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La présente invention concerne une modification du procédé et de l'appareil de soudage électrique au moyen d'une flamme obtenue par un arc électrique,décrits dans la demande de brevet principale
Le brevet principal décrit un procédé de soudage à l'arc dans le- quel un arc jaillit entre une électrode constituée par une tige non consom- mable et une pièce à souder et on fait passer en même temps un courant de gaz à travers un passage dans une buse dans lequel il est resserré.
La va- peur dégagée par l'arc ainsi que les gaz sont déchargés de la buse sous la forme d'un effluent de forte intensité thermique, d'une longueur accrue et d'une grande stabilitéo Si on le désire, on peut protéger cet effluent en l'entourant d'un courant de gaz de protectiono
Or, la demanderesse a fait la découverte surprenante qu'on peut utiliser une électrode constituée par un fil métallique consommable au lieu de l'électrode constituée par une tige non consommable, sans endommager ou obturer le passage de resserrement de l'arc par du métal fondu provenant de l'électrodeo Le champ d'application du procédé de soudure à la flamme obtenue par un arc est ainsi étendu à la soudure à courant à grande intensi- té, à grande vitesse de corps métalliques.elativement épais.
Par l'un de ses aspects, la présente invention constitue une modi- fication du procédé suivant le brevet principal précité dans lequel on fait passer un arc établi entre une électrode située dans une buse à gaz et une pièce externe à souder, en même temps qu'un courant de gaz dans un passage de sortie de resserrement de l'arc de la buse, afin de former une flamme d'arc d'une intensité thermique élevée, modification caractérisée en ce que l'électrode, sous forme d'un fil métallique fusible est déplacée dans le passage de sortie restreint de la buse, y est fondue par la chaleur de l'arc et entraînée avec celui-ci sous forme de fines gouttelettes, avec la vapeur dégagée par l'arc et avec le gaz, en'direction de la pièce à souder.
Suivant un autre aspect, l'invention fournit un appareil destiné à mettre en oeuvre le procédé décrit ci-dessus, comprenant une torche à arc comportant une électrode disposée à l'intérieur d'une buse à gaz se terminant par un passage de sortie de resserrement de l'arc, ledit appareil étant ca- ractérisé en ce que l'électrode consiste en un fil métallique consommable agencé pour être déplacé par des dispositifs classiques d'avance dans le passage de sortie restreint de la buse.
L'invention présente les avantages nouveaux et inattendus suivants, par rapport aux procédés antérieurs de soudage à l'arc protégé par un gaz, utilisant une électrode fusible : (1) Meilleur réglage de la pénétration par le réglage de l'écoulement de l'arc et du gaz par l'orifice. Le gaz passant par l'orifice de la torche de soudage à arc est un véhicule effica- ce de chaleur et de force vive vers la zone de soudure et il agit pour ré- gler le chauffage de la zone de soudure et la dépression du métal fondu dans le but d'atteindre la pénétration désirée et, en même temps, de régler la dilution du métal de soudure déposé. (2) Un réglage plus efficace de l'atmosphère de soudage dans le soudage en position et en présence de cou- rants transversaux.
Le courant de gaz effluent très stable quant à sa di- rection, n'est pas facilement perturbé. (3) Perturbation électrique moindre de l'arco L'arc normal de soudage est dévié par des forces électriques au début et à la fin de la soudure et de façon analogue lorsqu'il passe en re- gard de dispositifs de serrage ou autres, situés au voisinage de la soudure.
Le présent effluent de la torche à arc est moins influencé par de telles per- turbationso
La figure unique du dessin annexé représente une coupe verticale d'une torche à arc électrique resserré suivant l'invention.
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Comme représenté sur cette figure,un fil ou une tige métallique fusible 10 est tiré à partir d'une bobine 11 par un moteur 12 d'alimenta- tion et il est poussé dans un tube 13 de contact électrique refroidi à l'eau, en direction d'un arc 14 sous pression élevée qui est formé entre l'éxtré- mité de cette tige et des pièces 15 à souder par une source de courant élec- trique 16. Le tube 13 est entouré par un corps de torche 17 afin de ména- ger un conduit annulaire de gaz 18 qui est fermé hermétiquement au sommet par une matière isolante électriquement 19 pour empêcher l'échappement du gaz qui est amené/dans le conduit par une entrée 200
Ce gaz descend autour du tube 13 vers une surface intérieure co- nique 21 qui le dirige vers un orifice 22 qui est concentrique à l'arc 14.
La paroi de l'orifice est pourvue d'un passage annulaire 23 dans lequel circule de l'eau de refroidissement d'une conduite d'amenée 24 à une condui- te de sortie 25. Un écran de gaz annulaire secondaire 27 est entretenu au- tour de l'arc par un passage annulaire de sortie de gaz 26 formé dans la base du corps de torche 17. On fournit un débit de gaz secondaire, appro- prié dans le passage de sortie par une conduite d'amenée 28. On comprendra mieux le fonctionnement de l'agencement représenté sur le dessin en se ré- férant aux exemples suivants qui décrivent des conditions opératoires réel- les de 1'inventiez.
Exemple I -
Une buse en cuivre refroidie à l'eau présentant un orifice de 4,8 mm de diamètre est monté à l'orifice de sortie de l'arc d'une torche à électrode consommable. On dirige vers le bas 0,849 m3 d'argon gazeux par heure à travers la torche et par l'orifice, tandis qu'on entretient un arc entre l'électrode constituée par un fil métallique consommable et une plaque de base en acier, à l'aide d'un courant continu de 35 volts, et 150- 200 ampères, en polarité inverse (l'électrode étant positive). L'effluent ainsi obtenu est relativement "dur" et "rigide" et perce rapidement un trou dans la plaque dé base. Cet effluent est également utile pour le découpage, le soudage et le perçage des métaux.
Exemple II -
On a recours dans cet exemple à une torche à arc comprenant un tu- be de guidage refroidi à l'eau ayant un diamètre de 11,1 mm disposé à 4,8 mm d'un passage présentant un diamètre de 6,4 mm et une longueur de 2,38 mm dans une buse en cuivre refroidie à l'eau. On dirige vers le bas 1,41 m3 d'argon gazeux par heure à travers la torche et par la buse tandis qu'une électrode constituée par un fil métallique en acier au carbone est déplacée automatiquement vers le bas de réponse à la tension de l'arc dans le tube de guidage. On amorce un arc en courant continu de 30 volts environ et 400 ampères, en mettant en contact l'extrémité du fil métallique reliée positi- vement avec une plaque de base en acier laminé à froid, reliée négativement, de 2,54 cm d'épaisseur. La zone de fusion du fil métallique est initiale- ment au-dessous du nez de la buse.
On la ramène lentement à l'intérieur, de l'orifice de la buse en augmentant la tension de l'arc. Le profil de la perle de soudure.ainsi obtenue sur la plaque de base passe d'une forme haute' à une forme inférieure élargie à mesure que le point ou zone de fusion du fil métallique est ramené à l'intérieur de l'orifice. Le plasma de l'arc effluent apparaît- ainsi régulièrement resserré.
Exemple III -
On utilise une torche à arc comprenant un tube de guidage refroidi à l'eau ayant un diamètre de 9,53 mm, dis posé à 6,35 mm d'un orifice d'un diamètre dé 4,8 mm d'une buse en cuivre refroidie à l'eau. On fait passer @
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0,14 m3 par heure d'argon contenant 5 % d'oxygène à travers la torche et la buse. On introduit un gaz de protection supplémentaire à un débit de 1,41 à 1,70 m3 par heure autour de la circonférence externe de la buse de la torche pour protéger le bain de soudure.
Un fil métallique en acier inoxy- dable, d'un diamètre de 1,6 mm, est avancé vers le bas à travers le tube à une vitesse de 7 mise On maintient un arc de courant continu à 440'ampères et 46 volts entre l'électrode reliée positivement et deux plaques en acier inoxydable reliées négativement, d'une épaisseur de 1,27 cm. Ces plaques sont espacées l'une de l'autre de 3,2 mm et présentent un biseau de 45 et d'une profondeur de 4,8 mm à titre de préparation du bordo On obtient une soudure en une seule passe entre les deux plaques d'une pénétration satis- faisante à une vitesse de soudure de 38 cm par minute. La distance de la torche à la pièce à souder est de 1,27 cm au cours de cette passe.
Les exemples ci-dessus ont recours à de l'argon seul, et avec de l'oxygène, à titre de gaz de protection, mais on peut avoir recours à d'autres gaz ou mé- langes de gaz pour autant qu'ils soient acceptables au point de vue métal- lurgique en ce qui concerne les électrodes et la torche.