BE509027A - - Google Patents

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BE509027A
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/38Selection of media, e.g. special atmospheres for surrounding the working area
    • B23K35/383Selection of media, e.g. special atmospheres for surrounding the working area mainly containing noble gases or nitrogen

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Arc Welding In General (AREA)

Description

       

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  PROCEDE ET APPAREIL DE SOUDURE A L'ARC. 



   La présente invention concerne un procédé et un appareil per- fectionnés de soudure à l'arc de métaux tels que l'aluminium, les alliages d'aluminium, les aciers inoxydables, les alliages à haute température, les aciers faiblement alliés, le nickel, les aciers au nickel ou au carbone, et plus particulièrement un procédé et un appareil de soudure à l'arc des métaux et alliages au moyen d'une électrode métallique fusible en maintenant une atmosphère protectrice de gaz autour de l'arc et des portions adjacentes de la pièce à souder. 



   Il a été possible jusqu'à présent de souder certains des métaux ou alliages précités avec une électrode en tungstène non fusible dans une at- mosphère protectrice d'argon ou d'hélium. Une autre solution connue consiste à souder certains de ces métaux avec une électrode fusible de composition ana- logue à celle du métal à souder et en "renversant" la polarité du courant con- tinu de soudure, c'est-à-dire en connectant la borne négative de la source de courant continu à la pièce. Pour obtenir des soudures donnant satisfaction, on a employé des gaz monoatomiques, de préférence d'un degré de pureté d'au moins 99,5 %.

   Le remplacement partiel ou total de l'argon ou de l'hélium par d'autres gaz en vue de souder avec une électrode non fusible en tungstène n'a pas donné satisfaction à cause de l'érosion rapide de l'électrode de tungs- . tène, de la   porosité   du métal de la soudure ou de l'instabilité de l'arc qui en résultent souvent. On connaît également un autre procédé connu de soudure à l'arc de l'aluminium ou des alliages d'aluminium avec un courant continu de polarité renversée et une électrode consommable en   aluminium   ou alliage d' aluminium, dans une atmosphère d'argon ou d'hélium ne contenant pas plus de   0,5 %   d'oxygène ou d'azote. L'électrode a la forme d'un fil et se consomme à une vitesse moyenne d'au moins 2,54 m/min avec des fils de charge d'un dia- mètre compris entre 3,é et 0,8 mm.

   Suivant ce procédé, la densité de courant est suffisante pour projeter le métal fondu sous forme d'une pluie de goutte- 

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 lettes à partir de l'extrémité d'un fil de charge horizontal sur une surface à souder verticale. Pour exécuter cette opération de soudure connue avec des électrodes en fil d'aluminium d'un diamètre de 1,6 mm la relation entre la densité de courant D dans l'électrode et l'avancement B du fil a été exprimée par la formule suivante : 
D   = 2,08 B   + C dans laquelle D = la densité de courant en 103 ampères par cm2, B = la vi- tesse d'avancement du fil en m/min (au moins   2,54m)   et C varie entre + 1,2 et - 1,2. 



   L'invention a pour objet un perfectionnement des procédés de sou- dure à l'arc, suivant lequel un arc jaillissant à l'extrémité d'une électrode en fil métallique fusible est protégé par un mélange d'oxygène et d'argon, et qui permet d'augmenter la teneur en oxygène jusqu'à une valeur considérée jus- qu'à présent'comme nuisible. De même, lorsqu'on soude avec un courant continu de polarité non renversée, la vitesse d'avancement de la tige, pour une densi- té de courant donnée, est beaucoup plus grande avec le procédé suivant l'in- vention que celle adoptée antérieurement et exprimée par la formule ci-dessus. 



   En conséquence, l'invention concerne un procédé de soudure à l'arc de l'aluminium, des alliages d'aluminium, des aciers inoxydables, des alliages   à haute température, des aciers faiblement alliés, du nickel ou des alliages d e   nickel ou des aciers au carbone, qui consiste à faire passer entre une électro- de métallique fusible et la pièce un courant de soudure d'intensité suffisan- te pour faire jaillir un arc dans lequel le métal fondu est projeté à partir de l'extrémité de l'électrode sous forme d'un courant de particules ou gout- telettes séparées de métal fondu, avec une force suffisante pour compenser 1' action de la pesanteur, et à protéger l'arc et le métal adjacent par un mélan- ge de gaz contenant de 0,5 à 10 % en volume d'oxygène, le complément consistant en principe en argon.

   Dans la plupart des applications, on prépare d'avance le mélange de gaz de protection, qui contient de préférence de 4 à 8 % d'oxygène, le complément consistant en argon et impuretés gazeuses éventuelles qui exis- tent normalement dans l'oxygène et l'argon gazeux du commerce. La composition du mélange gazeux d'oxygène et d'argon étant comprise entre ces limites, lors- que l'intensité du courant de soudure augmente, la vitesse de   formation   du courant de particules fondues séparées quittant l'électrode   augmente   progres- sivement jusqu'à ce que l'intensité du courant atteigne une certaine valeur à laquelle la vitesse de formation augmente rapidement et atteint une valeur élevée.

   Une augmentation plus forte de la densité de courant ne paraît pas faire augmenter davantage la vitesse de formation des particules fondues séparées. 



   L'humidité contenue dans le mélange gazeux d'oxygène et d'argon exerce une notable influence sur la porosité du métal de la soudure, surtout dans le cas de l'aluminium, et pour obtenir des soudures saines et non poreuses il est préférable que le mélange de gaz de protection suivant l'invention soit relativement sec et contienne moins de 2,08 g de vapeur d'eau pour 100   m3   de gaz. 



   Suivant une variante de l'invention, l'électrode métallique fu- sible avance automatiquement dans l'arc précité protégé par l'atmosphère ga- zeuse sous l'action des variations de tension entre l'électrode et la pièce, la vitesse d'avancement étant automatiquement réglée de façon à maintenir la tension de l'arc à une valeur sensiblement constante. 



   Suivant une autre variante de l'invention, on fait arriver dans la pièce et dans l'électrode le courant continu selon une polarité   "directe",   c'est-à-dire que la pièce est connectée à la borne positive de la source de courant de soudure et en particulier, dans le cas de l'aluminium, on peut ob- tenir pour une densité de   courant   de soudure donnée une vitesse d'avancement de la tige plus grande que lorsque la pièce et l'électrode sont connectées en polarité   "renversée".   



   L'invention a également pour objet un appareil pour la mise en 

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 oeuvre du procédé perfectionné selon l'invention. 



   Les fig. 1 et 2 du dessin ci-joint représentent schématiquement deux formes de réalisation d'un tel appareil. 



   Suivant la fig. 1, un arc 10 jaillissant entre l'extrémité d'une électrode 12 métallique fusible, nue, et la pièce 14 à souder, est alimenté par -Lui courant continu provenant d'une source 16. Une borne de la source est connectée à la pièce      par un conducteur 20, tandis que l'autre borne est connectée par un conducteur 18 à une borne 22 d'un pistolet de soudure en con- tact électrique avec l'électrode 12. Un mélange gazeux se.composant en princi- pe d'argon et jusqu'à 10% en volume d'oxygène arrive par un tuyau 28 dans l'a- jutage 24 du pistolet de soudure. 



   Le mélange gazeux de l'atmosphère protectrice peut être préparé d'avance en alimentant un mélangeur 26 avec de l'argon du commerce pur sortant d'un réservoir 3à et passant par un tuyau 32 qui comporte une soupape régulatri- ce 34. L'oxygène arrive dans le mélangeur 26 en sortant d'un réservoir 36 par un   tuyau   38 contenant une soupape régulatrice 40. On obtient les proportions qu'on désire entre l'oxygène et l'argon en réglant les soupapes 34 et 40. 



   Le mélange gazeux d'oxygène et d'argon passe sous forme de courant annulaire le long et autour de l'électrode 12 pendant que celle-ci avance dans l'ajutage 24 et protège l'arc et le métal fondu adjacent contre les impuretés atmosphériques. L'électrode de soudure 12, qui consiste en métal semblable à celui de la pièce, est tirée à partir d'une bobine 44 par un galet 46 commandé par un moteur 48 et avance dans le pistolet de soudure au fur et à mesure des progrès de l'opération. Si on le désire, le moteur 48 peut être automatiquement sensible aux variations de la tension de soudure et faire avancer l'électrode de façon à maintenir constante la longueur de l'arc. 



   La fig. 2 représente un pistolet 50 de soudure à main en position de soudure de bas en haut. Une électrode 52 en fil métallique fusible nu est tirée à partir d'une bobine 54par un mécanisme 56 d'avancement de l'électrode commandé par un moteur 58 alimenté en énergie par des conducteurs 86. L'élec- trode 52 avance dans le pistolet à main 50 en se rapprochant de la pièce 60, laquelle consiste en un métal semblable à celui du fil 52. Le pistolet est alimenté par un mélange d'oxygène et d'argon sortant d'un cylindre 62 par un tuyau 64. La composition du mélange de gaz comprimé à une pression appropriée dans le cylindre 62 est comprise entre les limites indiquées ci-dessus.

   Un régulateur de pression du gaz et un débitmètre 68 sont disposés dans le tuy- au à gaz 64, Le pistolet de soudure 50 et la pièce 60 sont connectés à une source de courant continu telle qu'une dynamo   70   par des conducteurs 72 et 74. Un arc jaillit entre l'extrémité de l'électrode 76 et la pièce¯60, et l'arc ainsi que le métal adjacent sont protégés contre l'atmosphère par un courant annulaire du mélange de gaz précité. 



   La vitesse d'avancement de l'électrode est commandée automatique- ment par un mécanisme 77 de réglage de la tension, susceptible de maintenir la tension de l'arc à une valeur ne différant pas   de +   0,5 volt d'une valeur choisie. La tension de l'arc est appliquée au mécanisme de réglage 77 par des conducteurs   78   et   80   connectés respectivement à la pièce et au pistolet, tan- dis que l'énergie électrique arrive dans le mécanisme de réglage 77 par des conducteurs 82. Le moteur 58 d'avancement de l'électrode-est connecté au méca- nisme de réglage 77 par des conducteurs 84. On choisit la valeur de la tension de l'arc qu'on désire en manoeuvrant un bouton 88 du mécanisme de réglage 77. 



  Le moteur 58 fait avancer l'électrode 76 vers lapièce 60 sous l'action de la tension de l'arc à une vitesse telle que la tension de l'arc conserve sensible- ment la valeur choisie et que par suite la longueur de l'arc soit sensible- ment constante. 



   La soudure de l'aluminium en présence du mélange gazeux d'oxygène et d'argon suivant l'invention a l'avantage de faire disparaître à peu près complètement la porosité, surtout dans les soudures à passes multiples, de dou- bler à peu près la vitesse de soudure par rapport à celle qu'on peut obtenir avec l'argon pur, et de faire diminuer sensiblement la chaleur à laquelle l'o- 

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 pérateur est exposé. Lorsqu'il s'agit de souder l'aluminium, l'addition d'oxy- gène à l'argon a encore l'avantage de permettre de raccourcir l'arc, en obte- nant ainsi une soudure plus saine. L'atmosphère gazeuse de protection de l'arc d'oxygène et d'argon suivant l'invention permet d'augmenter de 100% la vites- se de soudure à la main de l'aluminium.

   L'intervalle entre le pistolet et la pièce étant de 2,54 cm, pour souder l'aluminium avec un fil de 1,6 mm de dia- mètre, sous une tension de l'arc comprise entre 23 et 27 volts et avec une in- tensité de courant de soudure comprise entre 150 et 220 ampères, il est possi- ble d'exécuter des soudures saines avec des mélanges d'argon et d'oxygène secs contenant de 2 à 5 % en volume d'oxygène et sous un débit de 1,41 m3/heure. En soudant dans les mêmes conditions et en réduisant l'intervalle à 1,27 cm, on obtient quelques légères éclaboussures de métal fondu, mais on peut augmenter la vitesse de soudure de 88,6 ou 102 cm par minute sans compromettre la quali- té de la soudure.

   Mais si l'on soude dans les mêmes conditions, l'intervalle étant de 1,27 cm et le mélange gazeux de protection d'oxygène et d'argon con- tenant plus de   7 %   en volume d'oxygène, les éclaboussures augmentent notable- ment et des traces d'oxydation apparaissent sur la surface du métal de la soudure. 



   Lorsqu'on soude l'aluminium avec du courant continu dont la borne positive de la source est connectée à la pièce et la borne négative à l'élec- trode (c'est-à-dire avec polarité   "directe"),   on constate qu'avec une électro-   de en fil d'un diamètre de 1,6 mm, avec une vitesse d'avancement d'au moins 5,8 m/min et une densité de courant supérieure à 3880 ampères par cm , la re-   lation entre la densité de courant et l'avancement de l'électrode peut s'ex- primer par la formule suivante : 
D   = 2,08   B + C dans laquelle D = la densité de courant en 103 ampères par cm2, B = la vitesse d'avancement de l'électrode en m/min. et C varie entre-6,7 et-16,2.

   Pour évi- ter les inclusions d'oxyde dans l'aluminium fondu déposé, il convient lors- qu'on emploie une électrode de 1,6 mm de diamètre, de ne pas dépasser une vi- tesse de soudure de 12,7 m/min. ou un courant de soudure d'une intensité dé- passant   400   ampères. 



   En appliquant le procédé de l'invention à la soudure des aciers au carbone ou des aciers faiblement alliés avec du courant continu, la pièce étant positive par rapport à l'électrode (c'est-à-dire avec polarité "directe"), et avec une électrode en acier au carbone ou en acier faiblement allié d'un diamètre de 1,6 mm, la relation entre la densité de courant et la vitesse d'a- vancement de l'électrode, cette vitesse étant au moins de 5,08   m/min.,   peut s'exprimer par la formule suivante : 
D = B/A dans laquelle D et B ont la même signification que ci-dessus et A varie entre 1,5 et 3 pour les aciers au carbone faiblement alliés et entre 1,5 et 2 pour les aciers inoxydables. 



   Lorsqu'il s'agit de souder l'acier inoxydable, le gaz de protec- tion de l'arc contient de préférence environ 4   à 8 %   en volume d'oxygène par rapport à l'argon. Par exemple, avec une électrode en fil d'acier inoxydable d'un diamètre de 1,6 mm à une vitesse de soudure de 7,62   m/min.   sur une pla- que en acier inoxydable d'une épaisseur de 0,61 mm, on obtient un cordon de soudure continu et lisse, Dans des conditions de soudure identiques ou ana- logues, mais dans lesquelles le gaz de protection consiste en argon pur, on obtient une soudure discontinue formée par des gouttes séparées par un in- tervalle d'environ   4,7   mm. 



   En général, la polarité "directe" avec une atmosphère gazeuse de protection d'oxygène et d'argon, ainsi qu'il est décrit ci-dessus, permet d'augmenter pour la même intensité du courant de soudure la vitesse d'avance- ment de l'électrode de 20 à 70 % par rapport aux procédés antérieurement con- nus de soudure à l'arc en atmosphère gazeuse protectrice, suivant la nature des métaux à souder et la composition du gaz de protection de l'arc.



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  ARC WELDING METHOD AND APPARATUS.



   The present invention relates to an improved method and apparatus for arc welding metals such as aluminum, aluminum alloys, stainless steels, high temperature alloys, low alloy steels, nickel, nickel or carbon steels, and more particularly a process and apparatus for arc welding metals and alloys by means of a fusible metal electrode while maintaining a protective gas atmosphere around the arc and adjacent portions of the workpiece.



   It has heretofore been possible to weld some of the aforementioned metals or alloys with a non-fusible tungsten electrode in a protective atmosphere of argon or helium. Another known solution consists in welding some of these metals with a fusible electrode of composition analogous to that of the metal to be welded and by "reversing" the polarity of the direct welding current, that is to say by connecting the negative terminal of the workpiece direct current source. To obtain satisfactory welds, monoatomic gases have been used, preferably with a degree of purity of at least 99.5%.

   The partial or total replacement of argon or helium by other gases for the purpose of welding with a non-fusible tungsten electrode was not satisfactory because of the rapid erosion of the tungsten electrode. . tene, weld metal porosity or arc instability which often results. Another known process is also known for arc welding aluminum or aluminum alloys with a direct current of reversed polarity and a consumable electrode made of aluminum or aluminum alloy, in an argon or carbon atmosphere. helium containing not more than 0.5% oxygen or nitrogen. The electrode has the shape of a wire and is consumed at an average speed of at least 2.54 m / min with load wires with a diameter of between 3.3 and 0.8 mm.

   According to this process, the current density is sufficient to project the molten metal in the form of a rain drop -

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 slips from the end of a horizontal load wire onto a vertical solder surface. To perform this known welding operation with aluminum wire electrodes with a diameter of 1.6 mm, the relationship between the current density D in the electrode and the advancement B of the wire has been expressed by the following formula :
D = 2.08 B + C where D = the current density in 103 amps per cm2, B = the wire feed speed in m / min (at least 2.54m) and C varies between + 1 , 2 and - 1,2.



   The object of the invention is an improvement in arc welding processes, according to which an arc spurting out at the end of a fusible metal wire electrode is protected by a mixture of oxygen and argon, and which allows the oxygen content to be increased to a value heretofore considered to be harmful. Likewise, when welding with a direct current of non-reversed polarity, the speed of advance of the rod, for a given current density, is much greater with the process according to the invention than that adopted. previously and expressed by the formula above.



   Accordingly, the invention relates to a process for the arc welding of aluminum, aluminum alloys, stainless steels, high temperature alloys, low alloy steels, nickel or nickel alloys or nickel alloys. carbon steels, which involves passing a welding current of sufficient magnitude between a metal electrode and the workpiece to cause an arc to arise in which the molten metal is projected from the end of the electrode in the form of a stream of separate particles or droplets of molten metal, with sufficient force to compensate for the action of gravity, and to protect the arc and the adjacent metal by a mixture of gases containing 0.5 to 10% by volume oxygen, the remainder in principle consisting of argon.

   In most applications, the shielding gas mixture, which preferably contains 4 to 8% oxygen, the balance consisting of argon and any gaseous impurities which normally exist in oxygen, is prepared in advance. commercially available argon gas. Since the composition of the gaseous mixture of oxygen and argon is within these limits, as the strength of the solder current increases, the rate of formation of the stream of separated molten particles leaving the electrode gradually increases to that the intensity of the current reaches a certain value at which the rate of formation increases rapidly and reaches a high value.

   A larger increase in current density does not appear to further increase the rate of formation of the separated molten particles.



   The humidity contained in the gaseous mixture of oxygen and argon exerts a notable influence on the porosity of the metal of the weld, especially in the case of aluminum, and to obtain sound and non-porous welds it is preferable that the shielding gas mixture according to the invention is relatively dry and contains less than 2.08 g of water vapor per 100 m 3 of gas.



   According to a variant of the invention, the fusible metal electrode advances automatically in the aforementioned arc protected by the gaseous atmosphere under the action of voltage variations between the electrode and the part, the speed of advance being automatically adjusted so as to maintain the arc voltage at a substantially constant value.



   According to another variant of the invention, the direct current is made to arrive in the part and in the electrode according to a "direct" polarity, that is to say that the part is connected to the positive terminal of the source of. welding current and in particular, in the case of aluminum, it is possible to obtain for a given welding current density a speed of advance of the rod greater than when the workpiece and the electrode are connected in polarity "overthrown".



   The invention also relates to an apparatus for

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 implementation of the improved method according to the invention.



   Figs. 1 and 2 of the accompanying drawing schematically show two embodiments of such an apparatus.



   According to fig. 1, an arc 10 spurting between the end of a fusible metal electrode 12, bare, and the part 14 to be welded, is supplied by direct current coming from a source 16. A terminal of the source is connected to the part by a conductor 20, while the other terminal is connected by a conductor 18 to a terminal 22 of a welding gun in electrical contact with the electrode 12. A gas mixture consisting in principle of Argon and up to 10% by volume oxygen enters through pipe 28 into nozzle 24 of the welding gun.



   The gaseous mixture of the protective atmosphere can be prepared in advance by supplying a mixer 26 with pure commercial argon exiting a tank 3a and passing through a pipe 32 which has a regulating valve 34. The oxygen arrives in the mixer 26 by leaving a reservoir 36 through a pipe 38 containing a regulating valve 40. The desired proportions between oxygen and argon are obtained by adjusting the valves 34 and 40.



   The gaseous mixture of oxygen and argon passes as an annular current along and around electrode 12 as the latter advances through nozzle 24 and protects the arc and adjacent molten metal from atmospheric impurities. . The weld electrode 12, which consists of metal similar to that of the workpiece, is pulled from a spool 44 by a roller 46 driven by a motor 48 and advances through the welding gun as it progresses. of the operation. If desired, motor 48 can be automatically responsive to variations in weld voltage and advance the electrode so as to keep the arc length constant.



   Fig. 2 shows a hand-held welding gun 50 in the bottom-up welding position. A bare fusible wire electrode 52 is pulled from a coil 54 by an electrode advancement mechanism 56 controlled by a motor 58 supplied with power by leads 86. The electrode 52 advances through the gun. hand 50 by approaching the part 60, which consists of a metal similar to that of the wire 52. The gun is fed by a mixture of oxygen and argon leaving a cylinder 62 through a pipe 64. The composition of the gas mixture compressed at an appropriate pressure in the cylinder 62 is between the limits indicated above.

   A gas pressure regulator and a flow meter 68 are disposed in the gas pipe 64, The welding gun 50 and the part 60 are connected to a direct current source such as a dynamo 70 by conductors 72 and 74 An arc spurts out between the end of the electrode 76 and the piece 60, and the arc as well as the adjacent metal are shielded from the atmosphere by an annular current of the aforementioned gas mixture.



   The advancement speed of the electrode is automatically controlled by a voltage adjustment mechanism 77, capable of maintaining the arc voltage at a value not differing by + 0.5 volts from a chosen value. . The arc voltage is applied to the adjustment mechanism 77 by leads 78 and 80 connected respectively to the workpiece and to the gun, while the electric power enters the adjustment mechanism 77 through leads 82. The motor 58 for advancing the electrode is connected to the adjustment mechanism 77 by conductors 84. The desired value of the arc voltage is chosen by operating a button 88 of the adjustment mechanism 77.



  The motor 58 advances the electrode 76 towards the workpiece 60 under the action of the arc voltage at a rate such that the arc voltage substantially retains the selected value and hence the length of the arc. arc is substantially constant.



   The welding of aluminum in the presence of the gaseous mixture of oxygen and argon according to the invention has the advantage of making the porosity almost completely disappear, especially in multiple-pass welds, of gradually doubling. near the speed of welding compared to that which can be obtained with pure argon, and to decrease appreciably the heat at which o-

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 perator is exposed. When it comes to welding aluminum, the addition of oxygen to argon has the further advantage of making it possible to shorten the arc, thus obtaining a healthier weld. The gaseous atmosphere for protecting the oxygen and argon arc according to the invention makes it possible to increase the speed of hand welding of aluminum by 100%.

   The gap between the gun and the workpiece being 2.54 cm, to weld aluminum with a wire of 1.6 mm in diameter, under an arc voltage of between 23 and 27 volts and with a welding current intensity between 150 and 220 amperes, it is possible to perform sound welds with mixtures of dry argon and oxygen containing from 2 to 5% by volume of oxygen and under a flow rate of 1.41 m3 / hour. By welding under the same conditions and reducing the gap to 1.27 cm, some slight splattering of molten metal is obtained, but the welding speed can be increased to 88.6 or 102 cm per minute without compromising the quality. welding.

   But if we weld under the same conditions, the interval being 1.27 cm and the protective gas mixture of oxygen and argon containing more than 7% by volume of oxygen, the splashing increases significantly. - ing and traces of oxidation appear on the surface of the weld metal.



   When aluminum is welded with direct current whose positive terminal of the source is connected to the workpiece and the negative terminal to the electrode (that is to say with "direct" polarity), we see that with a wire electrode with a diameter of 1.6 mm, with a forward speed of at least 5.8 m / min and a current density greater than 3880 amperes per cm, the re- The relationship between the current density and the advancement of the electrode can be expressed by the following formula:
D = 2.08 B + C where D = the current density in 103 amps per cm2, B = the advancement speed of the electrode in m / min. and C varies between -6.7 and -16.2.

   To avoid oxide inclusions in the deposited molten aluminum, when using an electrode with a diameter of 1.6 mm, not to exceed a welding speed of 12.7 m / min. or a welding current exceeding 400 amperes.



   By applying the method of the invention to the welding of carbon steels or low alloy steels with direct current, the part being positive with respect to the electrode (that is to say with "direct" polarity), and with a carbon steel or low alloy steel electrode with a diameter of 1.6 mm, the relation between the current density and the advancing speed of the electrode, this speed being at least 5 , 08 m / min., Can be expressed by the following formula:
D = B / A in which D and B have the same meaning as above and A varies between 1.5 and 3 for low alloy carbon steels and between 1.5 and 2 for stainless steels.



   When it comes to welding stainless steel, the arc shielding gas preferably contains about 4 to 8% by volume oxygen relative to the argon. For example, with a stainless steel wire electrode with a diameter of 1.6 mm at a welding speed of 7.62 m / min. on a stainless steel plate 0.61 mm thick, a continuous and smooth weld bead is obtained, Under identical or similar welding conditions, but in which the shielding gas consists of pure argon , a discontinuous weld is obtained formed by drops separated by an interval of about 4.7 mm.



   In general, the "direct" polarity with a protective gas atmosphere of oxygen and argon, as described above, makes it possible to increase the feed rate for the same intensity of the welding current. of the electrode by 20 to 70% compared with previously known arc welding processes in a protective gas atmosphere, depending on the nature of the metals to be welded and the composition of the arc shielding gas.


    

Claims (1)

RESUME A - Procédé de soudure à l'arc de l'aluminium, des alliages d'a- luminium, des aciers inoxydables, des alliages à haute température, des aciers faiblement alliés, du nickel, des aciers au nickel ou au carbone, qui consis- te à faire passer entre une électrode métallique fusible et la pièce un cou- rant de soudure d'intensité suffisante pour faire jaillir un arc dans lequel le métal fondu est projeté à partir de l'extrémité de l'électrode sous forme d'un courant de particules séparées de métal fondu avec une force suffisante pour compenser l'action de la pesanteur,et à protéger l'arc et le métal adja- cent par un courant de gaz inerte, ce procédé étant caractérisé par les points suivants, séparément ou en combinaisons : ABSTRACT A - Arc welding process of aluminum, aluminum alloys, stainless steels, high temperature alloys, low alloy steels, nickel, nickel or carbon steels, which consis - you to pass between a fusible metal electrode and the workpiece a welding current of sufficient intensity to cause an arc to emerge in which the molten metal is projected from the end of the electrode in the form of a stream of separated particles of molten metal with sufficient force to compensate for the action of gravity, and to protect the arc and the adjacent metal by a stream of inert gas, this process being characterized by the following, separately or in combinations: 1) Le gaz de protection contient de 0,5 à 10 % en volume d'oxy- gène, le complément consistant en principe en argon. 1) The shielding gas contains 0.5 to 10% by volume of oxygen, the remainder being normally argon. 2) Le gaz de protection arrive dans l'arc en sortant d'un mélan- geur dans lequel arrivent-de l'argon et de l'oxygène sensiblement purs en quan- tités réglées. 2) The shielding gas enters the arc from a mixer into which substantially pure argon and oxygen arrive in controlled amounts. 3) Le gaz de protection sort d'un réservoir à haute pression con- tenant un mélange d'oxygène et d'argon. 3) Shielding gas exits from a high pressure tank containing a mixture of oxygen and argon. 4) Il contient moins de 2,8 g de vapeur d'eau pour 100 m3de gaz. 4) It contains less than 2.8 g of water vapor per 100 m3 of gas. 5) L'électrode avance automatiquement vers la pièce sous l'action des variations de tension de l'arc à une vitesse choisie de façon à maintenir sensiblement constante la tension.de l'arc à une valeur choisie d'avance. 5) The electrode advances automatically towards the part under the action of the variations in voltage of the arc at a speed chosen so as to maintain substantially constant the voltage of the arc at a value chosen in advance. 6) La borne négative d'une source de courant continu de soudure est connectée à la pièce. 6) The negative terminal of a DC solder current source is connected to the workpiece. 7) La borne positive de cette source est connectée à la pièce. 7) The positive terminal of this source is connected to the part. 8) Lorsqu'il s'agit de souder l'aluminium avec un fil d'alumi- nium d'un diamètre de 1,6 mm, la relation entre la densité de courant et l'a- vancement de l'électrode pour une vitesse d'avancement d'a moins 5,08 m/min. et une densité de courant supérieure à 3880 ampères par cm est définie par la formule D = 2,08 B + C dans laquelle D = la densité de courant en 103 ampères par cm2,B = l'avance- ment de l'électrode en m/min. et C varie entre -6,7 et -16,2. 8) When it comes to soldering aluminum with an aluminum wire with a diameter of 1.6 mm, the relation between the current density and the advancement of the electrode for a forward speed of minus 5.08 m / min. and a current density greater than 3880 amps per cm is defined by the formula D = 2.08 B + C where D = the current density in 103 amperes per cm2, B = the advance of the electrode in m / min. and C varies between -6.7 and -16.2. 9) Lorsqu'il s'agit de souder les aciers au carbone ou faible- ment alliés avec une électrode en fil d'acier au carbone d'un diamètre de 1,6 imn, la relation entre la densité de courant et l'avancement de l'élec- trode pour une vitesse d'au moins 5,08 m/min. est définie par la formule suivante EMI5.1 -i dans laquelle D = la densité de courant en 103 ampères par cm2, B = l'avan- cement de l'électrode en m/min et A varie entre 1,5 et 3. 9) When it comes to welding carbon or low alloy steels with a carbon steel wire electrode with a diameter of 1.6 imn, the relation between current density and advancement of the electrode for a speed of at least 5.08 m / min. is defined by the following formula EMI5.1 -i where D = the current density in 103 amperes per cm2, B = the advance of the electrode in m / min and A varies between 1.5 and 3. 10) Lorsqu'il s'agit de souder l'acier inoxydable avec une élec- trode en fil d'acier inoxydable d'un diamètre de 1,6 mm, la relation préci- tée s'exprime par la même formule dans laquelle A varie entre 1,5 et 2. 10) When it comes to welding stainless steel with a stainless steel wire electrode with a diameter of 1.6 mm, the above relation is expressed by the same formula in which A varies between 1.5 and 2. B - Appareil pour la mise en oeuvre du procédé de soudure à l'arc tel que défini au paragraphe A. B - Apparatus for implementing the arc welding process as defined in paragraph A.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2906857A (en) * 1954-08-09 1959-09-29 Union Carbide Corp Gas shielded arc cleaning

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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