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Procédé de soudure électrique par fusion en profondeur.
On connaît un procédé de soudure électrique pour l'assemblage de pièces en fer ou acier, procédé qui, en raison de la fusion en profondeur du métal de base, est désigné sous le nom de "procédé de soudure par fusion en profondeur" et dans lequel le fil de soudure , servant d'é- lectrode, est plongé dans une couche de poudre 'de soudure, qui fond lors de la soudure et au sein de laquelle le fil de soudure, sans qu'il se produise un arc visible, est fondu pour former la "traînée de soudure".
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Comme, dans ce procédé de soudure, contrairement au procédé de soudure avec arc visible, il ne se produit pas de pertes par rayonnement, projections, oxydation, etc., l'uti- lisation d'énergie est, dans ce procédé, notablement pus favorable que dans la soudure avec arc visible, ce qui a pour résultat un fort surchauffage de la matière de soudure, la fusion profonde du métal de base et par conséquent une résistance et une ténacité à l'entaillage élevées de la sou- dure achevée.
L'invention concerne un procédé de soudure de ce gen- re et elle consiste en ce que plusieurs fils de soudure sont amenés en même temps à l'endroit de soudure, Il a été observé que, pour la même densité de courant dans les fils de soudure que celle qui a été autrement utilisée dans le procédé, on obtient une puissance de soudure plus grande que celle qui résulterait de la simple addition des puissances individuelles D'autre part, il est possible, en réduisant la densité de courant dans les fils de soudure, d'obtenir une puissance de soudure correspondant sensiblement à la somme des trois puis- sances individuelles avec une densité de courant plus grande.
Les fils de soudure individuels peuvent être chargés par les mêmes intensités de courant ou par des intensités de cou- rant différentes, ou bien des fils de soudure individuels peu- vent, dans certaines conditions, également être sans courant; les fils de soudure peuvent être disposés suivant des posi- tions et des inclinaisons différentes l'un par rapport à l'au- tre, et ils peuvent présenter des sections transversales de valeurs égales ou différentes.
L'utilisation d'un fil de sou- dure chargé plus fortement de courant électrique, tandis que les autres sont moins chargés ou même ne le sont pas du tout, est possible, car, dans la soudure sans arc visible, il exis- te, à l'endroit de soudure, une concentration d'énergie de valeur élevée telle qu'une partie importante du métal de base
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à souder est fondue et forme à l'endroit de soudure unbain métallique liquide. Lorsque d'autres fils de -soudure sont engagés dans ce bain métallique, une partie de la chaleur du bain produit la fusion des fils de soudure additionnels. Il suffit par suite d'amener à ceux-ci une puis,sance électri- que plus faible, par exemple de 25%.
En outre, le métal de base est, par le courant amené au premier fil de soudure, déjà fondu à une profondeur suffisante, de sorte qu'en géné- ral une fusion additionnelle du métal de base n'est pas du tout désirable. Si l'on répartit régulièrement la totalité de la puissance électrique sur tous les fils de soudure, on n'obtient pas du tout le même effet. L'énergie n'est alors notamment pas concentrée en un très petit endroit, mais se répartit sur une surface plus grande, de sorte que l'éva- cuation de chaleur s'accroît et que par conséquent la fusion en profondeur est notablement réduite. La répartition régu- lière de la puissance électrique sur tous les fils de soudu- re convient par exemple dans le cas de soudures avec apport de métal, soudures pour lesquelles une forte fusion en pro- fondeur n'est pas nécessaire.
On utilise de préférence au maximum trois fils de soudure en un endroit de soudure. Pour obtenir une ré- partition avantageuse du courant, aussi bien pour le réseau fournissant le courant que pour l'opération de soudure, on peut relier les trois fils de soudure aux trois phases d'un transformateur de soudure triphasé, ou, ce qui révient pra- tiquement au même, on peut utiliser, au lieu d'un transfor- mateur de courant triphasé, trois transformateurs de soudure monophasés.
Si l'on veut travailler avec deux fils de soudure seulement en un endroit de soudure, il est néanmoins avanta- geux d'utiliser un transformateur de soudure triphasé, ou, au lieu de celui-ci, à nouveau trois transformateurs de sou-
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dure monophasé, et de relier les deux fils de soudure à deux conducteurs du réseau de soudure triphasé, tandis que le troisième conducteur de celui-ci est relié conductivement à la pièce à traiter.
Pour la réalisation d'un joint de soudure normal entre des tôles relativement épaisses, les différents fils de soudure peuvent être disposés l'un derrière l'autre, de sorte qu'au sein de l'endroit de travail chauffé à la tem- pérature de soudure, le fil de soudure situé le plus en avant effectue en une certaine mesure la soudure de base, au cours de laquelle il se produit en même temps également la plus grande fusion en profondeur du métal de base, tandis que le ou les fils de soudure suivants fournissent aux endroits de soudure la matière de soudure additionnelle, qui est néces- saire pour le remplissage de l'intervalle de soudure.
Pour des soudures avec apport de matière, au con- traire, il convient de disposer les fils de soudure à côté l'un de l'autre. Chaque fil de soudure doit alors constituer dans une certaine mesure son propre bain de soudure, qui se réunit aux bains de soudure voisins. Nais l'action en pro- fondeur est alors naturellement plus faible.
On obtient une forme de réalisation intermédiaire entre ces deux dispositions lorsqu'on place trois fils de soudure en triangle l'un par rapport à l'autre, en plaçant par exemple un fil de soudure en avant et les deux autres fils de soudure à droite et à gauche derr/ière celui-ci.
Une disposition de ce genre peut être favorable, par exemple, dans le cas de soudures en V de tôles particulièrement épais- ses, car on peut ainsi obtenir une fusion régulière des faces d'about en V depuis le bas jusqu'en haut. Dans beaucoup de cas, il est avantageux d'.utiliser,aux endroits de la soudure où il se présente un plus grand besoin de matière de soudure, des fils de soudure de -plus grand diamètre .
Lorsqu'il s'agit
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de soudure seulement avec apport de matière, par exemple pour remplir des gorges qui sont profondes au milieu et plates sur les bords, il devient alors avantageux de pla- cer au milieu un fil de soudure plus épais que sur les bords, Mais également dans le cas de soudures d'assemblage, par exemple de soudures en V, il peut être avantageux de choisir l'électrode, située le plus en avant, plus épaisse et les électrodes suivantes plus minces, de sorte que l'é- lectrode située en avant produise essentiellement le bain de soudure et effectue la soudure de base, tandis que les électrodes suivantes ne forment plus que la couche supé- rieure de la soudure.
Il est en outre avantageux d'adapter la puissance électrique, c'est à dire la tension de sou- dure et l'intensité de courant, pour chacun des fils de smudure individuels, aux besoins, c'est à dire en particu- lier à l'épaisseur du fil de soudure, ce qu'on peut réali- ser très facilement, par exemple, par la manoeuvre d'inter- rupteurs à gradins de transf ormateurs. Dans le cas de trans- formateurs de soudure à courant triphasé ou dans le cas de l'utilisation de plusieurs transformateurs de soudure mono- phasés, chaque phase individuelle doit naturellement possé- der un interrupteur à gradins.
Il peut arriver que les quantités de matière, qui doivent être apportées par chacun des fils de soudure indi- viduels, varient plus ou moins, et comme il peut, aux dif- f érents fils de soudure, en particulier se produire des va- riations différentes, il est avantageux de régler la vitesse d'avance des différents fils de soudure indépendamment l'un de l'autre. Ceci peut être obtenu par le fait que chaque fil de soudure, qui se déroule d'un tambour, par exemple, est entraîné au moyen d'un moteur d'avance propre à l'en- droit de soudure, chaque moteur d'avance comportant alors un régulateur de son nombre de tours.
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La vitesse, avec laquelle chaque fil de soudure indi- viduel est entraîné vers la pièce à traiter, est avanta- geusement réglée automatiquement par une commande électri- que en fonction de la tension de soudure convenant pour chaque fil de soudure individuel, entre le fil de soudure et la pièce à traiter, c'est à dire¯par suite que l'on uti- lise les variations, se produisant en raison d'une usure irrégulière, de la tension de soudure, pour produire un réglage du nombre de tours, commandé par exemple par un tube, du moteur d'avance du fil de soudure.
On fait arri- ver à l'endroit de soudure des fils de soudure, soumis à une charge de courant plus faible, ou des fils de soudure à charge de courant nulle, de préférence avec une vitesse d'avance autre que des fils soumis à une charge plus forte, Suivant les conditions particulières et l'épaisseur des fils de soudure à faible charge ou à charge nulle, leur vi- tesse d'avance peut dans chaque cas être supérieure ou in- férieure à celle des fils se doudure à charge plus forte.
Dans un tel cas, il est avantageux de régler seu- lement la vitesse d'avance du ou des fils de soudure à char- ge électrique complète automatiquement en fonction de la tension de soudure. La vitesse d'avance du ou des fils de soudure additionnels,à charge électrique plus faible ou du ou des fils de soudure à charge électrique nulle, est avantageusement réglée séparément ou en commun à la main.
Lorsque, par exemple, on soude des alliages d'acier et qu'on utilise pour la soudure un fil de soudure d'un al- liage correspondant, la composition du fil de soudure et de la trainée de soudure change de façon extraordinairement facile,.par suite de réactions chimiques, en raison de la
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température élevée à l'endroit du passage.du courant. Dans de tels cas, il est avantageux d'utiliser un fil de soudure additionnel, à charge électrique faible ou à charge électri- que nulle ou également plusieurs de tels fils de soudure, qui sont en des alliages d'un titre plus élevé que le ou les fils de soudure à charge électrique complète, et on'doit choisir l'alliage de telle manière que le bain de soudure, qui se mêle automatiquement, présente la composition correcte dans le produit final.
L'invention concerne en outre un dispositif pour la réalisation du procédé. Ce dispositif comporte des sup- ports pour les différents fils de soudure, supports qui per- mettent de régler la position et l'inclinaison des différents fils de soudure l'un par rapport à l'autre et par rapport à la pièce à traiter.
Il est avantageux de monter les différents supports des fils de soudure dans une tête de soudure commune, pour pouvoir obtenir un mode de construction ramassé et pour pro- téger toutes les parties par un carter commun.
Pour que la tête de soudure puisse être disposée de manière à pouvoir être déplacée et à êtr-e de position ré- glable, il est avantageux de prévoir, pour tous les fils de soudure, un dispositif de réglage additionnel commun,qui permette, sans modifier la position des fils de soudure l'un par rapport à l'autre, de changer leur direction et leur po- sition par rapport à la pièce à traiter.
Il est décrit ci-après quelques exemples de réali- sation de l'invention en référence aux fig. 1,3 et 4 du des- sin ci-joint.
La fig. 1 représente le cas d'une soudure en V avec deux fils de soudure, qui sont raccordés aux conducteurs U et V d'un système triphasé, tandis que la pièce à traiter est reliée au troisième conducteur W du même système tri- phasé. Les fils de soudure se déplacent, alors que la pièce
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à traiter est immobile, dans la direction de la flèche en traits interrompus ; premier fil de soudure, comme le montre le dessin, assure la soudure de base, tandis que le second fil de soudure assure la soudure additionnelle, de sorte que, dans le cas d'une pièce à traiter d'une épais- seur désirée quelconque, le joint de soudure peut être réa- lisé en une seule opération.
Dans ce cas, par exemple, le second fil de soudure peut être chargé électriquement no- tablement moins que le premier fil de soudure.
La fig. 2 montre la soudure en V dans le procédé de soudure réalisé jusqu'ici, dans lequel le fil de soudure est plongé dans la masse fondue à l'état incandescent de la poudre de soudure. Avec cette disposition, les faces d'about de la soudure en V devaient être taillées en deux opérations, car la partie inférieure de la soudure en V exige, dans ce procédé,des faces d'about parallèles.
Dans le cas de la soudure correspondante avec plu- sieurs fils de soudure, l'usinage des faces d"about devient plus simple, comme le montre la fige 3, et peut être réalisé en une seule opération. Sur les deux figures 2 et 3, a et b désignent les tôles à assembler,par soudure, ± les fils de soudure, d la masse fondue incandescente formée d'une pou- dre de soudure, dans laquelle plongent les fils de soudure, e désigne un support en cuivre.
Dans le cas d'une soudure en V de ce genre, il peut dans certaines conditions également être avantageux de dis- poser les fils de soudure, non pas l'un derrière l'autre, mais à côté l'un de l'autre. On peut également, au lieu d'utiliser deux fils de soudure et de les relier à deux conducteurs du système triphasé et de relier la pièce à trai- ter au troisième conducteur de celui-ci, utiliser trois fils de soudure et relier ceux-ci aux trois conducteurs du sys- tème triphasé.
Un exemple pour la soudure par courant triphasé, avec des fils de soudure disposés l'un à côté de l'autre, est
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représenté sur la fig. 4. Pour de nombreuses applications, on a notamment besoin de réservoirs qui doivent être fabri- qués en plusieurs viroles ou tronçons et dans lesquels la surface intérieure doit être aussi lisse que possible sans trace de raccord. Les extrémités des endroits d'about sont par suite rabattues vers l'extérieur et sont ensuite en général assemblées par soudure avec interposition d'un fil métallique. Dans le procédé de soudure avec arc visible, on a, la plupart du temps, placé, de chaque côté du fil mé- tallique, une traînée de soudure, ce qui constitue un tra- vail de longue durée et compliqué.
Dans le procédé de sou- dure sans arc visible, avec fil de soudure plongeant dans une masse fondue incandescente, la soudurepou-vait, il est vrai, être achevée en une opération. La forte intensité de courant, se produisant entre la pièce à traiter et l'élec- trode a, précisément dans ce cas, en raison de l'épaisseur relativement faible de la tôle, facilement pour résultat une attaque trop profonde et même un brûlage complet. Les deux modes opératoires imposent des exigences particuliè- rement élevées à l'adresse de l'ouvrier soudeur, si l'on veut obtenir un joint de soudure satisfaisant et convien- nent moins pour des soudures automatiques.
La fig. 4 montre comment la soudure est effectuée, conformément à l'invention, en une opération en utilisant deux fils de soudure. un fil de soudure est disposé à droite et un autre à gauche du fil métallique interposé et chacun de ceux-ci est relié à un conducteur du système de courant triphasé, tandis que la pièce à traiter est reliée au troi- siéme conducteur. Le fil métallique, préalablement intercalé dans l'intervalle de soudure, est entouré également, des deux côtés, par le bain de soudure, est ainsi fondu, et on obtient une bonne soudure homogène, avec une grande vitesse
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de travail, l'opération de soudure se laissant effectuer automatiquement,de façon sûre.