BE453030A

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Publication number: BE453030A
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Description

Procède pour souder des pièces métalliques, en particulier en métaux légers.

La présente invention se rapporte à un procédé de sou- dage autogène dans lequel un mélange à. réaction fortement exo- thermique fournit la ohaleur nécessaire.

De tels procédés sont connus en diverses variantes sous la désignation de soudage aluminothermique. On les applique par exemple pour le soudage de rails de chemina de fer ; dansce cas, les extrémités à souder sont entourées d'un moule dans lequel on verse un mélange aluminothermique qu'on a fait réagir dans un creuset séparé. Le fer en fusion réalise la soudure, alors que la scorie fondue, composée surtout d'oxyde d'aluminium, se rassemble à la partie supérieure du moule. Ce procédé n'est naturellement applicable qu'au soudage de pièces en fer, oar le mélange aluminothermique fournit du fer fondu. On ne peut pas l'appliquer à d'autres métaux, surtout pas à des métaux légers.

On a également déjà soudé bout à bout des tuyaux en fer en ver- sant sur leurs extrémités rapprochées un mélange aluminothermi- que en fusion et en les pressant ensuite l'un contre l'autre : date ce cas, la soorie coule d'abord autour des extrémités à souder et forme une enveloppe autour de laquelle le fer du mélange alu- minothermique se solidifie, de sorte qu'on peut ensuite débar- rasser la soudure du fer produit par la réaction.

Selon la présente invention, on réunit par soudage des pièces métalliques, particulièrement en métaux légers, en réunissant les parties à souder et en les entourant d'une masse à forte réaction exothermique, après quoi on déclenche la réaction qui fournit la ohaleur nécessaire pour le soudage ; la masse est choisie de telle façon qu'elle ne laisse pas s'échapper de pro- duits fondus. A l'encontre d'un des procédés aluminothermiquea

connus, on n'utilise pas pour la soudure le métal mis en liberté par la réaction, mais uniquement la chaleur libérée par celle-ci.

Il n'estpas nécessaire que les parties à réunir se touchent dans tous les cas. Un contact n'est notamment pas né- cessaire lorsque les parties à réunit sont refoulées l'une con- tre l'autre après ramollissement ou début de fusion. Ce dernier mode d'exécution est le plus indiqué, oar il garantit le mieux une bonne soudure. Il est évident qu'on peut introduire entre les parties à souder une ou plusieurs petites pièces de métal qui elles-mêmes se ramollissent ou fondent. Lorsqu'on introduit une telle pièce intermédiaire seulement après ramollissement ou fu- sion des parties à souder, on peut l'utiliser pour exercer une pression sur ces parties, ce qui est particulièrement avantageux lorsque les pièces à. réunir ne peuvent pas être elles-mêmes pres- sées l'une contre l'autre ; ceci peut être le cas par exemple pour des barres omnibus.

Il est également possible de placer la pièce intermédiaire à. côté ou au-dessus de l'endroit où les pièces à réunir se touchent et en contact étroit avec le mélan- ge exothermique, de sorte qu'elle fond et coule entre les parties a réunir.

Le procédé selon l'invention est particulièrement ap- plicableau soudage par rapprochement de barres, profilées, tubes ou câbles en aluminium (sous le terme aluminium il faut na- turellement aussé comprendre les alliages d'aluminium). On peut toutefois aussi souder des pièces en d'autres métaux, par exem- ple en magnésium, en laiton etc. On peut aussi souder ensemble des métaux différents, par exemple du cuivre avec de l'aluminium; dans ce cas, on opère de façon que le métal à point de fusion plus élevé reçoive plus de chaleur.

Dans l'exécution du procédé, il faut avoir soin que le métal qui est mis en liberté lors de la réaction du melange exothermique ne gêne pas le soudage. Ce métal, qui est prati- quement toujours le fer, doit rester dans le mélange réactif et ne pas s'écouler. A cet effet, on peut ajouter à la masse de réaction des substances qui retiennent le métal formé. Comme substance d'addition, on peut utiliser avant tout l'oxyde de ma- gnésium. Un excédent d'oxydes de fer est également utilisable.

Le mieux est toutefois de choisir lessubstances réagissantes de telle façon qu'elles fournissent elles-mêmes une scorie qui retient le métal formé. On y parvient par exemple au moyen d'un mélange de magnésium, d'aluminium et d'oxydes de fer, le magné- sium s'y trouvant en quantité beaucoup plus grande que l'alumi- nium. Un bon mélange est formé par exemple de 20 à 30 % de magnésium, de 2 à 7 % d'aluminiumet de 67 à 78 % de battitures de fer. Des résultats excellents ont été obtenus avec un mélange renfermant 34 à 26 % de magnésium, 3 à 5 % d'aliminium et 69 à 73 % de battitures. De bons résultats ont été obtenus également avec un mélange consistant seulement en magnésium,avec un excès d'oxydes de fer. Ces substances doivent naturellement être utilisées en un état de division suffisante.

En général la ré- gle suivante est valable : réaction est d'autant plus vio- lente que la poudre est plus fine. Il faut éviter aussi bien une réaction trop violente qu'une réaction trop lente.

Le mélange réactif est amorcé de façon connue,de pré- férence au moyen d'une amorce composée de chlorate de potassium, de poudre d'aluminium et de magnésium et de soufre. lorsqu'il s'agit particulièrement de souder bout à bout des pièces allongées en métal léger, on a trouvé qu'il est avanta- geux d'entourer les extrémités rapprochées d'un tube autour duquel est disposée la masse de réaction, de préférence sous . forme d'un comprimé. Pour le soudage d'aluminium, le tube peut"tre

formd'aluminium. Il fond en même temps que les extrémités à. souder et peut fournir une partie dur métal nécessaire à la soudure. Un tube en matière céramique est aussi utilisable, mais moins avantageux.

En général, il est souhaitable, par exemple lors du soudage par rapprochement de câbles conducteurs en aluminium, que la soudure ne présente pas un diamètre nettement plus grand que le câble lui-même .Il peut être nécessaire d'enlever de la soudure l'excédent de métal, parexemple par limage. Si l'on travaille sans tube entourant les extrémités à souder, il n'est guère possible d'empêcher que le diamètre à la soudure ne devienne plus grand que celui des pièces soudées.

Afin d'éviter un trop grand diamètre à la soudure, ou pour donner à celle-ci une forme déterminée, il est avantageux de choisir pour le tube servant de moule un métal à, point de fusion nettement plus élevé que celui des pièces à souder, pour l'aluminium par exemple un tube de fer, qu'on munit avantageusement d'une rivure longitudinale ou d'un agrafage facile à ouvrir après l'exécution du soudage et l'élimination des résidus de la réaction. S'il ne s(agit pas de souder bout à bout des pièces allongées de section simple telles que barres, câbles et tubes, mais d'effectuer d'autres soudages tels que des soudages en T, on utilise naturellement à la place d'un,, tube une autre enveloppe servant de moule.

S'il s'agit du soudage bout à bout de tubes ou de câbles creux, par exemple en aluminium, dans lesquels la cavité ne doit pas être interrompue, en place un tube également à l'intérieur des extrémités à souder.

Le dessin montre un exemple d'exéoution du procédé. La figure 1 représente en coupe longitudinale deux extrémités de câbles en aluminium à, souder bout,% bout ainsi qu'un comprimé d'un mélange exothermique entourant oex deux extrémités, alors que la figure 2 représente une section transversale selon la ligne A-A de la figure 1. Les extrémités de câbles 1 et 2 sont introduites dans le comprimébylindrique 3.

Celui-ci renferme le tube de fer 4, qui empêche le métal mis en liberté par la réaction d'atteindre les parties à souder et s'o ppose également à un agrandissement notable du diamètre à la soudure. 5est une rivure longitudinale, qui facilite l'élimination du tube de fer après l'exécution du soudage. 6 est un arrêt (anneau en aluminium), qui permet le centrage de la soudure. 7 est un mélange de réaction com- posé de magnésium, d'aluminium et de battitures, qui a été comprimé sous une pression élevée. 8 désigne un mélange d'amorçage, auquel on met le feu au moyen du ruban d'arra- chage 9 et qui provoque alors la réaction du mélange exothermique. 10 est un tube en oarton muni de deux couvercles 11.

Les flèches indiquent la direction de la pression auquel est soumise la soudure.

Pour la sécurité du magasinage et du transport, il est recommandable de protéger les bandes d'arrachage et le comprimé au moyen d'une enveloppe, qui les protège également contre l'humidité. Les fentes à travers lesquelles l'humidité pourrait pénétrer peuvent être obturées au moyen de paraffine.

Comme il a été indiqué ci-dessus, on obtient la soudure la plus sûre lorsque les extrémités à. réunir sont refoulées l'une contre l'autre dès qu'elles sont ramollies ou qu'elles commencent à fondre. A cet effet, on utilise avantageusement un appareil de refoulement qui comprend

deux paires de mâchoires dans lesquelles sont fixées les extrémités à souder et qui déjà avant l'amorçage du mélange exothermique se trouvent sous l'action d'une pression exercée par un ou plusieurs ressorts et tendant à se rapprocher l'une de l'autre. Dès que les extrémités à souder sont suffisamment ramollies, les paires de mâchoires exécutent automatiquement un refoulement.

On peut construire l'appareil de refoulement de telle façon qu'il est suffisamment léger pour qu'on puisse le suspendre à des câbles conducteurs aériens en alu:ninium en vue du soudage de ceux-ci.

Le procédé selon l'invention peut aussi être appliqué au ,soudage simultané de plus de deux pièces. On peut aussi exécuter des soudures en T, par exemple des dérivations sur des conducteurs électriques.

Le procédé selon l'invention présente des avantages en partie très importants par rapport aux procédés de soudage connus. Il n'estpas nécessaire de recourir à une petite installation de fonderie telle qu'elle est nécessaire pour l'exécution des autres procédés de soudage aluminothermique. Un domaine d'application très important est le soudage de conducteurs électriques à ciel ouvert, en particulier de lignes électriques aériennes, car il suffit d'emporter un appareil de refoulement très maniable et le nombre nécessaire de comprimés.

Les autres procédés au contraire ne sont guère applicables lorsqu'il s'agit d'exécuter des soudages sur des conduites déjà. suspendues aux pylônes.

Le procédé selon l'invention permet d'autre part le soudage de plèces à section relativement grande, avec lesquelles le soudage électrique 'car résistance ne serait possible qu'à l'aide de machines de'très grande puissance et où le soudage autogène au moyen du chalumeau n'est pas pratiquement réalisable.

Le procédé peut être exécuté par des manoeuvres ou des ouvriers non spécialisés.

REVENDICATIONS
1 ) Procédé de soudage de pièces métalliques, en particulier en métaux légers, caractérisé par le fait que les oarties à souder et rapprochées l'une de l'autre sont entorses d'un mélange à réaction fortement exothermique, qu'on fait réagir et qui fournit la chaleur nécessaire au soudage sans que des produits de réaction fusibles s'écoulent de la masse.

2 ) Procédé selon 10, caractérisé par le fait que les parties à réunir ramollies par la chaleur sont refoulées l'une contre l'autre.

3 ) Procédé selon 1 , caractérisé par le fait qu'au moins une pièce métallique est introduite entre les parties à réunir.

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Claims

4 ) Procédé selon 1 et 3), caractérisé par le fait que les pièces intermédiaires ne sont introduires qu'après le ramollissement ou le début de fusion des parties à réunin et qu'on les utilise pour refouler ces parties. <Desc/Clms Page number 5>

5 ) Procédé'selon 1 , caractérisé par le fait qu'au moins une pièce métallique est aménagée à côté ou au-dessus des extrémités à souder et en contact étroit avec le mé- lange exothermique, de telle façon qu'elle fond et coule en- tre les parties à souder ramollies ou partiellement fondues.

6 ) Procédé selon 1 et 2, caractérisé par le fait qu'on entoure les parties à réunir d'une enveloppe servant de moule ..qui empêche le métal mis en liberté par la réac- tion d'atteindre la soudure et donne à celle-ci la forme dé- sirée.

7 ) Procédé selon 1 et 6, caractérisé par le fait que pour le soudage bout à bout de pièces allongées en alu- minium on entoure d'un tube de fer les extrémités à réunir.

8 ) Procédé selon 1, caractérisé par le fait que pour le soudage bout à bout de tubes ou de câbles creux dont la cavité ne doit pas présenter d'interruption, on introduit dans les extrémités à souder 'un tube en une matière infusible ou à point de fusion plus élevé.

9 ) Procédé selon 1 , caractérisé par le fait qu'on utilise un mélange finement divisé de magnésium, d'alu- minium et d'oxydes de fer.

10 ) Procédé selon 1 et 9 , caractérisé par le fait qu'on utilise un mélange formé de 20 à 25 % de magnésium, de 2 à 7 % d'aluminium et 67 à 78 % de battitures.

110) Procédé selon 1 , caractérisé par le fait qu'on utilise un mélange de magnésium avec un excédent d'o- xydes de fer.

12 ) Procédé selon 1 , caractérisé par le fait qu'on l'applique au soudage de conduites électriques aérien- nes.

13 ) Mélange à réaction exothermique pour l'exé- cution du procédé selon 1 , caractérisé par une composition telle que le métal qui se forme lors de la réaction soit em- pêché de s'écouler du mélange.

14 ) Mélange selon 13, caractérisé par le fait qu'il contient une substance qui retient le métal formé lors de la réaction.

15 ) Mélange selon 19'et 14 , caractérisé par le fait qu'il contient de l'oxyde de magnésium.

16 ) Mélange selon 13 ), composé de magnésium, d'aluminium et d'oxydes de fer en fine division.

17 ) Mélange selon 13 et 16 composé de 20 à.

30 % de magnésium, de 2 à 7 % d'aluminium et de 67 à. 78 % de battitures.

18 ) Mélange selon 13 et 17 composé de 24 à 26 % de magnésium, de 3 à 5 % d'aluminium et 69 à 73 % de battitures.

19 ) Mélange selon 13 , composé de poudre de nagnésium et d'un excédent d'oxydes de fer. <Desc/Clms Page number 6>

20 ) Mélange selon 13 , caractérisé par le fait qu'il est utilisé sous forme d'un comprimé.

21 ) Mélange selon 13 et 20 pour le soudage bout à bout de pièces allongées, caractérisé par une forme cylindrique et une cavité dans laquelle on peut introduire des deux côtés les extrémités à souder.

22 ) Mélange selon 13 , caractérisé par le fait que la cavité du comprime est entourée d'un tube dans lequel on introduit les extrémités à souder.

23 ) Mélange selon 13 et 21 , caractérisé par le fait que la cavité du comprimé présente au moins un arrêt permettant le centrage exact de la soudure.

24 ) Mélange selon 13 , caractérise par le fait que le comprimé est muni d'au moins une bande d'arrachage pour l'amorçage.

25 ) Mélange selon 13'et 24 , caractérisé par le fait que la bande d'arrachage est protégée par une enveloppe contre un amorçage involontaire.

26 ) Mélange selon 13 , caractérisé par le fait qu'il est protégé contre l'humidité.