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Electrode pour la soudure à l'arc électrique.
Il est connu que, dans la technique, on désire obtenir que les caractéristiques de la matière d'apport de soudure équivaillent le plus possible aux caractéristiques mécaniques des métaux de base dont les éléments soudés sont faits et cela dans le but d'obtenir un ensemble homogène de ces caractéristiques. aussi
Il est/connu que pendant l'exécution des soudures, il se développe des actions thermiques, qui influencent la matière en laquelle le joint de soudure est fait en produi- sant quelquefois des fêlures ainsi qu'en alternant défavo- rablement les caractéristiques mécaniques. Alors que ces dernières peuvent être corrigées au moyen de procédés ther- miques dans des fours convenables, les premières, surtout si elles sont occultes, peuvent donner lieu à des conséquen- ces sérieuses.
D'autre part, il arrive quelquefois que les construc- tions soudées ont des épaisseurs tellement minces, ou des di- mensions tellement grandes, ou des conformations tellement spéciales, qu'il est déoonseillable, industriellement et même techniquement (déformations, etc..) de les introduire dans
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les fours pour le procédé thermique de normalisation.
Ces inconvénients (fêlure-- et altérations mécaniques défavorables) sont surtout fréquents dans le champ des hautes résistances mécaniques à la traction, De ces consj.dé- rations, il résulte la nécessité de pouvoir constituer, au. moyen d'une électrode convenable, le joint de soudure entre deux éléments en matière de haute résistance mécanique à la traction, avec une matière même de haute résistance mécanique à la traction mais insensible aux actions thermiques se développant pendant les opérations de soudure et cela dans le triple but d'éviter des solutions de continui- té très dangereuse;
, d'obtenir un ensemble de caractéristi- ques homogènes (dans le métal de base ainsi que dans le métal d'apport) et d'éviter la nécessité de procédés thermiques successifs de normalisation de la matière formant le joint de soudure (procédés thermiques, qui comme on l'a déjà dit, ne sont pas toujours réalisables). Il est aussi connu que les électrodes pour soudure à l'arc électrique salit en acier, dans lequel, outre le fer et le carbone, d'autres métaux entrent en combinaison et que, puisque ces aciers peuvent être considérés comme constitués par des alliages, des varieations même minimes de certains constituants ont une très grande influence sur leurs caractéristiques,
de sorte que-tandis que l'on admet comme déjà connus des aciers constitués au moins par quelques-uns des constituants tels que ceux qu'on indiquera après-, on observe que l'invention consiste principalement, sinon uniquement, en ce que la constitution de ces électrodes est réalisée de façon à déposer un métal d'apport avec le pourcentage des constituants ayant en particulier la composition revendiquée.
Il est connu aussi que les électrodes peuvent être nues ou revêtues et,en ce dernier cas,les matières constituant le revêtement peuvent avoir seulement un effet de protection ou peuvent, avec l'âme métallique, contribuer pendant et au moyen des opérations de soudure à constituer la matière en la- quelle le métal d'apport est formé.
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Il convient donc de spéçifier que, puisque la pré- sentinvention concerne la composition (dans les constituants et leurs pourcentages) de la matière qui forme le joint de soudure, tous les éléments pouvant la produire doivent être considérés comme protégés, o'est é dire les éléments nus ou revêtus d'une gaine ayant seulement un effet de protection (en ce cas tous les constituants prévus pour la matière qui forme le joint de soudure se trouveront dans l'âme métallique de l'électrode et en de telles proportions qu'on peut considérer comme compensées les évaporations, oxydations et dispersions qui ont lieu pendant la soudure), ou bien ceux,
dont le revêtement avec ses constituants contribue à la formation de la matière en laquelle le métald'apport est fait (et en ce cas les constituants prévus pour la matière formant le joint de soudure se trouveront indifféremment dans l'âme et dans le revêtement de l'électrode et distribués d'une manière quel= conque dans ces éléments, tandis que les pourcentages respectifs, dans lesquels ils se trouvent dans l'âme et dans le revêtement, comprendront des phénomènes cannus d'évaporations, oxydations, dispersions, etc. se passant pen-: dant les opérations de soudure). Comme on l'a indiqué précédement, l'électrode selon l'invention est constituée par un alliage d'acier où, outre le carbone, différents autres constituants sont présents.
De quelques uns d'entre eux on connaît, au moins en,partie, les effets souvent contrastants, par rapport aux deux particularités qu'on désire obtenir pour le métal formant le joint de soudure; les particularités d'autres constituants, qui seront utilisées sont tout-à-fait neuves. En tout cas, l'alliage en lequel est fait le joint de soudure doit être considéré dans l'ensemble des constituants qui le forment et dans leurs pourcentages réciproques.
Un tel alliage est constitué..par un acier contenant, outre le fer et le carbone, du silicium, du manganèse, du
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molybdène, du vanadium et en certains cas aussi du chro- me et éventuellement du titanium.
Si l'on considère les différents constituants de l'alliage dont est fait le joint de soudure, on a : Carbone : il est connu qu'en augmentant le pourcentage, on augmente la résistance mécanique à la traction et l'aptitude à la trempe du métal d'apport et on diminue en même temps l'allongement, la réduction de section et la résistance. En outre, en augmentant, ce pourcentage augmente considérablement, pour le-métal d'apport, l'aptitude aux fêlures par l'effet des actions thermiques de soudure. Il convient donc que ce constituant soit présent dans l'alliage en quantités suffisantes, pour contribuer à la réalisation de la résistance mécanique, à la traction; mais pas trop grandes pour éviter les fêlures et la trempe.
Le pourcentage de carbone, tout en étant le plus bas possible, doit augmenter en augmentant la résistance mécanique à la traction désirée 'pour le métal formant le joint de soudure. Selon l'ir- ventioD, on supposera : C = 0,05% jusqu'à 0,28%.
Chrome : le chrôme, bien que dans une mesure plus petite présente les mêmes inconvénients que le carbone. Bien que le carbone soit plus efficace aux effets de la ré- sistance mécanique qi l'on désire obtenir des résistances très élevées en vue de la soudabilité, il est avan- tageux d'ajouter du cbrome au lieu d'augmenter le pour- cer.tage de carbone. En outre, comme pour le carbone, le chrome doit être tenu le plus bas possible, par rapport à la résistance mécanique à la traction, que le métal d'Expert doit posséder. Selon l'invention, on supposera : Cr = 0% jusqu'à 1,8% .
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Silicium : Le silicium non seulement contribue à l'augmen- tation de la résistance mécanique à la traction, mais il favorise la fluidité du dépôt de métal d'apport. Pour des motifsde soudabilité, le pourcentage doit toutefois être limité à 1% au maximum afin d'éviter des scories difficiles à éliminer.
Selon l'invention, on supposera Si = 0,05% jusqu'à 1%.
Manganèse : le manganèse s'est démontré, jusqu'à un pour- centage de 2,5% au maximum, très utile pour augmenter en même temps les caractéristiques de résistance, mécanique à la traction, d'allongement et de résilience du métal for- mant le joint de soudure : une augmentation de la quantité de manganèse au-delà de 2,5% favoriserait, pour la matière formant lejoint de soudure, la formation d'un grain gros et fragile dû au surchauffage, ce qui est un index de sen- sibilité aux actions thermiques développées pendant les opé- rations de soudure.
Pour le manganèse aussi on obtient que, en augmentant sa teneur, on augmente la résistance mécanique de la matière formant le joint de soudure. Selon l'invention, on supposera Mn = 0,3% jusqu'à 2,5%.
Molybdène : Le.molybdène s'est démontré très utile, en des pourcentages déterminés, pour augmenter la résistance mécani- que et la possibilité de travail à chaud et à froid, sans préjudice des caractéristiques de soudabilité de la matière formant le joint de soudure et il est donc apte, par sa pré- sence, à compenser,dans les effets de la résistance mécani- que à la traction, le pourcentage, le plus bas possible, admis pour le carbone et éventuellement pour le chrôme, Son action est en outre utile même au point de vue de la souda- bilité, étant donné que sa présence contrarie la formation des fêlures à chaud, en particulier pendant le refroidissement qui suit la soudure, en présence des tensions de retrait dues à la soudure.
En outre, le molybdène favorise la formation d'une structure fine et résistante, Si toutefois les pourcen-
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tages de molybdène devaient dépasser 0,6% (ce qui d'autre part n'est pas nécessaire dans le but de l'invention) un plus ou moins haut degré de fragilité de l'acier formant le joint de soudure se présenterait soit par l'effet du. grain trop fin, soit en conséquence de la sensibilité à la trempe que le métal d'apport acquerrait.
Même pour le molybdène, on obtient que, en augmenttant sa teneur, en augmente en correspondance la résis- :tance mécanique à la traction de la matière formant le joint de soudure. Selon l'invention on supposera : MO : 0,06% jusqu'à 0,6%.
Vanadium : Le vanadium augmente plus que tout autre élément, après le carbone, la résistance mécanique à la traction.
Ce constituant s'est démontré apte à donner, bien que dans une mesure plus petite, les mêmes avantages de structure que le molybdène et en plus à favoriser, d'une façon éner- gique, l'inertie thermique en s'opposant aux effets de trempe pour de grandes vitesses de refroidissement, ou en s'opposant aux effets du surchauffage comme conséquence de très petites vitesses de refroidissement, ces inconvénients pouvant se vérifier, bien qu'avec les teneurs spéciales susdites des constituants précédemment, considérés, si le vanadium était absent. On a toutefois observé que si le pourcentage du vanadium, eomme matière formant le joint de soudure dépasse 0,6%, ce phénomène trèssensible de fragilité aurait lieu.
Comme on l'a déjà dit, en augmentant la teneur de vanadium, on augmente en correspondance et d'une façon considérable, la résistance mécanique à la traction de la entière formant le joint de soudure. Selon l'invention, on supposera : Va = de 0,06% jusqu'à 0,6%.
Comme exemple constitutif selon ce qu'on a précédement dit, la composition suivante peut être indiquée :
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C = 0.14% Or == 0,6% Si = 0,2%
Mn = 1,7%
Mo = 0,22%
Va = 0,18%.
On répète que les constituants destinés à substi- tuer l'alliage en lequel le joint de soudure est fait peuvent se trouver tous (en de pourcentages convenables oxydation pour compenser les phénomènes connus d'évaporation,/dis- persion, etc..) dans le fil métallique constituant l'é- léectrode nue, ou bien dans l'âme métallique de l'électro- de si celle-ci est pourvue d'une gaine de protection seu- lement (qui contribue éventuellement à désoxyder et sco- rifier le joint de soudure) ou bien peuvent se trouver en partie dans l'âme métallique de l'électrode revêtue et en partie dans la gaine (dans celle-ci sous la forme con- nue d'alliages de fer, d'oxydes ou semblables) lorsque cette gaine est destinée. à contribuer à la constitution de l'alliage formant le joint de soudure.
Bien que, pour des motifs descriptifs, la pré- sente invention ait été basée sur le texte qui précède, plusieurs modifications et additions peuvent être toute- fois faites dans l'alliage susdit, comme par exemple par l'addition de titanium, dans le pourcentage de 0,06% jus- qu'à 2%, permettant, bien que d'une façon beaucoup plus limitée, les perfectionnements de résistance mécanique à la traction, de structure et de résistance physique due au molybdène et au vanadium; ces modifications et d'autres aussi devant être considérées comme comprises dans l'ob- jet de l'invention.
REVENDICATIONS.
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