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IA SOCIETE " LA SOUDURE AUTOGENE FRANCAISE " Priorité de trois demandes déposées en France les
8 Janvier, 15 Octobre et Octobre 1925, ll a été proposé depuis longtemps d'employer le courant alternatif monophasé pour la soudure ou le décou- page par arc,une impédance convenable étant .insérée, comme connu, dans l'alimentât ion en vue notamment de donner à l'arc la stabilité nécessaire,tout en limitant le courant l'allu mage (qui se fait habituellement par court-circuit momenta- né l'usage de postes de soudure importants,
ainsi équipés est
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sauvant inadmissible sur les réseaux à courant polyphasé,qui sont pourtant les plus répandus. En effet,le caractère mono- phasé de la charge peutproduire des déséquilibrages entre les phases,et devenir ainsi une gêne sérieuse pour la distri bution. En outre,l'arc monophasé est en général difficile à allumer et à entretenir et à moins d'employer des disposi- tifs spéciaux,le facteur 'de puissance de l'installation demeu- re généralement très faible.
Un des buts de la présente invention est un nouveau procédé de soudure électrique par arc dans lequel on utilise directement l'énergie fournie par un réseau po- lyphasé,la charge se trouvant d'ailleurs répartie également entre Meutes les phases-. Ce procédé consiste,en principe, à utiliser une pluralité d'ares indépendants créés au moyen d'une source polyphasée : entre les pièces à souder (ou à dé- couper) et des électrodes juxtaposées,mais isolées les unes des autres.
Ces arcs sont obtenus en appliquant aux électro- des des tensions déphasées les unes, par rapport aux -autres,les' pièces ci souder étant elles-mêmes reliées à l'un des poules, ; de la source polyphasée par un conducteur parcouru par un courant au moins égal à celui qui alimente chaque électrode. , Cete dernière condition qui constitue une caractéristique essentielle de l'invention est très importante en ce,qui con- cerne la pénétration de la soudure.
D'ailleurs,grâce au dé- phasage des tensions appliquées aux électrodes,les. arcs mul- tiples ainsi créés ne s'éteignent jamais simultanément,et il en résulte une ionisation permanente très intense du milieu qui facilite considérablement le rallumage périodique de cha- que arc;par suite,la stabilité de fonctionnement est au mains comparable à celle réalisée avec une alimentation à courant .continu.
En outre,le facteur de puissance devient notablement supérieur à celui obtenu avec un poste de soudure monophasé de type usuel,puisque d'une'part il est possible d'adopter une
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tension à vide moins élevée par rapport à la tension en char- ge ,et que d'autre part,le courant prélevé au réseau peut ê tre débarrassé de certains harmoniques importants,créés par l'arc,ce résultat étant obtenir, comme connu,par un couplage convenable des enroulements du transformateur alimentant d'ordinaire l'arc en question, la figure 1 indique spécialement à titre d'exemple,une installation de soudure conforme à l'invention. ' En 1 se trouvent figurés'les enroulements primaires du trans-' formateur alimentant l'arc;
pour fixer les idées, on a supposé que le réseau était à courant triphasé et que les enroulements primaires 1 étaient couplés en triangle, les enroulements se- condaires 2,couplés,par exemple* en étoile,sont reliés à deux électrodes 3 et à la masse 4 sur laquelle reposent les pièces à souder. Il s'établit ainsi un arc triphasé entre ces pièces et les deux électrodes. Des bobines de réactance 5,qui ser- vent éventuellement à [Limiter le débit à l'allumage, assurent à certarc la stabilité de fonctionnement nécessaire. Ces bobi- nes peuvent être munies de circuits magnétiques indépendants et réglables au besoin individuellement,mais on peut également les disposer ensemble sur un' circuit magnétique à trois bran- ches.
Bien entendu,elles peuvent encore être reportées dans les circuits primaires,ou même être complètement supprimées si le transformateur possède une dispersion magnétique suffi- sante.
Pour éviter qu'un arc monophasé ne persiste entre les deux électrodes 3 lorsqu'elles sont éloignées des pièces à souder, on peut insérer en 6,sur le conducteur relié ) à la masse 4,l'enroulement magnétisant d'un contacteur qui , coupe ainsi automatiquement en 7.l'alimentation de l'une des électrodes dès que l'are abandonne les pièces à souder.
Les enroulements primaires 1 ont été supposés sur- la figure 3,montés en triangle, ce montage procure, comme
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connu,la suppression de tout harmonique multiple de 3,dans le débit prélevé, du réseau Ce résultat est ici, tout parti- culièrement avantageux, l'arc de soudure constituant,en géné- ral,une source d'ironiques importants de cet ordre.
Cepen- dant,le montage en étoile des enroulements primaires 1 peut être 'parfois préfère.Quant au montage en étoile des enrou- lements secondaires 2,il permet de réaliser une répartition satisfaisante de la change entre les trois phases du réseau' même si la dissymétrie provenant de l'emploi des pièces à souder pour fermer un des pâles de l'arc se trouve très ac- cusée,il suffit' à cet effet d'adopter pour celui des enrou- lements 2 relié à la masse 4 un nombre de spires différents de celui des deux autres enroulements (un nombre supérieur en général) . (Hais les enroulements 2 peuvent être éventuel- lement couplés en triangle.
En ce qui concerne les électrodes 3,elles pour- ront être constituées notamment par des baguettes conductri- ces,en métal ou en charbon,ldisposées parallèlement et sépa- rées par un isolant agglutinant de nature convenable à la manière des anciennes'bougies lablochkoff De cette façon, elles pourront être aisément maintenues par un porte-électro- de bipolaire aménagé dans ce but.
L'isolant en question peut servir,en même temps d'enrobage réducteur par exemple en vue de faciliter l'opération;dans ce.cas,il peut recouvrir au besoin la surface entière des électrodes;celles-ci peu- vent d'ailleurs être disposées au contracte concentriquement l'électrode extérieure étant formée par un tube obtentt de façon;quelconque,par exemple en cintrant cylindriquement une lame métallique,etc... Dans tous les cas,bien entendu,l'i- solation entre les électrodes peut être assurée ,en les re couvrant d'un enduit distinct de l'enrobage proprement dit, lorsque chlcui=ci possède une conductivité trop accusée.
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Il va de soi que des variantes nombreuses peu- vent être envisagées sans que le principe,de l'invention ces- se d'être appliqué. En particulier,le nombre de phases peut être supérieur à trois, à condition d'employer n-1 baguettes.
Enfin, dans le cas d'un réseau diphasé, il est possible de disposer les enroulements du transformateur de manière que l'arc de soudure soit encore alimenté par courant triphasé; ceci s'obtiendra comme connu,au moyen du montage Scott ou de tout autre montage équivalent.
Cependant,l'application directe du courant di- phasé à la soudure (ou au découpage,,etc...) par arc procure d'excellent résultas en pratique,au moyen de, deux électrodes à condition de relier respectivement chaque électrode, à l'un des pâles de l'une des deux phases de!la source,les deux autres pôles étant connectés ensemble à la masse sur laquelle repo- sent les pièces à souder; on réalise ainsi un système diphasé à trois fils (ou àretour, commun) .
Dans ces conditions,l'ex- périence montre que l'arc ainsi créé peut être sensiblement considéré comme la juxtaposition de deux arcs monophasés,jail- lissant respectivement ente chacune des électrodes et les pièces à souder, les phases des courants correspondants étant décalées de 2 -En d'autres termes, l'arc monophasé qui tend à s'établir entre les deux!électrodes lorsqu'elles sont éloi- gnées des pièces à souder ne conserve plus qu'une intensité relativement très faible (ou même nulle) dès que les deux ares principaux,qui viennent d'être définis,entrent en acti- vité.
Grâce à cette circonstance,les phases du réseau sont chargées également par ailleurs la stabilité de fonctionnement est .remarquable, car, lorsqu'un des arcs principaux passe par une extinction,le courant qui traverse l'autre arc principal est justement maximum,les allumages périodiques de chaque arc se trouvent ainsi considérablement facilités ,par suite de l'ionisation intense du!milieu. Enfin la répartition de la
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chaleur entre les électrodes et les pièces à bouder est extrê- mement satisfaisante,comme le prouve l'expérience. la figure 2 ci-jointe indique, à titre d'exem- ple un montage d'arc diphasé conforme à l'invention.
On a sup- posé, à titre d'exemple que la source était triphasée et que les primaires 1,1 de deux transformateurs monophasés étaient disposés suivant le montage Scott bien connu. Les courants di- phasés sont induits dans les secondaires 2,2 et alimentent les électrodes 3,3 comme spécifié plus haut; ces secondaires pos- sèdent un pôle commun, relié par le conducteur 9à la masse 4 supportant les pièces à souder Des inductans 5,5 réglables au besoin,servent à limiter les courants à l'allumage et con- tribuent à la bonne stabilité du fonctionnement. Bien entendu, ces inductances peuvent être supprimées si les ,transformateurs présentent des fuites magnétiquesimportantes.
En outre, il va de soi, que la transformation du courant triphasé en courant diphasé peut être opérée -pas? un transformateur unique avec cir cuit magnétique à trois jambes,suivant le montage indiqué ini- tialement par Monsieur LEBLANC etc 11 est à noter,en outre, que même lorsque l'arc monophasé direct entre électrodes at- teint une intensité appréciable,l'équilibrage des phases du réseau d'alimentation-peut être obtenu en adoptant des valeurs différentes pour les inductances 5,
Dans le but d'éviter qu'un-arc monophasé ne persiste entre deux électrodes lorsqu'elles sont éloignées des pièces à souder,on peut d'ailleurs prévoir, encore avan- tageusement l'adjonction d'un contacteur,qui permet de couper l'alimentation d'une des deux électrodes,
dès que l'arc aban- donne les pièces à souder,
Sur la figure 2 on a précisé,à titre d'exemple, un mode d'alimentation de l'enroulement magnétisait 6 du con- tacteur en question 7 il consiste à alimenter ledit enroule- ment par un circuit dérivé branché par exempleentre les points
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10 et 11; ce circuit comprend également en série un interrup- teur 12,logé dans le porte-électrode et facilement manoeuvra- ble à la main par l'opérateur.
L'ouverture du contacteur 7 peut être obtenue soit par ouverture,soit par fermeture de l'interrupteur 12
Dans le premier cas,l'opérateur tient cet in- terrupteur pendant son travail et l'ouvre lorsqu'il interrompt la soudure en éloignant les électrodes 3 des pièces à souder; cette ouverture fait ouvrir le contacteur 7.
Dans le deuxième cas* l'opérateur maintient , ouvert l'interrupteur 12 pendant son travail et ne le ferme que lorsqu'il éloigne les électrodes 3 des pièces à souder. il n'y a aucun inconvénient à ce qu'il laisse ouvrir à nou- veau cet interrupteur 12 quelques instants après, car, a ce mo- ment,les baguettes se sont suffisamment refroidies pour, qu'un arc ne s'amorce plus entre elles bien que l'ouverture de l'in- terrupteur 12 ait provoqué la fermeture du contacteur 7.
On indiquera maintenant,en particulier,une é- lectrode perfectionnée utilisant là présente invention.
On a,en effet, trouvé suivant la présente in- vention,que l'emploi de plusieurs électrodes métalliques pla- cées cote à cote et isolées'les unes des autres,dont il a été parlé plus haut,ne fournit des résultats industriels très intéressants qu'en donnant à la partie- métallique de chacune des électrodes élémentaires une section qui soit différente de la forme ronde employée d'une façon générale dans la pra- tiqué de la soudure à l'arc et que, de plus,dans la baguette unique terminée le groupement des électrodes élémentaires c'- est-à-dire la disposition des sections de ces électrodes les unes par rapport aux autres,doit être tel que la ligne réunis- sant les centres de gravité des sections des électrodes élé- mentaires.ait la longueur la plus réduite possible,
tout en laissant à l'isolant qui sépare les électrodes élémentaires l'une de l'autre ,une épaisseur suffisante pour empêcher les
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gouttes du métal fondu des électrodes de mettre celles-ci en court-circuit entre elles.Dans ces conditions,les arcs !le- mentaires jaillissant !de chaque électrode se trouvant concen très au maximum et leurs points d'impact sur la pièce à souder sont entre. eux au maximum d'écartement compatible avec la bonne exécution de la soudure.
Ceci est nécessaire parti- culièrement dans l'exécution d'une soudure au fond du chan frein que l'on ménage quand les pièces à souder sont un peu épaisses. r le dessin ci-joint,les figures 3,4 et 6 représentent,à titre d'exemple, trois sections de.baguettes conformes à la présente invention;la figure 6 est destinée à expliquer la disposition de la figure 3. la figure 7 indique schématiquement un exemple de montage de'circuit-électrique pour l'utilisation des'précédentes électrodes.
Suivant la.figure 3,la baguette électrode est constituée par deux électrodes élémentaires métalliques A-B dont la section est un triangle. Ces'électrodes élémentaires séparées par une matière isolante I,sont placées de façon que dans le groupement ainsi obtenu, la ligne D-E' qui joint les centres de gravité des surfaces A et B,soit plus courte que pour toute autre position de A par rapport à B,par. exemple que pour la disposition représentée par la figure 6.les deux électrodes élémentaires sont attachées l'une à l'autre par de petites pièces en matière-isolante,fibre par exemple emman chées sur A et B ;
ces bagues isolantes de liaison doivent tre telles qu'elles ne risquent pas d'amener l'extinction de l'are, à titre d'exemple,avec des attaches en fibre,les épais- seurs de celles-ci ne doivent pas dépasser sensiblement un millimètre.
Dans la figure 4,la section de chaque électro- de élémentaire A et B est un segment de cercle et les deux segments sont disposés de façon à ce que leurs parties mépla- tes soient en face l'une de l'autre.
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les sections des électrodes élémentaires peu- vent être semblables ou différentes.
Dans ces électrodes la matière isolante 1 doit avoir une épaisseur d'environ 10/10 de millimètre et,si on descendait notablement au-dessous, on risquerait que les gout- tes dé métal en fudbn de chaque électrode se rejoignent avant de se détacher,ce qui mettrait les deux électrodes de la ba- guette en court,-circuit.'
En outre,dans certains cas,il y a intérêt à ce que la combustion ou la fusion de la matière 1 soit légè- rement en retard sur la!fusion des électrodes,de façon à réa- liser la séparation des deux arcs; ce résultat est obtenu en prenant pour I par exemple du carton silicaté ou du bois.
On peut aussi,pour isoler l'une de l'autre les électrodes élémentaires,employer une lame d'air en mettant de place en place sur les deux électrodes élémentaires une petite pièce en fibre emmanchée sur les deux électrodes.On peut aussi enrouler sur l'une des deux électrodes un fil isolé maintenant l'écartement des deux électrodes,puis passer ce fil sur les deux électrodes à la fois pour les attacher l'une à l'autre.
:La baguette unique ainsi constituée peut être enrobée avec les matières usuelles en soudure électrique à l'arc, Mais cet enrobage peut aussi être placé au prélable sur chaque électrode élémentaire ou sur l'isolant qui les sépare tout en respectant les conditions indiquées au début.
En par- ' ticulier,dans ce dernier cas, on prendra de préférence, comme matière isolante une substance en feuille telle que du carton que l'on enduira sur ses deux faces d'une matière adhésive gomme arabique,par exemple ; on,saupoudre chaque face d'une matière d'enrobage par exemple d'un ou'plusieurs désoxydants tels que le silicomanganèse dans le cas de la soudure du fer ou de l'acidr ces désoxydants étant de préférence employés, en quantité suffisante pour que- la soudure réalisée soit parfai- .tement saine,exempte.de soufflure et martelable à 1000'ou llOCP
C environ sans présenter de cassures.
Une fous l'ensemble séché
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on découpe des bandes de la largeur voulue et il n'y a plus qu'à placer la bande entre deux parties méplates,puis à lier l'ensemble comme indiqué plus haut. Ce mode de construction d'électrode ou baguette serrant le flux en son milieu entre ses parties méplates peut'évidemment s'appliquer à d'autres cas,
D'ailleurs, chaque électrode peut présenter sur sa face en contact avec l'isolant des cavités ou canne-' lures, renfermant le flux . ' la figure ' 5 représente, à titre d'exemple, une telle disposition qui peut être appliquée notamment dans le cas .de la'soudure de la fonte ;
A et B sont alors des électrodes coulées en fonte et le graphite C est logé dans les canaux intérieurs; 1-représente toujours la matière isolante.
On peut aussi enrober la baguette unique fina- le comportant dans sa partie médiane l'isolant enduit de ma- tière d'addition. D'ailleurs certaines matières d'enrobage peuvent constituer elles-mêmes l'isolant. les baguettes des figures 3,4 et 5 peuvent par exemple être employées,suivant le schéma de montage de la figure 7,soit avec du gourant diphasé trois fils,soit avec du courant triphasé. Dans les deux cas,deux des fils de la distribution sont réunis chacun à une des.deux élec- trodes élémentaires et l'autre fil est réuni à la pièce à souder.
Ces mêmes baguettes peuvent être employées en courant continu ou monbphasé,de façon à fractionner les arcs;on relie alors toutes les électrodes élémentaires de' la baguette au même fil de distribution.
Enfin sion désire introduire dans la soudure un métal d'apport additionnel non parcouru par l'arc, il sera aisé de grouper ce métal d'apport avec les électrodes élémen- taires par exemple sous forme d'une baguette métallique pour
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former une électrode composée,comme par exemple l'indique la figure 8 Dans cette figure,aux deux électrodes élémentaires et'identiques A et B disposées.suivant la présente inyention on adjoint une baguette C de même section et disposée de la même façon,ce qui a' l'avantage de la rapprocher au maximum des arcs élémentaires.
Dans la disposition de la figure 9,la baguette
C de métal d'apport est placée entre les deux arcs,c'est-à- dire entre les deux électrodes élémentaires A et B; elle est isolée de chacune d'elles par une mince couche .d'isolant 1 et l'ensemble I-C-I doit avoir l'épaisseur voulue comme indiqué plus haut paur l'isolant I des figures 3 et 4.
Dans ces deux figures,C n'est pas parcourue par le courante '
On voit que le même profil de baguette électro- de suivant la présente invention se prête pour son emploi à plusieurs combinaisons et peut être utilisé avec des courants différents,un agencement convenable de la pince porte électro- de permet de 'réaliser les diverses.connexions voulues allant aux différents éléments de la baguette.' - REVENDICATIONS - +
1 Procédé de soudure ou coupage électrique par d'emploi d'une pluralité d'arcs polyphasés indépendants créés entre les pièces à souder et des électrodes juxtaposées mais isolées les unes des autres,
les pièces à souder étant reliées elles-mêmes à l'un des paies de la source polyphasée par un conducteur parcouru par un courant au moins égal à ce- lui qui alimente chaque électrode.