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Procédé d'assemblage par soudure de pièces de construction formant un angle entre elles
Il est connu d'assembler des pièces de cons- truction par le procédé de soudage par fusion. Quand on ap- plique à de telles pièces de construction les procédés de soudage par contact ou par rapprochement, on ne ren- contre 'pas de sérieuses difficultés avec aucun des procédés
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utilisés, De même, les procédés dans lesquels on pro- duit un bain de fusion important, par exemple le pro- cède Atomar, le procédé Aroogène et le procédé à l'arc électrique au charbon, donnent des résultats satisfaisants, même lorsqu'il s'agit de travail automatique dans lequel manque l'action de la main d'un soudeur exercé sur l'arc électrique, car l'action de la pesanteur n'a qu'une in- fluenoe favorable sur le bain de fusion liquide.
Il est déjà plus difficile d'assembler selon un procédé automatique de soudage par fusion des pièces formant entre elles un certain angle. Les procédés de soudage qui ne fournissent qu'une petite quantité de métal fondu, par exemple le procédé de spudage à l'aro électrique par fil métallique, seront les plus aptes à produire dans ce cas une soudure pour ainsi dire symé- trique, tandis que tous les procédés utilisant un assez grand bain de fusion ne procurent que difficilement une ligne de soudure uniforme.
La caractéristique des soudures de qualité supérieure, particulièrement des soudures à grand allon- gement, consiste toujours dans la présence d'une assez grande nappe liquide le long de la ligne de soudure.
Toutefois, sous l'action de la pesanteur de telles sou- dures s'affaissent et présentent ainsi une section trans- versale telle que celle montrée à la fig.l, section qui est extrêmement défavorable en raison de la partie de soudure en excédent (hachurée sur le dessin). Tous les procédés de soudage qui utilisent un assez grand bain li- quide, par exemple par électrodes fortement garnies, sont donc peu appropriés à l'établissement de soudures uniformes,
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particulièrement de soudures à emboîtement dans les pièces de construction qui font un angle droit entre elles.
Le soudage automatique à l'arc au charbon, qui donne en combinaison avec un gaz protecteur ou une pâte de soudure, de très bonnes qualités de résistance et qui est aussi extrêmement économique en raison de sa grande vitesse d'exécution, n'a en conséquence, par rapport au soudage automatique par fil métallique, dont les qualités et les avantages économiques sont très infé- rieurs à ceux de la soudure au charbon, qu'une application limitée qui se rapportait en premier lieu au soudage horizontal par contact.
Le procédé selon l'invention permet d'utiliser sans résidu ce mode de soudure même pour des pièces de construction disposées à angle droit ; permet d'obte- nir des soudures parfaitement symétriques et même de réa- liser sur des bords en saillie des soudures qui ne coulent pas et qui ne font pas fondre les pièces de construction verticales au-delà d'une certaine mesure désirée.
Dans ce but, on prend soin selon l'invention d'opposer à l'écoulement par gravité de la matière de , soudure liquide une force mécanique produite par un champ magnétique tournant qui tourne de la partie non soudée de la ligne de raccord vers la ligne de soudure terminée. L'électrode est disposée perpendiculairement à la surface de la soudure. D'autres particularités de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, en regard des dessins annexés et qui fera bien comprendre de quelle manière l'invention peut être réalisée.
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La fige 1 montre deux pièces de construction assemblées de la manière oonnue au moyen du procédé de soudure par fusion'.
La fig. 2 est une vue partielle en perspective de deux pièces de construction dont l'une comporte des bords en saillie et qui sont soudées parle procédé selon l'invention.
Comme le montre la fig. 2, on doit établir par fusion une soudure, sans le secours d'un fil métallique d'apport, au moyen de la pièce de construction inférieur de forte section et l'assembler avec la pièce de section plus faible disposée perpendiculairement à la précédente, par une soudure symétrique triangulaire sans affaiblir la pièce perpendiculaire de section plus faible'en la faisant fondre de manière exagérée ou en formant une rainure sur le bord de la ligne de soudure.
Dans le cas de la soudure automatique à l'arc au charbon, on obtient ce résultat en utilisant une baguette de charbon, dis- posée selon un angle de 45 par rapport aux deux plans de la construction et maintenue à la main ou automatique- ment, de manière à donner une longueur d'arc constante; on fait ainsi fondre le talon saillant a. et on le pro- jette, sous l'influence de force* au sujet desquelles on reviendra ci-après, contre la pièce de construction ver- ticale b.
Selon l'invention on parvient à ce résultat de la manière suivante: le soufflage magnétique nécessaire au maintien de la stabilité de l'arc électrique-qui est d'ailleurs connu en soi et qui est produit par le passage du courant ou d'une partie du courant de l'arc électrique à travers une bobine refroidie par de l'eau et entourant la baguette.de charbon communique à la matière fondue un mouvement mécanique tel que le métal fondu se trouvant, @ @ dans
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le sens de l'avancement, derrière le charbon, soit main- tenu jusqu'à solidification sous l'influence de cette force et soit ainsi chassé de la plaque horizontale et appliqué contre la plaque verticale.
Dans ce but, il est nécessaire de prévoir le sens de passage du courant dans la bobine tel quesi l'on regarde dans le sens de l'axe du charbon, le champ magnétique tournant tourne dans le sens des aiguilles d'une montre; si le mouvement de rotation est repéré par un cadron horaire, il faut que le chiffre 12 se trouve dans la direction du mouvement d'avancement, tandis que le chiffre 6 se trouve dans la zone de solidification (soudure terminée) et le chiffre 9 sur la pièce de cons- truction.
Le procédé selon l'invention peut trouver une utilisation efficace si un rapport exactement déterminé est établi entre le nombre de tours, l'intensité du cou- rant et la vitesse.d'avancement et si de plus un lon- gueur d'arc électrique déterminée est maintenue. On peut fournir l'example pratique suivant : une intensité de courant de 500 ampères, il est nécessaire d'utiliser une tension d'arc de 32 volts et un solénoide d'environ 15 spires. Bien entendu, on peut modifier les grandeurs dans une certaine mesure @ qui peut dépendre du diamètre du solénoide et des autres caractéristiques construct. ves de la tête de soudure.
Il résulte de ce qui précède qu'il s'agit, pour une vitesse d'avancement bien déterminée, par example de 17 m. par heure, de fixer une amplitude de la zone li- quide déterminée au moyen de la tension aux bornes, du charbon et du diamètre de ce charbon, d'exercer sur cette Quantité limitée de liquide une force centrifuge mécani-
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nique au moyen du mouvement de rotation de l'arc éleotri- que lui-même, mouvement qui est nécessaire ',à la stabilité de cet arc, de telle manière que la matière liquide soit soulevée à l'encontre de l'action de la pesanteur, et de réaliser ainsi, par variation des valeurs correspondantes, un équilibre des forces électriques, magnétiques et mé- caniques qui agissent les unes sur les autres.
Le prooédé qui fait l'objet de l'invention peut %tre utilisé non seulement tour des assemblages à l'aide de soudure par simple fusion de la matière, dans les- quels la matière de liaison provient de la pièce elle-mê- me, mais aussi pour des assemblages dans lesquels la ma- tière est fournie à titre d'apport sous forme de barette ou à l'état liquide produit par un deuxième arc électri-- que ou par un procédé de fusion au gaz.
On peut aussi utiliser ledit procédé avec un arc électrique non protégé, ainsi qu'aveo l'arc électri- que oomportant comme écran une enveloppe protectrice de gaz, et dans ce cas il est indifférent que l'action d'é- oran sur l'arc électrique soit exercée par une pâte de soudure ou des agents similaires dans lesquels le gaz protecteur est produit par la vaporisation d'une matière solide ou liquide, ou que des tuyères particulières fas- sent parvenir le gaz protecteur à l'arc électrique.
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Assembly process by welding of construction parts forming an angle between them
It is known to assemble building parts by the fusion welding process. When the contact or bridging welding methods are applied to such building parts, no serious difficulties are encountered with any of the methods.
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Likewise, the processes in which a large melt is produced, for example the Atomar process, the Aroogene process and the carbon electric arc process, give satisfactory results, even when This is automatic work in which the action of the hand of a welder exerted on the electric arc is lacking, for the action of gravity has only a favorable influence on the liquid fusion bath.
It is already more difficult to assemble parts forming an angle between them using an automatic fusion welding process. Welding processes which provide only a small amount of molten metal, for example the wire electric aro spudging process, will be most apt to produce in this case a nearly symmetrical weld, while that all the processes using a large enough weld puddle hardly provide a uniform weld line.
The hallmark of high quality welds, especially high elongation welds, is always the presence of a fairly large slick of liquid along the weld line.
However, under the action of gravity such welds collapse and thus have a cross section such as that shown in Fig. 1, which section is extremely unfavorable due to the excess weld portion ( hatched in the drawing). All welding processes which use a fairly large liquid bath, for example by heavily packed electrodes, are therefore unsuitable for establishing uniform welds,
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particularly interlocking welds in construction parts that form a right angle between them.
Automatic carbon arc welding, which in combination with a protective gas or solder paste, gives very good strength qualities and which is also extremely economical due to its high speed of execution, does not Consequently, compared to automatic welding by wire, the qualities and economic advantages of which are much inferior to those of carbon welding, than a limited application which primarily referred to horizontal contact welding.
The method according to the invention makes it possible to use this method of welding without residue, even for construction parts arranged at right angles; makes it possible to obtain perfectly symmetrical welds and even to make welds on protruding edges which do not flow and which do not melt vertical construction parts beyond a certain desired extent.
For this purpose, care is taken according to the invention to oppose to the flow by gravity of the liquid solder material a mechanical force produced by a rotating magnetic field which rotates from the non-welded part of the connection line towards the weld line completed. The electrode is arranged perpendicular to the surface of the weld. Other features of the invention will emerge from the description which follows, with reference to the appended drawings, which will make it clear how the invention can be implemented.
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Fig. 1 shows two construction parts assembled in the known manner by means of the fusion welding process.
Fig. 2 is a partial perspective view of two construction parts, one of which has projecting edges and which are welded by the method according to the invention.
As shown in fig. 2, a weld must be established by fusion, without the aid of a filler metal wire, by means of the lower construction part of large section and assembled with the part of smaller section arranged perpendicular to the previous one, by a triangular symmetrical weld without weakening the perpendicular piece of smaller cross-section by melting it excessively or by forming a groove on the edge of the weld line.
In the case of automatic carbon arc welding, this result is obtained by using a carbon rod, arranged at an angle of 45 to the two planes of the construction and held by hand or automatically. , so as to give a constant arc length; the protruding heel a is thus melted. and it is thrown, under the influence of force *, to which we will return below, against the vertical structural part b.
According to the invention, this result is achieved as follows: the magnetic blowing necessary to maintain the stability of the electric arc - which is moreover known per se and which is produced by the passage of current or of a part of the electric arc current through a coil cooled by water and surrounding the charcoal rod imparts to the molten material a mechanical movement such that the molten metal lying, @ @ in
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the direction of advance, behind the carbon, is maintained until solidification under the influence of this force and is thus driven from the horizontal plate and applied against the vertical plate.
For this purpose, it is necessary to provide the direction of flow of the current in the coil such that one looks in the direction of the axis of the coal, the rotating magnetic field rotates in the direction of clockwise; if the rotational movement is marked with a clock face, the number 12 must be in the direction of the forward movement, while the number 6 is in the solidification zone (soldering completed) and the number 9 on the building room.
The method according to the invention can find an effective use if an exactly determined relationship is established between the number of revolutions, the intensity of the current and the forward speed and if, moreover, an electric arc length. determined is maintained. We can provide the following practical example: a current of 500 amperes, it is necessary to use an arc voltage of 32 volts and a solenoid of about 15 turns. Of course, the sizes can be modified to a certain extent, which may depend on the diameter of the solenoid and on other construction characteristics. ves of the solder head.
It follows from the above that, for a well-determined forward speed, for example 17 m. per hour, to fix an amplitude of the liquid zone determined by means of the voltage at the terminals, of the coal and of the diameter of this coal, to exert on this limited quantity of liquid a mechanical centrifugal force.
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nique by means of the rotational movement of the electric arc itself, a movement which is necessary for the stability of this arc, in such a way that the liquid matter is lifted up against the action of the gravity, and thus achieve, by varying the corresponding values, an equilibrium of the electric, magnetic and mechanical forces which act on each other.
The process which is the object of the invention can% be used not only around assemblies using welding by simple fusion of the material, in which the binding material comes from the part itself. , but also for assemblies in which the material is supplied as input in the form of a strip or in the liquid state produced by a second electric arc or by a gas melting process.
Said process can also be used with an unprotected electric arc, as well as with the electric arc having a protective gas envelope as a screen, and in this case it is irrelevant whether the action of the gold on the gas is The electric arc is exerted by a solder paste or similar agents in which the protective gas is produced by the vaporization of a solid or liquid material, or that particular nozzles pass the protective gas to the electric arc.