FR3054150A1

FR3054150A1 - Procede et dispositif pour souder des pieces de travail ayant un materiau sensible a la chaleur

Info

Publication number: FR3054150A1
Application number: FR1770607A
Authority: FR
Inventors: Shankar P. Srinivasan; Margarita Estrada; Ryan Kapustka
Original assignee: Siemens Energy Inc
Current assignee: Siemens Energy Inc
Priority date: 2016-07-19
Filing date: 2017-06-09
Publication date: 2018-01-26
Anticipated expiration: 2037-06-09
Also published as: FR3054150B1; DE102017208924A1

Abstract

Procédé et dispositif pour souder des pièces de travail ayant un matériau sensible à la chaleur sont proposés. Le matériau sensible à la chaleur comporte de l'acier manganèse austénitique, également appelé acier manganèse Hadfield. Le procédé donne à un métal de remplissage un mouvement de va-et-vient dans et hors le bain de soudure. Le déplacement du métal de remplissage peut être synchronisé avec la forme d'onde de la source (111) d'énergie. Des paramètres de soudure sont ajustés de sorte que la soudure peut être effectuée sur la pièce (150) de travail sans fissurer le matériau sensible à la chaleur. Le procédé permet que de l'acier manganèse Hadfield soit soudé à des composants de générateur dans des applications de génération de puissance. Le procédé fournit une soudure de qualité fiable et répétable.

Description

Titulaire(s) : SIEMENS ENERGY, INC..

Demande(s) d’extension

Mandataire(s) : CABINET FLECHNER.

PROCEDE ET DISPOSITIF POUR SOUDER DES PIECES DE TRAVAIL AYANT UN MATERIAU SENSIBLE A LA CHALEUR.

FR 3 054 150 - A1 (5g) Procédé et dispositif pour souder des pièces de travail ayant un matériau sensible à la chaleur sont proposés. Le matériau sensible à la chaleur comporte de l'acier manganèse austénitique, également appelé acier manganèse Hadfield. Le procédé donne à un métal de remplissage un mouvement de va-et-vient dans et hors le bain de soudure. Le déplacement du métal de remplissage peut être synchronisé avec la forme d'onde de la source (111) d'énergie. Des paramètres de soudure sont ajustés de sorte que la soudure peut être effectuée sur la pièce (150) de travail sans fissurer le matériau sensible à la chaleur. Le procédé permet que de l'acier manganèse Hadfield soit soudé à des composants de générateur dans des applications de génération de puissance. Le procédé fournit une soudure de qualité fiable et répétable.

PROCÉDÉ ET DISPOSITIF POUR SOUDER DES PIÈCES DE TRAVAIL AYANT UN MATÉRIAU SENSIBLE À LA CHALEUR

DOMAINE TECHNIQUE [0001] Cette invention se rapporte de manière générale à un procédé et à un dispositif pour souder une pièce de travail ayant un matériau sensible à la chaleur, notamment de l'acier manganèse austénitique.

DESCRIPTION DE L'ART ANTÉRIEUR [0002] La soudure par fusion est un procédé qui utilise de l'énergie thermique pour faire fondre des matériaux à réunir et créer un joint solide lorsqu'il a solidifié. La soudure à l'arc est l'une des techniques de soudure par fusion les plus classiques, dans laquelle la coalescence de métaux a lieu en utilisant la chaleur provenant d'un arc entre un métal de remplissage fourni en continu et une surface de soudure d'un métal de base. Le procédé de soudure par fusion est une technique de soudure largement utilisée. Cependant, ce procédé peut chauffer la surface de soudure à une température qui crée des modifications non souhaitables du matériau, telles qu'un durcissement et un gauchissement, et dans des conditions extrêmes entraîne des fissurations des matériaux.

[0003] Un sous-ensemble utilisé de manière extensive d'acier manganèse austénitique est l'acier manganèse Hadfield, qui est un alliage non-magnétique à résistance élevée et extrêmement dense. Il est d'un grand intérêt pour des composants formant générateur dans des applications de production de puissance/courant. Cependant, l'acier manganèse Hadfield est sensible à la chaleur. Il peut se fissurer s'il est surchauffé. Souder par fusion de l'acier manganèse Hadfield est extrêmement difficile, car le matériau est susceptible de se fissurer s'il est surchauffé pendant la soudure.

RESUME DE L'INVENTION [0004] Décrit de manière succincte, des aspects de la présente invention se rapportent à un procédé et à un dispositif pour souder une pièce de travail ayant du matériau sensible à la chaleur, notamment de l'acier manganèse austénitique.

[0005] Suivant un aspect, un procédé de soudure pour souder une pièce de travail est présenté. Le procédé comprend l'étape dans laquelle on fournit de l'énergie électrique à partir d'une source d'énergie ou courant à une pointe de contact d'un chalumeau de soudure. Le procédé comprend le fait de fournir un métal de remplissage à partir d'un dispositif d'alimentation de métal de remplissage et à faire s'étendre le métal de remplissage par la pointe de contact vers la pièce de travail. La pièce de travail comprend un matériau sensible à la chaleur. Le procédé comprend le fait de faire fondre une partie de la pièce de travail pour créer un bain de soudure sur la pièce de soudure par un arc produit entre une pointe du métal de remplissage et une surface de la pièce de travail. Le procédé comprend le fait de donner au métal de remplissage un mouvement de va-et-vient pour entrer et sortir du bain de soudure. Le procédé comprend le fait de synchroniser un déplacement du métal de remplissage avec une forme d'onde de la puissance électrique. Le procédé comprend le fait d'ajuster un paramètre de soudure, de sorte qu'une soudure puisse être effectuée sur la pièce de travail sans fissurer le matériau sensible à la chaleur.

De préférence, le métal de remplissage a une forme en fil plein.

[0006] Suivant un aspect, un dispositif de soudure pour souder une pièce de travail est présenté. Le dispositif de soudure comprend un chalumeau de soudure comportant une pointe de contact. Le dispositif de soudure comprend une source d'énergie configurée pour fournir de l'énergie électrique à la pointe de contact du chalumeau de soudure. Le dispositif de soudure comprend un dispositif d'alimentation en métal de remplissage configuré pour fournir un métal de remplissage s'étendant par la pointe de contact vers la pièce de travail. La pièce de travail comprend un matériau sensible à la chaleur. Un arc est produit entre une pointe du métal de remplissage et une surface de la pièce de travail pour créer un bain de soudure sur la pièce de travail. Le dispositif de soudure comprend un dispositif d'entrainement configuré pour donner au métal de remplissage un mouvement de va-etvient pour entrer et sortir du bain de soudure. La source d'énergie comprend un processeur de signal numérique. Le processeur de signal numérique est configuré pour envoyer un signal au dispositif d'entrainement, de sorte qu'un déplacement du métal de remplissage est synchronisé avec une forme d'onde de l'énergie électrique. Un paramètre de soudure est réglé de sorte qu'une soudure puisse être effectuée sur la pièce de travail sans fissurer le matériau sensible à la chaleur.

[0007] Divers aspects et modes de réalisation de la demande tels que décrits ci-dessus et ci-après peuvent non seulement être utilisés dans des combinaisons explicitement décrites, mais également dans d'autres combinaisons. Des modifications apparaîtront au spécialiste de la technique à la lecture et à la compréhension de la description.

DESCRIPTION SUCCINCTE DES DESSINS [0008] Des modes de réalisation à titre d'exemples de la demande sont décrits plus en détails en se rapportant aux dessins annexes. Aux dessins :

[0009] la f igure 1 illustre un diagramme sous forme d'un schéma d'un dispositif de soudure pour souder une pièce de travail ayant du matériau sensible à la chaleur en utilisant une soudure à l'arc au métal gazeux alimenté par un fil en va-et-vient suivant un mode de réalisation ;

[0010] la f igure 2 illustre un diagramme sous forme d'un schéma d'un procédé de soudure à l'arc au métal gazeux ;

[0011] la f igure 3 illustre un diagramme sous forme d'un schéma de formes d'onde de tension et de courant d'un dispositif de puissance électrique dans un mode de transfert de métal en court-circuit d'une soudure à l'arc au métal gazeux ;

[0012] la f igure 4 illustre un diagramme sous forme d'un schéma d'un système de commande d'un procédé de soudure à l'arc au métal gazeux alimenté par un fil en va-et-vient ;

[0013] la f igure 5 illustre des étapes de déplacement d'un métal de remplissage dans un procédé de soudure à l'arc au métal gazeux alimenté par un fil en va-et-vient ;

[0014] la f igure 6 illustre une vue en coupe transversale sous la forme d'un schéma d'une géométrie de joint d'une pièce de travail ayant un matériau sensible à la chaleur conforme à un mode de réalisation ;

[0015] la f igure 7 illustre un diagramme sous forme d'un schéma d'une orientation ou angle de travail d'une pièce de travail ayant un matériau sensible à la chaleur suivant un mode de réalisation ;

[0016] la f igure 8 illustre un diagramme sous forme d'un schéma d'une orientation ou angle de déplacement d'une pièce de travail ayant un matériau sensible à la chaleur suivant un mode de réalisation ;

[0017] la f igure 9 illustre une vue en perspective d'un motif de cordon en forme de fil d'une pièce de travail ayant un matériau sensible à la chaleur suivant un mode de réalisation ; et [0018] la f igure 10 illustre une vue en perspective d'un motif de cordon en forme de mailles d'une pièce de travail ayant un matériau sensible à la chaleur suivant un mode de réalisation.

[0019] Pour faciliter la compréhension, les références numériques identiques ont été utilisées, autant que possible, pour désigner des éléments identiques qui sont communs aux figures.

DESCRIPTION DÉTAILLÉE DE L'INVENTION [0020] Une description détaillée se rapportant à des aspects de la présente invention est donnée ci-après en se rapportant aux figures annexées.

[0021] La figure 1 illustre un diagramme sous forme d'un schéma d'un dispositif 100 de soudure conforme à un mode de réalisation. Le dispositif 100 de soudure peut comporter un boîtier 110 d'alimentation. Le boîtier 110 d'alimentation peut comprendre une source 111 d'énergie, un dispositif 116 de fourniture de métal de remplissage, et un dispositif 117 d'alimentation en gaz de protection. La source 111 d'énergie peut être connectée électriquement au dispositif 116 d'alimentation en métal de remplissage. La source 111 d'énergie peut être connectée électriquement au dispositif 117 d'alimentation en gaz de protection. Le dispositif 100 de soudure peut comporter une torche de soudure ou chalumeau 130. Le chalumeau 130 peut être connecté de manière fonctionnelle au boîtier 110 d'alimentation par l'intermédiaire d'un conduit 131 isolant. Le chalumeau 130 peut effectuer un procédé de soudure sur une pièce 150 de travail. Le dispositif 100 de soudure peut comporter une unité 120 de commande. L'unité 120 de commande peut être connectée de manière fonctionnelle au boîtier 110 d'alimentation.

[0022] Le procédé de soudure par fusion est largement utilisé dans des applications industrielles. Un procédé de soudure à l'arc au métal gazeux (GMAW) est l'un des procédés de soudure par fusion les plus classiques. La figure 2 illustre un diagramme sous forme d'un schéma d'un procédé GMAW. Un chalumeau 130 peut comporter un conduit 131 isolant. Le conduit 131 isolant peut enfermer un câble 132 de puissance. Le câble 132 de puissance peut être connecté à une source 111 d'énergie. Le chalumeau 130 peut comporter une pointe 136 de contact. Le câble 132 de puissance peut fournir de l'énergie électrique à la pointe 136 de contact à partir de la source 111 d'énergie. La distance de la pièce de travail à la pointe de contact (CTWD) 137 peut se référer à une distance allant de la pointe 136 de contact jusqu'à une surface de la pièce 150 de travail. Le conduit 131 isolé peut enfermer un métal 138 de remplissage. Le métal 138 de remplissage peut être fourni à partir du dispositif 116 d'alimentation en métal de remplissage. Le métal 138 de remplissage peut s'étendre par la pointe 136 de contact en direction d'une pièce 150 de travail. L'énergie électrique de la pointe 136 de contact peut être transmise au métal 138 de remplissage à la pointe 136 de contact. L'extension du métal 138 de remplissage par la pointe 136 de contact peut devenir une électrode. Le conduit 131 isolant peut enfermer un tuyau 133 de gaz de protection. Le tuyau 133 de gaz de protection peut être connecté au dispositif 117 d'alimentation en gaz de protection. Du gaz 118 de protection peut être envoyé dans le chalumeau 130 de par l'intermédiaire du tuyau 133 de gaz de protection. Le chalumeau 130 peut comporter une buse 134 de gaz. Le gaz 118 de protection peut créer une protection 135 gazeuse lorsqu'il passe par la buse 134 de gaz .

[0023] Pendant un procédé de soudure, un arc 139 peut être produit lorsque le métal 138 de remplissage est en contact avec une surface de la pièce 150 de travail. L'arc 139 peut produire de la chaleur. La chaleur fournie de l'arc 139 peut faire fondre une partie de la pièce 150 de travail pour créer un bain de soudure 140. La chaleur provenant de l'arc 139 peut faire fondre une pointe du métal 138 de remplissage. La pointe fondue du métal 138 de remplissage peut être transférée au bain 140 de soudure. Du métal 141 de soudure peut être formé sur la pièce 150 de travail après solidification. La protection 135 gazeuse peut empêcher une contamination atmosphérique du métal 138 de remplissage, de l'arc 139 et du bain 140 de soudure pendant la soudure.

[0024] Dans un procédé GMAW, un transfert de métal par court-circuit peut produire une quantité de chaleur relativement basse comparée à d'autres mécanismes de transfert de métal, tels que des transferts de métal globulaire, des transferts de métal par pulvérisation, des transferts de métal par pulvérisation pulsée. La figure 3 illustre un diagramme sous la forme d'un schéma de forme d'onde de tension et de courant d'une puissance électrique dans un transfert de métal par court-circuit. Un court-circuit peut être créé à un instant A lorsque la pointe fondue du métal 138 de remplissage touche le bain 140 de soudure. L'arc 139 peut s'éteindre à l'instant A. La tension de la puissance électrique peut diminuer à l'instant A. Le courant de la puissance électrique peut augmenter à l'instant A. Le courant croissant peut produire une force de pincement magnétique. La force de pincement magnétique peut faire que la pointe fondue du métal 138 de remplissage soit transférée au bain 140 de soudure à l'instant B. L'arc 139 peut se réactiver lorsqu'un contact entre la pointe du métal 138 de remplissage et le bain 140 de soudure se rompt à l'instant C. Le cycle du transfert de métal peut se répéter avec une durée D de formation d'arc et un courtcircuit à l'instant E. Le métal 138 de remplissage peut être alimenté de manière continue à partir du dispositif 116 d'alimentation en métal de remplissage en direction de la pièce 150 de travail dans le bain 140 de soudure pendant le cycle.

[0025]

Les problèmes d'un transfert GMAW de métal par des courtslieu à des court-circuit classique sont associés à circuits aléatoires qui peuvent avoir intervalles de temps erratiques d'intensités variables. L'agitation résultante d'un bain de soudure se traduit par des éclaboussures de soudure, des gels sur les parois latérales, des tours froids et un manque de fusion. Un niveau élevé d'éclaboussures peut être produit. La chaleur produite dans un transfert GMAW de métal par court-circuit classique peut être relativement trop élevée et fissurer une pièce 150 de travail ayant un matériau sensible à la chaleur.

[0026] Les procédés d'alimentation (RWF)-GMAW à alimentation par fils effectuant un mouvement de va-etvient ont été développés par plusieurs fabricants d'équipements de soudure pour répondre aux problèmes qui se posent dans le transfert de métal à court-circuit GMAW classique. Dans les procédés RWF-GMAW, un métal 138 de remplissage, tel qu'un fil, peut subir un mouvement de va-et-vient pour entrer et sortir d'un bain 140 de soudure, plutôt que se déplacer en continu vers l'avant dans un procédé classique GMAW. Le déplacement du métal 138 de remplissage peut être commandé par une régulation électronique à l'intérieur d'une source 111 d'énergie. Le déplacement du métal 138 de remplissage peut être synchronisé avec une forme d'onde de la source 111 d'énergie. Des exemples de procédés RWF-GMAW peuvent inclure un Transfert de Métal Froid Fronius, un Courtcircuit Commandé Jetline, un Système de Soudure SKS MicroMig, un Processus à Fil Actif Panasonic, etc.

[0027] La figure 4 illustre un diagramme sous la forme d'un schéma d'un système de commande d'un procédé RWFGMAW. Le système peut comporter une source 111 d'énergie. La source 111 d'énergie peut comporter un convertisseur 112 de courant analogique/numérique (A/D). Le convertisseur 112 A/D peut convertir un signal de puissance de l'analogique au numérique. Le signal de puissance numérisé peut être traité par un Processeur de Signal Numérique (DSP) 113. Lorsque le DSP 113 détecte un court-circuit, il peut envoyer un signal à un dispositif 115 d'entraînement pour retirer un métal 138 de remplissage hors d'un bain 140 de soudure. La pointe fondue du métal 138 de remplissage peut être transférée au bain 140 de soudure par une combinaison de force de rétraction mécanique du dispositif 115 d'entraînement et une force de pincement d'un courant augmenté de courtcircuit. Le DSP 113 peut envoyer un signal au dispositif 115 d'entraînement d'alimenter le métal 138 de remplissage vers l'avant vers le bain 140 de soudure lorsqu'un arc 139 se réactive. Le cycle peut se répéter lorsqu'un court-circuit a lieu de nouveau. La source 111 d'énergie peut comporter un onduleur 114. L'onduleur 114 peut fournir une commande de rétroaction fermée numérisée rapide du courant et de la tension de la source 111 d'énergie. Le DSP 113 peut être connecté à une unité 120 de commande, à un dispositif 116 d'alimentation en métal de remplissage et à un dispositif 117 d'alimentation en gaz de protection par l'intermédiaire d'une interface, tel qu'un bus 119 de données. Des paramètres de soudure peuvent être mémorisés dans le DSP 113 pour une combinaison de différentes pièces 150 de travail, de métal 138 de remplissage et de gaz 118 de protection. L'unité 120 de commande peut surveiller, afficher ou documenter les paramètres de soudure pour garantir un procédé de soudure optimum.

[0028] La figure 5 illustre des étapes de déplacement d'un métal 138 de remplissage dans un procédé RWF-GMAW. Pendant une période de formation d'arc à l'étape 210, un arc 139 peut être établi entre une pointe du métal 138 de remplissage et une surface de la pièce 150 de travail. De la chaleur provenant de l'arc 139 peut créer un bain 140 de soudure à la surface de la pièce 150 de travail. Le métal 138 de remplissage peut être déplacé vers l'avant vers le bain 140 de soudure pendant la période de formation d'arc à l'étape 210. Un court-circuit peut être créé lorsque la pointe du métal 138 de remplissage touche le bain 140 de soudure à l'étape 220. L'arc 139 peut être éteint pendant la durée de court-circuit. Le métal 138 de remplissage peut être retiré de manière mécanique hors du bain 140 de soudure pour supporter le transfert de métal pendant la durée de court-circuit à l'étape 230. L'arc 139 peut se réactiver de nouveau lorsqu'un contact entre la pointe du métal 138 de remplissage et le bain 140 de soudure se rompt à l'étape 210. Le déplacement du métal

138 de remplissage peut être inversé de nouveau en direction du bain 140 de soudure pendant la durée de formation d'arc comme illustré à l'étape 210. Le cycle peut alors se répéter de nouveau.

[0029] Le procédé RWF-GMAW peut intégrer la commande de déplacement du métal 138 de remplissage dans la commande du procédé de soudure en synchronisant le déplacement du métal 138 de remplissage avec une forme d'onde de la puissance électrique. La rétraction mécanique du métal 138 de remplissage peut aider au transfert de métal pour maintenir un courant à un niveau très bas pendant un court-circuit. La chaleur provenant du procédé RWF-GMAW peut être fortement réduite en raison d'un transfert de métal virtuellement sans courant. Le procédé RWF-GMAW peut produire uniquement une fraction de la chaleur comparé à un procédé GMAW classique. Par exemple, le procédé RWF-GMAW peut produire une chaleur pour moins que 1 kJ/pouce (1 pouce = 2,5 cm) . Des niveaux d'éclaboussures du procédé RWF-GMAW peuvent également être fortement réduits .

[0030] Le procédé RWF-GMAW peut être appliqué à des applications de soudure qui nécessitent une faible quantité de chaleur. Le procédé RWF-GMAW peut fournir moins de dilution de métal de base. Cependant, le procédé RWF-GMAW peut être bien plus complexe qu'un procédé GMAW classique. Il peut y avoir plus de 60 paramètres de soudure ajustables pour garantir une soudure optimisée. Certains fabricants peuvent mémoriser des paramètres de soudure préprogrammés dans le DSP 113 de la source 111 d'énergie. Cependant, il n'y a pas de paramètres de procédé préprogrammés disponibles facilement pour des soudures d'aciers manganèse austénitique, spécifiquement de l'acier manganèse Hadfield. Il peut être nécessaire que des paramètres de soudure soient spécifiquement développés pour une application de soudure difficile, par exemple dans une application de soudure d'acier manganèse Hadfield soudé. Des paramètres de soudures peuvent comporter, par exemple, une quantité de chaleur, un courant, une tension, une distance pointe de contact à pièce de travail, un débit de gaz de protection, une vitesse d'alimentation en fil, une vitesse de propagation de soudure, un angle ou orientation de propagation, un angle ou orientation de travail, etc.

[0031] La figure 6 illustre une géométrie de joint d'une pièce 150 de travail ayant un matériau sensible à la chaleur à souder en utilisant un procédé RWG-GMAW conformément à un mode de réalisation. La pièce 150 de travail peut comporter une première pièce 151 de métal à souder à une deuxième pièce 152 de métal. La première pièce 151 de métal peut être constituée d'un matériau sensible à la chaleur. Conformément à un mode de réalisation, le matériau sensible à la chaleur peut comporter un acier manganèse Hadfield. L'acier manganèse Hadfield peut avoir une composition chimique en poids, par exemple, de carbone dans une plage de 1,00% et 1,40%, de manganèse dans une plage de 11% à 14%, de silicium de 1,00% au maximum, de phosphore de 0,10% au maximum, de soufre de 0,05% au maximum, et de chrome de 1,50% au maximum. L'acier manganèse Hadfield peut être forgé ou coulé. La deuxième pièce 152 de métal peut comporter un matériau métallique similaire à l'acier manganèse Hadfield dans la première pièce 151 de métal. La deuxième pièce 152 de métal peut comporter un matériau métallique qui n'est pas similaire à l'acier manganèse Hadfield dans la première pièce 151 de métal, tel que de l'acier inoxydable austénitique, ou de l'acier carbone. L'acier inoxydable austénitique ou l'acier carbone peut être plaqué. L'acier inoxydable austénitique peut avoir un grade 304, 304L, 316, 316L, etc. L'acier carbone peut comporter un grade SA516.

[0032] La première pièce 151 de métal ayant un matériau sensible à la chaleur peut être positionnée horizontalement. La deuxième pièce 152 de métal peut être positionnée verticalement pour former une géométrie de joint en T. La deuxième pièce 152 de métal peut être serrée en position avant la soudure. D'autres types de mécanisme de maintien, tels qu'une soudure par collage de la deuxième pièce 152 de métal à la première pièce 151 de métal, peuvent également être utilisés. La première pièce 151 de métal peut avoir une épaisseur Th. L'épaisseur T₂peut être d'environ 2,54 cm. La deuxième pièce 152 de métal peut avoir une épaisseur T₂. L'épaisseur T₂ peut être égale à environ 0,32 cm pour de l'acier inoxydable, ou à environ 0,27 cm pour de l'acier carbone.

[0033] La soudure 153 peut être effectuée sur les deux côtés du joint en T. Une dimension de la soudure 153 peut être d'environ 0,43 cm. La soudure 153 peut être une soudure d'angle. D'autres types de soudure, tels que des soudures en rainure, peuvent également être utilisés. Un matériau de support peut ne pas être utilisé à la racine du joint. La soudure peut être effectuée avec la pièce 150 de travail à la température ambiante. La position de soudure peut être horizontale, par exemple la position 2F suivant ASME Section IX Edition 2013. D'autres types de position de soudure suivant ASME Section IX Edition 2013, tels que à plat, par exemple 1F, ou des positions verticales, par exemple 3F, peuvent également être utilisés. Un traitement thermique après la soudure peut ne pas être effectué.

[0034] Le métal 138 de remplissage peut être un acier inoxydable de grade ER309, qui peut appartenir à la classification SFA 5.9/5.9M. D'autres types de métal 138 de remplissage peuvent également être utilisés, tels que du 18.8 Mn. Le métal 138 de remplissage peut être également sous la forme d'un fil plein. Un diamètre du métal 138 de remplissage peut être compris entre 1,143 mm et 1,575 mm. Par exemple, un diamètre du métal 138 de remplissage peut être égal à 0,9 mm.

[0035] Un gaz 118 de protection peut être inerte ou semi-inerte. Un gaz 118 de protection peut être à base d'argon ou d'un mélange d'argon et de C0₂. Par exemple, le gaz 118 de protection peut être un mélange de 98% d'argon et de 2% de C0₂. Le débit du gaz 118 de protection peut être compris entre 0,42 m³/h et 1,7 m³/h, ou compris entre 0,71 m³/h et 1,42 m³/h, ou compris entre 0,99 m³/h et 1,27 m³/h.

[0036] Des caractéristiques électriques de la source 111 d'énergie peuvent être une électrode positive à courant continu. La fréquence d'impulsion de la source 111 d'énergie peut être de 10 Hz.

[0037] Conformément à un mode de réalisation, pour souder de l'acier manganèse Hadfield à de l'acier manganèse austénitique, le courant peut être réglé entre 50 A et 100 A, ou entre 60 A et 90 A, ou entre 70 A et 85 A. La tension peut être réglée entre 5 V et 35 V, ou entre 10 V et 25 V, ou entre 15 V et 20 V. La quantité de chaleur du procédé RWF-GMAW peut être réglée entre 0,118 kJ/mm et 1,182 kJ/mm, ou entre 0,394 kJ/mm et 0,788 kJ/mm, ou entre 0,552 kJ/mm et 0,63 kJ/mm.

[0038] Conformément à un mode de réalisation, pour souder de l'acier manganèse Hadfield à de l'acier carbone, le courant peut être réglé entre 50 A et 200 A, ou entre 125 A et 175 A, ou entre 130 A et 150 A. La tension peut être réglée entre 5 V et 35 V, ou entre 15 V et 25 V, ou entre 18 V et 23 V. La quantité de chaleur du procédé RWF-GMAW peut être réglée entre 0,118 kJ/mm et 0,985 kJ/mm, ou entre 0,394 kJ/mm et 0,788 kJ/mm, ou entre 0,433 kJ/mm et 0,591 kJ/mm.

[0039] La soudure 153 peut être effectuée en utilisant un passage unique. La soudure 153 peut également être effectuée en utilisant un passage multiple.

[0040] Conformément à un mode de réalisation, pour souder de l'acier manganèse Hadfield à de l'acier inoxydable austénitique, la vitesse de déplacement de la soudure du chalumeau 130 lorsqu'il effectue la soudure 153 peut être réglée entre 10,16 cm/min et 25,4 cm/min, ou entre 14,73 cm/min et 15,75 cm/min.

[0041] Conformément à un mode de réalisation, pour souder de l'acier manganèse Hadfield à de l'acier carbone, la vitesse de déplacement de la soudure du chalumeau 130 lorsqu'il effectue la soudure 153 peut être réglée entre 12,7 cm/min et 76,2 cm/min, ou entre 25,4 cm/min et 50,8 cm/min, ou entre 35,56 cm/min et 45,72 cm/min. La distance pointe de contact à pièce 130 de travail peut être d'environ 1,11 cm.

[0042] La figure 7 illustre un diagramme en forme de schéma d'une orientation 155 de travail d'un chalumeau 130 lorsqu'on effectue une soudure 153 sur une pièce 150 de travail. Conformément à un mode de réalisation, l'angle 155 de travail peut être compris entre 45 degrés et 65 degrés entre l'horizontale et l'axe 154 longitudinal du chalumeau 130. Par exemple, l'angle 155 de travail peut être d'environ 55 degrés entre l'horizontale et l'axe 154 longitudinal du chalumeau 130.

[0043] La figure 8 illustre un diagramme en forme de schéma d'un angle ou orientation 156 de déplacement d'un chalumeau 130 lorsqu'on effectue une soudure 153 sur une pièce 150 de travail. Conformément à un mode de réalisation, l'angle 156 de déplacement peut être compris entre 0 et 20 degrés poussée, ce qui signifie que le chalumeau 130 est dirigé vers une direction 157 de déplacement et l'angle calculé entre la verticale et l'axe 154 longitudinal du chalumeau 130 est compris entre 0 et 20 degrés. Par exemple, l'angle de déplacement peut être d'environ 10 degrés poussée.

[0044] La figure 9 illustre une vue en perspective d'une configuration 158 de cordon en fil d'une soudure 153 sur une pièce 150 de travail. Une configuration 158 de cordon en fil est un type de soudure 153 qui peut être formé par un mouvement en ligne droite d'un chalumeau comme représenté par la flèche. La figure 10 illustre une vue en perspective d'un motif 159 de cordon en maille d'une soudure 153 sur une pièce 150 de travail. Un motif 159 de cordon en maille est un type de soudure 153 qui peut être formé par un mouvement d'oscillation transversale d'un chalumeau comme représenté par la flèche. Conformément à un mode de réalisation, un motif 159 de cordon en maille peut être utilisé pour la soudure 153. Un motif 158 de cordon en fil peut également être utilisé pour la soudure 153.

[0045] Conformément à un aspect, le procédé proposé peut ajuster un procédé RWF-GMAW pour souder du matériau sensible à la chaleur, par exemple pour souder de l'acier manganèse Hadfield. Le procédé RWF-GMAW proposé peut fournir beaucoup moins de quantité de chaleur comparé au procédé GMAW classique. La quantité de chaleur faible peut se traduire par une dilution de métal de base faible et empêcher une fissure pendant la soudure qui pourrait se traduire par une meilleure qualité de la soudure.

[0046] Conformément à un aspect, le procédé proposé fournit des paramètres de soudure optimisés pour souder du matériau sensible à la chaleur en utilisant un procédé

RWF-GMAW. Les paramètres de soudure peuvent être commandés en boucle fermée par une source 111 d'énergie d'onduleur commandé par un microprocesseur numérisé. Le procédé proposé peut fournir une soudure de bonne qualité qui peut être répétée et fiable.

[0047] Conformément à un aspect, le procédé proposé peut être appliqué à un procédé RWF-GMAW incluant le Transfert de Métal Froid Fronius, le Court-circuit Commandé Jetline, le MicroMig Système de Soudure SKS, le Procédé à Fil Actif Panasonic, etc. La soudure peut être une opération automatique effectuée par un robot. La soudure peut également être une opération manuelle pour des petites soudures localisées.

[0048] L'acier manganèse Hadfield est un alliage nonmagnétique à forte résistance qui est d'un grand intérêt pour des composants de générateur dans des applications de production d'énergie. Cependant, en raison de ses propriétés de sensibilité à la chaleur, il est très difficile d'utiliser de l'acier manganèse Hadfield dans des composants de générateur. Traditionnellement, des Soudures à l'Arc au Tungstène gazeux avec une polarité inversée ont été utilisées pour souder de l'acier manganèse Hadfield. Cependant, ce procédé est un procédé manuel et qui est fortement dépendant de la capacité de l'opérateur. La qualité de la soudure n'est pas fiable. Le procédé proposé peut permettre que ce matériau soit soudé sur plusieurs parties de générateur avec une bonne qualité. Le procédé proposé peut permettre que la soudure soit effectuée dans des installations d'usine.

[0049] Bien que divers modes de réalisation qui incorporent les enseignements de la présente invention aient été représentés et décrits en détails ici, le spécialiste de la technique pourra comprendre et mettre en œuvre facilement de nombreux autres modes de réalisation qui incorporent encore ces enseignements. L'invention n'est pas limitée dans son application aux modes de réalisation donnés à titre d'exemples et aux détails de construction et aux agencements de composants fournis dans la description ou illustrés aux dessins. L'invention peut être réalisée sous forme d'autres modes de réalisation et être mise en œuvre ou être effectuée de diverses manières. Il convient de comprendre également que les terminologies et phrasés ici utilisés dans le but de décrire ne doivent pas être considérés comme étant limitant. L'utilisation des termes incluant, comportant ou ayant et leurs variantes englobe les articles listés à leur suite et leurs équivalents ainsi que des articles supplémentaires. A moins que cela soit précisé ou limité d'une autre manière, les termes monté, connecté, supporté et couplé et leurs variantes sont utilisés dans leur signification large et englobent des montages directs et indirects, des connexions, des supports et des couplages. En outre, connecté et couplé ne sont pas limités à des couplages ou connexions physiques ou mécaniques.

Liste de références :
100 :	Appareil de soudure
110 :	Boîtier d'alimentation
111 :	Source d'énergie
112 :	Convertisseur analogique numérique	(A/D)
113 :	Processeur de signal numérique (DSP	)
114 :	Onduleur
115 :	Dispositif d'entraînement
116 :	Dispositif d'alimentation de métal de	remplissage
117 :	Dispositif d'alimentation de gaz de	protection
118 :	Gaz de protection
119 :	Bus de données
120 :	Unité de commande
130 :	Chalumeau de soudure
131 :	Conduit
132 :	Câble de puissance
133 :	Tuyau de gaz de protection
134 :	Buse de gaz
135 :	Blindage gazeux
136 :	Pointe de contact
137 :	Distance pointe de contact à pièce de travail (CTWD)
138 :	Métal de remplissage
139 :	Arc
140 :	Bain de soudure

141 :	Métal de	soudure
150 :	Pièce de	travail
151 :	Première	pièce métallique
152 :	Deuxième	pièce métallique
153 :	Soudure
154 :	Axe longitudinal du chalumeau
155 :	Angle de	travail
156 :	Angle de	déplacement
157 :	Direction de déplacement
158 :	Motif de	cordon en fil
159 :	Motif de	cordon en maille

Claims

REVENDICATIONS

1. Procédé de soudure pour souder une pièce de travail comportant un matériau sensible à la chaleur, le procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend :

fournir de l'énergie électrique à partir d'une source (111) d'énergie à une pointe (136) de contact d'un chalumeau (130) de soudure ;

fournir un métal de remplissage à partir d'un dispositif (116) d'alimentation en métal de remplissage et faire s'étendre le métal de remplissage par la pointe de contact jusqu'à la pièce (150) de travail, dans lequel la pièce de travail comporte un matériau sensible à la chaleur ;

faire fondre une partie de la pièce de travail pour créer un bain (140) de soudure sur la pièce (150) de travail par un arc produit entre une pointe du métal (130) de remplissage et une surface de la pièce (150) de travail ;

donner au métal (138) de remplissage un mouvement de va-et-vient pour entrer et sortir du bain (140) de soudure ;

synchroniser un déplacement du métal de remplissage avec une forme d'onde de l'énergie électrique ; et ajuster un paramètre de soudure de sorte qu'une soudure peut être effectuée sur la pièce de travail sans fissurer le matériau sensible à la chaleur.
2. Procédé de soudure suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau sensible à la chaleur comprend de l'acier manganèse Hadfield.
3. Procédé de soudure suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le métal de remplissage a une forme en fil plein.
4. Procédé de soudure suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le paramètre de soudure comprend une quantité de chaleur, la quantité de chaleur étant réglée pour être comprise entre 0,118 kJ/mm et 1,182 kJ/mm.
5. Procédé de soudure suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le paramètre de soudure comprend un courant, et le courant est réglé pour être compris entre 50 A et 200 A.
6. Procédé de soudure suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le paramètre de soudure comprend la tension, et la tension est réglée pour être comprise entre 5 V et 35 V.
7. Procédé de soudure suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le paramètre de soudure comprend une vitesse de déplacement de soudure, et la vitesse de déplacement de soudure est réglée pour être comprise entre 12,7 cm/min et 76,2 cm/min.
8. Procédé de soudure suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le paramètre de soudure comprend un angle de travail, et l'angle de travail est réglé pour être compris entre 45 degrés et 65 degrés par rapport à l'horizontale.
9. Procédé de soudure suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le paramètre de soudure comprend un angle de déplacement, et l'angle de déplacement est réglé pour être compris entre 0 degré et 20 degrés poussée.
10. Procédé de soudure suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le paramètre de soudure comprend un

débit du gaz de protection, et le débit du gaz de protection est réglé pour être compris entre 0,42 m³/h et 1, 7 m³/h. 11 . Dispositif de soudure pour souder une pièce

(150) de travail comportant un matériau sensible à la chaleur, le dispositif de soudure comportant :

un chalumeau (130) de soudure comportant une pointe de contact ;

une source (111) d'énergie configurée pour fournir de l'énergie électrique à la pointe de contact du chalumeau de soudure ;

un dispositif (116) d'alimentation en métal de remplissage configuré pour fournir un métal de remplissage s'étendant par la pointe de contact vers la pièce de travail, la pièce de travail comportant un matériau sensible à la chaleur, et dans lequel un arc est produit entre une pointe du métal de remplissage et une surface de la pièce de travail pour créer un bain (140) de soudure sur la pièce de travail ; et un dispositif (115) d'entraînement configuré pour donner au métal de remplissage un mouvement de va-etvient dans et hors le bain de soudure, dans lequel la source (111) d'énergie comprend un processeur de signal numérique, dans lequel le processeur de signal numérique est configuré pour envoyer un signal au dispositif

5 d'entraînement de sorte qu'un déplacement du métal de remplissage est synchronisé avec une forme d'onde de l'énergie électrique, et dans lequel un paramètre de soudure est réglé de sorte qu'une fusion est capable d'être effectué sur la

10 pièce de travail sans fissurer le matériau sensible à la chaleur.

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