<Desc/Clms Page number 1>
" PERFECTIONNEMENT AUX ELECTRODES POUR SOUDURE A L'ARC "
Le problème de la soudure électrique à l'arc implique l'emploi d'électrodes qui sont présentées généralement dans l'in- dustrie sous la forme de fils en baguettes ou en couronnes.
Au début de l'application du procédé on a utilisé du fil nu et ce fil est maintenant de moins en moins employé. l'électrode continue pour soudure automatique est ti- rée par des molettes striées qui la poussent vers la pièce à tra- vers une buse de guidage; la buse porte une amenée de courant par frotteur.
Il y a un intérêt évident à ce que l'amenée de cou- rant soit faite sur l'électrode continue aussi près que possible de l'arc, car on peut ainsi augmenter considérablement la densité
<Desc/Clms Page number 2>
électrode de courant dans ceite sans la faire rougir et la détériorer; le fil étant poussé sans arrêt vers l'arc est renouvelé à chaque instant et ne peut s'échauffer appréciablement avant la fusion.
Le fil nu est le plus facile à employer sur machine automatique car les molettes striées le tirent parfaitement et, d'autre part,un simple contact glissant en cuivre suffit pour amener le courant à l'endroit désiré.
Malheureusement,,il est maintenant universellement re- connu qu'un fil nu donne une soudure possédant des qualités mé- caniques de faible valeur ; en particulier l'allongement et la résilience du métal déposé sont insignifiants.
Il est connu, d'autre part, qu'il est possible d'exé- cuter des soudures remarquables à condition que le fil constituant l'électrode soit recouvert d'un enrobage suffisamment épais con- tenant des alliages métalliques et des désoxydants convenables.
Cependant, dans le cas d'une électrode continue,le pro- blème est différente il faut,en outre,amener le courant sur le noyau central, autrement l'opérateur remarque des interruptions d'arc et uns grande instabilité dans la fusion du métal.
Différentes solutions ont été proposées à ce jour qui n'ont pas donné complète satisfaction; on a proposé,par exem- ple, d'entourer le fil d'une cuirasse constituée par un feuil- lard roulé dans le sens longitudinal et enveloppant le fil; l'en- robage est placé entre la cuirasse et le fil, mais il n'est pas possible de le mettre en quantité suffisante sous peine d'iso- ler électriquement, complètement, le fil de l'enveloppe:or, c'est cette dernière qui reçoit le courant et doit le transmettre au fil central.
On sait que les enrobages pulvérulents sont tous mau- vais conducteurs; cette solution oblige donc à utiliser des
<Desc/Clms Page number 3>
enrobages minces et les qualités mécaniques des soudures ne sont pas parfaites, ce fil ne peut convenir par exemple pour les applicationsimprotantes comme la soudure des chaudières.
Les gens de l'art savent que la soudure manuelle per- met d'obtenir des résultats remarquables grâce aux enrobages épais qu'il est possible d'amener sur l'électrode; certains ont pensé iL enrouler sur le fil une spirale à pas rapproché et à inclure l'enrobage entre es fils, l'amenée du courant étant faite par la surface extérieure des fils de même que l'entraî- nement de l'électrode ainsi combinée.
Les résultats obtenus n'ont pas permis l'industrialisa- tion de cette idée car l'enrobage aggloméré est cassé et déta- ché au passage entre les molettes et pour obtenir un entraîne- ment régulier on est obligé de rapprocher suffisamment les spires du fil enroulé en hélice, autour du fil principale
Le rapprochement des spires et le plus grand nombre de celles-ci conduit à la diminution du rapport du volume de l'enrobage par rapport au volume du métal fondu;
ces volumes, pour une longueur déterminée, ont des rapports connus et,par
EMI3.1
exemple,oartaines qualités d'électrodes exigent 2 à 3 fois plus d'enrobage que de métal pour obtenir les caractéristiques mé. caniques eu les qualités de fusion désirées. connus
EMI3.2
Les deux systèmes d'enrobage/décrits' ci-dessuB,.l'o.nt été à titre indicatif et pour bien mettre en évidence qu'une électrode continue parfaite doit résoudre de nombreux problèmes, la présente invention apporte un moyen simple de réalisation.
Elle est basée sur le fait que l'on interpose entre un fil central et une cuirasse extérieure, une cale forment épaisseur, cette cale ayant le double but de ménager un inter- ralle régulier entre le fil et lacuirasse extérieure pour y '
<Desc/Clms Page number 4>
loger une quantité déterminée d'enrobages et également de trans- mettre le courant de la cuirasse vers le fil central.
On voit que si l'élément interposé devant former cale est convenablement calculé et disposé on aura la certitude d'u- ne parfaite répartition de l'enrobage le long du fil central et ce pour une épaisseur quelconque qui ne dépend que de l'épais- seur même de l'élément interposé.
Il sera préférable que ' l'élément interposé entre la cuirasse et le fil soit assez rigide pour ne pas céder trop à la pression des molettes et éviter une déformation trop impor- tante de l'électrode au moment de l'entraînement, à cet effet.! il y aura intérêt à ce que la cuirasse soit jointive ou que l'élé- ment qui la constitue soit amené bord à bord en hélice ou en li- gne droite suivant une génératrice.
Sur lA. dessin,
EMI4.1
--1Wivers types de réalisation sont donnés a. titre indi- catif qui font bien apparaître l'unité de l'invention.
Sur les figures 1 et 2, on a représenté une modali- té de l'invention, le fil central, 1 est entouré d'un feuillard par exemple en acier doux,2,lequel porte une série de petites saillies 3, 4, 5 obtenues préalablement par emboutissage.
Le feuillard est enroulé en spirales et les saillies sont plus ou moins nombreuses suivant les besoins; leur hau- teur est définie par l'épaisseur d'enrobage que l'on veut con- duire au sein de 1=arc pour obtenir le résultat désiré.
L'enrobage est représenté dans la vue en coupe par un aspect granuleux. Sur les figures 4 et 4 on a représenté une réalisation analogue ou le feuillard 2 est disposé longi- tudinalement et concentriquement à l'âme en fil nu 1; les saillies 3, 4, 5 etc.... viennent faire contact entre la cui- rasse et le fil et amènent le courant sur ce dernier élément.
<Desc/Clms Page number 5>
Les figures 5 et 6 représentent en coupe longitudinale et-transversale diverses modalités de l'invention; l'élé. ment interposa entre l'âme en fil nu 1 et la cuirasse ex- térieure 2 est constitué par un pli à angle droit 7 sur chaque bord du feuillard externe. L'enrobage est placé au moment de l'enroulement de la pièce en U ainsi formée au placé d'abord dans le ruban d'acier, ce dernier étant enrou- lé ensuite.
Les figures 7 et 8.représentent une variation de la disposition suivant figurer le feuillard contenant l'en- robage est un ruban replié sur lui-même en 7, ainsi qu'il est indiqué; l'enrobage est complètement fermé à l'intérieur d'une enveloppe et le ruban creux ainsi formé peut 8tre pla- cé sur le fil 1, soit par un enroulement en hélice, soit par un montage longitudinal fermant le ruban sur le fil.
Les figures 9 et 10 découlent de la disposition sui- vant figure 8 ; le fil 1 est représenté entouré d'une cui- rasse 2 longitudinale, deux replis 7 et 7a,permettent de former une deuxième enveloppe 8 qui assure un parfait con- tact électrique. Le feuillard est donc replié en 7 symé- triquement sur lui-même, par exemple autour de l'axe vertical comme représente par la figure 10, et rabattu pour enserrer l'enrobage autour du fil; les petits rebords 7 et 7a cons- tituent la cale et écartent la cuirasse 2 du fils l'é- paisseur de 1';enrobage est ainsi réglée en concordance.
Les figures 11 et 12 représentent un fil 1, et une cuirasse 2 ; entre les deux éléments on a placé un fil 8 enroulé en spirale allongée autour du fil 1 ; le fil 8 sert simplement l'élément interposé pour maintenir l'écart dé- siré entre le fil 1 et la cuirasse 2; le pas peut 8tre
<Desc/Clms Page number 6>
quelconque; cependant étant donné son but et contrairement à. ce qui a été fait à ce jour, il y a intérêt à le monter en spirale à pas allongé.
La cuirasse 2,par contre,doit être placée à. hélice jointive ou à peu près jointive de façon à contenir les pro- duits d'enrobage.
Dans le cas d'une électrode continue destinée à la soudure automatique, il est nécessaire que,d'une partais cui- rasse 2 et,d'autre part, le fil auxiliaire 8 soient en acier doux, de préférence, car ils doivent conduire le courant de la cuirasse vers l'âme 1, mais dans le oas d'une électrode ma- .Quelle. cette obligation n'est pas absolue car le courant ar- rive seulement par 1'extrémité de la baguette 1 qui est te- nue dans la pince du soudeur,
Poux l'électrode destinée à l'utilisation manuelle on pourra donc, par exemple,constituer le fil 1 par un fil de métal convenable comme il est prévu;
l'enveloppe 2 sera. de préférence,de papier et le fil 8 formant cale intermédiaire serait soit une torsade de papter , un fil textile, une fi- celle, un fil d'amiante, etc....
Les figures 13 et 14 représentent une réalisation dépendant de la figure 11 et prévoient que le fil 8 peut être remplacé par plusieurs fils longitudinaux 9, 10, 11, etc.
Les figures 15 et 16 prévoient une variante ou le fil central l,au lieu d'être ciroulaire,est prévu avec une section cruciforme tel que 18* le fil 8 est enroulé en héli- ce autour du fil 12 et la cuirasse 2 est ensuite placée sur l'ensemble ainsi qu'il indiqué précédemment; cette dis- position est intéressante pour les électrodes à très fort enrobage; la section de la croix est en effet favorable à
<Desc/Clms Page number 7>
.une augmentation de la section de l'enrobage du fil électrode 2 pour un poids de métal déterminé.
-Dans le marne but, l'invention prévoit pour la confec- tion des électrodes à fort enrobage une réalisation suivant figures 17 et 18; le fil central est constitué par un méplat 13 torsadé sur lui-m8me et recouvert d'un fil d'acier 8 enrou.. lé en hélice avec un pas inverse de celui du méplat; ce fil sert, en effet, de cale entre l'âme centrale 13 et la cuirasse 2.
Toutes les solutions données ci-dessus ont été présen- tées pour illustrer l'invention qui réside -ainsi qu'il a été dit- dans le fait de l'interposition d'un élément formant cale entre une âme centrale et une cuirasse extérieure.
Dans tous les cas, l'âme centrale est métallique.
Pour l'utilisation de l'électrode en soudure automatique, la cuirasse extérieure est métallique ainsi que l'élément inter- posé formant cale; par contre, en ce qui concerne la soudure manuelle, la cuirasse extérieure joue simplement lerôle d'en- veloppe et celle-ci, de même que l'élément interposé peuvent être constitués par des matières conductrices ou non conduc- trices, par exemple par des matières d'origine organique comme du papier, coton, etc..
On doit noter que, dans ce dernier cas, l'utilisa- tion d'éléments organiques est favorable car ces matériaux à base de cellulose dégagent de l'hydrogène au moment de la combustion et on connaît l'action désoxydante de ce gaz réducteur.
L'exposé ci-dessous montre bien que la réalisation de l'invention est indépendante des formes différentes des éléments et des matériaux employée pour leur confection.
<Desc / Clms Page number 1>
"IMPROVEMENT IN ELECTRODES FOR ARC WELDING"
The problem of electric arc welding involves the use of electrodes which are generally presented in the industry in the form of wire rods or rings.
At the start of the application of the process, bare yarn was used and this yarn is now used less and less. the continuous electrode for automatic welding is pulled by serrated rollers which push it towards the workpiece through a guide nozzle; the nozzle carries a current feed by means of a wiper.
There is an obvious advantage in the current supply being made to the continuous electrode as close as possible to the arc, since the density can thus be considerably increased.
<Desc / Clms Page number 2>
current electrode in ceite without making it redden and deteriorate it; the wire being pushed without stopping towards the arc is renewed at each moment and cannot be heated appreciably before the fusion.
Bare wire is the easiest to use on an automatic machine because the serrated knurls pull it perfectly and, on the other hand, a simple sliding copper contact is enough to bring the current to the desired location.
Unfortunately, it is now universally recognized that a bare wire gives a weld with low mechanical qualities; in particular the elongation and the resilience of the deposited metal are insignificant.
It is known, on the other hand, that it is possible to carry out remarkable welds provided that the wire constituting the electrode is covered with a sufficiently thick coating containing metal alloys and suitable deoxidizers.
However, in the case of a continuous electrode, the problem is different, in addition, it is necessary to bring the current to the central core, otherwise the operator notices arc interruptions and great instability in the melting of the metal. .
Various solutions have been proposed to date which have not given complete satisfaction; it has been proposed, for example, to surround the yarn with a breastplate consisting of a strip rolled in the longitudinal direction and enveloping the yarn; the casing is placed between the breastplate and the wire, but it is not possible to put it in sufficient quantity, otherwise the wire of the casing will be electrically isolated: the latter which receives the current and must transmit it to the central wire.
It is known that powder coatings are all poor conductors; this solution therefore requires the use of
<Desc / Clms Page number 3>
Thin coatings and the mechanical qualities of the welds are not perfect, this wire may not be suitable for example for important applications such as boiler welding.
Those skilled in the art know that manual welding enables remarkable results to be obtained by virtue of the thick coatings which it is possible to apply to the electrode; some thought it would wind a close-pitch spiral on the wire and include the coating between the wires, the current being supplied by the outer surface of the wires as well as the driving of the electrode thus combined. .
The results obtained did not allow the industrialization of this idea because the agglomerated coating is broken and loosened as it passes between the knurls and to obtain a regular drive it is necessary to bring the turns sufficiently close to the wire. helically wound around the main wire
The bringing together of the turns and the greater number of these leads to a reduction in the ratio of the volume of the coating to the volume of the molten metal;
these volumes, for a determined length, have known ratios and, by
EMI3.1
For example, some grades of electrodes require 2-3 times more coating than metal to achieve metal characteristics. caniques had the desired fusion qualities. known
EMI3.2
The two coating systems / described above 'above, .l'o.nt been indicative and to clearly demonstrate that a perfect continuous electrode must solve many problems, the present invention provides a simple means of implementation. .
It is based on the fact that one interposes between a central wire and an outer breastplate, a wedge forms a thickness, this wedge having the double purpose of leaving a regular gap between the wire and the outer armor for y '
<Desc / Clms Page number 4>
to accommodate a determined quantity of coatings and also to transmit the current from the breastplate to the central wire.
It can be seen that if the interposed element to form a wedge is suitably calculated and positioned, we will have the certainty of a perfect distribution of the coating along the central wire and this for any thickness which depends only on the thickness. - sor of the interposed element.
It will be preferable that the element interposed between the armor and the wire is rigid enough not to give in too much to the pressure of the knobs and to avoid too great a deformation of the electrode at the time of training, for this purpose. .! it will be advantageous that the armor is contiguous or that the element which constitutes it is brought edge to edge in a helix or in a straight line following a generator.
On the. drawing,
EMI4.1
--1 Various types of realization are given a. indicative title which clearly shows the unity of the invention.
In Figures 1 and 2, there is shown a mode of the invention, the central wire, 1 is surrounded by a strip, for example mild steel, 2, which carries a series of small projections 3, 4, 5 obtained beforehand by stamping.
The strip is wound in spirals and the projections are more or less numerous according to the needs; their height is defined by the coating thickness that we want to conduct within 1 = arc to obtain the desired result.
The coating is shown in the sectional view by a grainy appearance. In FIGS. 4 and 4 there is shown a similar embodiment where the strip 2 is arranged longitudinally and concentrically to the bare wire core 1; the projections 3, 4, 5, etc. ... come into contact between the copperplate and the wire and bring the current to the latter element.
<Desc / Clms Page number 5>
Figures 5 and 6 show in longitudinal and cross section various modalities of the invention; the the. ment interposed between the bare wire core 1 and the outer armor 2 consists of a right-angled fold 7 on each edge of the outer strip. The coating is placed at the time of the winding of the U-shaped piece thus formed or placed first in the steel tape, the latter then being wound up.
Figures 7 and 8 show a variation of the following arrangement: the strip containing the coating is a strip folded back on itself at 7, as indicated; the coating is completely closed inside an envelope and the hollow tape thus formed can be placed on the wire 1, either by a helical winding or by a longitudinal mounting closing the tape on the wire.
Figures 9 and 10 follow from the arrangement in Figure 8; the wire 1 is shown surrounded by a longitudinal bead 2, two folds 7 and 7a, make it possible to form a second envelope 8 which ensures perfect electrical contact. The strip is therefore folded back at 7 symmetrically on itself, for example around the vertical axis as shown in FIG. 10, and folded back to enclose the coating around the wire; the small edges 7 and 7a constitute the wedge and separate the armor 2 of the son, the thickness of the coating is thus adjusted in accordance.
Figures 11 and 12 show a wire 1, and a breastplate 2; between the two elements was placed a wire 8 wound in an elongated spiral around the wire 1; wire 8 simply serves as the interposed element to maintain the desired distance between wire 1 and breastplate 2; the step can be
<Desc / Clms Page number 6>
any; however given its purpose and unlike. what has been done to date, it is in the interest of spiraling with an extended pitch.
Breastplate 2, on the other hand, must be placed at. propeller contiguous or nearly contiguous so as to contain the coating products.
In the case of a continuous electrode intended for automatic welding, it is necessary that, on the one hand the copper 2 and, on the other hand, the auxiliary wire 8 are made of mild steel, preferably, since they must conduct the current from the armor towards the core 1, but in the oas of a ma- .Quelle electrode. this obligation is not absolute because the current arrives only through the end of the rod 1 which is held in the welder's clamp,
Lice the electrode intended for manual use it will therefore be possible, for example, to constitute the wire 1 by a suitable metal wire as provided;
envelope 2 will be. preferably, paper and the thread 8 forming an intermediate wedge would be either a twist of papter, a textile thread, a string, an asbestos thread, etc.
Figures 13 and 14 show an embodiment dependent on Figure 11 and provide that the wire 8 can be replaced by several longitudinal son 9, 10, 11, etc.
Figures 15 and 16 provide a variant where the central wire 1, instead of being circular, is provided with a cruciform section such that 18 * the wire 8 is wound helically around the wire 12 and the breastplate 2 is then placed on the assembly as indicated previously; this arrangement is advantageous for electrodes with a very strong coating; the section of the cross is in fact favorable to
<Desc / Clms Page number 7>
.an increase in the cross section of the coating of the electrode wire 2 for a determined weight of metal.
In the aim of the invention, the invention provides for the production of electrodes with a strong coating an embodiment according to FIGS. 17 and 18; the central wire is constituted by a flat 13 twisted on itself and covered with a steel wire 8 wound up in a helix with a pitch opposite to that of the flat; this wire serves, in fact, as a wedge between the central core 13 and the armor 2.
All the solutions given above have been presented to illustrate the invention which resides - as has been said - in the fact of the interposition of an element forming a wedge between a central core and an outer breastplate.
In all cases, the central core is metallic.
For the use of the electrode in automatic welding, the outer shell is metallic as well as the interposed element forming a shim; on the other hand, with regard to manual welding, the outer armor simply plays the role of the casing and the latter, as well as the interposed element, may be made of conductive or non-conductive materials, for example by materials of organic origin such as paper, cotton, etc.
It should be noted that, in the latter case, the use of organic elements is favorable since these cellulose-based materials give off hydrogen at the time of combustion and the deoxidizing action of this reducing gas is known.
The description below clearly shows that the embodiment of the invention is independent of the different shapes of the elements and of the materials used for their preparation.