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Matière d'apport pour soudage à l'arc électrique et son prooédé d'obtention ,
La présente invention concerne, d'une part, une matière d'apport pour soudage à l'arc électrique, obtenue par métallurgie des poudres, d'autre part, un procédé d'obtention d'une telle matière et, enfin, dea
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,51ÓIImt8 db const-ruct-ion obtenu> à l'aide de cette matière.
Au cours des dernière décennies, on a perfectionné les matières d'apport pour soudage à l'arc électrique et la qualité des soudures, dans sa relation
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avec les propr5téa de cette matière, ne pose plus aubun
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problème. Les efforts se concentrent maintenant sur la question d'abaisser le prix de revient. On a fait, pendant ces dix dernières années, diverses suggestions tendant à l'obtention de 00 résultat.
Ainsi, par example, on a tenté de réduire les charges du soudeur par l'introduction de machines à couder automatiques ou semi- automatiques, de réduire la consommation d'électrode et la somme de travail préparatoire par l'introduction d'électrodes à grande profondeur de pénétration ainsi que d'accroître la vitesse de fusion des électrodes par' introduction de poudre de fer dans l'enrobage des électrodes, etc...
La matière d'apport suivant l'invention correspond à une nouvelle étape dans cette direction et l'invention a pour but principal de réduire la oonsommation des-électrodes et le travail préparatoire en accroissant la pression ou concentration de l'arc.
Suivant la technique antérieure, il est bien connu qu'on peut accroître la pression d'arc en prévoyant sur la matière d'apport un revêtement qui fonde un plus plus lentement que l'âme métallique. On obtient ainsi autour de la pointe de l'électrode une formation en critère qui agit sur l'arc et accroît sa concentration. On a considéré comme acceptable qu'au cours de ce. processus, la pointe de l'électrode acquière une seotion transversale longitudinale de forme trapézoïdale, c'est-à-dire que la fusion de l'âme en fil métallique s'opère suivant un motif rectangulaire.
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Il est également bien connu qu'on peut accroître la pression d'arc en introduisant en mélange dans l'enrobage ou revêtement des éléments qui accusent l'ionisation et l'excitation des atomes contenus dans l'aro. L'ionisation et l'excitation mènent à la formation d'une âme dans l'ares autrement dit, le courant de soudage passe surtout à travers une Motion transversale faible, à haute température.
Un arc à âme prononcée assure la fusion dans une zone étroite et relativement profonde, ce qui est avantageux.
Quand on utilise des électrodes formées par des fil,$ métalliques nus, in demeure jusque présent impossible d'utiliser la formation en cratère, du moins dans une mesure notable et, surtout, d'obtenir un arc stable. Par contre, quand on pratique le soudage à l'arc enrobé, on obtient une faible tendance à la formation en cratère- c'est-à-dire un effet de contrôle et de concentration de l'arc- du fait que la poudre orée une formation en cane autour de la pointe d'électrode, qui ond suivant un motif rectangulaire. Ainsi, la nécessité d'accroître la pression d'arc et de stabiliser l'arc se fait surtout sentir quand on utilise des fils non enrobés.
La. présente invention a pour but de résoudre ce problème et d'accroître la pression d'aro, notamment quand on soude à l'aide d'une matière d'apport non enrobée. On obtient ne résultat en utilisant
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une matière d'apport Métallique contenant des constituants non métalliques, de préférence oxydes et! silicates, dont la concentration orott on continu vers l'âme ou le coeur de la mâtiné! la concentration est ainsi directement transmise à l'arc à partir de la matière d'apport.
Suivant -un mode de réalisation, on obtient la pression d'arc accrue à l'aide d'une matière d'apport obtenue par métallurgie dos poudres, formée surtout de fer et de faibles quantités de constituants autres que carbone et fer, qu'on ren- contre dans les aciers non alliés; les constituants non métalliques sont surtout les oxydes et silicates qu'on rencontre dans le minerai de fer et dans les gangues de minerai de fer.
Suivant un autre procède d'obtention de cette matière d'apport, on peut mélanger les éléments d'addition avec la matière d'apport suivant une technique bien connue ou, en variante, lea introduire au moyen d'un enrobage d'électrode ou poudre formant laitier.
Pour accroître encore la pression.d'arc, on pourra mélanger à la matière d'apport des composés additionnels, éventuellement étrangers aux minorais de fer et gangues de minerai de fer, avantageux du point de vue physique, tels que composés de baryum et de strontium.
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Le procédé d'obtention de la matière d'apport se caractérise essentiellement en ce qu'on transforme par réduction le minerai de fer, rencontré par exemple sous forme de concentres, en fer songieux, en ce qu'on concasse et qu'on broie le fer spongieux et qu'on la transforme par compression en un semiproduit poreux, en ce qu'on soumet le semi-produit à une post-réduction contrôlée, dans un tour dont l'atmosphère est soumise à régulation, et en ce qu'on transforme le semi-produit résulant, par réduction de section, en une matière d'apport convenable pour soudage à l'arc électrique.
On pourra éventuellement concentrer le fer spongieux concassé et broyé,
Le ter spongieux ou la poudre de fer obtenus par les techniques modernes de réduction oontiennent presque toujours des quantités résiduelles notables d'oxydes, au premier chef oxydes de fer, à des pourcentages pouvant atteindre plusieurs centièmes.
Dans les nombreux produits obtenus par métallurgie des poudra'!', ces impuretés formant un* cons, tituant indé sirable du fait qu'elles réduisent'la résistance mécanique des produits finis et nuisent d'une manière générale à la ,qualité du produit.
En conséquence,, pendant fabrication de matériaux ou d'éléments de construction par métallurgie des poudras, on réduit la teneur normale en impuretés non métalliques par nouvelle réduction de la poudre broyée.
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La présente invention, au contraire,, met à profit la présence d'impuretés non métalliques.
Suivant l'invention, on opère une réduction, dite ci-après post-réduction, sur des semi-produits poreux (dits profilés à fils} obtenus à partir de la mousse de fer concassée et broyée. La post-réduction peut s'opérer dans une atmosphère d'hydrogène ou d'autre gaz réducteur. Dans ce cas, on peutla contrôler de manière à ce que la réduction des semi-produits ne soit pas complète;
le degré de réduction décroit alors sensiblement en continu à partir de la surface de la matière, où il atteint pratiquement 100%, vers le coeur de la, manière, où il peut être par exemple d'environ 95%. on peut aussi exprimer ce tait en disant que la teneur totale en oxydes croit de la surface vers le coeur de la matière, Il arrive toutefois que la teneur en oxydes réductibles en surface puisse, au lieu d'être nulle, prendre un* cartaine valeur.
L'invention a notamment pour but l'obtention de constituants plus facilement fusibles dans le coeur qu'en surface, ce qui permet d'obtenir à un degré exceptionnel, la formation on cratère désirée, même lorsque le soudage s'opère à l'aide de fil non enrobé.
Comme indiqué plus haut, il est ainsi préférable que la teneur en constituants ridri métalliques croisse dans une certaine mesure de la surface vers le coeur de la matière d'apport.
D'après ce qui précède, il est également indiqué que la matière d'apport présente en surface
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une composition correspondait sensiblement à oelle de l'acier doux, à laquelle il faut ajouter lea inclusions non métalliques précitées qu'on ne rencontre pas normalement dans l'acier doux.
Le coeur de la matière d'apport a sensiblement la même composition que la surface, mata peut en différer notamment par une haute teneur en carbone, ainsi que par la présence d'un ou plusieurs . des constituants suivants : SiO2, CaO, TiO2, MnO, V2O5 et d'oxydes de fer, ainsi que de faibles quantités d'autres oxydes métalliques, tels par. exemple que MgO.
La compression de la poudre de fer spongieux broyé peut s'opérer par divers procédés connus en soi, tels que compression à froid, compression par étapes, laminage entre des cylindres calibrés ou laminage par étapes entre cylindres cannelés. Il est essentiel à ce propos qu'on obtienne un semi-produit facile à traiter, assez poreux pour permettre la pénétration de gaz réducteurs Il est Indiqué que le semi-produit ait une densité de 4 à 6.
Comme déjà mentionné plus haut, on peut oontrOler la post-réduction par un procédé particulier suivant l'invention, Le mieux est d'obtenir ce résultat en soumettant à une régulation la température ou l'atmosphère du four et/ou le temps de réduction.
Lorsqu'on a soumis les semi-produits poreux à la post-réduction, on leur confère une forme
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convenable pour le soudage à l'arc électrique par réduction de section. On peut obtenir ce résultat par un procédé connu en soi, par exemple laminage, compression et/ou tréfilage.
Simultanément à la post-réduction, on pourra opérer un frittage et un chauffage aux tempé- ratures de laminage. Toutefois, dsrma certains cas, il sera bon d'exécuter ces trois opérations séparément.
Il faut que la température de post- réduction soit comprise entre 600 et 1 200 C et, de préférence, entre 800 et 1 100 C. La température de frittage doit être comprise entre 700 et 1 200 C et, de préférence, entre 1 000 et 1 200 C, la tempé- rature de chauffage aux fins de laminage étant sensi.. blement comprise dans la même gamme.
Pendant essais, on a maintenu le temps de chauffage entre 10 et 40 minutes et obtenu. de bons résultats. Il faut toutefois insister sur le fait que le temps de chauffage et la température de chauffage dépendent dans une mesure oconsidérable des dimensions des semi-produits.
La matière d'apport suivant l'invention sera avantageusement enrobée de céramique, comme les fils métalliques formant l'âme des électrodes à souder enrobées classiques. A titre d'exemple de oomposition d'untel enrobage d'électrodes, on peut citer en gros les chiffres suivants :
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<tb>
<tb> Enrobage <SEP> au <SEP> Enrobage <SEP> à <SEP> l'oxyde <SEP> Enrobage <SEP> basique
<tb> rutile <SEP> organi- <SEP> de <SEP> fer
<tb>
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que¯ ¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯ ¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯ S X50% de z'ut3 J a 20% d'oxyde de fer 20X de ohaux 7% d1 \),"1llulose 20% deeldspath 30% de spath fluor
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<tb>
<tb> 1 <SEP> 1,5 <SEP> de <SEP> chaux <SEP> 17% <SEP> de <SEP> silice <SEP> 35% <SEP> de <SEP> poudre <SEP> de
<tb> fer
<tb> 1 <SEP> il% <SEP> de <SEP> mica <SEP> 12% <SEP> de <SEP> chaux <SEP> 5% <SEP> de <SEP> fer <SEP> au
<tb> silicium
<tb>
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13% de ferl'ol11anganèae 25% de terro- 5% d f " '' manganèse *<'-M'c 445% d'autves 5% d'autres 5" d'autres f ,5% d'eau 1% d'eau 0% d'eau
Pour mieux illustrer l'invention,
on 'Va donner un certain nombre d'exemples en ce référant aux dessins annexés sur lesquels :
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Les figures 1 à 3 sont des micrographiea (grossissement 300) d'une matière d'apport suivant l'invention, la figure 1 montrant la surface, la figure 2 uno partie située immédiatement nous la
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nurfat .rt la '.1 ;Ul"(I 3 le o.)eur.
Les figures 4 à 6 montrent la structure de trois soudures dont l'une (figure 4) est obtenue à l'aide d'un fil métallique d'apport qu'on trouve dans
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le commerça (dit ci-aprês fil normal) et dont lea autres (figures 5 et 6) sont obtonuea k 1'aide d'une matière de charge suivant l'invention (dite ci-après
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fil L), dans toua les cas à l'aide du fondant qu'on trouve dans le commerce.
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Les t'igu1:'oS '{ à 9 sont des photographleu sections pratiquëss à travers des rainures en .i-< V, la figure 7 montrant la coupe d'une soudure
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au'fil normal et les figures 8 à 9 celles de isfd'. opérées respootiveint3nt avec des fils L-1 et t-e suivant 1 ' ii;véràL 1Gn .
La figure 10 montre la structure de di;;. dont l'une (suudure gauche) est pratiquée à 1 '<.>;. i.> fil normal et 11 aut1.' (elté droit) à l'aide di d'apport suivant ieînvention, dans les deux ci;, l'aide du f.H1.dan.l: qiJ ton trouve dans la oommoi,<àoe ,
La figure @ est la photographie d'une ec : pratiqua dans une soudure opérée en surface a
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orw3bâ, l'aide ue fil normal de 4 mm do dlamètr Ut figure Il est la photographie d'unù pratiquée dans une soudure opérée en surface à d'ast enrobé, à l'aide de fil L suivant l'invention, de diamètre, et du fondant qu'on trouve dans merce.
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Les figurer 1}A à te et 14A à 14F x>. micrographies (grossinnementi 200) 111u8tnnt j, . s1t1un entre la peinte d'électrode prdoédcmmcnt 1,- , et le fil non fendu formant l'âme, les figures de série 13 montrant le fil normal et colles du la 14 la matière d'apport suivant l'invention.
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Les figures 15 et 16 montrant la même
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zone do tr'ana1t:1.on que :la t1gnl'e ! !cAl fIl8.15 avo;. un grozzisaement de 400 la iy.tre 15 côriiàaopomlr >% au o3t lnfriur gauche de la fle-e bzz at la
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figure 16 >1 n< : .;<= - t't, t.igloU" :Yà, Les figures 11 et 18 sont à. i :.*#iphiea 111uatrant la d1rfrence entre des soudage manuel comportant, l'une., u; r'' normal, et l'autre, un.'' âme en fi. t.. -: ntlon.
1't) t 1'lerea 19 et ' o )..!'. d1ex.úll1plua des mi.C1 <>aÈ1' >; 1 w én w ,a i yç 1 , < ' 6 tjudupea obconucs l'aide il\: !'j.,; ... i>#ai et.
Les fip.t'*. 1 eà ,;3 m,)4iciont ù 'é ' .r< d'eX('I\1plC's d6Ë ,!:>ct'I..", '. ,f)'tures typiQ'Ks b:)nuea à l'aide de métal ,le soudage constitué par du fil du type L-1 suivant l'invention.
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EXLUPLE 1
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fabrication da matière d'apport.
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On broia du mînorai do for concontrd# à ton3ur totala en rocha d'onviron 1 % out 1 .-3uJntani une Durfac3 spécifique d'environ 700 c; /*,/<;ii ut oi. porto par concentration magndtiqua f:Ui :m.rac.; pJcifiqua aux onvi"Jt8 do 4.500 cm :] 1 C"n 3 on ramonant sa teneur totala en roche au-dossous do 0,3 'k, A partie dos produits tr s fortomont concentrés, on produit Mors du fur spongieuX: par 1< pfoejdô iï3 nSs.
On pousse 14 réduction da la moussa de fer jusqu'à 08,5 environ ot l'on rambno la tünÇ)u1* en charbon a O,3 % environ, On concasse ot l'on broie Io for sponaieux pour obtenir dos grains etuna dimonsion Maxi!snlt3 du 1 Mm.
On fabrique dos briquettes par comproaslon à froid do la matiore. La pression d-a comproBaioa attalut environ 2 tonnos/cM 2 ot whno à une donsit
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d'environ
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On procède à la post-réduction dans un fouichauffé ôloctriquoment on plaçant los billettob AU four dans un moufflo. Lx tcmrieraturu do chauriaie est d'environ I,ItOeC et l'atmosphère du 1.>u, o formé\) d'hydrogène gazoux. Après réduction, on nettoie 10 four par projection <iin>.<g,-,. -cumps do chauffage est do 25 Minutes, "....i,6-ÔJ(. t Ion de .h1C...
1-ion ultérieure coinlio-etci tj4 iumàa;>g% a chaud auiv;;nt un programme classique fia laminago rctangulaiî"o-.ovn< 10 pourauivî pqndant 14 passce peur ramoner la soc- 1 tion finalu du fil z 5,0 mm.
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EXEMPLE 2
Fabrication de matière d'apport,
On tréfila à froid un fil laminé à chaud suivant l'exemple 1 pour lui imprimer une réduction do section d'environ 96 %, sans recuit intermédiai- re.
EXEMPLE 3 Examen microscopique.
On analyse au microscope, en coupa trans- vorsale axiale, la matière d'apport obtenue suivant l'exomple 1. La figure 1 montre uno micrographie (grossissement 300) prise on surface, la figure 2 une micrographie prise immédiatement nous la surface ot la figura 3 uno micrographie prisa au coeur do la matière. Comme le Montrent los Micrographies, la teneur en inclusions non Botaniques et carbures (cémentique) crott vers le coeur, où ollo devient relativement importante et où les inclusions ainsi que, dans une c3rtaine Mesure, la cémentique appa- raissent sous forma da lamelles, EXEMPLE 4 Essais de soudage .
On procède à des essais de soudage dans une soudeuse automatique de soudage à l'arc enrobé en vue de comparer le fil normal et le fil L (..titre d'apport suivant l'invention). Les compositions des deux fils sont portées dans le tableau 1 ci-dessous
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TABLEAU
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<tb>
<tb> Fil <SEP> C <SEP> 8i <SEP> Mn <SEP> P <SEP> S
<tb>
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## Fil normal 0,04 0,02 O,2 0,007 0,010 fil L à pont-réductlon i<co)cpl6t<' 0,07 0,08 0,12 0,007 0,009.
Fil L à post-réduction compléta 0,01 0,07 0,14 0,008 0,011 Ce tableau porm3t de comparer le fil normal
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au fil L POBt-duct1on incomplète (dit ci-après L-lj ot. du fil L à, poat-rôduction complète (dit ci-après L-2). Il apparaît que la composition dos ditf4route file varie beaucoup, !n6MO ai l'on no tient pas compte do la teneur en roche doa fils L.
Pour la soudage, on utilise le fondant à
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araîn i,n, mesurant un apport do roaanaz3eas qu'on trjuvo dans la commerce ; on l'adapte au 8oudao à 11aido do fil non allie. On procéda au uoudago à l'aide do courant alternatif.
Le tabloau Il ci-dessous ind1Q89 das donndea numériques rolativoo au soudage.
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TABLEAU il latenaità Tension Vitesse ' "ô ' l' ô ÎÉ[5É[µ ce(volte) zus au eurtace (plaquo do 13..) Fil normal 75032 50
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<tb>
<tb> " <SEP> L-1 <SEP> 750 <SEP> 32 <SEP> 50
<tb> " <SEP> " <SEP> L-2 <SEP> "50 <SEP> 32 <SEP> 50
<tb> dans <SEP> une <SEP> double <SEP> 675 <SEP> 32 <SEP> 50
<tb>
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gatuure en V(plaquo do 15axt) Fil normal 750(aouduro 32 50
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<tb>
<tb> étanche)
<tb> " <SEP> L-1 <SEP> 575 <SEP> 32 <SEP> 50
<tb> 675 <SEP> d' <SEP> 32 <SEP> 50
<tb> " <SEP> " <SEP> " <SEP> L-2 <SEP> 575 <SEP> 32 <SEP> 50
<tb> 675 <SEP> d' <SEP> 33 <SEP> 50
<tb>
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en tronçonne Ion échantillons soucie. on les attaque à l'acide ot l'on compara les résultat@ du soudage. La figure 4 montre clairement la diffé- ronca antro los effets do chauffage qui apparaissant
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dans des soudures opérées on surfaces l'es<:a de fil normal ot à l'aide do fil L-1 at L-2 suivant la présente invention.
Ces daux dernières soudures
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ont subi un chauffage nettement plus important qqo la pJ'em1rGJ co qui ressort netteoont tant da '4-. talamont des zonos touchées par la chaleur autour de la section transversale des soudures que de la
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profondeur de r-énetratlon. Pour du fil normal cotte profondeur est de 7 5 mm. pour le fil L-1 elle est do 9,0 mm et pour La filL-2 da 9,5 mm,
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Cette ralatisxn uat également rdflôcb1e par les compositions dag diff6rentes soudures, portam dans le tableau III ci-dessous.
En comparant cas compositions à celles portéas dans le tabloau I, on constate que la métal
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do base rénbtra en plus grande QUaotit6 dans loo soudures oporcea à l'aide de fils suivant 1'iarss tien que dans les soudures opérées à l'aide slar fil8 : normaux.
Co point ressort partlcul1èrDt c!tu comparaison entre les teneurs en aanganàao doa 8OU- dures ; on constate que les deux fils suivant l'in-
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vention, dont les teneurs initiales n manalugue étaient trba faibles, donnent, gr8.co Itadditim précitée à partir d'acier à assez bsr.t.x toaoew ,s manganlse, des soudures teneurs an aanaso st.. rieuros A collee obtenue" à l'aide de fil Dormi,
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Comms indiqua dans lo ta.ù1.Q/tu 11, on a op6r6 don oaoMo do 20tleauu à l'aide no fil normal et à l'aide de fil L-1 ot L-2 suivant l'invention dans une double rainure on V pratiquée) dans une,
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plaquo do 15 JI:,\U, Ilanalo inclus 6talit de 60" ut la tranche non bise&ut<3o de 2 ma.
On examine les soudures aux rayons les fils suivant l'invention donnent dos soudures ayant aux rayons X un indice do 5 (Absonco de 44-faut), tandis que la soudure opérée à l'aide de fil normal présenta aux rayons X un indice de 3 (valeur la plus faible admise) du fait de
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défauts à la basa résultant d'une Ondtration in- Complète. Comma la Montra le tableau II, les don-
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nées num5riquon relatives au soudage sont les memes.pour toua Ion onouis de soudage au double rai nure en V et les figuras 7,8 ot 9 montrent on coupe les échantillons soudés.
La figura ? Montre en coupe la soudure pratiquée ± l'aide do fil normal dans une partie exempte do défauts à la base.
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TABLEAU III ANALYSES Sôudaga apéré en surface
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<tb> Fil <SEP> Soudure
<tb>
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dsppcrt Matière d'apport llâtal de bI!ui Soudure un )1* zizi1 JIn t ' "C Fil normal Q,04 O, Elâ t7, 4 0,007 0,013 t3, ï3 Q, t?6 1;zr O,t'08 0,021 1),00 O, 3i fl, 9 0,010 (\.021 Ir-1 O,Cf1 O,C6 O,12 0,007 C, CC# t3, 33 aD, E36 1 'Ir- 0.008 0,021 O,O c'la l,# 0,010 C.C!l1.
I,...2 0, 01 0, 07 'a, .4 0,009 0,011 C, 3 L, t!B 15 0, Coe 0,031 i3, C:'1 0, IS 1, 04 0,009 bzz
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Eu comparant les résultats do soudage, on
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constate que l'avantage particullür des soudures obtenues à l'aida du fil suivant l'invention (figurus 8 et 9) résida dans le fait que cas souu-
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res, outre qu'alles oint de maillours indices aux rayons X tels qu'indiqués ci-eassus, ne font ap- paraîtra qu'une très légère protubérance par rapport à la surface de la plaque. Ce point est d'im-
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portanco exceptinnnollo pour la résistance mdcrn3. quo d'une soudure soumise à une charge dynamique (résistance à la fatigue).
Sous une.telle charge, l'effet d'entaille qui apparaît suivant la ligno de transition entre la protubérance formée par la soudure ot la plaque constitue un facteur majeur,
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on général pr6,onÓrant par rapport aux propriétés réelles (0 la matiyne-àt, qui rc3duit cianaidlrabl.o. ment la résistance fi la fatigue. Le soudage opôrb ,A, 11 a 1 go .ilH ,f±1 .il; iypa, h % ,(1 iiiHfo %) M6 -s résultats partîcult.roment bons ici, l'effet d'entaille introduit suivant la ligne de transition entre la protubérance forcée par la soudure et la plaque ost particulièrement insignifiant.
Pratiquement, il devient alors possible do se dis-
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penser do maular à stands frais les protubérances formées par les soudures, ce qui est proscrite dans
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la plupart des instructions aormalia4or, concarnant les assomblagon souc.ôs destinas oc subir eau chargas dynamiques.
Il faut dire oncora que la soudure prati- quée à l'aida de fil normal présente das défauts à la base, bien que pour obtanir dos soudares
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c3trlacho l'aida do fil normal on ait utl11ad un courant plue 3atarsa que calui nêcG80aira pour las fils L (voir cablaau II).
EXEMPLE 5 Essais de soudage.
On pratiqua des soudures en surface,
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comme dans l'exemple ci-dessna, à l'aida da fil normal et da fil L-1 suivant la presanta invention.
Le tablsau IV ci-dessous indique les compositiom des doux fils utilisés dans cet exemple. TABLEAU IV
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<tb>
<tb> C <SEP> Si <SEP> Mn <SEP> P <SEP> S
<tb> % <SEP> % <SEP> % <SEP> % <SEP> %
<tb>
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Fil normal \ 1('\ <. o, oa osa C, ax4 0,C3O Fil suivant l'inventif (typo L-1) 0,12 0,04 0,14 O,C07 0,016
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On voit qu'ici encore, la composition des fils varie can-idàrablement.
On utilisa encore ici le fondant utilise dans l'exemple précédent et l'on opère 3ncore le
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soudaga à l'&ida c:r courant alternatif. L'épaisseur de la plaqua est d'environ 12 am, l'1atenait. de 600 ampères, la tension de 35 volts et la vitesse d'avance da 50 cm/mn.
Après examen à l'oeil nu, un arbitre ex-
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périmentô en matiàr3 de soudage na saurait déceler aucune d1ff'renca entre lea différentes soudures.
C'est ca qu'indique la figure 10, sur laquelle la soudure gauche a été pratiquée A l'aide de fil normal et la soudure droite à l'aide de matières d'apport suivant la présente invention.
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Ces çràtiquo (.00 coupla 4 truvwt'a los doux OOUc'1.1l'OO et loir attttquo à l'acide pour compara' la profondou da pénétration. La figure 11 Montra en coupe la soudure ()pJ'Óe à. l'aide de fil noi-mal ot la figura 12 cello opo l'1.\1èo do fil oui- vant l'invention. Ici, 01W01'O, il apparaît que li ox-n1èl'O f3QUÇUX'Q a 4tô corw1èarn'blolnont p1uo chaili- fsa que celle QpJ'3 au- fil nortnai ot par masure planii;;iô,icjuù 3 1.;, cut'i.jt. dû 1 soctiott 4l:a mùtsàre fonduo, on tonstatu tI LUO le rapport entre ces 8upoyficiaa,jpour la. #oudu.;e px.1ttiquùJ à l'alee du suivant l'iavcnticm at pour la soudure pratiquee à l'nièo da fil normal, ont de 1 , 9.
La profondeur de p.1nàzratlon est de 8 mm pour le fil suivant l'invention et de 5 mm pcuf 1(1 fil normal.
Cet exemple indique aussi la relation
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entra la profondaur dQ p4nôt*ation et la coinposi- tion daa mdtaux do aoudaga, indiquas dans le ta.. bloau V.
TABLEAU V
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<tb>
<tb> C <SEP> Si <SEP> Mn <SEP> P <SEP> S
<tb> % <SEP> % <SEP> % <SEP> % <SEP> %
<tb>
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Soudure au fil normal O,ln n,23 1 , 1. 9 O, 015 0,023
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<tb>
<tb> Soudura <SEP> au <SEP> fil <SEP> suivant
<tb> l'invention
<tb>
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(typo .74-1) c'Io 0,10 1>#?) Q,012 fi,OIS EXEMPT
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;
t3Einiq de yaistanoa Môcaniouc On procéda A do3 osnais do aout*as9 , S l'aida do fils suivant l'exemple 5 dans une double
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rainure en V pxzstiquba dans une plaque de 16 an, i,évanement do la fainuye étant de 60 et la tranche non bisaaut60e ôtant de 2 mrA, Ici oneoro, le fil suivant l'invantion obtient aux rayons X un indice de 5, tandis quo 10 fil normal obtient un indica iad!iocr3) do 3, du fait de cldtauts à la base observée sur toute la
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soudure.
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on xoc,do des essais da rbsistance mécanique dont les rbstt3ta,ts sont poftôs dans le tublaau VI eî-,Iossous.
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TI,3T;;-t3 'I
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Fil i'ormil Fil suivant l'invention Eprouvettc DIN Eprouvette Eprouvettu Eprouvottc
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<tb>
<tb> nerforée <SEP> DIN <SEP> perforée
<tb> Char.., <SEP> rupture
<tb>
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k6/"lJ' 5l'i 52,? 527 58 5
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<tb>
<tb> Allons: <SEP> . <SEP> , <SEP> % <SEP> 13 <SEP> 63 <SEP> 14,5 <SEP> 78
<tb> sur <SEP> barreau
<tb> entaillé
<tb> Température <SEP> d'essai
<tb>
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Kgm 00 +0 -10 -10 IV, 1 3,7 5,3 4,1
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Les essais de 1'6131lict'!co -.sont opères sur barreau (:entaillé un V at les chiffres donnes rop1lÔsentent. les nioyenrieu dc's chiffres obtenus sur un grand nombre d'essais.
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RXi:MPLE 7.
Ms '''- - s.
On uir,>:>; 1 1J.l du type L-2 suivant l'invention Uu 0vètt.:!t.\,mts class1qus pour électrodes 4u genre céra- ;>;:qr= iwx 1';\ ns d(- comparaison avec lus électrodes de "-,4ge manuel qu'on \;rouV(,1 dans le commerle. Les rcv3'... tntlcnts ou énrobagex ueuayde sont l'un basique, ;'autre nu genre oxydu de fur et: le troisième du genre rutilu organique.
Indépendamment de la nature des revêtements utilisés, des pointes d'électrodes et des cratères qui appa-
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t'aisst-nt quand l'n interrompt le processus de soudage, on note des différences caractéristiques entre la ma- et
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tîère d'apport suivant l'invention/les électl'odo3 5. ÂtnO . en fils claesiques. C'est ce qu'illustrent les t1gurf:lJ 13 et 14, dont la première est une m1crogrnph10 de la
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zone de transition entre la pointe dëlectrode précèdes' ment fondue ot l'âme non , ondue de l'électrode classique et les secondes soi t des vues corrC5'pondantus de :. ¯Y r ,rw à âme <:n fil métallique formé de matière d'apporc :iuiiai<1 l'invention.
On constate que la différence notée ne r,iL,Î 1",' \)"\3 seulement de la différence entre les teneurs en caM du fil classique et du fil suivant l t 1nv.:nr ".d' .. s' ;,;. renoe réfléchie par l'importance relative de 1'::\ jerecur de la zone de t.l.'..ns1tion aaiis le {.1J.'t:ml t.:l' C;-s: \. 1.. ù. i:>r;:;ùnce d'une telle .::.xiw ûe transition J,;I.., le ::1;rà:i;1, ±<1 effet, on rümal'qu0 aussi cjuu J.1..;1':1t,.1-'1'''.' d' . l rt suivant . xxt,r.n.à.or subit un 'à.!b.'l1..;nt vid;n1; portant sur les inclt1:f 011$ non "', . :..t 1'1:;':: si ".:uées 't1. 1,<'l;;:;lr.a.. go immédtat ::1.1 1 O"'''lI.t.)., - ',' , 1 FI gouttclett{ de matiere d'apport 4 ici 1'.tJ. non fondu formant 1 tamc. Luts 1nclt:Jions nvn mtalliquú3 qui.. à l'état original, sont.
Ltr..\.!1i.rl.1s ,sc ..::ontl'âctl3nt pour formol' des 1nclus1on plu5 cu moins spheriques et plus grosses et se r6v-I.unt autre avoir changé de composition
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quand on les soumet à l'analyse à la micro-sonde.
En conséquence les résultats des essais indiquent que les inclusions non métalliques sont à point de fu-
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sion très inférieurs aelui de la matière métallique environnante dans le fil d'apport suivant l' ...lv""nt1on.
Ainsi, non seulement elles fonden plus tôt z 1.:, métal environnant, mais elles subissent en outr: Uit <;jjement de forme et de composition par diffusion dans : .total
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non fondu.
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Il s'est révélé possible d'évaluer l'état initial que l'état modifié des inclusions non métalliques., par analyse' à. la microsonde.. Au cours de cette analyse, on a constaté que les inclusions sont à deux phases dans les deux cas et le passage de l'état initial à l'état modifié est illustré par le tableau VII et par les figures 15 et 16.
La phase C éclaire et la phase D foncée (figure 15) correspondant aux deux phases présentrs à l'état initial et la phase A claire et B foncée (figu- re 16) aux phases Modifiées,
D'après le tableau VII, la réaction est évidente,'
Phase C + phase D # (phase A + phase B)
Dans l'intervalle il se produit, au premier chef., une conversion de la MnO et de la CaO contenues mais d'autres éléments aussi prennent part à la réaction pendant processus de formation des inclusions plus facilement fusibles (phase A + phase B),
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Phase A 15% mno, 16% fs'(O. 4()% v 2 05P 9% Caû,,r,,4TIO Phane B ; 15% MnO. 105 cO. -.--# 9% Ca0 1;%'l'10>>;>53J"];
a 20% Morio, 33% peo 4&% v 2 05# ............. 6'l'102'"'''''''.''' J'"> vie D : ------- 15% F<noi, #--.-. 30% CaO,-.......-5O%ao.: En ce qui concerne la t>.:)t'lnat1on de cratères, lea figures 17 et 18 montrént la différence entre une leêtl'O" de pour soudage manuel à âme "'11 fil métallique classique et une électrode à Sme en ri suivant l'invention. Cette (figure 18) provoq<1;; sur l'enrobage de l'électro* de un effet thermique nt:t il'0meut dl r.férent (flèche E), .b 1;;mont;; plus avantúg",;.t <iii; qui apparatt quand on utilise comme âme un f:U classique (flèche P). La for.. i ùt.lun en cratère est alment. plus prononcée ici que 1."lf' .1t figure 17.
$ll1vant ) ]!'exemple, il cat' evidf-nt que tant la r±4ue- 2:Jn de conductibilité thermiqn.: q'i l'accroissement, de t'usjstanse électrique obtenue ùJns la matière d'apport ::l1J vl'.nt l'invention t.:ntl.'atnt!nt une modification radicale <.1. avantageuse de l'éq\111 H,re thermique apparaissant dans .1' psintM de Ilélectrcde, du soudage tant manuel qu'au- t:QII1ú. t"l (lue.
1, t exemple illustre encore une des raisons pour la- <3uel:!e apparaît l'effet d'arc contrôlé" mentionné plus heut, qui se traduit par une concentration plus accusée de l'Ttï'c avec la matière d'apport suivant l'invention. raison est la suivante e des matières non inétalliques qi, dans le soudage t?;anu-?l prn'liennent -.------ ;... ..Q du. f <\ 1 "," .;'(j et qul, elans 14 ("'ldhl1;! automatique J pcrUWIl!t encosse de 3.'cm'b- d l 'élec% OEie, $ ma18 :,;n;sl nu fondant en poudre qui i#J#1,14<,; le point de sc,acix;e, Hont fournies à l t'arc. quaïd
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en utilise la matièru d'apport suivant l'invention, par cotte matière d'apport elle-même sous forme d'oxydes et de silicates faciles à fondre ut fortement ionisés.
L'ex emple indique encore, en ce qui concerne le soudage à l'aide d'électrodes enrobées, que la perte de chaleur subie vers l'amont dans le fil formant âme est notable- ment plus faible dans la matière d'apport suivant l'in- vention que dans l'âme en fil classique. Ce fait a luimême pour conséquence que de nombreux enrobages d'élec- trodes, qui se trouvent affectés au-delà do certaines températures-limites, quant à l'effet qu'ils doivent exercer sur la formation de cratères et sur l'arc, no se trouvent pas aussi facilement surchauffés quand on utilise des fils L à haute résistance thermique,
EXEMPLE 8 Miere-essais.
Les figures 19, 20, 21 et 22 illustrent dos exemples de micro-structures typiques do soudures obtonuos à l'aide de fil normal (figures 19 et 20) ot l'aide de fil du type L-1 suivant l'invention (figures 21 et 22).
La composition des fils est celle portée dans le tableau III ci-dessus (fil normal et fil L-2 respectivement).
On constate que les micro-structures des soudures obtenues à l'aide de fil normal présentent une différence caractéristique par rapport à celles des soudures obtenues à l'aide de la matière.d'apport suivant l'inven- tion.En effet, ces dernières contiennent une fraction évidemment supérieure de phases eutectiques (bainite et perlite fine), ce qui indique, on le sait, que les soudures ont une meilleure résilianne sur barreau entaillé.
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De telles structura caractérisent aussi les soudures à faibles teneurs en carbone et à teneurs en manganèse rela- tivement: élevées.
Un nouvel avantage; de l'invention réside ainsi dans le fait qu'on peut obtenir un tel résultat bien que la matière d'apport suivant l'invention soit très faiblement alliée, ceci du fait que la fusion du métal de base est beaucoup plus accusée que dans les soudures opéfées au fil normal.
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Filler material for electric arc welding and its method of obtaining,
The present invention relates, on the one hand, to a filler material for electric arc welding, obtained by powder metallurgy, on the other hand, to a process for obtaining such a material and, finally, to
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, 51ÓIImt8 db const-ruct-ion obtained> using this material.
Over the past decades, filler materials for electric arc welding and the quality of welds have been improved, in relation to
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with the properties of this material, no longer pose aubun
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problem. Efforts are now focused on the question of lowering the cost price. Various suggestions have been made during the last ten years for obtaining 00 results.
Thus, for example, attempts have been made to reduce the welder's loads by the introduction of automatic or semi-automatic bending machines, to reduce the consumption of electrodes and the amount of preparatory work by the introduction of large electrodes. depth of penetration as well as increasing the rate of melting of the electrodes by introducing iron powder into the coating of the electrodes, etc.
The filler material according to the invention corresponds to a new step in this direction and the main aim of the invention is to reduce the consumption of the electrodes and the preparatory work by increasing the pressure or concentration of the arc.
According to the prior art, it is well known that the arc pressure can be increased by providing a coating on the filler material which melts more slowly than the metal core. A criterion formation is thus obtained around the tip of the electrode which acts on the arc and increases its concentration. It was considered acceptable that during this. process, the tip of the electrode acquires a longitudinal transverse seotion of trapezoidal shape, that is to say that the fusion of the wire core takes place in a rectangular pattern.
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It is also well known that the arcing pressure can be increased by introducing as a mixture into the coating or coating elements which show the ionization and the excitation of the atoms contained in the aro. Ionization and excitation lead to the formation of a core in the ares in other words, the welding current passes mainly through a low transverse motion, at high temperature.
A pronounced core arc provides fusion in a narrow and relatively deep area, which is advantageous.
When using electrodes formed by bare metal wire, it has hitherto remained impossible to use crater formation, at least to a significant extent and, above all, to obtain a stable arc. On the other hand, when we practice coated arc welding, we obtain a weak tendency to crater formation - that is to say an effect of control and concentration of the arc - because the powder or a cane formation around the electrode tip, which waves in a rectangular pattern. Thus, the need to increase the arc pressure and stabilize the arc is especially felt when using uncoated wires.
The object of the present invention is to solve this problem and to increase the pressure of aro, in particular when welding with the aid of an uncoated filler material. We get a result using
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a Metallic filler material containing non-metallic constituents, preferably oxides and! silicates, whose concentration orott we continue towards the soul or the heart of the mâtiné! the concentration is thus transmitted directly to the arc from the filler material.
According to an embodiment, the increased arc pressure is obtained using a filler material obtained by powder metallurgy, formed mainly of iron and small amounts of constituents other than carbon and iron, which we meet in non-alloy steels; the non-metallic constituents are mainly the oxides and silicates which are found in iron ore and in iron ore gangues.
According to another process for obtaining this filler material, the additive elements can be mixed with the filler material according to a well-known technique or, as a variant, they can be introduced by means of an electrode coating or powder forming slag.
To further increase the arc pressure, additional compounds, possibly foreign to iron minorais and iron ore gangues, advantageous from the physical point of view, such as barium and carbonate compounds can be mixed with the feed material. strontium.
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The process for obtaining the filler material is essentially characterized in that the iron ore, found for example in the form of concentrates, into iron ore, is transformed by reduction, in that it is crushed and ground. spongy iron and that it is transformed by compression into a porous semi-product, in that the semi-product is subjected to a controlled post-reduction, in a tower whose atmosphere is subject to regulation, and in that the resulting semi-finished product is transformed by section reduction into a filler material suitable for electric arc welding.
The crushed and ground spongy iron can possibly be concentrated,
The spongy ter or iron powder obtained by modern reduction techniques almost always contain significant residual amounts of oxides, primarily iron oxides, in percentages which may reach several hundredths.
In the many products obtained by powder metallurgy, these impurities form an undesirable constituent because they reduce the mechanical strength of the finished products and generally affect the quality of the product.
Accordingly, during the manufacture of materials or building components by powder metallurgy, the normal content of non-metallic impurities is reduced by further reduction of the ground powder.
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The present invention, on the contrary, takes advantage of the presence of non-metallic impurities.
According to the invention, a reduction is carried out, hereinafter referred to as post-reduction, on porous semi-products (known as wire sections} obtained from the crushed and ground iron foam. Post-reduction can take place in an atmosphere of hydrogen or other reducing gas, in which case it can be controlled so that the reduction of semi-finished products is not complete;
the degree of reduction then decreases substantially continuously from the surface of the material, where it reaches practically 100%, towards the core of the manner, where it can be for example about 95%. we can also express this by saying that the total oxide content increases from the surface towards the core of the material, It happens however that the content of reducible oxides at the surface can, instead of being zero, take a * cartaine value .
The object of the invention is in particular to obtain constituents that are more easily fusible in the core than on the surface, which makes it possible to obtain, to an exceptional degree, the desired crater formation, even when the welding takes place at the core. using uncoated wire.
As indicated above, it is thus preferable that the content of the metallic constituents increases to some extent from the surface towards the core of the filler material.
From the above, it is also indicated that the filler material present on the surface
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one composition corresponded substantially to that of mild steel, to which must be added the aforementioned non-metallic inclusions which are not normally encountered in mild steel.
The core of the filler material has substantially the same composition as the surface, mata may differ in particular by a high carbon content, as well as by the presence of one or more. of the following constituents: SiO2, CaO, TiO2, MnO, V2O5 and iron oxides, as well as small amounts of other metal oxides, such by. example as MgO.
The compression of the ground spongy iron powder can take place by various methods known per se, such as cold compression, stepwise compression, rolling between calibrated rolls or step rolling between fluted rolls. It is essential in this connection that one obtains a semi-product easy to process, porous enough to allow the penetration of reducing gases.It is indicated that the semi-product has a density of 4 to 6.
As already mentioned above, the post-reduction can be controlled by a particular process according to the invention. This result is best obtained by subjecting the temperature or the atmosphere of the furnace and / or the reduction time to regulation. .
When the porous semi-products have been subjected to post-reduction, they are given a shape
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suitable for section reduction electric arc welding. This result can be obtained by a method known per se, for example rolling, compression and / or wire drawing.
Simultaneously with the post-reduction, it is possible to operate sintering and heating to the rolling temperatures. However, in some cases it will be good to perform these three operations separately.
The post-reduction temperature should be between 600 and 1200 C and, preferably, between 800 and 1100 C. The sintering temperature should be between 700 and 1200 C and, preferably, between 1000. and 1200 C, the heating temperature for rolling purposes being substantially in the same range.
During tests, the heating time was kept between 10 and 40 minutes and obtained. good results. However, it should be emphasized that the heating time and the heating temperature depend to a considerable extent on the dimensions of the semi-finished products.
The filler material according to the invention will advantageously be coated with ceramic, such as the metal wires forming the core of conventional coated welding electrodes. As an example of the composition of such a coating of electrodes, the following figures may be quoted roughly:
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<tb>
<tb> Coating <SEP> to <SEP> Coating <SEP> to <SEP> the oxide <SEP> Coating <SEP> basic
<tb> rutile <SEP> organi- <SEP> of <SEP> iron
<tb>
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that ¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯ ¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯ S X50% z'ut3 J has 20% iron oxide 20X high 7% d1 \), " 1llulose 20% deeldspar 30% fluorspar
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<tb>
<tb> 1 <SEP> 1.5 <SEP> of <SEP> lime <SEP> 17% <SEP> of <SEP> silica <SEP> 35% <SEP> of <SEP> powder <SEP> of
<tb> iron
<tb> 1 <SEP> il% <SEP> of <SEP> mica <SEP> 12% <SEP> of <SEP> lime <SEP> 5% <SEP> of <SEP> iron <SEP> at
<tb> silicon
<tb>
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13% ferl'ol11anganèae 25% terro- 5% df "'' manganese * <'- M'c 445% other 5% other 5" other f, 5% water 1% d 'water 0% water
To better illustrate the invention,
we will give a number of examples with reference to the accompanying drawings in which:
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Figures 1 to 3 are micrographs (magnification 300) of a filler material according to the invention, Figure 1 showing the surface, Figure 2 a part located immediately to us.
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nurfat .rt la '.1; Ul "(I 3 le o.) eur.
Figures 4 to 6 show the structure of three welds, one of which (figure 4) is obtained using a filler wire found in
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the trader (hereinafter referred to as normal yarn) and the others (Figures 5 and 6) of which are obtained with the aid of a filler according to the invention (referred to below
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wire L), in all cases using the fondant found on the market.
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Tigu1: 'oS' {to 9 are photographs of sections made through .i- <V grooves, FIG. 7 showing the section of a weld
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au'fil normal and figures 8 to 9 those of isfd '. operated respootiveint3nt with son L-1 and t-e following 1 'ii; veràL 1Gn.
Figure 10 shows the structure of di ;;. one of which (left suudure) is performed at 1 '<.> ;. i.> normal wire and 11 aut1. ' (elté right) with the help of the contribution according to the invention, in the two ci ;, the help of the f.H1.dan.l: which is found in the oommoi, <àoe,
Figure @ is the photograph of an ec: practiced in a weld made on the surface a
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orw3bâ, using a normal wire of 4 mm do dlamètr Ut figure It is the photograph of a where performed in a surface weld with coated ast, using wire L according to the invention, of diameter, and fondant found in merce.
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The figure 1} A to you and 14A to 14F x>. micrographs (grossinnementi 200) 111u8tnnt j,. s1t1un between the painted electrode prdoédcmmcnt 1, -, and the unslit wire forming the core, the series figures 13 showing the normal wire and glues of the 14 to the filler material according to the invention.
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Figures 15 and 16 showing the same
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zone do tr'ana1t: 1.on que: la t1gnl'e! ! cAl fIl8.15 avo ;. a grozzisaement of 400 la iy.tre 15 côriiàaopomlr>% at the o3t lnfriur left of the fle-e bzz at la
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figure 16> 1 n <:.; <= - t't, t.igloU ": Yà, Figures 11 and 18 are at. i:. * # iphiea 111uatrant the d1rfrence between manual welding comprising, one. , u; r '' normal, and the other, a. '' soul in fi. t .. -: ntlon.
1't) t 1'lerea 19 and 'o) ..!'. d1ex.úll1plua des mi.C1 <> aÈ1 '>; 1 w en w, a i yç 1, <'6 tjudupea obconucs using it \:!' J.,; ... i> #ai and.
The fip.t '*. 1 eà,; 3 m,) 4iciont ù 'é' .r <d'eX ('I \ 1plC's d6Ë,!:> Ct'I .. ",'., F) 'tures typiQ'Ks b:) nuea using metal, the welding consisting of wire of the L-1 type according to the invention.
<Desc / Clms Page number 12>
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EXLUPLE 1
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manufacture of filler material.
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We crushed minorai do for concontrd # to your totala in rocha of about 1% or 1.-3uJntani a specific Durfac3 of about 700 c; / *, / <; ii ut oi. port by magnetic concentration: Ui: m.rac .; pJcifiqua aux onvi "Jt8 do 4.500 cm:] 1 C" n 3 we sweep its total rock content down to 0.3 'k, A part of the very concentrated products, we produce Mors du fur spongieuX: by 1 <pfoejdô iï3 nSs.
We push 14 reduction in the iron moussa to about 08.5 ot we rambno the tünÇ) u1 * in charcoal at 0.3% approximately, We crush and we grind Io for sponaieux to obtain grains etuna Maxi size! snlt3 from 1 Mm.
Briquettes are made by cold compressing the material. The pressure d-a ComproBaioa attalut about 2 tonnos / cM 2 ot whno to a donsit
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about
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The post-reduction is carried out in a hot water oven, placing the billettob IN the oven in a moufflo. Lx tcmrieraturu do chauriaie is about I, ItOeC and the atmosphere of 1.> u, o formed \) of gaseous hydrogen. After reduction, the oven is cleaned by spraying <iin>. <G, - ,. -cumps of heating is do 25 Minutes, ".... i, 6-ÔJ (. t Ion of .h1C ...
Subsequent 1-ion coinlio-etci tj4 iumàa;> g% hot auiv ;; nt a classic program fia laminago rctangulaiî "o-.ovn <10 forauivî pqndant 14 pass to sweep the finalu base of wire z 5.0 mm.
<Desc / Clms Page number 13>
EXAMPLE 2
Manufacture of filler material,
A hot rolled wire according to Example 1 was cold drawn to give it a section reduction of about 96%, without intermediate annealing.
EXAMPLE 3 Microscopic examination.
We analyze under a microscope, in an axial transverse section, the filler material obtained according to example 1. Figure 1 shows a micrograph (magnification 300) taken on the surface, Figure 2 a micrograph taken immediately on the surface ot the figura 3 uno micrograph taken at the heart of matter. As shown in the micrographs, the content of non-botanical inclusions and carbides (cementic) creeps towards the core, where ollo becomes relatively large and where inclusions as well as, to a large extent, cementic appear as lamellae, EXAMPLE 4 Welding tests.
Welding tests are carried out in an automatic welder for coated arc welding in order to compare the normal wire and the L wire (filler title according to the invention). The compositions of the two yarns are shown in Table 1 below
<Desc / Clms Page number 14>
BOARD
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<tb>
<tb> Fil <SEP> C <SEP> 8i <SEP> Mn <SEP> P <SEP> S
<tb>
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## Normal wire 0.04 0.02 O, 2 0.007 0.010 L-wire with reductlon i <co) cpl6t <'0.07 0.08 0.12 0.007 0.009.
Post-reduction L wire completed 0.01 0.07 0.14 0.008 0.011 This table allows you to compare the normal wire
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over L POBt-duct1on incomplete (hereinafter called L-lj ot. of wire L at, complete poat-rôduction (hereinafter L-2). It appears that the composition of the ditf4route file varies a lot,! n6MO ai we do not take into account the rock content of the son L.
For welding, flux is used
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araine i, n, measuring a contribution of roaanaz3eas that one trjuvo in the trade; it is adapted to the 8oudao to 11aido of unalloyed wire. The uudago was performed using alternating current.
Table II below shows digital data rolativoo welding.
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TABLE it was at Voltage Speed '"ô' l 'ô ÎÉ [5É [µ ce (volte) zus au eurtace (plaquo do 13 ..) Normal wire 75032 50
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<tb>
<tb> "<SEP> L-1 <SEP> 750 <SEP> 32 <SEP> 50
<tb> "<SEP>" <SEP> L-2 <SEP> "50 <SEP> 32 <SEP> 50
<tb> in <SEP> a double <SEP> <SEP> 675 <SEP> 32 <SEP> 50
<tb>
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V-shape (plaquo do 15axt) Normal wire 750 (aouduro 32 50
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<tb>
<tb> waterproof)
<tb> "<SEP> L-1 <SEP> 575 <SEP> 32 <SEP> 50
<tb> 675 <SEP> d '<SEP> 32 <SEP> 50
<tb> "<SEP>" <SEP> "<SEP> L-2 <SEP> 575 <SEP> 32 <SEP> 50
<tb> 675 <SEP> d '<SEP> 33 <SEP> 50
<tb>
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in sections Ion samples worries. they were attacked with acid and the results of the welding were compared. Figure 4 clearly shows the difference antro los heating effects which appear.
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in welds carried out the es <: a of normal wire ot are surfaced with the aid of L-1 and L-2 wire according to the present invention.
These last welds
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have undergone a significantly greater heating qqo the pJ'em1rGJ co which emerges netoont so much da '4-. talamont areas affected by heat around the cross section of the welds than the
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re-enetratlon depth. For normal wire, the depth is 75 mm. for wire L-1 it is do 9,0 mm and for wire L-2 da 9.5 mm,
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This realization is also reflected by the compositions of different welds, shown in Table III below.
By comparing the case compositions to those worn in table I, we see that the metal
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The base will be higher in QUaotit6 in loo welds oporcea with the help of wires following the iarss than in the welds made using the normal wire.
Co point emerges from this comparison between the contents of aanganàao doa 8OU- dures; we see that the two threads following the in-
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vention, whose initial manalugue contents were trba low, give, gr8.co Itadditim supra from steel with enough bsr.tx toaoew, s manganlse, welds contents an aanaso st .. rieuros A collee obtained "at the help from Fil Dormi,
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Comms indicated in lo ta.ù1.Q / tu 11, we operated don oaoMo do 20tleauu using no normal wire and using L-1 ot L-2 wire according to the invention in a double groove on V practiced) in one,
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plaquo do 15 JI:, \ U, Ilanalo included 6total of 60 "ut the unwashed slice & ut <3o of 2 ma.
We examine the welds with the rays, the wires according to the invention give the welds having an X-ray index of 5 (Absonco de 44-passe), while the weld carried out using normal wire exhibited an X-ray index of 3 (lowest value allowed) due to
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faults at the base resulting from Incomplete Waveform. Comma la Montra Table II, the data
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Num5riquon relating to welding are the same. for all welding on the double V-groove and figures 7,8 ot 9 show the welded samples being cut.
The figura? Show in section the weld made using normal wire in a part free from defects at the base.
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TABLE III ANALYZES Sôudaga caught on the surface
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<tb> Wire <SEP> Solder
<tb>
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dsppcrt llâtal bI filler material! ui Welding un) 1 * zizi1 JIn t '"C Normal wire Q, 04 O, Elâ t7, 4 0.007 0.013 t3, ï3 Q, t? 6 1; zr O, t'08 0.021 1), 00 O, 3i fl, 9 0.010 (\ .021 Ir-1 O, Cf1 O, C6 O, 12 0.007 C, CC # t3, 33 aD, E36 1 'Ir- 0.008 0.021 O, O c' la l, # 0.010 CC! l1.
I, ... 2 0, 01 0, 07 'a, .4 0.009 0.011 C, 3 L, t! B 15 0, Coe 0.031 i3, C:' 1 0, IS 1, 04 0.009 bzz
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By comparing the welding results, we
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notes that the particular advantage of the welds obtained using the wire according to the invention (figures 8 and 9) resided in the fact that, in the case of
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In addition to the fact that they are anointed with x-ray indices as indicated above, only a very slight protrusion will appear from the surface of the plate. This point is im-
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portanco exceptinnnollo for resistance mdcrn3. quo of a weld subjected to a dynamic load (resistance to fatigue).
Under such a load, the notch effect which appears following the transition line between the protuberance formed by the weld and the plate constitutes a major factor,
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We generally pr6, onÓrant with respect to the real properties (0 la matiyne-àt, which cianaidlrabl.o. ment the resistance fi fatigue. Welding opôrb, A, 11 a 1 go .ilH, f ± 1 .il; iypa , h%, (1 iiiHfo%) M6 -s results particularly good here, the notch effect introduced along the transition line between the protuberance forced by the weld and the plate is particularly insignificant.
In practice, it then becomes possible to dis-
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think do maular to cool stands the protuberances formed by the welds, which is prohibited in
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most of the instructions aormalia4or, concarnating the assomblagon souc.ôs destinas oc undergo dynamic water chargas.
It must be said oncora that the solder practiced with the aid of normal wire presents das defects at the base, although to obtain back welds
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c3trlacho helped him with the normal wire, we used a higher current 3atarsa than the calui needed for the L wires (see cable II).
EXAMPLE 5 Welding tests.
We practiced surface welds,
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as in the example above, with the aid of normal thread and da thread L-1 according to the presanta invention.
Table IV below shows the compositiom of the soft yarns used in this example. TABLE IV
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<tb>
<tb> C <SEP> If <SEP> Mn <SEP> P <SEP> S
<tb>% <SEP>% <SEP>% <SEP>% <SEP>%
<tb>
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Normal wire \ 1 ('\ <. O, oa osa C, ax4 0, C3O Wire according to the inventive one (typo L-1) 0.12 0.04 0.14 O, C07 0.016
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We see that here again, the composition of the threads varies greatly.
We still used here the flux used in the previous example and we operate 3 again the
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Soudaga at the & ida c: r alternating current. The thickness of the plate is about 12 am, the 1atait. of 600 amps, the tension of 35 volts and the speed of advance da 50 cm / mn.
After examination with the naked eye, a former referee
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The welding experience could not detect any difference between the different welds.
This is shown in Fig. 10, in which the left weld has been made using normal wire and the right weld using filler materials according to the present invention.
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These çràtiquo (.00 coupla 4 truvwt'a los soft OOUc'1.1l'OO and attttquo to the acid to compare the depth or penetration. Figure 11 shows in section the weld () pJ'Óe to. L ' help of wire noi-mal ot the figura 12 cello opo l'1. \ 1èo do wire on the invention. Here, 01W01'O, it appears that li ox-n1èl'O f3QUÇUX'Q a 4tô corw1èarn'blolnont p1uo chaili- fsa than that QpJ'3 au- fil nortnai ot par hovel planii ;; iô, icjuù 3 1.;, cut'i.jt. due 1 soctiott 4l: a mùtsàre fonduo, on tonstatu tI LUO the relationship between these 8upoyficiaa, jfor the. #Oudu.; E px.1ttiquùJ at the end of the following iavcnticm at for the soldering practiced with the nièo of normal wire, have of 1, 9.
The depth of p.1nàzratlon is 8 mm for the wire according to the invention and 5 mm pcuf 1 (1 normal wire.
This example also shows the relation
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entered the depth of the installation and the co-position of the metals of aoudaga, indicated in the table .. bloau V.
TABLE V
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<tb>
<tb> C <SEP> If <SEP> Mn <SEP> P <SEP> S
<tb>% <SEP>% <SEP>% <SEP>% <SEP>%
<tb>
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Welding to normal wire O, ln n, 23 1, 1. 9 O, 015 0.023
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<tb>
<tb> Soudura <SEP> to the next <SEP> wire <SEP>
<tb> the invention
<tb>
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(typo .74-1) c'Io 0.10 1> #?) Q, 012 fi, OIS EXEMPT
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;
t3Einiq de yaistanoa Môcaniouc We proceeded A do3 osnais do aout * as9, S helped him do son following example 5 in a double
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V-groove pxzstiquba in a 16-year-old plate, i, evanement of the slack being 60 and the non-bisaaut60e slice removing from 2 mrA, Here oneoro, the wire following the invantion obtains an X-ray index of 5, while 10 normal thread obtains an indica iad! Iocr3) do 3, due to the base drops observed over the entire
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welding.
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one xoc, do of mechanical resistance tests whose rbstt3ta, ts are available in the VI eî-, Iossous tublaau.
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TI, 3T ;; - t3 'I
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Yarn i'ormil Yarn according to the invention DIN test tube Test tube Test tube Test tube
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<tb>
<tb> perforated <SEP> DIN <SEP> perforated
<tb> Char .., <SEP> breaking
<tb>
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k6 / "lJ '5l'i 52 ,? 527 58 5
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<tb>
<tb> Come on: <SEP>. <SEP>, <SEP>% <SEP> 13 <SEP> 63 <SEP> 14.5 <SEP> 78
<tb> on <SEP> bar
<tb> notched
<tb> Test <SEP> temperature
<tb>
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Kgm 00 +0 -10 -10 IV, 1 3.7 5.3 4.1
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The tests of the 6131lict '! Are carried out on a bar (: notched a V and the figures given are repeated. The average number of figures obtained over a large number of tests.
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RXi: MPLE 7.
Ms' '' - - s.
We uir,>:>; 1 1J.l of the L-2 type according to the invention Uu 0vètt.:! T. \, Mts class1qus for electrodes 4u type cera-;> ;: qr = iwx 1 '; \ ns d (- comparison with the electrodes of "-, 4ge manuel that \; rouV (, 1 in the trade. The rcv3 '... tntlcnts or coating ueuayde are the basic one,;' another kind oxidized of fur and: the third of the kind organic rutilu .
Regardless of the nature of the coatings used, electrode tips and craters that appear
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when the welding process is interrupted, there are characteristic differences between the ma- and
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tîère contribution according to the invention / the electl'odo3 5. ÂtnO. in classic threads. This is illustrated by t1gurf: lJ 13 and 14, the first of which is a m1crogrnph10 of the
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transition zone between the previously melted electrode tip and the non-wavy core of the conventional electrode and the second ones are corresponding views of:. ¯Y r, rw with core <: n metal wire formed from primer material: iuiiai <1 invention.
It can be seen that the difference noted ne r, iL, Î 1 ", '\)" \ 3 only of the difference between the caM contents of the conventional yarn and of the following yarn lt 1nv.:nr ".d' .. s' ;,;. renoe reflected by the relative importance of the security of the tl '.. ns1tion area was the {.1J.'t: ml t.:l' C; -s: \. 1 .. ù. i:> r;:; ùnce of such. ::. xiw ûe transition J,; I .., le :: 1; rà: i; 1, ± <1 effect, we rümal'qu0 also cjuu J.1 ..; 1 ': 1t, .1-'1' ''. ' d '. l rt following. xxt, r.n.à.or undergoes a' à.! b.'l1 ..; nt vid; n1; relating to inclt1: f 011 $ non "',. : .. t 1'1 :; ':: si ".: uées' t1. 1, <'l ;;:; lr.a .. go immediately :: 1.1 1 O"' '' lI.t.) ., - ',', 1 FI droplet of filler 4 here 1'.tJ. unmelted forming 1 tamc. Luts 1nclt: Jions nvn mtalliquú3 which .. in the original state, are.
Ltr .. \.! 1i.rl.1s, sc .. :: have the actl3nt for formalin 'more less spherical and larger inclusions and turns out to have changed composition.
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when subjected to microprobe analysis.
Consequently the test results indicate that the non-metallic inclusions are at the melting point.
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Zion much lower than the surrounding metallic material in the filler wire following the ... lv "" nt1on.
Thus, not only do they melt earlier z 1.:, Surrounding metal, but they also undergo: Uit <; jjement of form and composition by diffusion in:. Total
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not melted.
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It has been found possible to assess the initial state as the altered state of non-metallic inclusions., By analysis. the microprobe .. During this analysis, it was found that the inclusions are two-phase in both cases and the passage from the initial state to the modified state is illustrated by Table VII and by Figures 15 and 16 .
Phase C lights up and phase D dark (figure 15) corresponding to the two phases present in the initial state and phase A light and B dark (figure 16) to the Modified phases,
From Table VII the reaction is evident, '
Phase C + phase D # (phase A + phase B)
In the meantime, there is primarily a conversion of the MnO and CaO contained but other elements also take part in the reaction during the process of formation of the more easily fusible inclusions (phase A + phase B) ,
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Phase A 15% mno, 16% fs' (O.4 ()% v 2 05P 9% Caû ,, r ,, 4TIO Phane B; 15% MnO. 105 cO. -.-- # 9% Ca0 1;% 'l'10 >>;> 53J "];
a 20% Morio, 33% peo 4 &% v 2 05 # ............. 6'l'102 '"' '' '' ''. '' 'J'"> life D: ------- 15% F <noi, # --.-. 30% CaO, -.......- 5O% ao .: Regarding the number of craters, figures 17 and 18 show the difference between a leetl'O "of for manual welding with a conventional metal wire core and an ems electrode in accordance with the invention. This (figure 18) provoq <1 ;; on the coating of the electro * of a thermal effect nt: t il'0meut dl referent (arrow E), .b 1 ;; mount ;; more avantúg ",;. t <iii; which appears when we use a classical f: U as the soul (arrow P). The for .. i ùt.lun in crater is ally. more pronounced here than 1." lf '. 1t figure 17.
$ ll1vant)]! 'example, it cat' evidf-nt that both the r ± 4ue- 2: Jn of thermal conductivity: that the increase, of the electrical stress obtained ùJns the input material :: l1J vl'.nt invention t.:ntl.'atnt !nt a radical modification <.1. advantageous of the thermal equivalence appearing in .1 'psintM of the electric, of both manual welding and: QII1ú. t "l (read.
1, this example further illustrates one of the reasons for the present: the controlled arcing effect "mentioned above appears, which results in a more pronounced concentration of Ttï'c with the input material. according to the invention, the reason is as follows that the non-metallic materials qi, in the welding t?; anu-? l contain -.------; ... ..Q du. f <\ 1 ",".; '(j and qul, elans 14 ("' ldhl1 ;! automatic J pcrUWIl! t encosse de 3.'cm'b- dl 'élec% OEie, $ ma18:,; n; sl nu fondant en powder which i # J # 1,14 <,; the point of sc, acix; e, Hont supplied to the arc. quaïd
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The filler material according to the invention is used by this filler material itself in the form of oxides and silicates which are easy to melt and which are highly ionized.
The example further indicates, with regard to welding with coated electrodes, that the heat loss experienced upstream in the core wire is appreciably lower in the following filler material. the invention only in the core of conventional wire. This fact itself has the consequence that many electrode coatings, which are affected beyond certain temperature limits, as to the effect they must exert on the formation of craters and on the arc, are not so easily overheated when using high thermal resistance L wires,
EXAMPLE 8 Miere-tests.
Figures 19, 20, 21 and 22 show examples of typical micro-structures of welds obtained using normal wire (Figures 19 and 20) and using L-1 type wire according to the invention (Figures 21 and 22).
The composition of the yarns is that given in Table III above (normal yarn and L-2 yarn respectively).
It can be seen that the micro-structures of the welds obtained using normal wire exhibit a characteristic difference from those of the welds obtained using the input material according to the invention. The latter contain an obviously higher fraction of eutectic phases (bainite and fine perlite), which indicates, as we know, that the welds have a better resilience on a notched bar.
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Such structures also characterize welds with low carbon contents and relatively high manganese contents.
A new advantage; of the invention thus lies in the fact that such a result can be obtained although the filler material according to the invention is very weakly alloyed, this owing to the fact that the melting of the base metal is much more pronounced than in the welds opefated to normal wire.