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PROCEDE DE SOUDURE A L'ARC DE PIECES EN FORME 'DE TIGES
L'invention concerne un procédé de soudure à l'arc de pièces mé- talliques en forme de tiges, par exemple des tiges filetées, procédé dans le- quel on utilise un organe,de préférence métallique entourant l'extrémité à souder.,
Dans un procédé connu, on utilise un dispositif dans lequel ledit organe est fixé au dispositif et sert à maintenir en place un corps en matière céramique introduit dans l'ouverture de cet organe ; ce corps entoure directe- ment l'extrémité à souder de la tige et pendant la soudure il limite et pro- tège la matière en fusion qui se forme entre les deux pièces à assembler.
Le corps fait donc office pendant la soudure d'organe de protection mécanique de l'endroit de soudure pendant la soudureo
L'utilisation d'un tel dispositif présente un inconvénient; pen- dant la soudurele corps est souvent partiellement détruit sous l'effet de la grande chaleur développée par l'arc ou bien il adhère à la pièce soudée; dans les deux cas, il faut le remplacer pour procéder à une nouvelle soudure.
Ceci constitue une perte inutile, car il s'agit ici d'un corps qui, en ce qui concerne sa fonction, pourrait être utilisé pour réaliser un grand nombre de soudures.
Suivant l'invention, on utilise un organe dont l'ouverture a des dimensions telles que sa paroi fasse office d'organe de protection mécanique pour maintenir assemblés les divers fragments d'un corps formant le laitier et perdant sa forme pendant la soudures, qui entoure, dans ladite ouverture, l'extrémité de tige à souder. L'organe en question peut être placé, sous for- me de pièce individuelle,autour de l'endroit de soudure ou, comme dans les dispositifs connus, il peut faire partie du dispositif de soudure.
Le procédé conforme à l'invention offre plusieurs avantages : l'organe de protection n'est pas détruit pendant la soudure et peut donc être
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utilisé pour la soudure d'une autre tige métallique.
De plus, l'ouverture de l'organe de protection sert de logement au corps formant le laitier, ce qui est essentiel pour la qualité de la sou- dure, car on obtient ainsi une protection efficace de la matière en fusion contre les influences atmosphériques. Les dispositifs connus précités n'of- frent pas cet avantage. En outre, l'utilisation d'un corps formant le laitier, de composition appropriée, permet de souder des pièces métalliques de compo- sitions très différentes.
Pendant la soudure, sous l'effet de la grande chaleur dévelop- pée par l'arc électrique, le corps formant le laitier perd sa forme et il se déchire à sa périphérie. Comparativement à la variation de forme du corps en matière céramique obtenue dans les dispositifs connus, cette variation de forme n'est pas désavantageuse, car dans le procédé conforme à l'invention, il s'agit d'un corps qui, pour chaque soudure, doit fondre partiellement et donc perdre sa forme pour assurer à la soudure la qualité désirée.
Pendant la soudure conforme à l'invention, le corps formant le laitier, perd sa forme de la manière suivante. Comme la chaleur de l'arc élec- trique est maximum à l'endroit où la pièce en forme de tige doit se raccorder à la surface qui doit la porter, et qu'à cet endroit, même lorsque le corps est dégazé d'avance, il se dégage des gaz ou des vapeurs qui se trouvent sous pression à 1?intérieur dudit corps, ce dernier se déchire dans la direction axiale du côté orienté vers l'endroit-de soudure,dès qu'il est fondu partiel- lement de ce côté. Les fragments en forme de douves ainsi obtenus sont repous- sés vers l'extérieur par la pression du gaz.
L'organe de protection annulaire fait en sorte que, l'ouverture étant judicieusement choisie, les extrémités ainsi épanouies ne puissent s'écarter que d'une quantité telle que l'endroit de soudure soit encore convenablement protégé. Le diamètre de l'ouverture de l'organe de protection ne sera pas inférieur à une valeur minimum déterminée, car les fragments mentionnés doivent pouvoir s'écarter d'une quantité telle que la hauteur des fragments ainsi écartés dans la direction axiale permette une pénétration suffisante de la tige vers la surface qui doit la porter afin d'obtenir une soudure de bonne qualité,
Le procédé conforme à l'invention offre encore un autre avantage: il évite la dispersion des fragments du corps formant le laitier ainsi que de parties de la matière de soudure, car ledit corps est maintenu par la ba- gue.
Dans le procédé conforme à l'invention, on obtient un excellent résultat par l'emploi d'un organe de protection dont l'ouverture circulaire a un diamètre dépassant de 30 à 80 %, de préférence de 50 %, le diamètre ex- térieur du corps cylindrique formant le laitier.
La dimension axiale de l'organe sera, de préférence, égale à au moins 20 % du diamètre extérieur du corps formant le laitier pour maintenir assemblées les extrémités libres dudit corps lorsque celui-ci est fissuré.
La description qui va suivre en regard du dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée, les particularités qui ressortent tant du texte que dn dessin faisant, bien entendu, partie de ladite invention.
La fige 1 est une coupe d'un dispositif affectant la forme d'un pistolet de soudure utilisé dans le procédé conforme à l'invention, dans sa position non active.
La fig. 2 représente en coupe, à plus grande échelle, une partie du dispositif de la fige 1; elle montre une tige avec corps formant le laitier et organe de protection, au moment où l'organe de protection est appliqué con- tre une plaque sur laquelle doit être soudée la tige.
La fige 3 est une vue de profil de l'organe de protection, tan- dis que la fige 4 est une vue en plan du même organe.
Les figs. 5 et 5a montrent, à échelle plus grande, une partie de la fige 1; la tige avec corps formant le laitier et organe de protection est
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représentée dans la position obtenue pendant la soudure. La figo 5 montre le corps formant le laitier en vue, tandis que,sur la figo 5a, ce corps est re- présenté en coupeo
Sur les figures, les divers éléments portent les mêmes chiffres de référence.
Une tige 1 est coincée dans un support 2 à l'aide d'un ergot 3 monté sur un disque 4o Le disque 4 peut tourner autour de son axe dans le support 2; il comporte un bras 5 en saillie sur le support 2 et qu'un ressort 6 maintient écarté de ce support. Le support 2 comporte une partie sortante 7 qui, pendant la soudure, applique un corps tubulaire 8, destiné à former le laitier, contre la plaque 9.
Comme matière utilisable pour le corps formant le laitier, on utilisera les matières utilisées pour l'enrobage des électro- des de soudure, en particulier celles du type basique comportant du spath fluoro De préférence, le corps réalisé en ces matières est utilisé à l'état dégazé,
Contre l'extrémité de la tige 1 est appliqué un moyen d'amorçage 10, affectant également la forme d'une douille, pour provoquer l'amorçage de l'arc entre la tige 1 et la plaque 9. Le support 2 est fixé à un tube 11, qui comporte un épaulement 12. Le tube 11 est entouré d'un ressort 13, dont une extrémité est appliquée contre l'épaulement 12 et l'autre, contre une bague 14 qui est fixée rigidement au boîtier 15 du dispositif de soudure.
Le tube 11 comporte en outre une borne 16 qui relie, de manière conductrice, les fils d'alimentation 17 au tube 11. Le boîtier 15 comporte en outre une poignée 18 portant un bouton 19. L'enfoncement de ce bouton provoque, par l'intermédiaire de moyens qui ne sont pas représentés sur le dessin, l'alimentation en courant de la tige la
Le boîtier 15 du dispositif de soudure comporte trois porte-sup- ports 20, uniformément répartis sur la périphérie et dont un seul est visible sur la figo la Dans le porte-support 20 est vissé un support 22 calé par un écrou 21 ; l'extrémité de ce support porte, par l'intermédiaire de douilles 24 et de moyens de pinçage non représentés sur le dessin, une bride 23 percée d'une ouverture circulaire 25 (voir aussi figo 3 et 4).
Le dispositif de soudure s'utilise de la manière suivante. La ti- ge 1, munie du corps 8 formant le laitier et du moyen d'amorçage 10 est intro- duite dans le support 2 en déplaçant le bras 5 vers le support à l'encontre du ressort 6. On applique le dispositif de soudure sur la plaque 9 et en exer- çant à la main une poussée sur la poignée 18 du dispositif, on enfonce la ti- ge 1 avec le support 2 et le tube 11, à l'encontre du ressort 13, jusqu'à ce que la bride 23 s'applique contre la plaque 9 ( voir fig. 2 ) ou parvient dans le voisinage immédiat de cette plaque. L'enfoncement du bouton 19 provo- que l'application d'une tension à la tige 1; le moyen d'amorçage 10 établit l'arc électrique entre la tige 1 et la plaque 9 qui est reliée à l'autre pôle de la source de tension.
Sous l'effet de la grande chaleur développée par 1' arc électrique, le moyen d'amorçage fond tandis que les parties 26 qui se trouvent le plus près de la plaque 9, fondent et forment une couche de lai- tier protecteur 27 qui entoure le métal fondu 28 et l'isole de l'atmosphère.
Des gaz ou des vapeurs se produisant dans le voisinage de l'arc, le corps 8 formant le laitier se fissure à partir de la plaque 90
L'état ainsi obtenu est représenté schématiquement sur les fig.
5 et 5a, La paroi 29 de l'ouverture 25 de la bride 23 maintient le laitier et la partie inférieure 26 des fragments 30 qui résultent de la fissuration du corps 8 formant le laitier, de sorte que la paroi 29 fait office d'organe de protection mécanique pour maintenir assemblés les fragments 30 du corps formant le laitier. Les températures élevées qui se produisent pendant la soudure à l'endroit de la soudure, incitent à réaliser la bride 23 de pré- férence, en un métal bon conducteur de la chaleur, par exemple du cuivre.
Ce métal présente en outre l'avantage que le-laitier y adhère peu. Le dia- mètre de l'ouverture circulaire 25 est supérieur d'environ 50% au diamètre ex- térieur du corps cylindrique 8 formant le laitier. De cette manière, les extré- mités 26 des fragments peuvent s'épanouir de façon que leur hauteur, dans la direction axiale des fragments 30, permette un enfoncement suffisant de la
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tige 1 dans le sens de la plaque 9. D'autre part, les extrémités libres 26 ne peuvent s'épanouir que d'une quantité telle que l'endroit de soudure soit en- core suffisamment protégé.
On peut lâcher le bouton 19 et enlever le dispositif de la plaque, la tige restant sur la plaque.
Dans un exemple de réalisation dans lequel une tige de 12 mm. fut soudée sur une plaque, on utilisa un corps formant le laitier d'environ 19 mm. de diamètre extérieur; comme organe de protections, on utilisa une bride de cuivre de 5 mmo d'épaisseur et de 28 mmo de diamètre intérieur.
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ARC WELDING PROCESS OF SHAPED PIECES
The invention relates to a method of arc welding of metal parts in the form of rods, for example threaded rods, in which method is used a member, preferably metallic, surrounding the end to be welded.
In a known method, a device is used in which said member is fixed to the device and serves to hold in place a body made of ceramic material introduced into the opening of this member; this body directly surrounds the end of the rod to be welded and during welding it limits and protects the molten material which forms between the two parts to be assembled.
The body therefore acts during welding as a mechanical protection member of the weld area during welding.
The use of such a device has a drawback; during welding, the body is often partially destroyed under the effect of the great heat developed by the arc or it adheres to the welded part; in both cases, it must be replaced to proceed with a new weld.
This constitutes an unnecessary loss, since this is a body which, as regards its function, could be used to make a large number of welds.
According to the invention, a member is used, the opening of which has dimensions such that its wall acts as a mechanical protection member to hold together the various fragments of a body forming the slag and losing its shape during welding, which surrounds, in said opening, the end of the rod to be welded. The member in question can be placed, in the form of an individual part, around the place of welding or, as in known devices, it can form part of the welding device.
The method according to the invention offers several advantages: the protective member is not destroyed during welding and can therefore be
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used for welding another metal rod.
In addition, the opening of the protective member serves as a housing for the body forming the slag, which is essential for the quality of the weld, since effective protection of the molten material against atmospheric influences is thus obtained. . The aforementioned known devices do not offer this advantage. Furthermore, the use of a slag-forming body of suitable composition makes it possible to weld metal parts of very different compositions.
During welding, under the effect of the great heat developed by the electric arc, the body forming the slag loses its shape and it tears at its periphery. Compared to the variation in shape of the ceramic body obtained in known devices, this variation in shape is not disadvantageous, because in the method according to the invention, it is a body which, for each weld , must partially melt and therefore lose its shape to ensure the desired quality of the weld.
During the welding according to the invention, the body forming the slag loses its shape in the following manner. Since the heat of the electric arc is maximum at the point where the rod-shaped part must connect to the surface which is to bear it, and at this place, even when the body is degassed in advance gases or vapors are given off which are under pressure inside said body, the latter tears in the axial direction on the side facing the weld place, as soon as it is partially melted. this side. The moat-shaped fragments thus obtained are pushed outwards by the pressure of the gas.
The annular protection member ensures that, the opening being judiciously chosen, the thus open ends can only deviate by an amount such that the weld area is still suitably protected. The diameter of the opening of the protective member shall not be less than a determined minimum value, since the fragments mentioned must be able to deviate by an amount such that the height of the fragments thus separated in the axial direction allows penetration sufficient from the rod to the surface which is to bear it in order to obtain a good quality weld,
The process according to the invention offers yet another advantage: it avoids the dispersion of the fragments of the body forming the slag as well as of parts of the welding material, since said body is held by the ring.
In the process according to the invention, an excellent result is obtained by the use of a protective member whose circular opening has a diameter exceeding by 30 to 80%, preferably by 50%, the external diameter. of the cylindrical body forming the slag.
The axial dimension of the member will preferably be equal to at least 20% of the outer diameter of the body forming the slag in order to keep the free ends of said body assembled when the latter is cracked.
The description which will follow with regard to the appended drawing, given by way of non-limiting example, will make it clear how the invention can be implemented, the particularities which emerge both from the text and from the drawing being, of course, part of said invention. .
The pin 1 is a section through a device affecting the shape of a welding gun used in the process according to the invention, in its inactive position.
Fig. 2 shows in section, on a larger scale, part of the device in fig 1; it shows a rod with a body forming the slag and a protective member, when the protective member is applied against a plate to which the rod is to be welded.
Fig 3 is a side view of the protection member, while Fig 4 is a plan view of the same member.
Figs. 5 and 5a show, on a larger scale, part of fig 1; the rod with body forming the slag and protective organ is
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shown in the position obtained during welding. Figo 5 shows the body forming the slag in view, while in figo 5a this body is shown in section.
In the figures, the various elements bear the same reference numbers.
A rod 1 is stuck in a support 2 using a lug 3 mounted on a disc 4o The disc 4 can rotate around its axis in the support 2; it comprises an arm 5 projecting from the support 2 and that a spring 6 keeps away from this support. The support 2 comprises an outgoing part 7 which, during welding, applies a tubular body 8, intended to form the slag, against the plate 9.
As material usable for the body forming the slag, use will be made of the materials used for the coating of the welding electrodes, in particular those of the basic type comprising fluoro spar. Preferably, the body made of these materials is used in degassed state,
Against the end of the rod 1 is applied a starting means 10, also in the form of a socket, to cause the ignition of the arc between the rod 1 and the plate 9. The support 2 is fixed to a tube 11, which comprises a shoulder 12. The tube 11 is surrounded by a spring 13, one end of which is applied against the shoulder 12 and the other against a ring 14 which is rigidly fixed to the housing 15 of the welding.
The tube 11 further comprises a terminal 16 which conductively connects the supply wires 17 to the tube 11. The housing 15 further comprises a handle 18 carrying a button 19. The depression of this button causes, by the 'intermediary of means which are not shown in the drawing, the current supply of the rod
The housing 15 of the welding device comprises three support holders 20, uniformly distributed over the periphery and only one of which is visible in FIG. 1 In the support holder 20 is screwed a support 22 wedged by a nut 21; the end of this support carries, by means of bushings 24 and clamping means not shown in the drawing, a flange 23 pierced with a circular opening 25 (see also figs 3 and 4).
The welding device is used as follows. The rod 1, provided with the body 8 forming the slag and the starting means 10 is introduced into the support 2 by moving the arm 5 towards the support against the spring 6. The welding device is applied. on the plate 9 and exerting a push on the handle 18 of the device by hand, the rod 1 with the support 2 and the tube 11 are pressed against the spring 13 until the flange 23 is applied against the plate 9 (see fig. 2) or comes into the immediate vicinity of this plate. The depression of the button 19 causes the application of a tension to the rod 1; the starting means 10 establishes the electric arc between the rod 1 and the plate 9 which is connected to the other pole of the voltage source.
Under the effect of the great heat developed by the electric arc, the starting means melts while the parts 26 which are located closest to the plate 9, melt and form a protective slag layer 27 which surrounds it. the molten metal 28 and isolates it from the atmosphere.
Gases or vapors occurring in the vicinity of the arc, the body 8 forming the slag cracks from the plate 90
The state thus obtained is shown schematically in FIGS.
5 and 5a, The wall 29 of the opening 25 of the flange 23 holds the slag and the lower part 26 of the fragments 30 which result from the cracking of the body 8 forming the slag, so that the wall 29 acts as a member mechanical protection to hold together the fragments 30 of the body forming the slag. The high temperatures which occur during the welding at the place of the weld encourage the flange 23 to be made preferably from a metal which is a good conductor of heat, for example copper.
This metal also has the advantage that the slag adheres little to it. The diameter of the circular opening 25 is about 50% greater than the outside diameter of the cylindrical body 8 forming the slag. In this way, the ends 26 of the fragments can open out so that their height, in the axial direction of the fragments 30, allows sufficient depression of the
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rod 1 in the direction of the plate 9. On the other hand, the free ends 26 can only open out to an extent such that the weld area is still sufficiently protected.
You can release button 19 and remove the device from the plate, the rod remaining on the plate.
In an exemplary embodiment in which a rod of 12 mm. was welded to a plate, a slag-forming body of about 19 mm was used. outside diameter; as a protective device, a copper flange 5 mmo thick and 28 mmo internal diameter was used.