apparut dans la structure microscopique. Au cas où l'on désire obtenir un dépôt de fonte d'une dureté plus élevée, si comme dans l'exemple 5, un fil d'acier ordinaire pour le soudage est utilisé et si un agent recouvrant l'arc contenant comparativement beau coup de ferromanganèse est adopté, un dépôt de dureté très élevée peut être obtenu sur une matière de base en fonte.
Si, comme dans l'exemple 6, un agent recouvrant l'arc contenant une grande quantité de carbone et comparativement beaucoup de ferro- manganèse est utilisé, un dépôt présentant une struc ture de fonte blanche et une dureté très élevée peut être obtenu sur une matière de base en acier doux.
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Dans les conditions de soudage des exemples 1 à 6 du tableau I susmentionné, seule la vitesse de déplacement fut modifiée, mais pour le courant de soudage et la tension aux bornes de l'arc, qui étaient d'autres conditions importantes, 410 ampères et 32 volts furent respectivement choisis comme valeurs standards.
La dureté moyenne du dépôt de métal dans le même tableau est une valeur moyenne de la dureté obtenue en mesurant les divers points mon trés sur la fig. 2 sur la surface découpée du dépôt de la fig. 1. Sur la fig. 1, le chiffre 1 désigne un cordon simple et le chiffre 2 désigne la section dé coupée pour mesurer la dureté. Sur la fig. 2, le chiffre 3 représente la position des points où la dureté fut mesurée.
Les compositions chimiques du fil d'acier con- tenant du silicium et du fil d'acier ordinaire pour le soudage qui ont été utilisés dans les exemples du tableau I sont telles que montré sur le tableau II suivant.
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Tableau <SEP> II
<tb> <I>Compositions <SEP> chimiques <SEP> des <SEP> fils <SEP> d'acier <SEP> utilisés</I>
<tb> /o
<tb> Sorte <SEP> de <SEP> baguettes <SEP> d'apport <SEP> Composition <SEP> chimique <SEP> en
<tb> C <SEP> I <SEP> Si <SEP> I <SEP> Mn <SEP> I <SEP> P <SEP> I <SEP> S <SEP> I <SEP> Cu
<tb> Fil <SEP> d'acier <SEP> contenant <SEP> du <SEP> silicium- <SEP> -- <SEP> . <SEP> 0,06 <SEP> 2,76 <SEP> I <SEP> 0,48 <SEP> I <SEP> 0,009 <SEP> I <SEP> 0,005 <SEP> Fil <SEP> d'acier <SEP> ordinaire <SEP> pour <SEP> soudage <SEP> ( <SEP> 0,13 <SEP> I <SEP> 0,015 <SEP> I <SEP> 0,32 <SEP> I <SEP> 0,011 <SEP> I <SEP> 0,015 <SEP> ( <SEP> 0,10
<tb> <I>Note:</I> <SEP> dans <SEP> le <SEP> tableau <SEP> ci-dessus, <SEP> le <SEP> tiret <SEP> (-) <SEP> indique <SEP> qu'aucune <SEP> analyse <SEP> ne <SEP> fut <SEP> faite.
Les compositions chimiques de la fonte et de l'acier qui constituent les matières de base à souder dans le tableau I sont telles que montré dans le tableau III suivant.
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Tableau <SEP> III
<tb> <I>Compositions <SEP> chimiques <SEP> des <SEP> matières <SEP> de <SEP> base <SEP> utilisées</I>
<tb> Sorte <SEP> de <SEP> matières <SEP> de <SEP> base <SEP> Compositions <SEP> chimiques <SEP> en <SEP> a/o
<tb> C <SEP> I <SEP> Si <SEP> I <SEP> Mn <SEP> I <SEP> P <SEP> I <SEP> S <SEP> I <SEP> Cu
<tb> Fonte <SEP> <B>........</B> <SEP> .....<B>....... <SEP> ...... <SEP> ....</B> <SEP> . <SEP> ......._............ <SEP> ï <SEP> 3,30 <SEP> I <SEP> 1,85 <SEP> 0,69 <SEP> ( <SEP> - <SEP> Acier <SEP> doux <SEP> ..<B>......................</B> <SEP> ...<B>..........</B> <SEP> ........
<SEP> I <SEP> 0,14 <SEP> I <SEP> 0,05 <SEP> I <SEP> 0,94 <SEP> I <SEP> 0,008 <SEP> I <SEP> 0,01 <SEP> I <SEP> 0,14
<tb> <I>Note:</I> <SEP> dans <SEP> le <SEP> tableau <SEP> ci-dessus, <SEP> un <SEP> tiret <SEP> (-) <SEP> indique <SEP> qu'aucune <SEP> analyse <SEP> ne <SEP> fut <SEP> faite. Comme décrit plus haut, dans le procédé décrit, les quantités de fils d'acier consommées par minute, dans le cas d'un courant de soudage de 410 ampères et d'une tension d'arc de 32 volts dans les exemples du tableau I, sont sensiblement trois fois plus grandes que les quantités de fils à âme d'acier consommées dans le cas de soudage ou de dépôt en utilisant des baguettes d'apport enrobées ayant pour âme des fils du même diamètre.
On peut comprendre ainsi que, dans le procédé décrit, l'opération de soudage ou de dépôt peut être effectuée avec une très grande efficacité.
On voit, d'après les exemples du tableau I, que le procédé décrit permet d'obtenir facilement un dépôt de fonte d'une dureté librement choisie dans de larges limites en utilisant un fil d'acier ordinaire pour le soudage ou un fil d'acier contenant du sili cium sans utiliser aucune baguette d'apport spéciale en fonte. Le procédé décrit peut être mis en aeuvre soit au moyen d'un appareil automatique, soit au moyen d'un appareil semi-automatique. Il peut être exécuté aussi manuellement, mais cela nécessite une grande expérience.