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Procédé de soudure automatique à l'arc électrique avec avance constante du. fil métallique de soudure.
Pour les différents procédés de soudure automatique à l'arc électrique, on utilise toujours des dispositifs régu- lateurs, qui agissent de manière à maintenir un état quasi- stationnaire dans l'opération de soudure. Ces dispositifs agissent soit. de manière à commander, en fonction de la tension de l'arc électrique, le fil métallique ou l'intensité du courant de telle sorte que, pour un trop grand arc, il est produit un entraînement plus rapide du fil métallique ou une intensité plus faible du courant électrique, et inversement, -soit de manière à commander, en fonction de l'intensité du courant, l'avance du fil métallique ou la tension de l'arc, électrique de telle sorte que, pour un accroissement de l'in- tensité du courant, il est produit une avance plus lente du fil métallique,
de façon que pour une tension simultanément croissante de l'arc électrique, l'intensité du courant prend à nouveau la valeur normale, et inversement. On connait éga- lement un procédé destiné à permettre de travailler avec une avance constante du fil métallique, procédé dans lequel on effectue un réglage de la tension en fonction de l'intensité
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du courant (brevet américain 1.392.436, fig.6). Il a en ou- tre été indiqué un procédé dans lequel on doit, pour une avance constante du fil métallique, travailler sans aucune commande additionnelle (brevet américain n 1.392.436, fig.7).
Il s'agit dans ce cas d'un "sur-compoundage de la génératrice de courant continu". Cette disposition est toutefois erronée, car elle ne permet pas une opération de soudure stationnaire.
Une telle génératrice de courant de soudure serait instable et ne serait pas sûre au point de vue des courts-circuits.
Pour pouvoir effectuer une soudure automatique avec une avance constante du fil de soudure sans commande addition- nelle, il est nécessaire en premier lieu que la caractéristi- que courant-tension rentre dans la région de travail et ait une allure pratiquement linéaire, de sorte que, dans le cas d'une variation de la tension de l'arc, l'intensité du cou- rant devient plus grande ou plus petite de façon correspondan- te, pour accroître ou réduire l'usure pcr fusion du fil métal- lique de soudure, de telle manière que la longueur correcte de l'arc s'établisse à nouveau. On peut atteindre des effets analogues,, dans certaines circonstances, déjà avec des trans- formateurs de soudure ordinaires.
Liais il a été constaté qu'il se produit ainsi des variations pendulaires gênantes, qui ont pour résultat que la trainée de soudure devient plus forte en certains endroits et plus faible en d'autres, de sortequ'on nepeut réaliser une soudure de qualité satisfaisante sans un réglage automatique additionnel de l'installation de soudure.
Conformément à l'invention, on améliore toutefois observée la propriété/de la source de courant de soudure, en particu- lier des transformateurs de soudure, de produire un certain réglage automatique, de telle manière qu'il ne se produit plus de variations pendulaires gênantes et sensibles en pratique.
On peut notamment l'obtenir lorsque l'inclinaison de la carac- téristique courant-tension du transformateur de soudure consi- déré dans la région de travail est précisément si grande que, par exemple pour une tension décroissante,c'est à dire pour une fusion trop lente du fil métallique de soudure,l'intensité de courant prend la valeur qui est nécessaire pour produire la
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fusion d'une quantité additionnelle de fil de soudure telle que, sans retard notable, la longueur d'arc correcte soit à nouveau atteinte.
Inversement, il est également nécessaire que, dans le cas où l'arc s'allonge, c'est à dire dans le cas d'une fusion trop rapide du fil de soudure, l'intensité de courant diminue de la valeur qui est nécessaire pour produire la fusion d'une quantité moindre du fil de soudure telle que, sans retard notable, la longueur d'arc correcte soit atteinte à nouveau. Même dans le cas d'un tel procédé, il se produit naturellement de faibles variations pendulaires. Mais celle sci n'ont pas besoin d'être plus grandes qu'avec les installa- tions régulatrices automatiques connues et peuvent dans tous les cas être suffisamment faibles pour ne pas.pouvoir être remarquées en pratique et pour être sans inconvénient pour la qualité de la soudure.
L'invention consiste par conséquent en ce que la caractéristique du transformateur de soudure utilisé possède, dans la région de travail, en fonction du diamètre d. (en mm) du fil de soudure, l'inclinaison dI/dV = A (d-do), relation danslaquelle I désigne l'intensité du courant, de soudure en ampères, V désigné la tension du transformateur en volts, et les valeurs de A sont comprises entre 20 et 60 amp. et do #3 mm. V.mm
L'équ ation précédente montre que l'inclinaison de la caractéristique courant-tension, néoessaire pour une soudure, dépend de l'épaisseur du fil de soudure.
Par suite, pour pouvoir travailler dans le cas d'épaisseurs de fil métallique de soudure différentes avec un transformateur de soudure selon l'invention. il est néoessaire de pouvoir faire varier la dispersion du transformateur en question. Toutes les caractéristiques courant-tension, entrant en ligne de compte
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conformément l'invention, possèdent en outre une inclinai- son plus faible que cellesdes transformateurs de soudure connus, et ceci a pour résultat que des transformateurs de soudure selon l'invention présentent une intensité de couran de court-circuit relativement élevée.
Pour pouvoir satisfaire à la condition d'une dispersion variable des transformateurs de soudure selon l'invention, ainsi qu'à la condition de sé- curité en court-circuit de ceux-ci, deux points additionnels de l'invention consistent en ce que la chute de tension, né- cessaire pour une épaisseur déterminée du fil métallique, du transformateur de soudure est réglée, de manière en soicon- nue, par variation de la dispersion, par exemple par un entre- fer réglable et en ce que la sécurité en court-circuit, qui ne subsisterait pas dans le cas de la chute de tension rela- tivement faible, est produite par le montage, connu en soi- même, d'une bobine de réactance dans le circuit de soudure.
Liais comme l'intensité de courant de court-circuit de transformateurs de soudure selon ltinvention devient d'au- tant plus grande qu'on produitpar réglage une dispersion plus faible, on obtient comme point additionnel de l'invention que, pour une dispersion décroissante du transformateur de soudure, la self-induction de la bobine de réactance est accrue.
Dans le cas de soudures de grande valeur, on utilise, comme il est connu, des fils de soudure faits en des alliages les plus différents. Il est clair qu'un fil au silicium dif- ficilement fusible exige une autre dispersion du transforma- teur de soudure que, par exemple, un fil au manganèse facile- ment fusible. Il en résulte par suite que l'équation précédem- ment indiquée ne donne un résultat tout à faitsatisfaisant que lorsqu'on utilise un fil de soudure normal, sensiblement avec les constituants d'alliage : 1,8% de Mn, 0,3% de Si et 0,13% de C.
Dans le cas de fils de soudure en alliages à point de fusion plus bas, la dispersion du transformateur doit avan- tageusement avoir une valeur un peu plus petite et, dans le cas de fils de soudure en alliages à point de fusion, plus élevé, au contraire, une valeur plus grande. Un point nouveau additions
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nel de l'invention consiste par conséquent en ce que la ca- ractéristique du transformateur de soudure est modifiée, en fonction du point de fusion de l'alliage utilisé dans chaque 'cas considéré pour le fil de soudure, de telle manière que dI/dV = h.
A (d-do), équation dans laquelle h présente en général une valeur comprise entre 0,5 et 2, à savoir pour un alliage à point de fusion de 1490 C (par exemple un alliage avec 3,5% de Mn, 0,2% de Si, 0,15% de C, le reste consistant en fer) , prend... la valeur- Il,5, pour un alliage avec un point de fusion de
1510 C (par exemple un alliage avec 1,8% de Mn, 0,3% de Si,
0,13% de C, le reste consistant en fer), prend la valeur 1 et, pour du fer pur, avec point de fusion de 1530 C, prend la valeur 2. Les valeurs de h pour des alliages avec d'autres points de fusion peuvent être déterminées par interpolation ou extrapolation.
Il y a lieu de remarquer qu'il ne faut attacher qu'une valeur caractéristique aux températures de fusion in- diquées. Le fait essentiel réside dans la diminution de vis- cosité de la matière de soudure pour un accroissement de l'ad- dition de manganèse, diminution de viscosité par laquelle la. soudure, c'est à dire le passage de la matière de soudure fondue à la pièce à travailler, est très facilitée.
Au lieu de grandes gouttes, se détachant difficilement, il se forme ainsi probablement des gouttelettes plus petites jusqu'à produire un transport de matière du genre d'une projection...' Nais, plus le transport de matière est uniforme, plus faibles sont les variations de courant lors de la soudure et d'autant-plus faible peut alors également être la composante régulatrice du transformateur de soudure, ce qui est exprimé par l'équa- tion précédemment donnée.
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Automatic electric arc welding process with constant advance of. metal welding wire.
For the various automatic electric arc welding processes, regulating devices are always used, which act in such a way as to maintain a quasi-stationary state in the welding operation. These devices work either. so as to control, as a function of the voltage of the electric arc, the metal wire or the intensity of the current so that, for too large an arc, a faster drive of the metal wire or a higher intensity is produced low electric current, and vice versa, - either so as to control, depending on the intensity of the current, the advance of the metal wire or the voltage of the arc, electric so that, for an increase in the intensity of the current, a slower advance of the metal wire is produced,
so that for a simultaneously increasing voltage of the electric arc, the intensity of the current takes again the normal value, and vice versa. A method is also known for making it possible to work with a constant advance of the metal wire, a method in which the voltage is adjusted as a function of the intensity.
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current (US patent 1,392,436, fig. 6). A process has also been indicated in which, for a constant advance of the metal wire, it is necessary to work without any additional control (US Pat. No. 1,392,436, fig. 7).
In this case, it is a matter of "over-compounding the direct current generator". This arrangement is however incorrect, because it does not allow a stationary welding operation.
Such a welding current generator would be unstable and would not be safe from the point of view of short circuits.
In order to be able to carry out automatic welding with a constant advance of the welding wire without additional control, it is first of all necessary that the current-voltage characteristic enters the working region and has a practically linear shape, so that , in the case of a variation in the arc voltage, the current intensity becomes correspondingly larger or smaller, to increase or decrease the wear by melting the metal wire of weld, so that the correct arc length is established again. Similar effects can be achieved, under certain circumstances, already with ordinary solder transformers.
However, it has been found that troublesome pendular variations thus occur, which result in the weld drag becoming stronger in some places and weaker in others, so that a satisfactory quality weld cannot be achieved. without additional automatic adjustment of the welding system.
In accordance with the invention, however, the property of the welding current source, in particular welding transformers, of producing a certain automatic adjustment is observed to be improved, so that no more pendular variations occur. bothersome and sensitive in practice.
It can be obtained in particular when the inclination of the current-voltage characteristic of the welding transformer considered in the working region is precisely so great that, for example for a decreasing voltage, that is to say for a too slow melting of the welding wire, the current takes the value which is necessary to produce the
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melting of an additional quantity of solder wire such that, without noticeable delay, the correct arc length is again reached.
Conversely, it is also necessary that, in the case where the arc lengthens, that is to say in the case of too rapid melting of the solder wire, the current intensity decreases by the value which is necessary. to produce fusion of a lesser amount of the weld wire such that, without noticeable delay, the correct arc length is again reached. Even in the case of such a process, small pendular variations naturally occur. However, these do not need to be larger than with known automatic regulating installations and can in any case be small enough not to be able to be noticed in practice and to be without disadvantage for the quality of the operation. the welding.
The invention therefore consists in that the characteristic of the welding transformer used has, in the working region, depending on the diameter d. (in mm) of the solder wire, the inclination dI / dV = A (d-do), relation in which I denotes the intensity of the welding current, in amperes, V denotes the voltage of the transformer in volts, and the values of A are between 20 and 60 amps. and do # 3 mm. V.mm
The preceding equ ation shows that the inclination of the current-voltage characteristic, necessary for a weld, depends on the thickness of the welding wire.
Consequently, in order to be able to work in the case of different thicknesses of welding wire with a welding transformer according to the invention. it is necessary to be able to vary the dispersion of the transformer in question. All current-voltage characteristics, taken into account
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according to the invention furthermore have a lower inclination than that of known solder transformers, and this results in solder transformers according to the invention having a relatively high short-circuit current.
In order to be able to satisfy the condition of a variable dispersion of the welding transformers according to the invention, as well as the condition of their short-circuit safety, two additional points of the invention consist in that the voltage drop, necessary for a given thickness of the metal wire, of the welding transformer is regulated, in a conventional manner, by variation of the dispersion, for example by an adjustable air gap and in that the safety in short circuit, which would not exist in the case of the relatively low voltage drop, is produced by the assembly, known per se, of a reactance coil in the solder circuit.
However, since the short-circuit current of welding transformers according to the invention becomes so much greater that a smaller dispersion is produced by adjustment, one obtains as an additional point of the invention that, for a decreasing dispersion of the welding transformer, the self-induction of the reactance coil is increased.
In the case of high-value welds, as is known, welding wires made from the most different alloys are used. Clearly, a poorly fusible silicon wire requires a different dispersion from the solder transformer than, for example, a readily fusible manganese wire. As a result, the above equation only gives a completely satisfactory result when using a normal welding wire, substantially with the alloy constituents: 1.8% Mn, 0.3% Si and 0.13% C.
In the case of solder wires made from lower melting point alloys, the transformer dispersion should advantageously have a somewhat smaller value and, in the case of solder wires made from alloys with a higher melting point, a higher value. on the contrary, a greater value. A point new additions
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The characteristic of the invention therefore consists in that the characteristic of the welding transformer is modified, depending on the melting point of the alloy used in each case considered for the welding wire, in such a way that dI / dV = h.
A (d-do), equation in which h generally has a value between 0.5 and 2, i.e. for an alloy with a melting point of 1490 C (for example an alloy with 3.5% Mn, 0 , 2% Si, 0.15% C, the remainder consisting of iron), takes ... the value- II, 5, for an alloy with a melting point of
1510 C (for example an alloy with 1.8% Mn, 0.3% Si,
0.13% of C, the remainder consisting of iron), takes the value 1 and, for pure iron, with a melting point of 1530 C, takes the value 2. The values of h for alloys with other points of fusion can be determined by interpolation or extrapolation.
It should be noted that only a characteristic value should be attached to the indicated melting temperatures. The essential fact resides in the decrease in viscosity of the solder material for an increase in the addition of manganese, whereby the viscosity decrease. welding, ie the passage of the molten welding material to the workpiece, is very facilitated.
Instead of large drops, which are difficult to detach, smaller droplets are probably formed until they produce a projection-like transport of matter ... 'However, the more uniform the transport of matter, the weaker the the variations in current during welding and all the less can then also be the regulating component of the welding transformer, which is expressed by the equation given above.