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I!Proc/d6 de soudace à l'arc par impulsions avcc des électrodes fusibles et dispositif pour sa réalisation".-
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La présente invention concerne les procédés de soudage à l'arc par impulsions avec des électrodes fusibles, utilisés dans le domaine de la construction mécanique pour le soudage des aciers au carbone et alliés, ainsi que des' métaux non-ferreux et de leurs alliages.
On connaît des procèdes de soudage à l'arc par .impulsions avec des électrodes fusibles sous atmosphère pro- tectrice, dans lesquels on superpose à un arc ininterrompu -en courant continu des impulsions de courant de même polarité.
L'invention de ces procédés réside dans le fait que le sou- dage s'opère seulement avec un arc ininterrompu sans courts- circuits, la pièce recevant de grandes quantités de chaleur et les impulsions de courant débitées étant prolongées et de faible intensité ; il en résulte que le métal de l'électrode est transféré sur la pièce sous forme de jets de fines goutte- lettes de différentes grandeurs qui sont considérablement surchauffées par l'impulsion de courant. On observe alors une oxydation intensifiée et la combustion des additions utiles de l'alliage, les propritétés mécaniques et anti-cor- rosives du cordon sont alors affectées et il se dégage une grande quantité de gaz nocifs, surtout pendant le soudage des alliages de l'aluminium et du cuivre.
En outre, cette impulsion de courant prolongée débitée en présence d'un arc ininterrompu, provoque un accrois- sement des dimensions du bain de fusion sur la pièce et une augmentation de sa fluidité, ce qui rend le soudage vertical et au plafond plus difficile. te soudage est en outre réalisé
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avec des impulsions de paramètres identiques, ce qui limite les possibilités de modification suivant le besoin de la vites- se de fusion de l'électrode, de la forme du cordon et du cycle thermique, et rend impossible leur modification indépendamment du-'transfert du métal de l'électrode sur la pièce.,
On connaît un procédé de soudage avec courts-circuits, cependant, lorsqu'il est utilisé avec une producticn suffisam- ment élevée,
il est accompagné de crachements de métal accrus et nécessite des opérations supplémentaires pour le nettoyage du cordon.
Le but de la présente invention est de remédier aux inconvénients cités ci-dessus.
Dans la présente invention on sepropose donc de mettre au point un procédé de soudage à l'arc par impulsions à électrode fusible avec superposition sur l'arc d'impulsions de courant, des courts - circuits étant provoqués ou non pendant le soudage, dans lequel la surchauffeet l'oxydation des gouttes du métal de l'électrode et du cordon seraient minimes, le dégagement des gaz nocifs insignifiant, et à l'aide duquel seraient considérablement améliorées les propriétés mécaniques et anti-corrosives du cordon-
En outre, les dimensions du bain de fusion de la pièce et la fluidité de celui-ci seraient assez faibles et permettraient de souier des cordons verticaux et au plafond, les crachements de métal de l'électrode étant alors réduits.
De plus dans le procédé élaboré, il seraitpos- sible de varier pandant le soudage la vitesse de fusion de 1?électrode, les fermes et des cotes du cordon, ainsi que le cycle thermique dans de lardée limites, indépeniemment du transfert du ménal de l'électrode.,
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Ce problème est :'CÛJ.Ll. pr.r 1. :
.5.t qu" reliant'le
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soudage avec courts-circuits, on assure à chaque impulsion de courant le transfert du métal de l'électrode sur la pièce goutte à goutte, en débitant pendant la période d'arc des impulsions de courant d'intensité Iimp = (2 à 12) I1, d'une durée de timp = 1 à 15 ms avec une vitesse d'accroissement imp di. de l'intensité de l'impulsion imp/dt = 200 à 5000 kA/s et avec une fréquence de récurrence f = 5 à 300 imp, par secon- de.
Dans le soudage sans courts-circuits, on assure par chaque impulsion de courant le transfert goutte à.goutte du métal de l'électrode sur la pièce en injectant dans l'arc inin- terrompu des impulsions de courant d'intensité Iimp=(6 à 12) I1, d'une durée de timp = 1 à 3,5 ms avec une vitesse d'accroissement de l'intensité des impulsions diimp/dt = 700 à 5000 kA/s et avec une fréquence de recurrence f = 25 à 300 impo par seconde.
Pour la commande de la fusion de l'électrode, du cycle thermique et de la pénétration dans la pièce, avant de superposer sur l'arc les impulsions de courant citées qui assureront le transfert goutte à goutte du métal de l'élec- trode sur la pièce, on injecte dans l'arc une impulsion ou un croupe! d'impulsions de courant d'intensité Iimp = (2 à 5) I1, d'une durée t..,., == 3,5à 15 ms, avec une vitesse d' accroisse- imp di aient. de l'intensité des impulsions diimp/dt = 30 à 700 kA/s.
four améliorer la stabilité de l'arc,avant la super- position sur celui-ci des impulsions en question assurant le transfert goutte à goutte du métal de l'électrode sur la pièce, on injecte dans l'arc une impulsion oa un groupe d'impulsions de courant d'intensité Iimp = (2 à 10) Il, dune durée timp =
Orß à 0,9 ms avec une vitesse d'accroissement de l'intensité di. de l'impulsion imp/dt = 700 à 7000 kA/s.
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Pour la réalisation du procédé de soudage à l'arc par impulsions, dans le bloc générateur d'impulsions de cou- rant du dispositif pour le soudage à l'arc par impulsions, on monte en série avec la capacité de décharge, par l'inter- médiaire d'une valve commandée, une réactance d'induction et une résistance réglable, le circuit ainsi réalisé est branché en dérivation au redresseur principal.
Il est avantageux de brancher l'enroulement pri- maire du transformateur de charge du bloc générateur en série dans le circuit du courant redressé du redresseur principal, afin que le bloc de commande de la valve de dé- charge ait une réaction de tension avec l'arc.
Il est souhaitable de brancher l'enroulement pri- maire du transformateur de charge du bloc générateur d'im- pulsions de courant et le bloc de commande de la valve de décharge au secteur par l'intermédiaire d'un transformateur, et de réaliser l'ajustage de telle façon que la charge de la ca- pacité s'effectue au cours d'une demi-période et la décharge, au cours de l'autre demi-période de la tension du secteur.
Dans l'exposé qui suit l'invention est expliquée par la description des exemples d'exécution et par les des- sins annexés qui représentent : la fig. 1, les courbes de tension et de courant dans le cas de soudage avec courts-circuits, à superposition d'impulsions de courant à paramètres identiques, suivant l'invention; la fig. 2, les courbes de tension et de courant dans le cas d'injection d'un groupe d'impulsions de différents paramètres, assurant la commande de la fusion de l'électrode, de la forme du cordon et du cycle thermique de soudage; la fig. 3, idem, avec injection d'un groupe d'im-
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pulsions de différents paramètres assurant l'amélioration de la stabilité de l'arc ;
la fig. 4, les courbes de tension et de courant dans le cas de soudage sans courts-circuits, avec superposi- tion programmée des impulsions ; la fig. 5, idem, lors du débit de groupes d'im- pulsions de différents paramètres, assurant la commande de la fusion des électrodes, de la forme du cordon et du cycle thermique de soudage; , la fig. 6, le schéma électrique de principe du dispositif pour le soudage à l'arc par impulsions, avec courts-circuits,, suivant l'invention; la fige 7, idem, pour le soudage à l'arc par im- pulsions sans courts-circuits.
Le soudage à l'arc par impulsions à l'aide d'une- électrode fusible avec courts-circuits, par exemple sous des atmosphères protectrices, est réalisé de la façon suivante : Le soudage s'opère avec avance de fil électrode à une vitesse constante vers la pièce. La vitesse d'avance du fil électrode, la tension d'arc, les caractéristiques de la source d'alimen- tation de les paramètres des impulsions sont choisis de façon que le processus de soudage se déroule avec variations pério- diques de la vitesse de fusion du fil, de la longueur de l'arc et avec court-circuitage de l'intervalle de décharge par les gouttes du métal d'électrode liquide. Le début du processus de soudage est réalisé par un des procédés déjà connus, par exemple en enclenchant simultanément l'avance du fil et la source d'alimentation.
Lorsque le fil contactela pièce, l'in- tensité mone brusquement, le fil électrode est surchauffé et grille avec explosion.. L'arc s'amorce et le soudage commence.
La fig. 1 représente la courbe des variations de la tension u
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et da courant i au cours du soudage à l'arc par impulsions à l'aide d'une électrode fusible sous atmosphères protectrices, Le tronçon de la courbe de tension A correspond à une baisse brusque de la tension pendant la période de court-circuit au début du processus et pendant le déroulement stable de celui- ci. Les points A' et A" correspondent à l'amorçage et à son rétablissement de l'arc après les courts-circuits. Le tronçon B correspond à l'intensité de l'arc; et le tronçon C, à l'in- tensité de l'impulsion.
Au bout d'un intervalle de temps prédéterminé t1, après l'amorçage de l'arc A, sur l'arc d'in- tensité Ii est superposée une impulsion de courant Iimp de même pclarité que le courant de l'arc. Pour obtenir un bon déroulement du processus et pour la commande de celui-ci, on choisit des impulsions de courant d'intensité Iimp (2 à 12) I1, d'une durée timp = 1 à 15 ms avec une vitesse de imp d'accroissement de l'intensité de l'impulsion imp/dt 200 à 5000 kA/s et à une fréquence de récurrence des impulsions f = 5 à 300 impulsions par seconde.
Fendant l'action de l'impulsion de courant (tronçon C de la courbe) il y a accélération de la fusion du fil élec- trode, formation à son extrémité d'une goutte de métal liquide, augmentation de la profondeur et rie la largeur de pénétration
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dans la pièce.
Sous l'effet des forces {J.ectrodyr;;:1miq'l(' un- gendrées par l'i#pli0 de courant, eL 1<. la suite de la rô- duction de la vitesse de fusion du fil à la fin de l'impulsion
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de courant, la goutte du métal dE? ],.t 61ectrod ^..t,u:l"st:i:v':, u ::';1... déplacer vers le pièce et court-"?inuit'=' l'arc ( t: û.yt:xr A <1> la courbe de tension et D} sur la courba ce coursnt) Ei#y1=itp le transfert, de la goutte à la pièce e51 :).ç'c61fr.: j>ur ra- tion de la force électrod ,nazi;>Me ant?:Îdr$ !'a:' 1.' ,;croiDnnt
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du courant de court-circuit (tronçon D). La goutte est transférée sur la pièce. Le transfert s'achève par la com- bustion explosive du point liquide entre la goutte et l'élec- trode..
A ce moment l'arc se réamorce (point A") et, ensuite, tout le processus recommence. Chaque impulsion provoque le transfert d'une goutte seulement de métal de l'électrode sur la pièce. La fréquence de récurrence des impulsions n'est pas constante, elle est déterminée par le nombre de courts-circuits de l'arc, c'est-à-dire qu'elle dépend du processus même du soudage. Le signal-ordonnant l'injec- tion de l'impulsion avec un retard t, est produit par la brus- que variation (augmentation) de la tension aux réamorçages de l'arc (points A', A" etc).
Un exemple d'exécution de ce processus peut être donné par le soudage sous gaz carbonique d'un acier au car- bone de 5 à 6 mm d'épaisseur. Le soudage est réalisé en courant continu à polarité inverse, de 250 A, sous une ten- sion d'arc de 26 à 28 V, avec un fil électrode de 1,6 mm de diamètre. Sur l'arc sont superposées des impulsions de courant d'intensité Iimp = 2,5.250 = 625 A, d'une durée de
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di. J. 350 kA/s. réal45ation pro- timp : 8 ms, avecimp/dt = 350 kA/s. La réalisation du processus suivant le schéma indiqué assure approximativement, une double augmentation du rendement au soudage des cordons d'angle et exclut presque totalement les crachements.
Suivant le schéma proposé on peut également réa- liser le soudage sous gaz inertes (Ar, He et leurs mélanges) de matériaux comme , par exemple, le cuivre, l'aluminium, le titane et leurs alliages.
Pour la commande de la fusion du métal de l'élec- trodé, de la forme de la pénétration du cordon, du cycle ther- mique de soudage et de la stabilité du processus indépendam-
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ment du transfert du métal de l'électrode sur la pièce au cours du soudage avec courts-circuits, quelles que soient les positions, on injecte dans l'arc, pendant la période où il est amorcé, avant la superposition de l'impulsion prin- cipale assurant le transfert de la goutte de métal de l'élec- trode à la pièce, une ou plusieurs impulsions auxiliaires de courant de paramètres identiques ou différents.
Chacune de ces impulsions joue -alors un rôle bien déterminé), indé- pendamment des autres impulsions, ce qui fait que, suivant le but visé, par les combinaisons de paramètres des impul- sions auxiliaires, leur nombre et leur polarité peuvent être différents. En ce qui concerne le reste, le schéma de dé- roulement du processus reste le même que dans le cas d'injec- tions d'impulsions isolées. L'allure des courbes de tension u et de courant i au cours du soudage à l'arc par impulsions à l'aide d'une électrode fusible sous atmosphères protectrices, avec superposition sur l'arc de groupes d'impulsions de courant assurant la commande de la fusion de l'électrode, de la pénétration et du cycle thermique, est montrée à la fig. 2, et l'amélioration de la stabilité de l'arc à la fig. 3.
Les tronçons A de la courbe de tension et D de la courbe de courant correspondent aux périodes de courts-circuits. Les points A' et A" correspondent à l'amorçage de l'arc et à son rétablisse- ment après les courts-circuits. Les tronçons B sur la courbe de courant correspondent aux périodes d'arc; et les tronçons C', C" et C"', aux groupes d'impulsions de courant consécu- tifs. Le temps t, est le retard de superposition de la première impulsion des groupes; t'imp, t"imp et t"'imp' les durées des impulsions; t2, t'2 et t"2, les intervalles de temps entre les impulsions; II, l'intensité d'arc; I'imp' I"imp et I"'imp'les intensités des impulsions.
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Des notations analogues ont été adaptées aux fig. 4 et 5. Pour la commande de la fusion de l'élec- trode, de la forme du cordon et du cycle thermique de sou- dage (fig. 2), les paramètre? adoptés des impulsions auxi- liaires sont: intensité Iimp = (2 à 5) II, durée timp = 3,5 à 15 ms et vitesse d'accroissement de l'intensité des impulsions, diimp/dt = 30 à 700 kA/s. Pour améliorer la stabilité de l'arc (fig. 3), les paramètres'adoptés des Lmpulsions de courant sont: Iimp = (2 à 10) Ii, timp = 0,1 à 0,9 m/s, di. imp/dt= 700 à 7000 kA/s. Dans le processus de soudage donné, le temps t1 d'injection de la première impulsion après l'amorçage de l'arc et les intervalles entre impulsions t2, t3 sont imposés par un programme.
Le temps d'injection de tout le groupe d'impulsions et la fréquence de récurrence de ces groupes d'impulsions sont déterminées par la fréquence des courts-circuits de l'arc, c'est-à-dire qu'ils dépendent du processus de soudage. Le signal ordonnant l'injection d'un groupe d'impulsions de courant est produit par la variation brusque de la tension pendant le processus de soudage, par exemple lors de l'amorçage de l'arc (points A; A" etc.).
La conduite du processus de soudage avec superposi- tion sur l'arc de groupes d'impulsions de différents paramètres, augmente considérablement les possibilités de commande de la fusion du métal de l'électrode, de la pénétration dans la pièce, de la forme du cordon et du cycle thermique de soudage, accroit le rendement et améliore la qualité des cordons tout en permettant d'élargir notablement la gamme des épaisseurs du métal à souder.
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Le procédé de soudage à l'arc par impulsions suivant l'invention peut être également réalisé sans court-circuitage de l'arc. Le soudage est alors opéré en superposant sur l'arc à courant continu Il des impul- sions de courant Iimp de même polarité et de paramètres identiques, ou des groupes d'impulsions de courant de dif- férents paramètres. La fig. 4 montre l'allure des courbes de tension u et de courant i d'arc dans le cas de soudage à l'arc-par impulsions à l'aide d'une électrode fusible sous atmosphères protectrices, avec superposition d'impul- sions de courant Iimp de paramètres identiques. Les tronçons B sur la courbe de courant correspondent au courant d'arc avant l'injection des impulsions, les tronçons C', aux impulsions de courant. Les intervalles de temps entre les impulsions t'2 et t"2 peuvent être les mêmes et peuvent différer.
Le soudage à l'arc par impulsions sans courts-cir- cuits, est réalisé avec avance continue du fil électrode vers la pièce. Le soudage est commencé de la même façon que dans le soudage avec courts-circuits. Dans la réalisation du pro- cessus de soudage avec superposition d'impulsions de qourant de même intensité, les paramètres des impulsions doivent obligatoirement être choisis de façon que chaque impulsion transfère de l'électrode à la pièce une seule goutte de mé- tal liquide. Afin d'obtenir ce résultat, les paramètres des impulsions de courant sont choisis: Iimp = (6 à 12) II, timp = 1 à 3,5 ms, vitesse d'accroissement du courant d'im- pulsions diimp/dt = 700 à 5000 kA/s et fréquence de récur- rence f= 25 à 300 imp par seconae.
Dans l'intervalle entre impulsions il y a fusion ralentie des électrodes par l'arc à intensité II. Lorsque
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l'impulsion est superposée, la fusion du fils s'accélère, une goutte est formée et transférée de l'électrode sur la pièce. Ensuite, tout le processus de soudage recommence.
Le transfert goutte à goutte permet de commander le déroule- ment des réactions métallurgiques au cours du soudage et d'obtenir des cordons à autes qualités mécaniques et anti-corrosives. Le soudage par impulsions suivant l'in- vention, assure l'obtention d'une microstructure plus fine lors du durcissement du cordon, à la suite de quoi la stabilité des joints contre la fissuration s'améliore.
La fréquence d'injection des impulsions peut varier de 25 à 30 impulsions par seconde, suivant la vitesse néces- saire de fusion des électrodes et la profondeur de pénétra- tion dans la pièce. Par expérience, il a été établi qu'en augmentant la fréquence des impulsions, la vitesse de fusion de l'électrode et la profondeur de pénétration dans la pièce augmentent. L'injection des impulsions peut être ordonnée selon un programme pré-établi, on dépendre du déroulement du processus de soudage lui-même. L'injection des impulsions peut être ordonnée, par exemple'par la modification de la longueur de l'arc et de la tension lorsque les gouttes croissent, ou par la variation de la quantité d'électricité, qui est proportionnelle à la longueur de fil électrode fondu.
Le processus de soudage sans courts-circuits peut également être réalisé en superposant sur l'arc des groupes d'impul- sions de différents paramètres. Dans ce cas, pour'commande de la fusion de l'électrode, de la forme et jes cotes du cordon, du cycle thermique de soudage et de la stabilité de l'arc indépendamment du transfert du métal de l'élec- trode, avant l'injection (le l'impulsion de courant princi- pale assurant la transfert d'une goutlede métal de l'élec-
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trode à la pièce,on injecte dans l'arc une ou plusieurs impulsions de courant auxiliaires de paramètres et de po- larité identiques ou àifférents.
Le processus de soudage suivant l'invention s'opère de la même façon que dans le cas d'injection d'in- pulsions de paramètres identiques. La fig. 5 montre l'al- lure des courbes de tension u et de courant i quand on in- jecte dans l'arc trois impulsions de courant I'imp' I"imp et I"'imp de différents paramètres. Les tronçons B de la courbe de courant correspondent au courant d'arc, avant l'in- jection des impulsions, et les tronçons C', C" et C"', au courant de la première, de la deuxième et de la troisième impulsions. Les impulsions I'imp' I"imp (tronçons C' et C") sont des impulsions auxiliaires; I'"'imp (tronçon C3') est l'impulsion principale.
Les impulsions auxiliaires sont choisies de façon qu'elles ne provoquent pas la chute de la goutte de l'électrode, mais assurent seulement la com- mande de la fusion de l'électrode, de la forme de pénétra- tion et du cycle thermique ou de la stabilité de l'arc.
Pour la commande de la fusion de l'électrode,. de la forme du cordon et du cycle thermique de soudage, les paramètres des impulsions de courant sont choisis : inten- sité Iimp = ( 2 à 5) Il, durée timp = 3,5 à 15 ms, vitesse d'accroissement du courant de l'impulsion diimp/dt = 30 à 700 kA/s. Pour améliorer la stabilité de l'arc, les paramètres des impulsions de courant sont choisis : Iimp = (2 à 10) Il, timp = 0,1 à 0,9 ms, diimp/dt = 700 à 7000 kA/s. Les paramètres àe l'impulsion principale sont choisis identiques pour le soudage avec des impulsions
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à paramètres identiques. La combinaison des paramètres des, impulsions auxiliaires et de leur polarité est choisie différente, en fonction de la modification nécessaire des caractéristiques technologiques du processus de soudage.
La fréquence d'injection des groupes d'impulsions peut être imposée par un programme invariable, sans liaison avec le processus de soudage, ou être déterminée par le déroulement du processus lui-même, c'est-à-dire asservie au processus de soudage. L'injection des groupes d'impulsions peut être ordonnée par la modification de la tension d'arc, par la va- riation de la quantité d'électricité ou par d'autres caracté- ristiques du processus du soudage.
Le dispositif (fig. 6) pour la réalisation du pro- cédé de soudage à l'arc par impulsions avec courts-circuits est constitué par le redresseur principal 1 alimentant l'arc périodique et assurant le dérculement du processus avec des courts-circuits, et par le bloc 2 générateur d'im- pulsions fournissant les impulsions de courant ayant les paramètres indiqués plus haut, et les injectant dans l'arc lorsqu'il est établi.
Le redresseur principal 1 comporte un transformateur triphasé 3 d'alimentation avec caractéristique dure et tension réglable, un bloc redresseur 4 constitué par un montage en pont triphasé et une self réglable 5. Le redresseur princi- pal 1 a une caractéristique volt-ampère tombant faiblement.
Ses propriétés dynamiques sont réglées par la self 5.
Le bloc 2 générateur d'impulsions de courant est constitué par le transformateur de charge 6, le redresseur à une demi-période 7, la capacité de décharge 8, la valve de décharge commandée 9, le bloc de commande 10, la réactance
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d'induction 11 et la résistance 12 réglables dans le circuit de décharge de la capacité 8. L'enroulement primaire 13 du transformateur de charge 6 est branché en série dans le circuit du courant redressé du redresseur principal 1. Le circuit de décharge de la capacité 8 est branché en dérivation aux bornes du redresseur principal 1.
Le bloc de commande 10 de la valve de décharge 9 est branché en parallèle aux bornes du redresseur principal 1 et comporte une réaction de tension qui envoie le signal de déblocage à la vave de décharge 9 lorsque la tension croit brusquement, Le bloc' de commande 10 peut être réalisé d'après les montages or- dinaires de l'électrotechnique et sa description n'est pas donnée dans ce texte. Le processus commence de la même façon que dans le soudage ordinaire avec électrode fusible.
L'alimentation de l'arc 14 est assurée par le redresseur principal 1. Lorsque l'arc est amorcé, le fil électrode 15 fond et il se forme à son extrémité une goutte qui court- circuite l'arc 14. Au moment du court-circuit, la tension tombe brusquement et l'intensité augmente dans le circuit de courant redressé du redresseur principal 1. Sur l'en- roulement secondaire 16 du transformateur de charge 6 ap- paraît une tension et la capacité 8 est chargée jusqu'à la tension prescrite dont la valeur est réglée par le trans- formateur de charge 6. Après le transfert de la goutte sur la pièce 17, l'arc 14 s'amorce. La tension monte alors brusquement.
Dans le dispositif en question, cette brusque augmentation de la tension à l'amorçage de l'arc 14 (points A' et A" sur les fig. 1,2 et 3) sert de signal, capté par la réaction du bioc de commande 10 qui, à des intervalles de temps prédéterminés, débloque la valve de décharge 9.
Il y a décharge de la capacité 8 sur l'arc 14. Les para-
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mètres de l'impulsion de courant doivent être établis en choissant la valeur de la tension de charge, de la capaci- té 8, de la réactance d'induction 11 et de la résistance 12, c'est pour cette raison que les éléments en question sont réalisés réglables. L'injection de l'impulsion de courant .dans l'arc provoque une accélération de la fusion du fil électrode 15, la formation sur celui-ci d'une goutte de métal liquide, ainsi que la fusion partielle de la pièce 17.
La valeur de l'intensité pendant la période d'im- pulsion et après le passage de celle-ci, ainsi que la vitesse d'avance du fil électrode 15 et la tension du redresseur principal 1, sont choisies de façon que pendant l'impulsion il y ait fusion intensive du fil électrode 15, supérieure à sa vitesse d'avance, et qu'après le passage de l'impulsion de courant, au contraire, la vitesse de fusion soit infé- @ eure à la vitesse d'avance. Grâce à un tel choix du rap- @t des intensités d'arc 14, après le passage de l'impulsion courant, la vitesse de fusion du fil électrode 15 diminue la longueur de l'arc 14 se réduit progressivement.
Le ';' lectrode 15 avec la goutte liquide à son extrémité se @che du bain de fusion de la pièce 17 et court-circuite
14. 'Ensuite, la goutte est transférée au bain de fusion iiéce 17 sous l'action des forces électrodynamiques, @ ces d'attraction superficielle et de la pesanteur.
@ tère du transfert est déterminé par propriétés dyna- mique @ redresseur principal 1. Au moment du court-circuitage, une brus@@e variation de la tension et du courant se produit dans le circuit, et tout le cycle de travail suivant de la source d'alimentation recommence. Le processus de soudage est coupé comme à l'ordinaire. Pour le soudage à l'arc par impulsions sans courts-circuits, l'on peut utiliser le disposi-
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tif dont le schéma électrique de principe est représenté à la fig. 7.
Le dispositif pour le soudage à l'arc par impul- sions sans courts-circuits, est constitué par le redresseur principal assurant l'entretien permanent de l'arc 14, et par le bloc 2 générateur d'impulsions de courant, branché en dérivation au redresseur principal 1 et assurant l'ob- tention des impulsions de courant ayant les paramètres in- diqués plus haut, ainsi que leur injection dans l'arc 14.
Le redresseur principal 1 est réalisé d'une façon identique à celle du dispositif (fig. 6) pour le soudage à l'arc par impulsions avec courts-circuits. Le bloc 2 générateur d'impulsions de courant est constitué par le transforma- teur de charge 18, le redresseur à une alternance 19, la capacité de charge 20, la valve de décharge commandée 21, la réactance d'induction 22 et le bloc de commande 23 de la valve de décharge 21. L'enroulement primaire 24 du trans- formateur de charge 18 est alimenté à partir d'un secteur à courant alternatif de 50 Hz, et l'enroulement secondaire 25 fournit la tension de charge, par l'intermédiaire du redresseur 19, à la capacité de charge 20. Le circuit de décharge comporte une valve commandée de décharge 21 et une inductance 22 ; est branché en dérivation aux bornes du redresseur principal 1.
Le bloc de commande 23 de la valve de décharge 21 est alimenté par l'enroulement supplémentaire 26 du transformateur de charge 18 ; ilest constitué par le transformateur 27, la capacité 28, les résistances 29, 30 et 31 et les valves 32 et 33, Lorsque le'transformateur de charge 18 est connecté au secteur à courant alternatif, la capacité de charge 20, par l'intermédiaire du redresseur à une alternance 19, est rechargée jusqu'à la valeur de crête
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de la tension fournie par le transformateur de charge 18 à l'enroulement secondaire 25. Le courant de charge est limité par la réactance de fuites du transformateur de charge 18; Le bloc de commande 23 est ajusté de façon que pendant la charge de la capacité 20 la valve de décharge 21 se ferme.
Durant la dernière période de demi-transformation,la valve de décharge 21 couvre et la capacité 20 se décharge sur l'arc 14. Il se forme alors une puissante impulsion unipolaire. Le commande du déblocage de la valve de décharge 21 est assurée par un déphaseur statique ordinaire, alimenté à partir de l'enroule- ment supplémentaire 26 du transformateur d'impulsions 27 à noyau de ferrite 34, Ce dispositif débite des impulsions de courant à une fréquence de 50 imp. par seconde.
Les avantages du soudage à l'arc par impulsions à l'aide d'une électrode fusible d'après la présente inven- tion, peuvent être très bien illustrés par un exemple de soudage sous argon de toute une série de métaux tels que les alliages- de l'aluminium, du cuivre, du titane et de l'acier inoxydable. Le soudage est réalisé sans courts-circuits, avec l'intensité de polarité inverse. Sur l'arc, on superpo- se des impulsions de courant de paramètres identiques. On emploie des installations semi-automatiques ordinaires, à vitesse constante d'avance du fil électrode. L'alimentation de l'arc est assurée par la source décrite plus haut, suivant l'invention (fig. 7). Le soudage peut être exécuté avec des fils ayant la section jusqu'à 2,5 mm de diamètre, en toutes les positions.
Le processus avec transfert par gouttes fines du métal de l'électrode se déroule dune façon stable, avec des intensités à peu près, deux fois plus faibles que les intensités critiques ordinaires (voir tableau).
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TABLEAU
EMI19.1
<tb> Matériau <SEP> à <SEP> souder <SEP> Limite <SEP> inférieure <SEP> des <SEP> intensités <SEP> de <SEP> service <SEP> (A)
<tb>
<tb> au <SEP> cours <SEP> du <SEP> soudage <SEP> avec <SEP> fils
<tb>
EMI19.2
JÉ 1,2 mm µ 1,6 mm µ = 2,0 mm é=2,5mm Alliage d'aluminium 10. --- 1O-170 180-200 220-240 et, de magnésium 20o30 30-40 50-55 75-80 Cuivre 150-170 l.O-1..Q. 20-250 27t;::-79Q 40-50 50-i'C 75-65 90-100 Titane ,,g9..:::&i.Q. "2?Q:2;.'lSL !l20-:-) yo ¯=¯ 'z o 80-90 ioo-iio 120-130 140-150 Acier inoxydable, 5,q. 2ao-1:') 260-280 ?9::2Q nuance bzz 7' - 100-110 12J-130 Nota.
Au numérateur sont données @@@ intensités critiques dans le cas de soudage ordinaire,et au dénominateur les limites inférieures des intensités de service
EMI19.3
dans le cas de transfert de . Y,--,ìnes en soudage à l*arc par impulsions danr x.r,:,¯ ...,.. positions. L'abaissement de la limite in:::-5:!'iu'i.":>, '.. ; ;.nte;xi,é3 de service permet d'utiliser des fils de di@@être plus impor- tant qu'à l'ordinaire pour le soudage des métaux mincea par
EMI19.4
cord<:.:F.1;.; 4 eav,:.ca.: <-t au plafond.
Il c'ensuit dQ !C J.' É'lim5"r.:1- tion des difficultés posées par l'avance du fil 61úctrode fin, et en particu.:xr9 1'1 simplifh:atio'1 du mécanisme d t 8V'1n,C de ce fil, le flexible devient plus long et la consommation du fil électrode de soudage diminue. Les cordons sur alu- minium et sur alliai de l'aluminium réalisés par soudage à l'arc par Impulsion, sous argon sont plus denses, présentent
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une structure à grains plus fins ea sa. résistance est de 15 à 25% plus élevée en comparaison aves le soudage ora@ naire à électrodes fusibles.
La quantité de gaz qui se dégage au cours du soudage à l'are per ions sous argon des aliages aluminium-magnésium, du cuivra et du bronze, est deux fois plus petite que lors du soudage Or- dinaire sous argon avec électrode fusible.
REVENDICATIONS 1.- Procédé de soudage à l'arc par impulsions l'aide d'électrodes fusibles, dans lequel on superpose sur l'arc à courant continu (Il) des impulsions de courant (Iimp) de .même polarité, caractérisé en ce que, dans le cas de soudage avec courts-circuits, on assura à chaque impulsion de courant le transfert goutte à goutte du métal de l'électrode sur la pièce, en injectant pendant les périodes d'arc des impulsions de courant d'intensité Iimp = (2 à 12) I1' d'une durée timp = 1 à 15 ms, avec une vitesse d'accrois- sement de l'intensité de l'impulsion imp/dt 200 à 5000 kA/s et une fréquence de récurrence des impulsions f = 5 à 300 imp. par seconde.
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