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L'invention concerne un procédé pour la soudure à l'arc de pièces essentiellement constituées par du fer, avec intervention d'une mince baguette métallique non enrobée et amenée de manière continue, entre l'extrémité de laquelle et la pièce à souder on établit un arc électrique dans une atmosphère gazeuse protégeant le métal fondu. La Demanderesse a constaté que lorsqu'on utilise comme gaz protecteur de l'anhydride carbonique gazeux, au moins pratiquement pur, on obtient des avantages inattendus pour la soudure d'un joint en bout non chanfreiné.
En soudure, on désigne par joint en bout non chanfreiné un joint subsistant entre deux pièces, généralement des tôles,, entre deux parois pratiquement parallèles et à remplir de métal
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de soudure. Ce type de joint est fréquemment utilisé en soudure par suite du bas prix de préparation.
D'une façon générale, pour souder un joint en bout non chanfreiné à l'aide d'une mince baguette métallique non enrobée et amenée d'une manière continue à l'endroit de soudage, l'extrémité de la baguette de soudure à laquelle est établi l'arc est maintenue au-dessus d'un étroit joint en bout non préparé et on la déplace le long du joint de sorte que l'arc provoque la fusion du métal de la pièce à souder jusqu'à quelques millimètres au-dessous de la surface de la pièce et assure ainsi l'assemblage.
Toutefois,. ces procédés ne peuvent être utilisés que lorsque la pénétration ne doit pas dépasser environ 6 mm Pour des joints plus profonds, on travaille les pièces en ce sens que l'on donne au joint une section déterminée, généralement en forme de V, que l'on remplit par la superposition de plusieurs couches de métal de soudure.
Suivant un autre procédé, généralement mis en oeuvre à l'aide d'électrodes enrobées par un soudage manuel, on remplit de métal de soudure un large joint, fermé à la partie inférieure par une pièce auxiliaire, en y faisant fondre, par couches, du métal de soudure tout en maintenant l'électrode dans le joint.
Ces procédés sont peu économiques, car le remplissage du large joint demande beaucoup de métal, le dépôt par couche demande beaucoup de temps et la consommation d'énergie électrique est très grande.
Suivant l'invention, un joint en bout non chanfreiné, d'une profondeur d'au moins 7 mm et d'une largeur dépassant légèrement le diamètre du fil de soudure, fermé à sa partie inférieure, est rempli de métal de soudure dans une atmosphère de gaz protecteur constitué par de l'anhydride carbonique au moins pratiquement pur, tandis que l'extrémité du fil de soudure est maintenue par une amenée suffisamment rapide du fil de soudure entre les parois du joint et est déplacée dans le joint à une vitesse telle que le joint se remplit de métal de soudure jusqu'à
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un niveau plus élevé que celui auquel est maintenue l'extrmenté de la baguette.
Dans le procédé conforme à l'invention, la vitesse ramenée de la baguette dépend essentiellement du diamètre du fil constituant celle-ci, de l'intensité de courant de soudure à
Utiliser et des dimensions du joint. Cette vitesse est toujours Au% grande que dans le procédé dans lequel on établit l'arc à l'extérieur du joint, à la surface de la pièce et, de plus, la tension d'arc est toujours plus basse que dans ce dernier procédé.
La vistesse d'ammenée du fil peut être portée à la valeur désirée, par exemple en faisant coicider d'abord l'extrémité du fil avec la surface supérieure de la pièce et en augmentant ensuite la vitesse d'amenée du fil, ce:qui entraine une baisse de la tension d'arc.
Lorsqu'on recourt au procédé conforme à l'invention pour remplir un joint d'une profondeur de 7 à 8 mm, l'extrémité de la baguette de soudure ne devra être maintenue que peu profon- dément dans le joint.
Par contre, lorsqu'on remplit par un seul soudage un joint plus profond, par exemple un joint d'une profondeur de
13 mm ou plus, conformément à l'invention, l'extrémité de la baguet- te de soudure devra pénétrer sur une longueur au moins égale à un quart de la profondeur du joint dans le joint, ce qui peut être réglé en augmentant la vitesse d'amenée de la baguette du montant correspondant à une baisse de la tension d'arc de 2 à 3 volts, après que l'extrémité de la baguette de soudure a été amenée en coïncidence avec le côté supérieur du joint.
La mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention permet d'assembler par soudure des tôles épaisses, par exemple des tôles de 13 mm par un seul soudage, la consommation de matière de soudure et d'énergie électrique étant faibles et le temps nécessaire pour obtenir un assemblage par soudure étant court comparativement à celui obtenu avec d'autres méthodes de soudure,
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La faible consommation d'énergie électrique est probable- ment attribuable au fait que la chaleur de l'arc est pour ainsi dire entièrement absorbée par les parois du joint et à l'effet utile que l'on tire de la chaleur par le fait que le joint est rempli en une seule opération. Un avantage additionnel est le faible rayonnement de lumière gênante.
La Demanderesse a constaté que lorsqu'on utilise comme gaz auxiliaire de l'argon et que l'on s'efforce de maintenir l'extrémité de la baguette de soudure dans l'axe d'un joint assez étroit, on obtient une soudure poreuse qui, d'une façon générale, n'est pas entièrement agglutinée au métal de la pièce à souder.
D'autres procédés de soudure, par exemple celui dans lequel, au lieu de recourir à un gaz auxiliaire, 'on introduit dans le joint une poudre appelée à former le laitier, ne permettent pas de remplir un joint suivant le procédé conforme à l'invention. 'Cette impossibilité est probablement attribuable au fait que, dans un procédé dans lequel on utilise une baguette de soudure dont l'extré- mité portant l'arc est maintenue dans une atmosphère d'anhydride carbonique, les gouttelettes de métal se formant à l'extrémité de la baguette de soudure sont violemment chassées latéralement vers la soudure déjà formée et peuvent y surélever fortement le niveau du métal déposé.
Il en résulte que la chaleur de l'arc est utilisée plus efficacement et provoque donc une plus grande pénétration que dans le cas ou l'on utilise, comme gaz auxiliaire, par exemple de l'argon, auquel cas les gouttelettes de métal sont chassées dans la direction de l'arc.
Pour assembler des tôles et des pièces analogues suivant le procédé conforme à l'invention, il est bon de fermer le joint à la partie inférieure par une pièce auxiliaire, par exemple une bande de cuivre.ou de fer, car, dans ce cas, comme on ne soude que d'un seul côté, la pièce à souder ne soit pas être retournée.
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Toutefois afin d'éviter l'écoulement de métal liquide on peut également former un cordon d'un côté pour fermer le joint, cordon qui est obtenu avec un courant de soudure de faible intensi- té.
De préférence, les joints d'une profondeur supérieure à 20 mm ne seront pas remplis en une seule opération, car un tel assemblage demande pour l'agglutination complète du métal de la soudure avec celui de la pièce à souder une précision, qu'il n'est pas toujours possible d'obtenir.
Dans ce cas, on peut remplir un joint en bout non chan- freiné d'un métal de soudure en déposant plusieurs couches de métal tout en maintenant l'extrémité de la baguette de soudure, entourée d'anhydride carbonique gazeux parfois très profondément dans le joint.
La description 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 du dessin faisant, bien entendu, partie de l'invention.
La fig. 1 est une coupe par le joint et par la soudure pendant le soudage suivant le procédé conforme à l'invention.
Les figs. 2 et 3 montrent une coupe par une soudure obtenue suivant le procédé conforme à l'invention. La soudure repré- sentée sur la fig. 2 est obtenue avec l'emploi d'une plaque de cuivre pour la fermeture du joint à la partie inférieure, alors que, pour la soudure représentée sur la fig. 3, on a utilisé un cordon de fermeture.
Sur la fig. 1, le joint 1 doit être rempli de métal de soudure alors que 2 est une coupe d'une soudure déjà formée.
Lépaisse plaque de cuivre 3 ferme le joint à la partie inférieure de manière à empêcher l'écoulement du métal liquide. La baguette de soudure 4, à l'extrémité 5 de laquelle est établi l'arc, est déplacée, pendant le soudage, dans'le sens de la flèche. La vitesse de fusion de la baguette de soudure est réglée de manière que
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l'extrémité 5 soit toujours maintenue assez profondément dans le joint. La vitesse de déplacement de l'extrémité de la baguette dans le sens de la flèche est généralement quelque peu inférieure à la vitesse pour laquelle le volume de baguette amené par unité de temps est égal au volume de la partie du joint le long de laquelle l'extrémité 5 s'est déplacée par unité de temps.
De l'éjecteur 6 sort de l'anhydride carbonique gazeux obtenu par vaporisation d'anhydride carbonique liquide sous pression. La zone 7, limitée par des lignes en pointillés, représente le métal de sou- dure liquide.
Sur les figs. 2 et 3, les pièces 10 et 11 sont assemblées par la soudure 12. Cette soudure peut être rendue visible en mordançant, à 1'aide de liquides appropriés, une coupe par les pièces et la soudure. La soudure 12 est limitée par les lignes de fusion pratiquement verticales 13 et 14, tandis que sur la - fige 3, la lign.e de fusion, pratiquement horizontale 15, indique la séparation entre la partie 16 de la soudure appliquée sous forme de cordon d'assemblage et la partie 17 qui est obtenue suivant le procédé conforme à l'invention. Le joint initial est tracé en pointillés. Voici une description de formesde réalisation appropriées du procédé conforme à l'invention..
I.. Un joint en bout non chanfreiné, d'une largeur de 3 mm, entre deux tôles de fer, toutes deux de 13 mm d'épaisseur, et fermé à la partie inférieure par une bande de cuivre de 6 mm d'épaisseur, est rempli, suivant le procédé conforme à l'invention, de métal de soudure provenant d'une baguette de 2 mm d'épaisseur dans laquelle passe un courant continu d'une intensité de 500 A, et reliée au pôle positif. Pour cette intensité du courant, la baguette est amenée à une vitesse de 5 m/min, et l'extrémité de la baguette est déplacée à une vitesse de 35 cm/min. suivant l'axe du joint. Pendant la soudure, 20 litres d'anhydride carbonique sont amenés, par minute, à l'endroit de soudure.
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Afin d'obtenir une soudure de bonne qualité, on a utilisé une baguette de soudure en fer, contenant 1% de manganèse, 0,6% de silicium et 0,2% de titane, mais on peut également utiliser des baguettes de soudure telles que décrites dans le brevet belge n 527.009.
II. Deux tôles de 20 mm d'épaisseur sont disposées de manière à former un joint en bout non chanfreiné de 4 mm de lar- geur. Ce joint est assemblé par un cordon obtenu par soudure à l'aide d'une électrode enrobée (diamètre du noyau 4 mm) de type pauvre en hydrogène, avec un courant de soudure d'une intensité de 130 A et à une vitesse d'avancement de 20 cm par minute. Ensuite, on retourne la pièce et, d'une manière analogue à celle utilisée dans l'exemple 1,on remplit le joint avec cette différence cependant, que la vitesse d'avancement est de 26 cm par minute.
D'autres exemples de réalisation sont caractérisés par les donnés suivantes.
EMI7.1
<tb>
@
<tb>
<tb> Diamètre <SEP> du <SEP> Joint <SEP> largeur <SEP> Intensité <SEP> Vitesse <SEP> Vitesse
<tb>
<tb> fil <SEP> de <SEP> sou- <SEP> profondeur <SEP> de <SEP> cou- <SEP> d'amenée <SEP> d'avance-
<tb>
<tb> dure <SEP> rant <SEP> de <SEP> la <SEP> ment.
<tb>
<tb> baguette
<tb>
EMI7.2
--.... - ............ --------.,....- ....
-------- -
EMI7.3
<tb> 1.2 <SEP> mm <SEP> 8 <SEP> mm <SEP> 2 <SEP> mm <SEP> 290 <SEP> A <SEP> 12 <SEP> m/min <SEP> 55 <SEP> cm/min
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 1.6 <SEP> mm <SEP> 10 <SEP> mm <SEP> 2 <SEP> mm <SEP> 430 <SEP> A <SEP> 8 <SEP> m/min <SEP> 50 <SEP> cm/min
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 2.5 <SEP> mm <SEP> 20 <SEP> mm <SEP> mm <SEP> 700 <SEP> A <SEP> 5 <SEP> m/min <SEP> 25 <SEP> cm/min
<tb>
<tb>
<tb> @
<tb>
Le diamètre de la baguette de soudure ne doit pas être inférieur à 1 mm, mais la soudure à l'aide de baguettes d'épais- seur supérieure à 3 mm provoque des difficultés. En général, la largeur du joint est maintenue petite, c'est-à-dire de 0,3 à 3 mm plus large que le diamètre de la baguette de soudure, la plus grande largeur n'étant généralement utilisée que pour des joints profonds.
E'intensité du courant la mieux appropriée est de 130 à 260 A pàr mm2 de section de baguette, les intensités les plus élevées convenant pour les minces 'baguettes d'un diamètre de 1 à
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2 mm et les intensités les plus basses pour des baguettes de 2 à 3 mm de diamètre. La vitesse d'avancement la plus appropriée est de 15 à 80 cm par minute.
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The invention relates to a process for arc welding of parts consisting essentially of iron, with the intervention of a thin uncoated metal rod and continuously fed, between the end of which and the part to be welded is established. an electric arc in a gaseous atmosphere protecting the molten metal. The Applicant has found that when gaseous carbon dioxide gas, at least substantially pure, is used as protective gas, unexpected advantages are obtained for the welding of a non-chamfered butt joint.
In welding, the term “non-chamfered end joint” denotes a joint remaining between two parts, generally sheets, between two practically parallel walls and to be filled with metal.
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Welding. This type of joint is frequently used in welding due to the low cost of preparation.
In general, to weld a non-chamfered butt joint using a thin uncoated metal rod and continuously brought to the welding location, the end of the welding rod to which is established the arc is held over a narrow unprepared butt joint and moved along the joint so that the arc causes the metal of the workpiece to melt down to a few millimeters above below the surface of the part and thus assures the assembly.
However,. these methods can only be used when the penetration must not exceed about 6 mm For deeper joints, the parts are worked in the sense that the joint is given a determined section, generally in the shape of a V, that the it is filled by the superposition of several layers of weld metal.
According to another process, generally implemented using coated electrodes by manual welding, a large joint is filled with weld metal, closed at the lower part by an auxiliary part, by melting therein, in layers, of the weld metal while holding the electrode in the joint.
These methods are not very economical, since the filling of the large joint requires a lot of metal, the layer deposition takes a long time and the consumption of electrical energy is very great.
According to the invention, a non-chamfered end joint, with a depth of at least 7 mm and a width slightly exceeding the diameter of the solder wire, closed at its lower part, is filled with solder metal in a protective gas atmosphere consisting of at least substantially pure carbon dioxide, while the end of the solder wire is maintained by a sufficiently rapid supply of the solder wire between the walls of the joint and is moved through the joint at a speed such that the joint fills with weld metal up to
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a higher level than that at which the end of the stick is maintained.
In the method according to the invention, the reduced speed of the rod depends essentially on the diameter of the wire constituting it, on the welding current intensity at
Use and dimensions of the gasket. This speed is always Au% greater than in the process in which the arc is established outside the joint, on the surface of the part and, moreover, the arc voltage is always lower than in the latter process. .
The wire feed speed can be brought to the desired value, for example by first making the end of the wire coiccate with the upper surface of the workpiece and then increasing the wire feed speed, which: causes a drop in the arc voltage.
When the method according to the invention is used to fill a joint with a depth of 7 to 8 mm, the end of the welding rod should only be kept a little deep in the joint.
On the other hand, when filling a deeper joint, for example a joint with a depth of
13 mm or more, in accordance with the invention, the end of the welding rod must penetrate a length at least equal to a quarter of the depth of the joint in the joint, which can be adjusted by increasing the speed supplying the rod of the amount corresponding to a drop in the arc voltage of 2 to 3 volts, after the end of the welding rod has been brought into coincidence with the upper side of the joint.
The implementation of the process according to the invention makes it possible to assemble thick sheets, for example 13 mm sheets by a single welding, by welding together, the consumption of welding material and of electrical energy being low and the time required. to obtain an assembly by welding being short compared to that obtained with other welding methods,
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The low electrical energy consumption is probably due to the fact that the heat of the arc is almost entirely absorbed by the walls of the joint and the useful effect to be obtained from the heat by the fact that the seal is filled in a single operation. An additional advantage is the low radiation of annoying light.
The Applicant has found that when argon is used as an auxiliary gas and an effort is made to keep the end of the welding rod in the axis of a fairly narrow joint, a porous weld is obtained. which, in general, is not entirely bonded to the metal of the part to be welded.
Other welding processes, for example that in which, instead of resorting to an auxiliary gas, a powder called upon to form the slag is introduced into the joint, do not make it possible to fill a joint according to the method in accordance with the invention. This impossibility is probably due to the fact that, in a process in which a welding rod is used, the arc-bearing end of which is maintained in a carbon dioxide atmosphere, the metal droplets forming at the end of the welding rod are forcefully driven laterally towards the already formed weld and can greatly raise the level of the deposited metal.
As a result, the heat of the arc is used more efficiently and therefore causes a greater penetration than in the case of using, as an auxiliary gas, for example argon, in which case the metal droplets are expelled. in the direction of the arc.
To assemble sheets and similar parts according to the process according to the invention, it is good to close the joint at the lower part with an auxiliary part, for example a strip of copper or iron, because, in this case, since only one side is welded, the part to be welded does not have to be turned over.
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However, in order to avoid the flow of liquid metal, it is also possible to form a bead on one side to close the joint, which bead is obtained with a welding current of low intensity.
Preferably, joints with a depth greater than 20 mm will not be filled in a single operation, because such an assembly requires for the complete agglutination of the metal of the weld with that of the part to be welded with a precision, which it requires. is not always possible to obtain.
In this case, a non-chamfered end joint can be filled with a weld metal by depositing several layers of metal while keeping the end of the welding rod surrounded by carbon dioxide gas, sometimes very deep in the gasket. attached.
The description of the appended drawing, given by way of non-limiting example, will make it clear how the invention can be implemented, the features which emerge both from the text and from the drawing, of course, forming part of the invention.
Fig. 1 is a section through the joint and by the weld during welding according to the method according to the invention.
Figs. 2 and 3 show a section by a weld obtained according to the process according to the invention. The weld shown in fig. 2 is obtained with the use of a copper plate for closing the joint at the lower part, while, for the solder shown in fig. 3, a drawstring was used.
In fig. 1, joint 1 should be filled with weld metal while 2 is a section of an already formed weld.
The thick copper plate 3 closes the joint at the bottom so as to prevent the flow of liquid metal. The welding rod 4, at the end of which the arc is established, is moved, during welding, in the direction of the arrow. The melting speed of the solder rod is adjusted so that
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end 5 is always held deep enough in the joint. The speed of movement of the end of the rod in the direction of the arrow is generally somewhat less than the speed at which the volume of rod fed per unit time is equal to the volume of the part of the joint along which l end 5 moved per unit time.
From the ejector 6 emerges gaseous carbon dioxide obtained by vaporization of liquid carbon dioxide under pressure. Zone 7, bounded by dotted lines, represents the liquid solder metal.
In figs. 2 and 3, parts 10 and 11 are joined by weld 12. This weld can be made visible by etching, using suitable liquids, a cut by the parts and the weld. The weld 12 is limited by the practically vertical fusion lines 13 and 14, while in the - fig 3, the fusion line, practically horizontal 15, indicates the separation between the part 16 of the weld applied in the form of a bead. assembly and part 17 which is obtained according to the method according to the invention. The initial joint is drawn in dotted lines. Here is a description of suitable embodiments of the process according to the invention.
I. A non-chamfered end joint, 3 mm wide, between two iron sheets, both 13 mm thick, and closed at the bottom by a strip of copper 6 mm thick , is filled, according to the process according to the invention, with weld metal from a rod 2 mm thick in which passes a direct current with an intensity of 500 A, and connected to the positive pole. For this current intensity, the rod is brought at a speed of 5 m / min, and the end of the rod is moved at a speed of 35 cm / min. along the axis of the joint. During welding, 20 liters of carbon dioxide are brought per minute to the place of welding.
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In order to obtain a good quality weld, an iron welding rod was used, containing 1% manganese, 0.6% silicon and 0.2% titanium, but it is also possible to use such welding rods. as described in Belgian Patent No. 527,009.
II. Two 20 mm thick sheets are arranged so as to form a 4 mm wide non-chamfered end joint. This joint is assembled by a bead obtained by welding using a coated electrode (core diameter 4 mm) of the low hydrogen type, with a welding current of an intensity of 130 A and at a speed of advance of 20 cm per minute. Then the part is turned over and, in a manner analogous to that used in Example 1, the joint is filled with this difference, however, that the speed of advance is 26 cm per minute.
Other exemplary embodiments are characterized by the following data.
EMI7.1
<tb>
@
<tb>
<tb> Diameter <SEP> of the <SEP> Seal <SEP> width <SEP> Intensity <SEP> Speed <SEP> Speed
<tb>
<tb> wire <SEP> of <SEP> sub- <SEP> depth <SEP> of <SEP> neck- <SEP> of feed <SEP> in advance-
<tb>
<tb> lasts <SEP> while <SEP> from <SEP> the <SEP> ment.
<tb>
<tb> wand
<tb>
EMI7.2
--.... - ............ --------., ....- ....
-------- -
EMI7.3
<tb> 1.2 <SEP> mm <SEP> 8 <SEP> mm <SEP> 2 <SEP> mm <SEP> 290 <SEP> A <SEP> 12 <SEP> m / min <SEP> 55 <SEP> cm / min
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 1.6 <SEP> mm <SEP> 10 <SEP> mm <SEP> 2 <SEP> mm <SEP> 430 <SEP> A <SEP> 8 <SEP> m / min <SEP> 50 <SEP> cm / min
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 2.5 <SEP> mm <SEP> 20 <SEP> mm <SEP> mm <SEP> 700 <SEP> A <SEP> 5 <SEP> m / min <SEP> 25 <SEP> cm / min
<tb>
<tb>
<tb> @
<tb>
The diameter of the welding rod should not be less than 1 mm, but welding with rods thicker than 3 mm causes difficulties. In general, the width of the joint is kept small, i.e. 0.3 to 3mm wider than the diameter of the welding rod, with the larger width usually only being used for deep joints. .
The most suitable amperage is 130 to 260 A per mm2 of rod section, the higher amps suitable for thin rods with a diameter of 1 to
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2 mm and the lowest intensities for rods 2 to 3 mm in diameter. The most suitable forward speed is 15 to 80 cm per minute.