"Procédé de soudage vertical"
La présente invention est relative à un procédé
de soudage à arc vertical pour la réalisation de joints verticaux et inclinés , étant entendu que l'expression "soudage
vertical " désigne ici un soudage en direction ascendante .
Comme méthodes traditionnelles de soudage de joints verticaux avec une efficacité élevée , on connaît diverses méthodes , telles que le soudage sous laitier , le soudage électro-gaz et des méthodes de soudage sous laitier à électrode consommable , ces diverses méthodes ayant été utilisées en pratique . Dans chacune de ces méthodes connues de soudage ,
<EMI ID=1.1>
sale de la rainure est grande , ce qui présente des désavantages , tels qu'un apport excessif de chaleur et une vitesse relativement faible de soudage . En conséquence , les problèmes sont restés sans solution en ce qui concerne l'efficacité ou rendement de soudage et la ténacité de la zone 'influencée par la chaleur
Récemment, comme moyens évitant les désavantages précédents des procédés traditionnels de soudage , on a proposé un procédé de soudage vertical , dans lequel une électrode formée par un fil de petit diamètre est amenée à- osciller et le soudage est réalisé dans une atmosphère d'anhydride carbonique et/ou d'un autre gaz inerte , ce procédé étant utilisé dans certaines installations. Cependant , comme le diamètre
du fil est petit , il est nécessaire , lorsqu'on soude des plaques épaisses , de 'faire onduler le fil ou de le déplacer en va-et-vient dans la- direction de l'épaisseur des plaques , et ce comme décrit dans les demandes de brevet japonais
9.857/70 et 50.504/72 , étant donné qu'en raison de l'utilisation d'un fil de petit diamètre, le courant de soudage appliqué est faible et, comme la profondeur de pénétration est peu im-
<EMI ID=2.1>
il ne se forme pas de cordon inverse , et on peut arriver à
une absence de fusion . En outre, comme une rainure d'écartement est nécessaire, l'aire transversale de la rainure est augmentée
et un apport important de chaleur est nécessaire. En conséquence, le problème d'une faible vitesse de soudage n'est pas résolu.
De plus, comme la profondeur de pénétration est faible, on arrive à un désavantage supplémentaire que l'intervalle admissible des précisions de rainures est très étroit.
La demande de brevet japonais n[deg.] 93240/74 propose un procédé de soudage vertical à rainure étroite , dans lequel une électrode en ruban est introduite le long du plan bissecteur d'une rainure en forme de I. Suivant ce procédé , il est impossible de créer un arc entre l'électrode et un métal de base supérieur par-dessus la surface d'une masse fondue , ou de faire fondre le métal de base supérieur au-dessus d'un sabot
de support coulissant du côté de la surface avant de la rainure . En conséquence , ce procédé ne peut pas être appliqué
à un soudage avec faible précision de la rainure .
Une autre demande de brevet japonais n[deg.]96.945/74 décrit un procédé de soudage vertical utilisant une électrode
en ruban . Suivant ce procédé, l'électrode en ruban est alimentée avec un certain angle d'inclinaison par rapport à la ligne de soudage en conformité avec l'inclinaison d'un cratère de soudage. Ce procédé est caractérisé en ce qu'on utilise un courant relativement faible et qu'on empêche une scorification
du métal fondu du côté avant de la rainure grâce à la force de l'arc de l'électrode en ruban inclinée. En conséquence , ce procédé suppose un problème en ce sens qu'un soudage à haute vitesse et à haut rendement , utilisant un courant important ,
est impossible .
La présente invention résulte de recherches faites pour développer un procédé de soudage évitant les désavantages précédents que supposent les techniques traditionnelles.
Un but principal de la présente invention est, en coisâquence , de prévoir un procédé suivant lequel des joints ayant une très petite aire transversale de rainure peuvent être soudés avec une efficacité élevée suivant la technique du soudage vertical.
Un second but de la présente invention est de prévoir un procédé de soudage vertical , capable de fournir une zone influencée par la chaleur, d'une ténacité excellente .
Un troisième but de la présente invention est de
<EMI ID=3.1>
grâce auquel la consommation de fil de soudure est fortement réduite .
<EMI ID=4.1>
présente invention ,. permettant d'atteindre les buts précédents et d'autres encore , on prévoit un procédé de soudage à arc vertical , comprenant l'alimentation d'une électrode en ruban dans une direction suivant laquelle le plan comprenant la largeur de l'électrode croise la ligne de soudure, la création d'un arc entre cette électrode et une masse fondue et/ou un métal de base supérieur , se situant au-dessus de la masse fondue , la fusion du métal de base supérieur au-dessus d'un sabot de support coulissant , du côté de la surface avant de la rainure , et la réalisation du soudage en dilatant l'espace de rainure et en faisant tomber simultanément le métal en fusion sur la masse fondue inférieure pour que ce métal s'y dépose .
Suivant une seconde forme de réalisation de la présente invention , on prévoit un procédé de soudage vertical , ' tel que défini dans la première forme de réalisation susdite , mais dans lequel la zone de soudage est protégée par un gaz.
Suivant une troisième forme de réalisation de la présente invention , on prévoit un procédé de soudage à arc vertical tel que défini dans la première forme de réalisation susdite , avec une utilisation d'un courant de soudage de 500
à 3000 A.
Suivant une quatrième forme de réalisation de la présente invention , on prévoit un procédé de soudage à arc vertical , tel que défini pour la première forme de réalisation, et dans lequel l'angle formé entre la direction d'avance du soudage et l'électrode en ruban est de 20 à 90[deg.].
Suivant une cinquième forme de réalisation de la présente invention , on prévoit un procédé de soudage à arc vertical , tel que défini dans la première forme de réalisation susdite , et dans lequel l'angle formé entre la ligne de soudure et la direction de la largeur de l'électrode en ruban est de
40 à 140[deg.] .
Suivant une sixième forme de réalisation de la présente invention, on prévoit un procédé de soudage à arc vertical, tel que défini pour la première forme de réalisation, et dans lequel le rapport entre la largeur de l'électrode en ruban et
la rainure d'écartement , du côté avant du métal de base , est réglé de manière à être de 1/0,2 à 1/5.
Suivant une septième forme de réalisation de la présente invention , on prévoit un procédé de soudage à arc vertical, tel que défini pour la première forme de réalisation , et dans lequel l'électrode en ruban utilisée comprend essentiellement jusqu'à 0,15% de C , de 0,3 à 3,0% de Mn, de 0,05 à 0,95% de
Si et de 0,05 à 0, 7% de Mo , à titre de composants indispensables , le restant étant formé par du fer et les impuretés inévitables .
<EMI ID=5.1>
Suivant une huitième forme de réalisation de la présente invention, on prévoit un procédé de soudage à arc vertical, tel que défini pour la première forme de réalisation ,
et dans lequel l'électrode en ruban utilisée est une électrode consommable , comprenant essentiellement jusqu'à 0,15% de C,
de 0,3 à 3,0% de Mn, de 0,05 à 0,95% de Si et de 0,05 à 0,7%
de Mo à titre de composants indispensables ,et au moins un élément choisi dans le groupe comprenant de 0, 001 à 0, 3% de
Ti , jusqu'à 0,05% de Al,de 0,001 à 0,05% de B , de 0,001
à 0,1 % de Zr et de 0,001 à 0,05 % de Nb , le 'restant étant formé par du fer et les impuretés inévitables .
Suivant une neuvième forme de réalisation de la présente invention , on prévoit un procédé de soudage à arc vertical , tel que défini pour la première forme de réalisation , et dans lequel un fondant est incorporé dans l'électrode en ruban utilisée.
Suivant une dixième forme de réalisation de la. présente invention, on prévoit un procédé de soudage à arc vertical , tel que défini pour la neuvième forme de réalisation,
et dans lequel le fondant est prévu en une quantité de 3 à 60% par rapport au poids total de l'électrode en ruban et les par-
<EMI ID=6.1>
du poids total du fondant .
Suivant une onzième forme de réalisation de la présente invention , on prévoit un procédé de soudage à arc vertical , tel que défini pour la neuvième forme de réalisation susdite, et dans lequel le fondant comprend ,en pour-cent par 'rapport au poids total de 1 \électrode en ruban, de 0,4 à 3,0%
<EMI ID=7.1>
15% d'agents scorifiants , et de 0,01 à 10% de fluorures de métaux.
Suivant une douzième forme de réalisation de la présente invention , on prévoit un procédé de soudage à arc
<EMI ID=8.1>
et dans lequel le fondant comprend en outre , en pour-cent par rapport au poids total de l'électrode en ruban , au moins un des éléments du groupe comprenant de 0,001 à 0,6% de Ti , de 0,001 à 0,1% de Zr, de 0,01 à 0,05% de B, jusqu' à 0,05% de Al et de 0,001 à 0,05% de Nb.
Suivant une treizième forme de réalisation de la présente invention , on prévoit un procédé de soudage à arc vertical , tel que défini pour la onzième forme de réalisation , et dans lequel les agents scorifiants comprennent de 0,1 à
<EMI ID=9.1>
en ruban.
Suivant une quatorzième forme de réalisation de la présente invention , on prévoit- un procédé de soudage à arc vertical , tel que défini pour la neuvième forme de réalisation, et dans lequel le fondant comprend en outre , en pour-cent du poids total de l'électrode en ruban, au moins l'un des éléments appartenant au groupe comprenant 0,01 à 5,0% de Ni, 0,01
<EMI ID=10.1>
Suivant une quinzième forme de réalisation de la présente invention , on prévoit un procédé de soudage à arc vertical, tel que défini pour la première forme de réalisation ,
<EMI ID=11.1>
et dans lequel on alimente un métal d'apport jusqu'au voisinage de l'arc formé à partir de 1 ' électrode en ruban.
Suivant une seizième forme de réalisation de la présente invention , on prévoit un procédé de soudage à arc vertical, tel que défini pour la première forme de réalisation , et dans lequel on dispose un métal d'apport en avant dans la rainure .
Suivant une dix-septième forme de réalisation de la présente invention, on prévoit un procédé de soudage à arc vertical , tel que défini pour la première forme de réalisation, et dans lequel , lorsqu'on réalise un soudage tout en supportant la masse fondue du coté de la face avant de la rainure grâce
à un sabot de support coulissant , au moins un trou d'inspection est formé sur ce sabot de support coulissant et la masse fondue est surveillée à travers ce trou par un photodétecteur , de sorte que la vitesse d'élévation du sabot de support coulissant est amenée à être synchrone avec la vitesse d'élévation de la surface de la masse fondue.
L'invention sera décrite plus complètement encore ci-après avec référence aux dessins annexés.
Le figure 1 est un schéma montrant le procédé de soudage à arc traditionnel du type électro-gaz.
La figure 2 est une vue en perspective montrant le pr-océdé de soudage à arc vertical suivant la présente invention . La figure 3 est une vue en coupe longitudinale montrant l�rocédé de soudage à arc vertical suivant la présente invention. La figure 4 est une vue en coupe transversale , montrant le procédé de soudage à arc vertical suivant l'invention. La figure 5 est une vue en perspective agrandie , montrant la zone voisine de l'arc dans le procédé de soudage à arc vertical de la présente invention. La figure 6 est un diagramme fortement agrandi montrant des défauts créés dans la section du cordon . La figure 7 est une vue illustrant la relation entre la forme de la rainure et l'électrode en ruban. La figure 8 est une vue en perspective montrant une forme de réalisation du procédé de soudage à arc vertical. suivant la présente invention..
La figure 9 est une vue en perspective montrant une autre forme de réalisation du procédé de soudage à arc vertical suivant la présente invention. La figure 10 est une vue en coupe montrant une autre forme de réalisation encore du procédé de soudage à arc vertical suivant la présente invention. La figure 11 est une vue en coupe longitudinale , montrant une autre forme de réalisation encore du procédé de soudage à arc vertical suivant la présente invention. La figure 12 est une vue en coupe longitudinale , montrant une autre forme de réalisation encore du procédé de soudage à arc vertical suivant la présente invention. La figure 13 est une vue en coupe montrant une autre forme de réalisation du procédé de soudage à arc vertical de la présente invention.
La figure 14 est une vue en perspective et partiellement en coupe , montrant une autre forme encore de réalisation du procédé de. soudage à arc vertical de la présente invention . La figure 15 est un schéma montrant la relation de position entre 1'électrode et la ligne de soudure dans le procédé de soudage à arc vertical suivant la présente invention. La figure 16 est une vue en perspective montrant des électrodes en ruban , à noyau de fondant , que l'on peut utiliser dans le procédé de soudage à arc vertical de la présente invention.
Le procédé de la présente invention sera amintenant décrit plus en détails en le comparant avec le procédé de soudage traditionnel et en considérant les dessins annexés.
Le procédé traditionnel de soudage à arc du type
<EMI ID=12.1>
le cas de la figure 1, un écartement convenable de racine de rainure est entretenu dans une matière 1 à souder , et des sabots de support coulissants 11 et 12 en cuivre pour le refroidissement sont adaptés étroitement à la matière 1 à souder du côté avant et du côté arrière de celle-ci.
Une entrée d'alimentation de gaz protecteur 13 est prévue dans le sabot de support coulissant avant 12 , et un
fil d'électrode est alimenté au jeu existant entre les sabots
de support 11 et 12 à travers un ajutage d'alimentation de
fil 15 et une tête d'alimentation d'électricité 17. Un arc est créé à l'endroit illustré par 14a sur la figure 1. Une masse fondue 16 est créée sensiblement au centre entre les sabots de support coulissants 11 et 12, cette masse fondue n'étant pas située au-dessus de l'ouverture d'entrée d'alimentation de gaz protecteur 13. La raison en est que , si la masse fondue 16 était localisée au-dessus de cette ouverture d'entrée de gaz
de protection 13 , le métal en fusion déborderait par cette ouverture 13 au point de rendre impossible le coulissement
des sabots de support susdits et , en outre , comme une alimentation de gaz protecteur serait alors impossible , le soudage deviendrait impossible également .
La raison pour laquelle un large écartement de racine de rainure doit être maintenu dans ce procédé de soudage à arc type électro-gaz est la suivante . Un fil à noyau
de fondant est généralement utilisé comme fil d'électrode' 14
dans le procédé de soudage à arc électro-gaz et ce fil d'électrode doit être alimenté parallèlement à la ligne de soudure.
<EMI ID=13.1>
En conséquence , la tête d'alimentation d'électricité 17 et l'ajutage courbe d'alimentation de fil 15 doivent être introduits dans la rainure . Comme la tête d'alimentation d'électricité est refroidie par eau, elle a , par exemple, une forme
en coupe transversale , ayant un coté longitudinal de 6 à 7 mm
et un côté latéral de 20 à 25 mm , et un trou d'alimentation
est formé en son centre . Par conséquent., la rainure devrait être au moins telle que la tête d'alimentation d'électricité ayant une dimension de 6 à 7 mm puisse y être introduite . En outre, lorsque la tête d'alimentation d'électricité entre en contact avec la matière à souder, la machine de soudage est endommagée . En conséquence , d'une manière générale , il faut
un écartement de rainure d'environ 15 à environ 17 mm.
Comme un large écartement de rainure doit être maintenu comme signalé ci-dessus , la vitesse de soudage est inévitablement diminuée et l'apport de chaleur devient grand. En outre, si le fil d'électrode est dévié par rapport au centre ,
la forme du cordon est modifiée et ce cordon manque d'uniformité.
Si on envisage d'augmenter la vitesse de déplacement ascendant en élevant le courant, la formation d'éclaboussures
est augmentée et l'ouverture d'alimentation de gaz de protection est obstruée , ce qui a pour résultat une alimentation insuffisan-
<EMI ID=14.1>
formées adhèrent à la surface du matériau à souder, l'état d'adhérence des sabots de support coulissants en cuivre , prévus pour le' refroidissement , devient mauvais ou bien l'opération de soudage devient dangereuse pour l'opérateur. En conséquence ,
dans le procédé traditionnel de soudage à arc du type électrogaz , il n'est pas possible d'élever le courant de soudage.
Une forme de réalisation du procédé de la présente invention est illustrée par les figures 2 à 5, sur lesquelles es les numéros de référence 1,2 ,3,4,5,6,7 et 8 désignent respectivement la matière à souder , un sabot de support coulissant en cuivre'pour le refroidissement , une plaque de cuivre de support à refroidissement par eau , une électrode en ruban , une tête d'alimentation d'électricité , un ajutage d'alimentation de gaz protecteur , une ouverture d'entrée d'alimentation de gaz protecteur , et une bobine d'alimentation d'électrode
en ruban. Sur les figures 2 à 5 , l'électrode en ruban 4 est alimentée dans la rainure à travers la tête d'alimentation d'électricité 5 , grâce aux rouleaux d'alimentation 8. La matière 1 à souder est prise en sandwich entre le sabot coulissant de refroidssement en cuivre 2 et la plaque de support et de refroidissement en cuivre 3 pour maintenir entre eux une masse fondue. Un gaz protecteur est alimenté par l'ouverture d'admission de gaz. 7 et passe par l'ajutage d'alimentation de gaz protecteur 6 en vue de protéger la masse fondue et l'arc.L 'électrode en ruban 4 est alimenté dans une direction suivant laquelle le plan comprenant la largeur de l'électrode en ruban 4 est transversale à la ligne de soudure . De façon plus particulière , comme illustré par la figure 3, l'angle e entre l'axe de symétrie
de l'électrode en ruban 4 et la direction d'avance de soudage est de préférence de l'ordre de 20 à 90[deg.] , comme on le décrira par la suite . Le soudage est réalisé dans une rainure étroite , comme montré par des lignes en trait interrompu sur la figure 4. Il est préférable que l'angle compris entre la direction de la largeur de l'électrode en ruban et la ligne de soudure se situe dans l'intervalle de 40 à 140[deg.] . Si on utilise une électrode ayant une largeur supérieure à l'écartement de base de la rainure , la matière 1 à souder est fondue dans un état à profonde excavation , comme illustré par la figure 4, et il se forme une large rainure fraîche. En outre , comme l'électrode <EMI ID=15.1>
il n'est pas nécessaire de prévoir une oscillation comme dans les procédés classiques , et on peut ainsi empêcher la production de défauts , par exemple un manque de fusion.
La figure 5 montre la matière 1 à souder , dont une partie a été enlevée pour illustrer de façon nette le point de création de l'arc . Sur la figure 5 , la matière 1 à souder est creusée par l'électrode en ruban 4 pour former une portion affouillée 9. De façon plus particulière , la matière 1 à souder est fondue profondément par l'électrode en ruban 4, et le métal fondu de cette électrode et le métal fondu de la matière 1 à souder s ' écoulent dans la large rainure ainsi formée pour créer une masse fondue 10. Cette masse fondue 10 est retenue par le sabot coulissant 12 et la plaque de support 3, et comme la masse fondue se refroidit�rapidement, elle se solidifie également rapidement et, de ce fait, on empêche une déformation du cordon.
Comme l'électrode en ruban 4 et le sabot coulissant 2 sont placés sur le même chariot , les phases précédentes sont menées en succession et on peut obtenir une bonne soudure.
Le procédé de la présente invention sera maintenant comparé avec le procédé de soudage à arc traditionnel du type électro-gaz en se référant aux illustrations précédentes . Dans le procédé traditionnel de soudage électro-gaz , comme un fil d'électrode consommable doit être alimenté à la portion sensiblement centrale de la masse fondue , il est nécessaire d'introduire la tête d'alimentation d'électricité 17 dans-la rainure elle-même et , en outre, pour empêcher cette tête 17 d'entrer
<EMI ID=16.1>
maintenir un large écartement de base de la rainure . A titre d'exemple , dans le cas de tôles d'acier ayant une épaisseur de 25 mm, on adopte généralement une rainure en forme de V <EMI ID=17.1>
la présente invention , comme on utilise l'électrode en ruban 4, la tête d'alimentation d'électricité 5 est localisée à l'extérieur de la rainure . En conséquence , il n'est-.;,Pas
<EMI ID=18.1>
En outre, le soudage est mené tout en créant une rainure fraîche en creusant la rainure par l'électrode en ruban 4 et, par conséquent, l'écartement de base de la rainure ne doit pas être élargi . A titre d'exemple , dans le cas d'une matière ayant une épaisseur de 25 mm , même si l'écartement de base de la rainure est de 0 mm avec une rainure en forme de V de 20[deg.] , il se forme un cordon inverse ou arrière et on obtient une bonne soudure. Il en résulte que l'apport de chaleur de soudage peut être fortement réduit et que la vitesse de soudage peut être accrue. Une électrode en ruban ayant une largeur supérieure à l'écartement de base de la rainure peut être utilisée mais , comme la matière à souder est fondue par la force de l'arc , même si l'écartement de base de la rainure
est fortement élargi , un soudage peut être réalisé de façon suffisante . Dans le cas où l'écartement de base de la rainure est beaucoup plus large que la largeur de l'électrode en ruban , comme la matière à souder n'est pas fondue par la force de l'arc mais par la, chaleur de la masse fondue , l'intérêt
de l'application du procédé suivant la présente invention est perdu lorsque l'écartement de base de la rainure est trop large. A titre d'exemple , on obtient de bons résultats lorsque l'électrode en ruban a une largeur de 2 à 50 mm et une épaisseur de 0,1 à 4 mm. Ces conditions de dimensions pour l'électrode en ruban peuvent être déterminées de façon appropriées suivant
les conditions de soudage , l'épaisseur de la matière à souder , etc . D'une manière générale , on peut s'attendre à obtenir les effets précédents lorsque la largeur de l'électrode en ruban est. inférieure à 2 mm. Lorsque la largeur de l'électrode en ruban est supérieure à 50 mm , il peut se produire facilement des soufflures et des défauts de soudure ,
tels que des canivaux et des chevauchements , en raison d'une protection insuffisante . En outre, l'arc devient instable
et un soudage à arc à gaz protecteur est pratiquement impossible. Si l'épaisseur de l'électrode en ruban est inférieure à 0,1 mm, .le coût de fabrication est élevé et, de ce fait, le prix de l'objet soudé est accru. Lorsque l'épaisseur de l'électrode en ruban est supérieure à 4 mm , la densité du courant est abaissée et le rendement thermique est nettement diminué .
En outre, comme l'électrode en ruban ayant une telle largeur importante est trop dure et perd de sa souplesse , il est très difficile d'enrouler cette électrode en ruban en une bobine
et une telle électrode n'est donc pas applicable en pratique .
Dans le procédé de soudage à arc vertical ascendant suivant la présente invention , on emploie de préférence un courant de soudage de 500 à 3000 ampères. Lorsque le courant est inférieur à 500 A , on ne peut pas attendre l'obtention d'un effet de reformation de la rainure et on ne peut pas obtenir l'amélioration du rendement de soudage . Dans le cas de l'utilisation d'un courant supérieur à 3000 A , il se forme facilement des éclaboussures et il existe en outre un risque que même un sabot ou plaque de support de refroidissement en cuivre soit fondu .
En bref , on ne peut pas atteindre une bonne soudure .
La fragilité de la zone affectée par la chaleur sera discutée maintenant . Dans les procédés traditionnels de soudage sous laitier et de soudage du type électro-gaz , dans lesquels un soudage est réalisé dans une masse fondue suivant la <EMI ID=19.1>
technique de soudage vertical ascendant , la matière soudée est influencée par la chaleur suivant environ 4 mm depuis la zone limite de soudure et la structure du métal est rendue rugueuse et cassante . La cause de ce phénomène indésiré est un apport important de chaleur pour le soudage . De façon plus particulière ,comme l'aire transversale de la rainure est grande , comme on l'a mentionné antérieurement , un apport important
de chaleur de soudage est nécessaire pour l'obtention d'un métal fondu en une quantité suffisante pour remplir cette grande rainure . En outre, dans le procédé sous laitier ou dans le procédé du type électro-gaz , comme la matière à souder est fondue par la chaleur de la masse fondue , pour empêcher un manque de fusion , cette masse fondue doit avoir une chaleur suffisante. Par conséquent , la portion fondue du coté de la matière fondue est fortement influencée par la chaleur . Par contre, dans
le cas de l'électrode en ruban utilisée dans le procédé de la présente invention, comme la matière à souder est fondue par l'arc , la pénétration est profonde Mais l'influence thermique sur la matière peut être fortement réduite . En résumé , la matière à chauffer n'est pas endommagée par la chaleur de la masse fondue comme dans le cas du procédé traditionnel électrogaz. En outre, dans le procédé traditionnel électro-gaz , l'arc est formé , comme illustré par la figure 1 , dans une portion entourée par des sabots de support coulissants de refroidissement, en sorte que la dilatation de la masse fondue est empêchée par ces sabots et que , de ce fait , l'influence sur la matière soudée est fortement accrue .
Dans le cas de l'électrode en ruban utilisée dans le procédé de la présente invention , l'arc est uniformément épanoui dans la rainure et la plus grande partie
de l'électrode est localisée au-dessus de la surface supérieure du sabot de support coulissant , et, tandis que l'arc est formé, la fusion est réalisée de manière suffisante dans un état non entravé par un refroidissement ou autre phénomène, et comme
le métal en fusion est refroidi et solidifié par le sabot de support de refroidissement disposé en dessous , l'influence de
la chaleur de la masse fondue est supprimée dans la mesure
du possible. Cependant , si la position de la masse fondue est excessivement abaissée et séparée du point de création de l'arc, une portion de rainure fraîchement formée est déjà solidifiée au moment où la paroi fondue arrive à la masse fondue . Il en résulte qu'une portion 18 manquant de fusion est formée , comme illustré par la: figure 6. Pour empêcher ce phénomène indésirable, l'arc devrait être formé à la position illustrée par la figure 5. De façon plus particulière , comme l'extrémité supérieure de l'électrode en ruban crée l'arc le long de la rainure , elle
a de préférence une forme essentiellement triangulaire de sorte que l'arc engendré à l'extrémité supérieure de l'électrode frappe la masse fondue . Cet état peut être obtenu en réglant de
<EMI ID=20.1>
l'électrode en. ruban et la ligne de soudure (il sera question de cet angle par la suite).
Le procédé de la présente invention présente les divers avantages mentionnés précédemment par rapport aux procédés traditionnels de soudage vertical ascendant . Dans le procédé de l'invention , le rapport de l'écartement de la rainure
du côté de la surface avant de la matière à souder et de la largeur de l'électrode en ruban est réglé,dans un intervalle de 0,20 à 3, et l'angle formé entre la direction d'avance du sou-
<EMI ID=21.1>
seront décrites plus complètement par la suite .
En se référant maintenant à la figure 7, la relation entre la largeur de l'électrode en ruban et l'écartement <EMI ID=22.1> de rainure du coté de la surface avant est décrite , le numéro de référence 23 sur cette figure 7 design art une électrode
en ruban , les numéros 21 et 22 désignent une rainure d'une matière à souder , et les numéros 19 et 20 désignent la distance entre la portion terminale de l'électrode en ruban et la face de la rainure . Dans le cas où la surface de la rainure est creusée intérieurement en dessous de la portion terminale de l'électrode en ruban 23 , l'électrode 23 entretient un arc tandis qu'il fait fondre la portion voulue de rainure Cependant , lorsque la distance 19 est trop grande , si la matière à souder a une grande épaisseur , la chaleur n'est pa�uffisante pour faire fondre la matière à souder et, de ce fait, il ne se forme pas de cordon'arrière . La distance maximum capable d'assurer une fusion suffisante est de 1 à 6 mètres lorsque la largeur de
<EMI ID=23.1>
varie dans une certaine mesure suivant la largeur de l'électrode. Lorsque la largeur de l'électrode est grande , la gamme disponible des distances susdites est grande également . Dans le cas où la portion terminale de l'électrode en ruban se situe à l'intérieur de la rainure 22, la distance maximum capable s'assurer une fusion suffisante par l'arc formé depuis la portion terminale de l'électrode se situe dans l'intervalle de 3 à 16 mm. Dans le cas, par exemple, d'une électrode en ruban d'une largeur de 11 mm et d'une épaisseur de 1,1 mm , utilisée à 1000 A et 38 V, la valeur maximum de la distance 19 est de 2,5 mm et la valeur maximum de la distance 20 est de 10 jnm. Dans le premier cas ,
le rapport de l'écartement de rainure du coté de la surface avant et de la largeur de l'électrode en ruban est de 1/'2, tandis que , dans le second cas , ce rapport est de 3/1. Cela signifie que l'on peut obtenir les meilleurs résultats lorsque le rapport de l'écartement de la rainure du côté de la surface avant et de la largeur de l'électrode en ruban se situe dans un intervalle
<EMI ID=24.1>
on peut atteindre les buts envisagés à un degré suffisant si le
rapport de la largeur de l' électrode en ruban à l'écartement
avant
de rainure du côté de la surface/se situe dans un intervalle
de 1/0,2 à 1/5. Dans le cas où l'écartement de la rainure du côté de la surface avant est inférieur à 1/5 de la largeur de l'électrode en ruban , il ne se forme pas de cordon inverse ou arrière et il se crée des défauts de soudure; tels que des caniveaux. Si l'intervalle de rainure du côté de la surface avant est supérieur à 5 fois la largeur de l'électrode en ruban , une correction de la rainure du côté de la surface avant devient impossible et la vitesse de soudage est diminuée .
Les raisons pour lesquelles l'angle entre la direction d'avance du soudage et l'électrode en ruban est réglée une valeur de 20 à 90[deg.] suivant le procédé de la présente invention sont les suivantes .
Dans les cas où cet angle est inférieur à 20[deg.] il ne se forme pas de cordon arrière suffisant , et si cet angle dépasse 90[deg.] , le côté arrière de la rainure du métal de base est fondu de façon excessive , et on ne peut pas obtenir un
bon cordon avant , l'arc devenant instable . Pour ces raisons, dans le cas de la présente invention , l'angle formé entre la direction d'avance du sondage et l'axe de symétrie de l'électrode en ruban est réglé à une valeur de 20 à 90[deg.] .
<EMI ID=25.1>
et la direction de la largeur de l'électrode en ruban est inférieur à 40[deg.] , le soudage du métal de base devient non uniforme et il se forme facilement des caniveaux . Si cet angle dépasse 140[deg.] , des défauts similaires se produisent . En conséquence, <EMI ID=26.1>
dans le procédé de la présente invention, cet angle est réglé à une valeur de 40 à 140[deg.] comme illustré sur la figure 15.
Dans le procédé de la présente invention, on utilise
<EMI ID=27.1>
D.'une manière générale , on obtient de bons résultats lorsque
<EMI ID=28.1>
<EMI ID=29.1>
de stabilisation de l'arc ne peut pas être atteint et, lorsque
<EMI ID=30.1>
le métal de soudure est augmentée et les propriétés Mécaniques
<EMI ID=31.1>
<EMI ID=32.1>
la profondeur de pénétration a un degré relativement élevé.
<EMI ID=33.1>
<EMI ID=34.1>
d'éclaboussures est importante au point d'obstruer l'ajutage d'alimentation de gaz protecteur en formant des soufflures.
L'électrode en ruban que l'on utilise suivant la présente invention sera décrite ci-après.
Dans le procédé de soudage vertical ascendant de la présente invention, décrit ci-dessus , comme une matière à souder est fondue profondément , le métal de soudure est formé par la masse fondue de l'électrode en ruban et par la masse fondue du métal de base . Dans ce cas, le rapport de la dilution de la matière à souder est d'environ 45 à environ 65% . En conséquence , la composition de l'électrode en ruban devrait être déterminée en tenant compte des.' influences sur la matière à souder.
De façon plus particulière , l'électrode en, ruban de la présente invention comprend jusqu'à 0,15% de C , de 0,3 à 3,0% de Mn , de 0,05 à 0,95% de Si et de 0,05 à 0,7% de Mo à titre de composants indispensables , et elle comprend en outre , suivant les nécessités , au moins un membre choisi
<EMI ID=35.1>
à 0,05% de Nb, le restant étant constitué par du fer et les impuretés inévitables . En outre , pour le soudage d'un acier de haute résistance à la traction du type 60 kg/mm<2> , on in-
<EMI ID=36.1>
et 0,01 à 3,0% de Cu.
Dans le cas où le soudage est réalisé en utilisant une telle électrode en ruban suivant la présente invention , comme le rapport de dilution de la matière à souder est élevé et que l'apport de chaleur est relativement important lors du soudage à une seule couche pour améliorer les propriétés mécaniques de la soudure, il est indispensable d'utiliser une électrode en ruban ayant la composition mentionnée ci-dessus et, lorsqu'on utilise une telle électrode , on peut obtenir une soudure suffisamment bonne à une vitesse de soudage élevée.
Les raisons des limitations des teneurs des composants respectifs de l'électrode en ruban que l'on utilise suivant la présente invention sont données ci-après.
Le carbone abaisse la valeur au choc du métal
<EMI ID=37.1>
généralement de 0,15 à 0,17% , ce carbone est introduit dans le métal de soudure par dilution pour rendre le métal de soudure cassant .En conséquence, la teneur de C ne devrait pas être. supérieure à 0,15%.
<EMI ID=38.1>
désoxydants pour empêcher la formation de soufflures et améliorer les propriétés mécaniques du métal de soudure . Lorsque la teneur de Mn dépasse 3,0% , la résistance à la traction du métal de soudure devient trop élevée et la valeur au choc est diminuée .Lorsque la teneur de Mn est inférieure à 0,3% , on ne
<EMI ID=39.1>
0,95% , la portion soudée est fortement cassante et une cassure transcristalline se produit facilement . Lorsque, la teneur de Si est inférieure à 0,05% , on ne peut pas obtenir d'effet désoxydant . Le Mn et le Si ont pour effet d'améliorer la valeur au choc et on peut obtenir un effet synergique particulièrement excellent lorsque le rapport de mélange de Mn et de Si se situe dans une gamme particulière . De façon plus précise , lorsque le rapport Mn/Si se situe dans une gamme de 2 à 6 , la valeur au choc peut être fortement améliorée mais, lorsque la quantité de Si est supérieure à la quantité de Mn , on ne peut pas s'attendre à obtenir l'amélioration de la valeur au choc. En outre si le rapport Mn/Si se situe dans un intervalle de
2 à 6, on ne peut pas améliorer non plus la résistance aux fissurations . Pour ces raisons , dans le cadre de la présente invention , la teneur de Mn est limitée à 0,3 -3,0% et la teneur de Si est limitée à 0,05-0,95%.
Dans le soudage en une seule couche , comme dans
<EMI ID=40.1>
<EMI ID=41.1>
<EMI ID=42.1>
facilement grossis . En outre, lorsqu'on incorpore une petite quantité de Mo , cela permet d'améliorer la résistance à la traction sans réduire l'allongement et la striction. Si la <EMI ID=43.1>
devient trop élevée et si la teneur de Mo est inférieure à
<EMI ID=44.1>
nés ci-dessus. Pour ces raisons , la teneur de Mo est limitée à 0,05-0,7% dans le cadre de la présente invention.
Le Ti a pour effet d'améliorer fortement la valeur au choc du métal de soudure . Le Ti est un agent désoxydant plus puissant que le Mn et le Si et il réagit avec le N du métal de soudure pour former un nitrure. Cela signifie que le Ti réduit l'oxygène dans le métal de soudure par une activité désoxydante et qu'en outre il réduit le N atomique pour améliorer considérablemBnt les propriétés mécaniques du métal de soudure . La teneur de N dans le métal de soudure obtenu suivant la présente invention est de 0,004 à 0,007 % et, lorsqu'une telle quantité de N est combinée avec le Ti, la valeur'au choc de la soudure est amé liorée par le nitrure ainsi formé. Cependant , si la quantité de Ti dépasse 0,3% , on a une introduction excessive de Ti dans le métal de soudure au point de rendre ce métal cassant.
Si la teneur de Ti dans l'électrode est inférieure à 0,001 % , on ne peut pas obtenir d'effet important . En conséquence , la teneur de Ti est limitée à 0,001-0,3%.
Le Al est incorporé à titre de stabilisant de l'arc et il a un effet élevé lorsque le soudage est réalisé en utilisant un courant important . L'arc est adouci et la formation d'éclaboussures est réduite . Ces effets sont obtenus lorsque la.quantité de Al est faible . Lorsque la teneur de Al dépasse 0,05% , le métal de soudure est rendu assez fragile . En conséquence , la teneur de Al est limitée à une valeur de 0,05%.
Lorsqu'on incorpore au moins un élément choisi parmi B, Zr et Nb à titre de composant pour améliorer la valeur
au choc du métal de soudure , les grains cristallins sont rendus plus fins et la valeur au choc est améliorée. Ces éléments sont <EMI ID=45.1>
efficaces lorsqu'ils sont incorporés en très petites quantités.
Lorsque les teneurs de B de 2r et de Nb dépasse 0,05% , 0,1% et 0,05% respectivement . le métal de soudure est rendu cassant et des craquelures se produisent facilement . Si chacune des teneurs de B, Zr et Nb est inférieure à 0,001 %, on ne peut pas obtenir d'effet important. En conséquence les teneurs de B,
Zx et Nb sont limitées respectivement à 0,001-0,05% , 0,001-
<EMI ID=46.1>
également au départ de la matière à souder et de l'électrode
en ruban , il est nécessaire de veiller à ce que leurs quantités ne soient pas excessives . B a un effet synergique avec le Ti et la valeur au choc est fortement améliorée lorsque le rapport Ti/B se situe dans l'intervalle de 2 à 7.
Lorsqu'on soude un acier de haute résistance à la
<EMI ID=47.1>
en incorporant du Ni , du Cr et du Cu. Le Ni a pour effet d'améliorer la valeur au choc aux basses températures et la résistance à la traction. Cependant , lorsque la teneur de Ni dépasse 5,0% , il se forme facilement des fissurations et, lorsque la teneur de Ni est inférieure à 0,01% , on n'obtient pas d'effet. Le Cr et le Si sont incorporés pour améliorer la résistance. Lorsque les teneurs-de Cr et de Cu dépassent 0,8% et 3,0% respectivement , la résistance devient trop élevée , tandis que , lorsque les teneurs de Cr et de Cu sont inférieures à 0,01 % ,
<EMI ID=48.1>
Cr et Cu sont limitées respectivement à 0,01 - 5,0% , 0,018,0% et 0,01-3,0%.
Ordonnera, maintenant des exemples suivant lesquels une matière ayant une épaisseur de 25 mm est soudée en utilisant l'électrode en ruban de la présente invention avec une rainure <EMI ID=49.1>
2 nun, le soudage étant réalisé avec un courant de 1000 amples
<EMI ID=50.1>
<EMI ID=51.1>
<EMI ID=52.1>
Propriétés mécaniques :
<EMI ID=53.1>
Exemple B
<EMI ID=54.1>
Ti = 0,25 %
Matière à souder : K5D (acier de haute résistance à la traction
du type 50 kg/mm2)
Propriétés mécaniques:
<EMI ID=55.1>
Exemple C
Fil . C = 0,03 %; Mn = 2,30%: Si = 0,60 %; Mo = 0,70 %;
Ti = 0,15 % ; B = 0,007 %
Matière à souder . K5D ( Acier de haute résistance à la traction
du type 50 Kg/mm
Propriétés mécaniques :
<EMI ID=56.1>
<EMI ID=57.1>
Exemple D
Fil . C = 0,06 %; Mn = 1,55 %; Si = 0,60 % : Ni = 1,00 %;
<EMI ID=58.1>
Matière à souder : SM-58 (JIS)
Propriétés mécaniques :
<EMI ID=59.1>
Les métaux de soudure obtenus dans les exemples précédents ont montré de bons résultats en ce qui concerne l'aspect du cordon et l'essai de flexion.
A titre d'électrode en ruban , on peut utiliser suivant la présente invertion , non seulement une électrode en ruban pleine mais également une électrode en ruban à noyau
de fondant , comprenant un fondant 50 , comme illustré par la figure 16.
L'électrode en ruban à noyau de fondant, que l'on peut utiliser suivant la présente invention , sera décrite ci-après.
Un fondant comprenant une poudre de fer, des agents désoxydants , des agents scorifiants et d'autres additifs est . incorporé à l'intérieur d'une électrode en ruban de manière
que la quantité du fondant soit de 3 à 60% en poids par rapport au poids total de 1'électrode . Des particules ayant une taille de 74 à 297 u forment au moins 20% du poids total du fondant . Dans le cas de l'électrode en ruban à noyau de fondant , le fondant est plus facilement mobile à l'intérieur de l'électrode que dans le cas d'un fil à noyau de fondant, ayant une section ronde . En conséquence , la dimension des particules et leur répartition devraient être réglées dans le cas de l'électrode en ruban à noyau de fondant. Les particules de fondant ayant une
<EMI ID=60.1>
l'électrode à ruban à noyau de fondant est moulée en repliant une gaine 51 , lorsqu'on utilise de telles fines particules
de fondant , on n'arrive pas à un bon écoulement au moment de l'écoulement du fondant à l'intérieur de l'électrode et il est difficile d'entretenir une proportion d'incorporation prédéterminée du fondant . Dans le cas d'un fondant ayant une taille
de particules supérieure à 297� , des vides se forment facilement dans l'électrode et de mauvaises influences sont imposées à l'opération de soudage. En outre , ces grosses particules sont aisément mobiles à l'intérieur de l'électrode . En conséquence, un fondant ayant une taille de particules de 74 à 297� est le plus stable . Les désavantages précédents sont créés lorsque la teneur des particules ayant une taille de 74 à 297 � est inférieure à
20% . En conséquence, suivant la présente invention , on pré-
<EMI ID=61.1>
au moins 20% du fondant total.
Lorsque la quantité du fondant est inférieure à 3%. par rapport au poids total de l'électrode , l'effet scorifiant est insuffisant et la quantité de gaz formé est insuffisante pour protéger la zone de soudure. Lorsque la quantité du fondant dépasse 60% par..rapport au poids total de l'électrode , la densité du courant de soudage devient trop élevée sur l'électrode et l'électrode est souvent brûlée entièrement . En conséquence , on préfère que la quantité du fondant soit de 3 à
60% par rapport au poids total de l'électrode .
Le fondant comprend les composants indispensables suivants , chaque pourcentage étant basé sur la poids total de l'électrode :
<EMI ID=62.1>
Agent scorifiant (à l'exclusion de fluorure
<EMI ID=63.1>
Au moins l'un des éléments suivants peut être ajouté au fondant :
<EMI ID=64.1>
En outre, le fondant peut comprendre de 0, 1 à 10%
<EMI ID=65.1>
de l'électrode en ruban.
Suivant les nécessités, le fondant peut en outre comprendre au moins l'un des composants suivants:
<EMI ID=66.1>
Le Mn , le Si et le Ti sont des désoxydants et ils réagissent avec le CO en provoquant des soufflures et en l'éliminant,en séparant l'oxygène du CO , tandis qu'eux-mêmes sont convertis en oxydes. En outre , ils réagissent avec l'oxygène pour réduire la teneur d'oxygène dans le métal de soudure .
<EMI ID=67.1>
tent sous forme de scories et sont précipités à la surface
du cordon. En conséquence , ces agents désoxydants agissent également comme agents scorifiants . Le Mn est généralement ajouté sous la forme de Fe-Mn ou sous forme de Mn métallique .
Il agit non seulement comme agent désoxydant mais également comme agent améliorant la ténacité du métal 'de soudure et améliorant l'allongement.
Lorsque la teneur de Mn est inférieure à 0,4 % ,
les effets précédents sont insuffisants et, lorsque la teneur
de Mn dépasse 3,0 % , le métal de soudure est rendu cassant au point de provoquer des fissurations. Le Mn a également pour effets
<EMI ID=68.1>
limite élastique au métal de soudure .
Le Si a un effet désoxydant élevé et. il est incorporé principalement pour empêcher la formation de soufflures . On peut obtenir un bon effet désoxydant même si le Si est incorporé en une petite quantité . Cependant , si cette quantité de Si
est inférieure à 0,01 %, on ne peut pas obtenir d'effet important. Lorsque la teneur de Si dépasse 1,0% , le métal de soudure est rendu cassant .
Dans le cas.d'un soudage à couche unique et à apport de chaleur important , comme dans le procédé de soudage
de la présente invention, les grains cristallins sont facilement grossis dans la structure du métal de soudure . Le Mo a pour effet de rendre ces grains cristallins plus fins dans
la structure du métal de soudure et , de ce fait , on peut obtenir une valeur améliorée au choc. En outre , l'incorporation d'une petite quantité de Mo est efficace pour améliorer
la résistance à la traction sans réduire l'allongement et la striction. Lorsque la teneur de Mo dépasse 1,5% , la résistance à la traction devient trop élevée . Si la teneur de Mo est
<EMI ID=69.1>
<EMI ID=70.1>
Le Ti a pour effet d'améliorer la valeur au choc du métal de soudure . Le Ti a un effet désoxydant plus important que le Mn et le Si , et il réagit avec le N dans le métal de soudure pour former un nitrure . Cela signifie que le Ti réduit la teneur d'oxygène du métal de soudure par l'action
de désoxydation et réduit la teneur de N atomique pour améliorer considérablement les propriétés mécaniques du métal de soudure . La teneur de N dans le métal de soudure obtenu suivant la présente invention est de 0,004 à 0,010% . Lorsque ce N est combiné avec le Ti , une solidification se développe , le nitrure à haut point de fusion agissant comme point central .
En conséquence , la zone de soudure peut atteindre une très fine tenture comportant de la ferrite initialement précipitée beaucoup plus mduite -, la valeur au choc étant fortement améliorée . '
Lorsque la teneur de Ti dépasse 0,6% , on a une introduction excessive de Ti dans le métal de soudure au point de rendre celui-ci cassant. Lorsque la teneur de Ti est inférieure à 0,001% , on ne peut pas s'attendre à obtenir les effets précédents . En conséquence , la teneur de Ti est limitée
à 0,001-0,6% .
En ce qui concerne la limitation de Al, celui-ci
a un effet de - stabilisation de l'arc et on le limite à
0, 05 % .
Pour améliorer la valeur au choc de la soudure,
on peut ajouter au fondant au moins l'un des éléments formés
<EMI ID=71.1>
à 0,05 % de Nb. Si ces éléments sont incorporés en des quantités se situant dans ces gammes , la structure du métal de soudure est rendue plus fine et la valeur au choc est améliorée , comme dans le cas d'une électrode en ruban pleine .
L'agent scorifiant forme une scorie recouvrant la surface du cordon durant le soudage pour protéger le métal de soudure chauffé contre l'atmosphère et empêcher ainsi l'oxydation de la surface du cordon . Après l'enlèvement de la scorie, lorsque la soudure s'est suffisamment refroidie , on obtient un très bel aspect de cordon.
La formation de rayures sur le métal de soudure , provoquées par le sabot de support coulissant en cuivre, à refroidissement par eau , soutenant le métal de soudure , peut être empêchée de façon efficace en formant une scorie entre ce sabot et la surface du cordon. Comme agent scorifiant , on utilise au moins un élément choisi parmi les oxydes , tels
<EMI ID=72.1>
Il
après sont inclus dans ces agents scorifiants mais ils montrent des effets différents en plus de l'activité de scorification En conséquence , ils sont oncsidérés séparément par rapport aux agents scorifiants dans le présent cas .
Les oxydes de métaux ont également un effet de stabilisation de l'arc et ils entretiennent l'arc à l'état
étalé pour éviter la formation d'éclaboussures . Dans le cas d'une électrode en ruban à noyau de fondant en particulier ,
si le transfert des gouttelettes est du type globulaire , la caractéristique mentionnée ci-dessus de profonde excavation de
la rainure est perdue. En conséquence , si l'arc est maintenu
à l'état étalé , la pénétration s'avance uniformément dans la rainure et il ne se ; crée pas de manque de fusion, tandis
que la formation d'éclaboussures est empêchée .
Lorsque la teneur d'agent scorifiant est inférieure
à 0,1% , cette quantité est insuffisante et la surface du cordon n'est pas recouverte totalement , avec pour résultat que ce cordon devient non uniforme. Lorsque la teneur d'agent scorifiant dépasse 15% , il se forme un bain de scorie dans la masse fondue , empêchant une formation uniforme de l'arc et rendant <EMI ID=73.1>
celui-ci instable. En outre , en raison de la quantité excessive de la scorie , il se forme des caniveaux . Pour ces raisons ,
la teneur de l'agent scorifiant est limitée à 0,1-15%. Parmi
<EMI ID=74.1>
<EMI ID=75.1>
exemple un sable de silice et de la séricite , a pour effet de répartir de façon uniforme la scorie sur la surface du cordon et de donner une scorie ayant une bonne propriété d'enlèvement
<EMI ID=76.1>
à 0,1% , on n'obtient pas d'effet et, lorsque la teneur de
<EMI ID=77.1>
coté acide et la valeur au choc est réduite. En conséquence , la teneur de Si02 est limitée à 0,1-10,0%.
<EMI ID=78.1>
comme agents scorifiants mais ont également pour effets d'affiner le métal fondu et de séparer les inclusions métalliques pour les envoyer dans la scorie . Ils ont également des effets de
<EMI ID=79.1>
constituent des substances très efficaces . D'une manière
<EMI ID=80.1>
fluorures de métaux , tels que mentionnez ci-dessus , peuvent également être incorporés . On peut prévoir en combinaison deux des ces fluorures de métaux ou plus. Dans le cas de l'électrode en ruban en particulier , l'arc est élargi et il est alors possible d'y inclure de l'air ambiant. De ce fait , les effets attendus peuvent encore être améliorés par incorporation des fluorures de métaux.
Lorsque la teneur de fluorure de métal est infé-
<EMI ID=81.1>
précédents et , lorsque la teneur de fluorure de métal dépasse
10% , l'arc devient stable et la.formation d'éclaboussures est renforcée , avec pour résultat qu'on n'arrive pas à un intérêt pratique.
En plus , l'effet d'abaissement du point de fusion de la scorie et d'obtention d'un bon état de recouvrement sur
la totalité de la surface du cordon peut également être atteibt par l'incorporation des fluorures de métaux .
Dans le cas d'un acier à heure résistance à la traction du type 60 Kg/mm<2> , on peut arriver à une combinaison appropriée de la résistance à la traction et de la valeur au choc
par incorporation de Ni, Cr et Cu. Le Ni a pour effet d'améliorer la valeur au choc aux basses températures et la résistance à l�traction. Si la teneur de Ni dépasse 5,0 % , il se forme faci- lement des fissurations , tandis que , si la teneur de Ni est inférieure à 0, 01 % , on n'obtient pas d'effet . Le Cr et le Cu sont incorporés pour améliorer les résistances . Si la teneur
<EMI ID=82.1>
devient trop élevée , tandis que , si les teneurs de Cr et de Cu sont inférieures à 0,01% , on n'obtient pas d' effet . En conséquence , on préfère que les teneurs de Ni , de Cr et de Cu soient
<EMI ID=83.1>
3,0 % . On peut ajouter au fondant des éléments d'alliage sous forme de substances métalliques et/ou de composés métalliques..
On décrira' maintenant des formes de réalisation
de l'électrode en ruban à noyau de fondant suivant la présente invention . La teneur de fondant dans l'électrode est ajustée
à 20% et l'électrode en ruban utilisée a une épaisseur de 1,2 mm et une largeur de 11 mm .
Exemple E
[Conditions de soudage
<EMI ID=84.1> Epaisseur du métal de base : 25 mm
Allure de la rainure : forme en V , angle de rainure de 20[deg.] ,
écartement de rainure de 3 mm
Courant de soudage : 1000 ampères
Tension d'arc . 36 volts
Vitesse de soudage : 25 cm/minute
<EMI ID=85.1>
nute Source de puissance pour le soudage : courant continu à tension
constante , électrode positive
Electrode de soudage : électrode en ruban à noyau de fondant ,
le fondant étant incorporé en une quantité de 20% par rapport au poids total de l'électrode.
<EMI ID=86.1>
<EMI ID=87.1>
<EMI ID=88.1>
<EMI ID=89.1>
<EMI ID=90.1>
<EMI ID=91.1>
<EMI ID=92.1>
<EMI ID=93.1>
Une forme de réalisation suivant la présente invention , dans laquelle un métal d'apport est déposé à l'avance dans la rainure sera décrite'avec référence à la figure 8 .
On préfère qu'un métal d'apport 18 soit disposé dans la partie interne de la rainure . Le soudagë vertical ascendant est réalisé , tout en faisant fondre ce métal d'apport 18. Sur la figure 8, les numéros de référence 1, 27 et 28 désignent respectivement la matière à souder , un sabot de support coulissant en cuivre à refroidissement par eau , du côté avant de la matière à souder , et une électrode en bande.
Comme métal d'apport, on peut employer une barre pleine englobant des.agents désoxydants et des composants d'alliage pour améliorer les propriétés mécaniques de la soudure , ou bien on peut utiliser une barre tubulaire comprenant un tube métallique dans lequel sont incorporés des agents désoxydants , des éléments d'alliage et des agents scorifiants . En outre ,
on peut utiliser une barre enrobée , formée en enrobant un
noyau métallique par des composants d'enrobage, des agents désoxydants et une poudre de fer.
L'alimentation du métal d'apport jusqu'au voisinage de l'arc de l'électrode en ruban suivant la présente invention sera décrite en considérant plus particulièrement les figures 9,
10 et 11, sur lesquelles les numéros de référence 21, 22 , 23,
24 ,25, 26 , 27 , 28, 29, 30 et 31 désignent respectivement des rouleaux d'alimentation de l'électrode en ruban , un rouleau d'alimentation de métal d'apport , un ajutage de guidage du
métal d'apport , une entrée d'alimentation de gaz protecteur,
un métal d'apport , un sabot de support coulissant en cuivre ,
à refroidissement par eau , situé du côté arrière , un sabot
de support coulissant en cuivre , à refroidissement par eau , situé du coté avant , une électrode en ruban , un ajutage d'a-limentation de gaz protecteur , une entrée d'alimentation de
gaz protecteur , et une tête d'alimentation d'électricité .
Le métal d'apport 25 est alimenté au voisinage de l'arc de l'électrode en ruban 28 à travers l'ajutage de guidage 23
grâce aux rouleaux d'alimentation 22. L'ajutage de guidage
23 est un conduit en cuivre et il est relié à la matière à souder. Comme un arc est formé entre le métal d'apport 25 et l'électrode en ruban 28, le métal d'apport est totalement fondu par la chaleur de l'arc et la chaleur de la masse fondue disposée en dessous . Cette masse fondue est maintenue du
côté avant et du coté arrière par les sabots de support coulissants . Comme illustré par la figure 11 , le sabot de support coulissant 26, situé du côté arrière , est plus long que le sabot de support coulissant 27 prévu du côté avant . La raison est que , lorsqu'on réalise un soudage en utilisant l'électrode en ruban 28, l'arc se crée au-dessus du sabot de support coulissant 27 prévu du côté avant . L'entrée d'alimentation
de gaz protecteur 24 est prévue dans le sabot de support coulissant 26 situé du côté arrière et l'effet de protection peut être ainsi renforcé . Le sabot de support coulissant 26 prévu du côté arrière est maintenu depuis le côté avant , à travers l'écartement de base de la rainure de soudage par un bras
de support et il est pressé contre la matière 1 à souder. Un conduit de refroidissement par eau, un conduit de gaz protecteur , etc , sont introduits depuis le côté avant. En conséquence , ces sabots de support coulissants à refroidissement
par eau, le porte-électrode de l'électrode en ruban, le dispositif d'alimentation de métal d'apport, etc, sont prévus sur
le même chariot et , de ce fait , le soudage peut être utilisé depuis le côté avant et un soudage peut être réalisé de la sorte avec un rendement élevé. On préfère que le métal d'apport 25 soit alimenté depuis le dessus , comme illustré par les dessins.
On préfère aussi que le métal d'apport 25 soit alimenté très près de la tête de l'arc de l'électrode en ruban 28, comme illustré par la figure 10. Si le métal d'apport est alimenté
à une zone plus interne , comme l'arc ne frappe pas alors ce métal d'apport 25,celui-ci est projeté dans la masse fondue
et laissée à l'état non fondu , ou bien il est impossible d'alimenter le métal d'apport en une quantité suffisante . Par contre , si la position d'alimentation du métal d'apport est trop haute , comme l'arc n'est engendré qu'.à la position mentionnée ci-dessus, des défauts , tels qu'un manque de fusion, se produisent dans la partie interne de la rainure. En conséquence, il est préférable que la position d'alimentation du métal d'apport
se situe dans une zone allant du voisinage de la face arrière de la matière à souder jusqu'au centre de l'épaisseur de cette mati ère .
Une forme de réalisation du procédé de la présente invention , suivant laquelle le sabot de support coulissant prévu du côté avant de la rainure est élevé en accord avec la vitesse d'élévation de la masse fondue sera décrite ci-après .
Si on considère la figure 14, deux trous d'inspection sont formés dans le sabot de support coulissant 2 et des photodétecteurs 33a et 33b sont disposés sur des cylindres de support 32a et 32b reliés aux trous d'inspection . Un élément photodétecteur , un circuit amplificateur et un circuit "ouvertfermé" sont prévus dans chaque photodétecteur . Le circuit "ouvert-fermé" prévu dans les photodétecteurs 33 Et 33b est relié à un moteur de commande (non représenté) prévu pour dé-
.
placer le sabot de support coulissant 2 de manière ascendante .
Les circuits "ouvert-fermé" , prévus dans les photodétecteurs
33 et 33b sont agencés de telle sorte que , lorsque les élé-
<EMI ID=94.1>
du métal fondu , les circuits correspondants sont ouverts pour arrêter le moteur de commande. Comme l'opération de soudage est continue , même tandis que le sabot de support coulissant 2 n'est pas déplacé de façon ascendante , la masse fondue s'élève graduellement et elle arrive finalement à la position obstruant le trou d'inspection relié au photodétecteur 33b. A ce stade , l'élément photodétecteur 32b est prévu dans le photodétecteur 33b décèle la lumière du métal fondu pour fermer le circuit "fermé-ouvert" afin de commander le moteur d'entraînement .
Lorsque la masse fondue s'élève à nouveau jusqu'à la,position obstruant le trou d'inspection relié au photodétecteur 33a, l'élément photodétecteur 32a décèle la lumière du métal fondu pour actionner le circuit "fermé-ouvert" , de manière que la vitesse d'entraînement du moteur de commande soit augmentée afin d'accroître la vitesse
<EMI ID=95.1>
tesse d'élévation du sabot de support 2 est alors plus élevée que la vitesse d'élévation de la masse fondue . De cette manière , le sabot de support coulissant peut être élevé en synchronisme avec l'élévation de la surface de la masse fondue.
Comme cela paraît de l'illustration précédente , suivant le procédé de la présente invention, comme le soudage est réalisé tout en faisant fondre la rainure en créant un affouillement , la largeur de l'arc provenant de l'électrode en ruban et la grande force de cet arc .permettent d'obtenir une pénétration profonde et suffisante.
En conséquence, l'aire transversale de la rainure peut être fortement réduite et, de ce fait, l'apport de chaleur de soudage peut être réduit également , tandis que le rendement de soudage peut être amélioré. En outre , la ténacité de la zone influencée par la chaleur peut être améliorée. Il s'agit la d'excellents effets obtenus grâce à la présente invention.
REVENDICATIONS
1. Un procédé de soudage à arc vertical ascendant , comprenant l'alimentation d'une électrode en ruban dans une direction suivant laquelle le plan comprenant la direction de la largeur de cet électrode est transversal à la ligne de soudure , la création d'un arc entre cette électrode et une masse fondue et/ou un métal de base supérieur , situé au-dessus de la surface de la masse fondue , la fusion du métal de base supérieur- au-dessus d'un sabot de support coulissant prévu
du côté de la surface avant de la rainure , et la réalisation du soudage par agrandissement de l'espace de la rainure et chute simultanée du métal fondu sur la masse fondue inférieure pour s'y déposer.
2. Procédé de soudage à arc_vertical ascendant sui-
"Vertical welding process"
The present invention relates to a process
vertical arc welding for making vertical and inclined joints, it being understood that the expression "welding
vertical "here refers to welding in an upward direction.
As the traditional methods of welding vertical joints with high efficiency, various methods are known, such as slag welding, electro-gas welding, and consumable electrode slag welding methods, these various methods having been used in practice. In each of these known welding methods,
<EMI ID = 1.1>
The dirt of the groove is large, which has disadvantages, such as excessive heat input and relatively low welding speed. As a result, the problems remained unresolved with respect to welding efficiency or efficiency and the toughness of the heat-influenced area.
Recently, as a means of avoiding the foregoing disadvantages of traditional welding methods, there has been proposed a vertical welding method, in which an electrode formed by a small diameter wire is made to oscillate and welding is carried out in an anhydride atmosphere. carbon dioxide and / or another inert gas, this process being used in certain installations. However, as the diameter
wire is small, it is necessary, when welding thick plates, to corrugate the wire or to move it back and forth in the direction of the thickness of the plates, and this as described in the Japanese patent applications
9.857 / 70 and 50.504 / 72, since due to the use of a small diameter wire the applied welding current is low and, since the penetration depth is little im-
<EMI ID = 2.1>
no reverse cord is formed, and we can arrive at
an absence of fusion. Further, since a spacer groove is required, the cross-sectional area of the groove is increased.
and a significant heat input is necessary. Accordingly, the problem of low welding speed is not solved.
In addition, since the penetration depth is small, there is a further disadvantage that the allowable interval of groove accuracies is very narrow.
Japanese Patent Application No. [deg.] 93240/74 provides a narrow groove vertical welding process, in which a strip electrode is introduced along the bisecting plane of an I-shaped groove. it is not possible to create an arc between the electrode and a higher base metal over the surface of a melt, or to melt the upper base metal over a shoe
sliding support side of the front surface of the groove. Consequently, this method cannot be applied
low-precision welding of the groove.
Another Japanese patent application n [deg.] 96.945 / 74 describes a vertical welding process using an electrode
in ribbon. According to this method, the ribbon electrode is fed with a certain angle of inclination with respect to the weld line in accordance with the inclination of a weld crater. This process is characterized in that a relatively low current is used and that slagging is prevented.
molten metal from the front side of the groove by the arc force of the inclined ribbon electrode. Accordingly, this method assumes a problem that high speed and high efficiency welding, using large current,
is impossible.
The present invention is the result of research carried out to develop a welding process avoiding the above disadvantages implied by traditional techniques.
A main object of the present invention is, therefore, to provide a method by which joints having a very small groove cross-sectional area can be welded with high efficiency by the technique of vertical welding.
A second object of the present invention is to provide a vertical welding process capable of providing an area influenced by heat with excellent toughness.
A third object of the present invention is to
<EMI ID = 3.1>
thanks to which the consumption of welding wire is greatly reduced.
<EMI ID = 4.1>
present invention,. allowing the foregoing and other purposes to be achieved, a vertical arc welding process is provided, comprising feeding a ribbon electrode in a direction in which the plane comprising the width of the electrode crosses the line welding, creating an arc between this electrode and a molten mass and / or a higher base metal, lying above the molten mass, the melting of the upper base metal above a shoe of sliding support, on the side of the front surface of the groove, and carrying out welding by expanding the groove space and simultaneously dropping the molten metal onto the lower molten mass for this metal to settle there.
According to a second embodiment of the present invention, there is provided a vertical welding process, 'as defined in the above-mentioned first embodiment, but in which the welding zone is protected by a gas.
According to a third embodiment of the present invention, there is provided a vertical arc welding process as defined in the above-mentioned first embodiment, with the use of a welding current of 500
at 3000 A.
According to a fourth embodiment of the present invention, there is provided a vertical arc welding method, as defined for the first embodiment, and in which the angle formed between the direction of advance of the welding and the electrode in ribbon is 20 to 90 [deg.].
According to a fifth embodiment of the present invention, there is provided a vertical arc welding method, as defined in the above-mentioned first embodiment, and in which the angle formed between the weld line and the direction of the width of the ribbon electrode is
40 to 140 [deg.].
According to a sixth embodiment of the present invention, there is provided a vertical arc welding process, as defined for the first embodiment, and in which the ratio between the width of the strip electrode and
the spacer groove, on the front side of the base metal, is set to be 1 / 0.2 to 1/5.
According to a seventh embodiment of the present invention, there is provided a vertical arc welding process, as defined for the first embodiment, and in which the ribbon electrode used comprises essentially up to 0.15% of C, 0.3 to 3.0% Mn, 0.05 to 0.95%
Si and 0.05 to 0.7% Mo, as essential components, the remainder being formed by iron and the inevitable impurities.
<EMI ID = 5.1>
According to an eighth embodiment of the present invention, there is provided a vertical arc welding process, as defined for the first embodiment,
and wherein the ribbon electrode used is a consumable electrode, comprising essentially up to 0.15% C,
from 0.3 to 3.0% of Mn, from 0.05 to 0.95% of Si and from 0.05 to 0.7%
of Mo as essential components, and at least one element selected from the group comprising from 0.001 to 0.3% of
Ti, up to 0.05% Al, 0.001 to 0.05% B, 0.001
0.1% Zr and 0.001-0.05% Nb, the remainder being iron and the inevitable impurities.
According to a ninth embodiment of the present invention, there is provided a vertical arc welding process, as defined for the first embodiment, and in which a flux is incorporated in the ribbon electrode used.
According to a tenth embodiment of the. present invention, there is provided a vertical arc welding method, as defined for the ninth embodiment,
and wherein the flux is provided in an amount of 3 to 60% based on the total weight of the ribbon electrode and the parts thereof
<EMI ID = 6.1>
of the total weight of the flux.
According to an eleventh embodiment of the present invention, there is provided a vertical arc welding process, as defined for the aforementioned ninth embodiment, and in which the flux comprises, in percent with respect to the total weight of 1 \ ribbon electrode, 0.4 to 3.0%
<EMI ID = 7.1>
15% slagging agents, and 0.01 to 10% metal fluorides.
According to a twelfth embodiment of the present invention, an arc welding process is provided.
<EMI ID = 8.1>
and wherein the flux further comprises, in percent based on the total weight of the ribbon electrode, at least one of the group consisting of 0.001 to 0.6% Ti, 0.001 to 0.1% of Zr, from 0.01 to 0.05% of B, up to 0.05% of Al and from 0.001 to 0.05% of Nb.
According to a thirteenth embodiment of the present invention, a vertical arc welding process is provided, as defined for the eleventh embodiment, and in which the slagging agents comprise from 0.1 to
<EMI ID = 9.1>
in ribbon.
According to a fourteenth embodiment of the present invention, there is provided a vertical arc welding process, as defined for the ninth embodiment, and in which the flux further comprises, in percent of the total weight of the material. 'ribbon electrode, at least one of the elements belonging to the group consisting of 0.01 to 5.0% Ni, 0.01
<EMI ID = 10.1>
According to a fifteenth embodiment of the present invention, there is provided a vertical arc welding process, as defined for the first embodiment,
<EMI ID = 11.1>
and wherein filler metal is supplied to the vicinity of the arc formed from the ribbon electrode.
According to a sixteenth embodiment of the present invention, there is provided a vertical arc welding process, as defined for the first embodiment, and in which a filler metal is placed forward in the groove.
According to a seventeenth embodiment of the present invention, there is provided a vertical arc welding method, as defined for the first embodiment, and in which, when welding is carried out while supporting the melt of the metal. side of the front face of the groove thanks to
to a sliding support shoe, at least one inspection hole is formed on this sliding support shoe and the melt is monitored through this hole by a photodetector, so that the elevation speed of the sliding support shoe is made to be synchronous with the rate of rise of the surface of the melt.
The invention will be described more fully hereinafter with reference to the accompanying drawings.
Fig. 1 is a diagram showing the traditional arc welding process of the electro-gas type.
FIG. 2 is a perspective view showing the vertical arc welding pr-océdé according to the present invention. Fig. 3 is a longitudinal sectional view showing the vertical arc welding process according to the present invention. Figure 4 is a cross-sectional view showing the vertical arc welding process according to the invention. Fig. 5 is an enlarged perspective view, showing the area near the arc in the vertical arc welding process of the present invention. Figure 6 is a greatly enlarged diagram showing defects created in the section of the bead. Fig. 7 is a view illustrating the relationship between the shape of the groove and the ribbon electrode. Fig. 8 is a perspective view showing one embodiment of the vertical arc welding process. according to the present invention.
Fig. 9 is a perspective view showing another embodiment of the vertical arc welding process according to the present invention. Fig. 10 is a sectional view showing yet another embodiment of the vertical arc welding process according to the present invention. Fig. 11 is a longitudinal sectional view showing yet another embodiment of the vertical arc welding process according to the present invention. Fig. 12 is a longitudinal sectional view showing yet another embodiment of the vertical arc welding process according to the present invention. Fig. 13 is a sectional view showing another embodiment of the vertical arc welding process of the present invention.
Fig. 14 is a perspective and partially sectional view showing yet another embodiment of the process. vertical arc welding of the present invention. Fig. 15 is a diagram showing the positional relationship between the electrode and the weld line in the vertical arc welding process according to the present invention. Fig. 16 is a perspective view showing ribbon, flux core electrodes which can be used in the vertical arc welding process of the present invention.
The process of the present invention will now be described in more detail by comparing it with the traditional welding process and by considering the accompanying drawings.
The traditional arc welding process of the type
<EMI ID = 12.1>
In the case of Figure 1, a suitable groove root gap is maintained in a material 1 to be welded, and sliding copper support shoes 11 and 12 for cooling are closely matched to the material 1 to be welded on the front side and on the back side of it.
A protective gas supply inlet 13 is provided in the front sliding support shoe 12, and a
electrode wire is fed to the clearance between the shoes
support 11 and 12 through a supply nozzle of
wire 15 and a power supply head 17. An arc is created at the location shown by 14a in Figure 1. A melt 16 is created substantially in the center between the sliding support shoes 11 and 12, this mass melt not being located above the protective gas supply inlet opening 13. The reason is that, if the melt 16 was located above this gas inlet opening
protection 13, the molten metal would overflow through this opening 13 to the point of making it impossible to slide
of the aforesaid support shoes and, furthermore, since a supply of protective gas would then be impossible, welding would also become impossible.
The reason why a wide groove root gap should be maintained in this gas-type arc welding process is as follows. A core wire
of flux is generally used as electrode wire '14
in the electro-gas arc welding process and this electrode wire should be fed parallel to the weld line.
<EMI ID = 13.1>
Accordingly, the power supply head 17 and the curved wire supply nozzle 15 must be introduced into the groove. Since the power supply head is water-cooled, it has, for example, a shape
in cross section, having a longitudinal side of 6 to 7 mm
and a lateral side of 20 to 25 mm, and a feed hole
is formed at its center. Therefore, the groove should be at least such that the power supply head having a dimension of 6 to 7 mm can be inserted therein. Also, when the power supply head comes into contact with the material to be welded, the welding machine is damaged. Consequently, in general, it is necessary
a groove gap of about 15 to about 17 mm.
Since a wide groove gap must be maintained as pointed out above, the welding speed is inevitably decreased and the heat input becomes large. Also, if the electrode wire is deviated from the center,
the shape of the bead is changed and this bead lacks uniformity.
If one plans to increase the speed of upward movement by increasing the current, the formation of splash
is increased and the shielding gas supply opening is blocked, resulting in insufficient supply.
<EMI ID = 14.1>
formed adhere to the surface of the material to be welded, the adhesion state of the sliding copper support shoes, provided for cooling, becomes poor or the welding operation becomes dangerous for the operator. Consequently ,
in the traditional electrogas type arc welding process, it is not possible to increase the welding current.
An embodiment of the method of the present invention is illustrated by Figures 2 to 5, in which the reference numerals 1,2, 3,4,5,6,7 and 8 respectively denote the material to be welded, a shoe sliding copper support for cooling, a water-cooled copper support plate, ribbon electrode, power supply head, shielding gas supply nozzle, water inlet opening 'protective gas supply, and an electrode supply coil
in ribbon. In Figures 2 to 5, the ribbon electrode 4 is fed into the groove through the power supply head 5, by the feed rollers 8. The material 1 to be welded is sandwiched between the shoe. copper cooling slide 2 and the copper support and cooling plate 3 to maintain a melt between them. Protective gas is supplied through the gas inlet opening. 7 and passes through the shielding gas supply nozzle 6 to protect the melt and the arc. The strip electrode 4 is fed in a direction in which the plane comprising the width of the strip electrode 4 is transverse to the weld line. More specifically, as illustrated in Figure 3, the angle e between the axis of symmetry
of the ribbon electrode 4 and the welding advance direction is preferably in the range of 20 to 90 [deg.], as will be described later. Welding is performed in a narrow groove, as shown by dashed lines in Fig. 4. It is preferable that the angle between the direction of the width of the ribbon electrode and the weld line is within the range of 40 to 140 [deg.]. If an electrode having a width greater than the basic groove spacing is used, the material 1 to be welded is melted in a deep excavation state, as shown in Fig. 4, and a large fresh groove is formed. Also, as the electrode <EMI ID = 15.1>
it is not necessary to provide for oscillation as in conventional methods, and thus the generation of defects, for example lack of melting, can be prevented.
Figure 5 shows the material 1 to be welded, part of which has been removed to clearly illustrate the point of creation of the arc. In Figure 5, the material 1 to be welded is hollowed out by the ribbon electrode 4 to form a scoured portion 9. More specifically, the material 1 to be welded is deeply melted by the ribbon electrode 4, and the metal the molten mass of this electrode and the molten metal of the material 1 to be welded flow into the large groove thus formed to create a molten mass 10. This molten mass 10 is retained by the sliding shoe 12 and the support plate 3, and as the melt cools quickly, it also solidifies quickly and therefore bead deformation is prevented.
As the ribbon electrode 4 and the sliding shoe 2 are placed on the same carriage, the previous phases are carried out in succession and a good weld can be obtained.
The process of the present invention will now be compared with the traditional arc welding process of the electro-gas type with reference to the preceding illustrations. In the traditional process of electro-gas welding, since a consumable electrode wire must be fed to the substantially central portion of the melt, it is necessary to introduce the power supply head 17 into the groove it. - even and, in addition, to prevent this head 17 from entering
<EMI ID = 16.1>
maintain a wide base gap of the groove. For example, in the case of steel sheets having a thickness of 25 mm, a V-shaped groove is generally adopted <EMI ID = 17.1>
According to the present invention, since the ribbon electrode 4 is used, the power supply head 5 is located outside the groove. As a result, it is -.;, Not
<EMI ID = 18.1>
Further, welding is carried out while creating a fresh groove by digging out the groove by the tape electrode 4, and therefore the basic gap of the groove need not be widened. As an example, in the case of a material having a thickness of 25 mm, even if the basic groove spacing is 0 mm with a V-shaped groove of 20 [deg.], It remains forms a reverse or back bead and a good weld is obtained. As a result, the welding heat input can be greatly reduced and the welding speed can be increased. A ribbon electrode having a width greater than the basic groove gap can be used but, since the material to be welded is melted by the force of the arc, even though the basic groove gap
is greatly widened, welding can be carried out sufficiently. In the case where the basic groove gap is much wider than the width of the strip electrode, as the material to be welded is not melted by the force of the arc but by the heat of the melt, interest
application of the method according to the present invention is lost when the basic groove spacing is too wide. For example, good results are obtained when the strip electrode has a width of 2 to 50 mm and a thickness of 0.1 to 4 mm. These dimensional conditions for the ribbon electrode can be suitably determined according to
the welding conditions, the thickness of the material to be welded, etc. Generally speaking, one can expect to obtain the preceding effects when the width of the strip electrode is. less than 2 mm. When the width of the ribbon electrode is more than 50mm, it can easily occur blowholes and weld defects,
such as channels and overlaps, due to insufficient protection. In addition, the arc becomes unstable
and shielding gas arc welding is practically impossible. If the thickness of the strip electrode is less than 0.1 mm, the manufacturing cost is high and hence the price of the welded article is increased. When the thickness of the strip electrode is more than 4 mm, the current density is lowered and the thermal efficiency is markedly lowered.
Further, since the ribbon electrode having such a large width is too hard and loses its flexibility, it is very difficult to wind this ribbon electrode into a spool.
and such an electrode is therefore not applicable in practice.
In the ascending vertical arc welding process according to the present invention, a welding current of 500 to 3000 amps is preferably employed. When the current is less than 500 A, one cannot wait to obtain an effect of reformation of the groove and one cannot obtain the improvement of the welding efficiency. In the case of using a current higher than 3000 A, splashing easily forms, and there is also a risk that even a copper cooling shoe or support plate will be melted.
In short, one cannot achieve a good weld.
The fragility of the heat affected area will be discussed now. In the traditional processes of submerged welding and welding of the electro-gas type, in which welding is carried out in a melt according to <EMI ID = 19.1>
Upward vertical welding technique, the welded material is influenced by heat approximately 4mm from the weld boundary zone and the metal structure is roughened and brittle. The cause of this unwanted phenomenon is a large input of heat for welding. More particularly, as the transverse area of the groove is large, as mentioned previously, a significant contribution
Welding heat is required to obtain molten metal in an amount sufficient to fill this large groove. Further, in the sub-slag process or in the electro-gas type process, since the solder material is melted by the heat of the melt, to prevent lack of melting, this melt must have sufficient heat. Therefore, the molten portion on the molten side is strongly influenced by heat. On the other hand, in
In the case of the ribbon electrode used in the method of the present invention, since the material to be welded is melted by the arc, the penetration is deep, but the thermal influence on the material can be greatly reduced. In summary, the material to be heated is not damaged by the heat of the melt as in the case of the traditional electrogas process. Further, in the traditional electro-gas process, the arc is formed, as shown in Figure 1, in a portion surrounded by sliding cooling support shoes, so that the expansion of the melt is prevented by these. clogs and that, as a result, the influence on the welded material is greatly increased.
In the case of the ribbon electrode used in the method of the present invention, the arc is uniformly developed in the groove and the greater part
of the electrode is located above the upper surface of the sliding support shoe, and, while the arc is being formed, the melting is sufficiently carried out in a state not hindered by cooling or other phenomena, and as
the molten metal is cooled and solidified by the cooling support shoe arranged below, the influence of
the heat of the melt is removed as the
possible. However, if the position of the molten mass is excessively lowered and separated from the point of creation of the arc, a freshly formed groove portion is already solidified by the time the molten wall arrives at the molten mass. As a result, a portion 18 lacking fusion is formed, as shown in Fig. 6. To prevent this unwanted phenomenon, the arc should be formed at the position shown in Fig. 5. More particularly, as upper end of the ribbon electrode creates the arc along the groove, it
preferably has a substantially triangular shape such that the arc generated at the upper end of the electrode strikes the melt. This state can be obtained by setting
<EMI ID = 20.1>
the electrode in. tape and the weld line (this angle will be discussed later).
The process of the present invention exhibits the various advantages mentioned above over traditional vertical upward welding processes. In the method of the invention, the ratio of the spacing of the groove
the side of the front surface of the material to be welded and the width of the strip electrode is set, within a range of 0.20 to 3, and the angle formed between the direction of advance of the weld-
<EMI ID = 21.1>
will be described more fully below.
Referring now to Figure 7, the relationship between the width of the ribbon electrode and the groove gap <EMI ID = 22.1> on the side of the front surface is described, the reference number 23 in this figure 7 design art an electrode
In ribbon, numerals 21 and 22 denote a groove of a material to be welded, and numerals 19 and 20 denote the distance between the end portion of the ribbon electrode and the face of the groove. In the event that the surface of the groove is hollowed out internally below the end portion of the ribbon electrode 23, the electrode 23 maintains an arc while it melts the desired portion of the groove. However, when the distance 19 is too large, if the material to be welded has a large thickness, the heat is not sufficient to melt the material to be welded and therefore no backbone is formed. The maximum distance capable of ensuring sufficient fusion is 1 to 6 meters when the width of
<EMI ID = 23.1>
varies to some extent depending on the width of the electrode. When the width of the electrode is large, the available range of the above distances is also large. In the event that the terminal portion of the ribbon electrode is within the groove 22, the maximum distance capable of ensuring sufficient fusion by the arc formed from the terminal portion of the electrode is within the interval from 3 to 16 mm. In the case, for example, of a strip electrode with a width of 11 mm and a thickness of 1.1 mm, used at 1000 A and 38 V, the maximum value of the distance 19 is 2, 5 mm and the maximum value of the distance 20 is 10 jnm. In the first case ,
the ratio of the groove gap on the side of the front surface and the width of the strip electrode is 1 / '2, while in the second case this ratio is 3/1. This means that the best results can be obtained when the ratio of the groove spacing of the front surface side to the width of the strip electrode is within a range.
<EMI ID = 24.1>
the envisaged goals can be achieved to a sufficient degree if the
ratio of the width of the strip electrode to the gap
before
groove on the surface side / lies in an interval
from 1 / 0.2 to 1/5. In the event that the groove spacing on the front surface side is less than 1/5 of the width of the strip electrode, a reverse or back bead does not form and weld defects are created. ; such as gutters. If the groove gap on the front surface side is more than 5 times the width of the strip electrode, correction of the groove on the front surface side becomes impossible and the welding speed is lowered.
The reasons why the angle between the welding feed direction and the ribbon electrode is set to a value of 20 to 90 [deg.] According to the method of the present invention are as follows.
In cases where this angle is less than 20 [deg.] A sufficient back bead does not form, and if this angle exceeds 90 [deg.], The back side of the base metal groove is excessively melted. , and we can't get a
good front bead, the arc becoming unstable. For these reasons, in the case of the present invention, the angle formed between the direction of advance of the probing and the axis of symmetry of the ribbon electrode is set to a value of 20 to 90 [deg.].
<EMI ID = 25.1>
and the direction of the width of the strip electrode is less than 40 [deg.], the welding of the base metal becomes non-uniform, and gutters easily form. If this angle exceeds 140 [deg.], Similar faults occur. As a result, <EMI ID = 26.1>
in the method of the present invention, this angle is set to a value of 40 to 140 [deg.] as illustrated in figure 15.
In the process of the present invention, one uses
<EMI ID = 27.1>
D. Generally, good results are obtained when
<EMI ID = 28.1>
<EMI ID = 29.1>
arc stabilization cannot be achieved and, when
<EMI ID = 30.1>
the weld metal is increased and the Mechanical properties
<EMI ID = 31.1>
<EMI ID = 32.1>
the depth of penetration has a relatively high degree.
<EMI ID = 33.1>
<EMI ID = 34.1>
spattering is so large that it obstructs the protective gas supply nozzle by forming blowholes.
The ribbon electrode which is used in accordance with the present invention will be described below.
In the upward vertical welding process of the present invention, described above, since a material to be welded is deeply melted, the weld metal is formed by the melt of the ribbon electrode and by the melt of the metal of base. In this case, the ratio of the dilution of the material to be welded is about 45 to about 65%. Accordingly, the composition of the ribbon electrode should be determined taking into account. influences on the material to be welded.
More specifically, the ribbon electrode of the present invention comprises up to 0.15% C, 0.3 to 3.0% Mn, 0.05 to 0.95% Si and from 0.05 to 0.7% Mo as essential components, and it further comprises, as required, at least one selected member
<EMI ID = 35.1>
0.05% Nb, the remainder being iron and the inevitable impurities. In addition, for welding a high tensile strength steel of the 60 kg / mm <2> type, it is necessary to
<EMI ID = 36.1>
and 0.01 to 3.0% Cu.
In the case where the welding is carried out using such a ribbon electrode according to the present invention, since the dilution ratio of the material to be welded is high and the heat input is relatively large when single-layer welding for To improve the mechanical properties of the weld, it is essential to use a ribbon electrode having the above-mentioned composition, and when such an electrode is used, a sufficiently good weld can be obtained at a high welding speed.
The reasons for the limitations of the contents of the respective components of the ribbon electrode which is used according to the present invention are given below.
Carbon lowers the impact value of metal
<EMI ID = 37.1>
Usually 0.15-0.17%, this carbon is introduced into the weld metal by dilution to make the weld metal brittle. As a result, the C content should not be. greater than 0.15%.
<EMI ID = 38.1>
deoxidizers to prevent the formation of blisters and improve the mechanical properties of the weld metal. When the Mn content exceeds 3.0%, the tensile strength of the weld metal becomes too high and the impact value is lowered. When the Mn content is less than 0.3%, it is not
<EMI ID = 39.1>
0.95%, the welded portion is highly brittle and transcrystalline breakage readily occurs. When the Si content is less than 0.05%, a deoxidizing effect cannot be obtained. Mn and Si have the effect of improving the impact value and a particularly excellent synergistic effect can be obtained when the mixing ratio of Mn and Si is in a particular range. More precisely, when the Mn / Si ratio is in a range of 2 to 6, the impact value can be greatly improved, but when the amount of Si is greater than the amount of Mn, one cannot s' expect to get improved shock value. In addition, if the Mn / Si ratio is within an interval of
2 to 6, the resistance to cracking cannot be improved either. For these reasons, in the context of the present invention, the Mn content is limited to 0.3 -3.0% and the Si content is limited to 0.05-0.95%.
In single-layer welding, as in
<EMI ID = 40.1>
<EMI ID = 41.1>
<EMI ID = 42.1>
easily magnified. In addition, when a small amount of Mo is incorporated, it improves tensile strength without reducing elongation and necking. If the <EMI ID = 43.1>
becomes too high and if the Mo content is less than
<EMI ID = 44.1>
born above. For these reasons, the Mo content is limited to 0.05-0.7% in the context of the present invention.
Ti has the effect of greatly improving the impact value of the weld metal. Ti is a more potent deoxidizing agent than Mn and Si and it reacts with the N in the solder metal to form a nitride. This means that Ti reduces the oxygen in the weld metal by deoxidizing activity and furthermore it reduces the atomic N to considerably improve the mechanical properties of the weld metal. The content of N in the weld metal obtained according to the present invention is 0.004 to 0.007% and, when such an amount of N is combined with Ti, the impact value of the weld is improved by the nitride as well. form. However, if the amount of Ti exceeds 0.3%, there is an excessive introduction of Ti into the weld metal to the point of making this metal brittle.
If the content of Ti in the electrode is less than 0.001%, no great effect can be obtained. As a result, the Ti content is limited to 0.001-0.3%.
Al is incorporated as an arc stabilizer and has a high effect when welding is performed using large current. The arc is softened and spatter formation is reduced. These effects are obtained when the amount of Al is low. When the Al content exceeds 0.05%, the weld metal is made quite brittle. Consequently, the Al content is limited to a value of 0.05%.
When incorporating at least one element selected from B, Zr and Nb as a component to improve the value
on impact with the weld metal, the crystal grains are made finer and the impact value is improved. These elements are <EMI ID = 45.1>
effective when incorporated in very small amounts.
When the B contents of 2r and Nb exceed 0.05%, 0.1% and 0.05% respectively. the weld metal is made brittle and cracking easily occurs. If each of the contents of B, Zr and Nb is less than 0.001%, no significant effect can be obtained. Consequently the contents of B,
Zx and Nb are respectively limited to 0.001-0.05%, 0.001-
<EMI ID = 46.1>
also starting from the material to be welded and from the electrode
in tape, it is necessary to ensure that their quantities are not excessive. B has a synergistic effect with Ti and the impact value is greatly improved when the Ti / B ratio is in the range of 2 to 7.
When welding high strength steel
<EMI ID = 47.1>
by incorporating Ni, Cr and Cu. Ni has the effect of improving the impact value at low temperatures and the tensile strength. However, when the content of Ni exceeds 5.0%, cracking easily forms, and when the content of Ni is less than 0.01%, no effect is obtained. Cr and Si are incorporated to improve strength. When the Cr and Cu contents exceed 0.8% and 3.0% respectively, the strength becomes too high, while when the Cr and Cu contents are less than 0.01%,
<EMI ID = 48.1>
Cr and Cu are limited to 0.01 - 5.0%, 0.018.0% and 0.01-3.0% respectively.
Will now show examples where a material having a thickness of 25 mm is welded using the ribbon electrode of the present invention with a groove <EMI ID = 49.1>
2 nun, welding being carried out with a current of 1000 ample
<EMI ID = 50.1>
<EMI ID = 51.1>
<EMI ID = 52.1>
Mechanical properties :
<EMI ID = 53.1>
Example B
<EMI ID = 54.1>
Ti = 0.25%
Material to weld: K5D (high tensile steel
type 50 kg / mm2)
Mechanical properties:
<EMI ID = 55.1>
Example C
Wire. C = 0.03%; Mn = 2.30%: Si = 0.60%; Mo = 0.70%;
Ti = 0.15%; B = 0.007%
Material to be welded. K5D (High tensile steel
of type 50 Kg / mm
Mechanical properties :
<EMI ID = 56.1>
<EMI ID = 57.1>
Example D
Wire. C = 0.06%; Mn = 1.55%; Si = 0.60%: Ni = 1.00%;
<EMI ID = 58.1>
Welding material: SM-58 (JIS)
Mechanical properties :
<EMI ID = 59.1>
The weld metals obtained in the preceding examples have shown good results with regard to the appearance of the bead and the bending test.
As the ribbon electrode, there may be used according to the present invention not only a solid ribbon electrode but also a core ribbon electrode.
of fondant, comprising a fondant 50, as illustrated in Figure 16.
The flux core ribbon electrode which can be used in accordance with the present invention will be described hereinafter.
A flux comprising iron powder, deoxidizing agents, slagging agents and other additives is. incorporated inside a ribbon electrode so
that the amount of flux is 3 to 60% by weight relative to the total weight of the electrode. Particles having a size of 74 to 297 µ form at least 20% of the total weight of the flux. In the case of the flux-core ribbon electrode, the flux is more easily movable inside the electrode than in the case of a flux-core wire, having a round section. Accordingly, the particle size and distribution should be controlled in the case of the flux core ribbon electrode. The flux particles having a
<EMI ID = 60.1>
the flux core ribbon electrode is molded by folding back a sheath 51, when such fine particles are used
flux, good flow is not achieved when the flux is flowing inside the electrode and it is difficult to maintain a predetermined incorporation proportion of the flux. In the case of a fondant having a size
of particles greater than 297 � , voids are easily formed in the electrode and bad influences are imposed on the welding operation. In addition, these large particles are easily mobile within the electrode. As a result, a flux having a particle size of 74-297% is the most stable. The foregoing disadvantages are created when the content of particles having a size of 74 to 297% is inferior to
20%. Accordingly, according to the present invention, it is pre-
<EMI ID = 61.1>
at least 20% of the total flux.
When the amount of flux is less than 3%. relative to the total weight of the electrode, the slag effect is insufficient and the amount of gas formed is insufficient to protect the weld area. When the amount of flux exceeds 60% relative to the total weight of the electrode, the density of the welding current becomes too high on the electrode and the electrode is often burnt entirely. Accordingly, it is preferred that the amount of the flux is 3 to
60% relative to the total weight of the electrode.
The flux consists of the following essential components, each percentage being based on the total weight of the electrode:
<EMI ID = 62.1>
Slagging agent (excluding fluoride
<EMI ID = 63.1>
At least one of the following can be added to the fondant:
<EMI ID = 64.1>
Further, the flux may include 0.1 to 10%
<EMI ID = 65.1>
of the ribbon electrode.
Depending on requirements, the flux may further comprise at least one of the following components:
<EMI ID = 66.1>
Mn, Si and Ti are deoxidizers and they react with CO by blowing and removing it, separating oxygen from CO, while they themselves are converted to oxides. In addition, they react with oxygen to reduce the oxygen content in the weld metal.
<EMI ID = 67.1>
tent as slag and are precipitated on the surface
cord. Accordingly, these deoxidizing agents also act as slagging agents. Mn is usually added as Fe-Mn or as metallic Mn.
It acts not only as a deoxidizing agent but also as an agent improving the toughness of the weld metal and improving the elongation.
When the Mn content is less than 0.4%,
the above effects are insufficient and, when the content
of Mn exceeds 3.0%, the weld metal is made brittle to the point of causing cracking. Mn also has the effects
<EMI ID = 68.1>
elastic limit to weld metal.
Si has a high deoxidizing effect and. it is incorporated primarily to prevent the formation of blisters. A good deoxidizing effect can be obtained even if the Si is incorporated in a small amount. However, if this amount of Si
is less than 0.01%, no large effect can be obtained. When the Si content exceeds 1.0%, the weld metal is made brittle.
In the case of single layer welding with high heat input, such as in the welding process
of the present invention, crystal grains are easily magnified in the structure of the weld metal. Mo has the effect of making these crystal grains finer in
the structure of the weld metal and thereby an improved impact value can be obtained. In addition, the incorporation of a small amount of Mo is effective in improving
tensile strength without reducing elongation and necking. When the Mo content exceeds 1.5%, the tensile strength becomes too high. If the Mo content is
<EMI ID = 69.1>
<EMI ID = 70.1>
Ti has the effect of improving the impact value of the weld metal. Ti has a greater deoxidizing effect than Mn and Si, and it reacts with N in the weld metal to form a nitride. This means that the Ti reduces the oxygen content of the weld metal by the action
deoxidation and reduces the atomic N content to significantly improve the mechanical properties of the weld metal. The content of N in the solder metal obtained according to the present invention is 0.004 to 0.010%. When this N is combined with Ti, solidification develops with the high melting point nitride acting as the central point.
As a result, the weld area can reach a very thin wall hanging comprising initially precipitated much smaller ferrite - the impact value being greatly improved. '
When the Ti content exceeds 0.6%, there is an excessive introduction of Ti into the weld metal to the point of making the latter brittle. When the Ti content is less than 0.001%, one cannot expect to obtain the above effects. As a result, the Ti content is limited
at 0.001-0.6%.
Regarding the limitation of Al, this one
has a stabilizing effect of the arc and is limited to
0.05%.
To improve the impact value of the weld,
at least one of the elements formed can be added to the flux
<EMI ID = 71.1>
at 0.05% of Nb. If these elements are incorporated in amounts within these ranges, the structure of the weld metal is made finer and the impact value is improved, as in the case of a solid ribbon electrode.
The slag forming agent forms a slag coating the surface of the bead during welding to protect the heated weld metal from the atmosphere and thereby prevent oxidation of the bead surface. After the slag has been removed, when the weld has cooled sufficiently, a very nice bead appearance is obtained.
The formation of scratches on the weld metal, caused by the water-cooled, copper sliding support shoe supporting the weld metal, can be effectively prevented by forming a slag between this shoe and the bead surface. As slagging agent, at least one element chosen from oxides, such as
<EMI ID = 72.1>
he
later are included in these slagging agents but they show different effects besides slagging activity. Accordingly, they are separately considered from the slagging agents in the present case.
Metal oxides also have an arc stabilizing effect and they maintain the arc in the state
spread out to avoid splashing. In the case of a ribbon electrode with a flux core in particular,
if the droplet transfer is of the globular type, the above-mentioned characteristic of deep excavation of
the groove is lost. As a result, if the arc is maintained
in the spread state, the penetration advances uniformly in the groove and it does not; no lack of fusion, while
that splashing is prevented.
When the content of slagging agent is lower
at 0.1%, this amount is insufficient and the surface of the bead is not completely covered, with the result that this bead becomes non-uniform. When the content of slagging agent exceeds 15%, a slag bath is formed in the melt, preventing uniform arc formation and making <EMI ID = 73.1>
this one unstable. In addition, due to the excessive amount of slag, gutters are formed. For these reasons ,
the content of the slagging agent is limited to 0.1-15%. Among
<EMI ID = 74.1>
<EMI ID = 75.1>
example a silica sand and sericite, has the effect of uniformly distributing the slag on the surface of the bead and giving a slag having a good removal property
<EMI ID = 76.1>
at 0.1%, no effect is obtained and, when the content of
<EMI ID = 77.1>
acid side and the impact value is reduced. Accordingly, the content of SiO2 is limited to 0.1-10.0%.
<EMI ID = 78.1>
as slagging agents but also have the effects of refining the molten metal and separating the metal inclusions to send them into the slag. They also have effects of
<EMI ID = 79.1>
are very effective substances. In a way
<EMI ID = 80.1>
Metal fluorides, such as mentioned above, can also be incorporated. Two or more of these metal fluorides can be provided in combination. In the case of the ribbon electrode in particular, the arc is widened and it is then possible to include ambient air therein. Therefore, the expected effects can be further improved by incorporating metal fluorides.
When the metal fluoride content is lower
<EMI ID = 81.1>
previous and, when the metal fluoride content exceeds
10%, the arc becomes stable and the splash formation is enhanced, with the result that practical benefit is not achieved.
In addition, the effect of lowering the melting point of the slag and obtaining a good recovery state on
the entire surface of the bead can also be reached by the incorporation of metal fluorides.
In the case of a steel with hour tensile strength of the type 60 Kg / mm <2>, we can arrive at an appropriate combination of the tensile strength and the impact value
by incorporation of Ni, Cr and Cu. Ni has the effect of improving the impact value at low temperatures and the tensile strength. If the Ni content exceeds 5.0%, cracking easily forms, while if the Ni content is less than 0.01%, no effect is obtained. Cr and Cu are incorporated to improve resistance. If the content
<EMI ID = 82.1>
becomes too high, whereas if the Cr and Cu contents are less than 0.01%, no effect is obtained. Accordingly, it is preferred that the contents of Ni, Cr and Cu are
<EMI ID = 83.1>
3.0%. Alloying elements in the form of metallic substances and / or metallic compounds can be added to the flux.
We will now describe embodiments
of the flux core ribbon electrode of the present invention. The flux content in the electrode is adjusted
at 20% and the ribbon electrode used has a thickness of 1.2 mm and a width of 11 mm.
Example E
[Welding conditions
<EMI ID = 84.1> Base metal thickness: 25mm
Shape of the groove: V shape, groove angle of 20 [deg.],
3 mm groove spacing
Welding current: 1000 amps
Arc voltage. 36 volts
Welding speed: 25cm / minute
<EMI ID = 85.1>
nute Power source for welding: direct current to voltage
constant, positive electrode
Welding electrode: flux core ribbon electrode,
the flux being incorporated in an amount of 20% relative to the total weight of the electrode.
<EMI ID = 86.1>
<EMI ID = 87.1>
<EMI ID = 88.1>
<EMI ID = 89.1>
<EMI ID = 90.1>
<EMI ID = 91.1>
<EMI ID = 92.1>
<EMI ID = 93.1>
An embodiment according to the present invention, in which a filler metal is deposited in advance in the groove will be described with reference to Figure 8.
It is preferred that a filler metal 18 is disposed in the internal part of the groove. The upward vertical soldering is carried out while melting this filler metal 18. In Fig. 8, the reference numerals 1, 27 and 28 respectively denote the material to be welded, a sliding support shoe made of water-cooled copper. , on the front side of the material to be welded, and a strip electrode.
As the filler metal, one can use a solid bar including deoxidizing agents and alloying components to improve the mechanical properties of the weld, or one can use a tubular bar comprising a metal tube in which are incorporated the agents. deoxidizers, alloying elements and slagging agents. In addition ,
a coated bar can be used, formed by coating a
metal core by coating components, deoxidizing agents and iron powder.
The supply of the filler metal up to the vicinity of the arc of the ribbon electrode according to the present invention will be described by considering more particularly FIGS. 9,
10 and 11, on which the reference numbers 21, 22, 23,
24, 25, 26, 27, 28, 29, 30 and 31 denote respectively ribbon electrode feed rollers, a filler metal feed roll, a guide nozzle of the
filler metal, a protective gas supply inlet,
a filler metal, a sliding copper support shoe,
water-cooled, located on the rear side, a shoe
sliding copper support, water-cooled, located on the front side, a ribbon electrode, a protective gas supply nozzle, a protective gas supply inlet,
shielding gas, and an electricity supply head.
The filler metal 25 is fed in the vicinity of the arc of the ribbon electrode 28 through the guide nozzle 23
thanks to the feed rollers 22. The guide nozzle
23 is a copper conduit and it is connected to the material to be soldered. As an arc is formed between the filler metal 25 and the ribbon electrode 28, the filler metal is completely melted by the heat of the arc and the heat of the melt disposed below. This melt is maintained from
front side and rear side by the sliding support shoes. As illustrated in Fig. 11, the sliding support shoe 26, located on the rear side, is longer than the sliding support shoe 27 provided on the front side. The reason is that, when welding using the ribbon electrode 28, the arc is created above the sliding support shoe 27 provided on the front side. Power input
Protective gas 24 is provided in the sliding support shoe 26 on the rear side and the protective effect can thus be enhanced. The sliding support shoe 26 provided on the rear side is held from the front side, through the base gap of the welding groove by an arm
support and it is pressed against the material 1 to be welded. A water cooling duct, a protective gas duct, etc., are introduced from the front side. As a result, these cooling sliding support shoes
by water, the electrode holder of the ribbon electrode, the filler metal feeder, etc., are provided on
the same carriage and hence welding can be used from the front side and welding can be performed in this way with high efficiency. It is preferred that the filler metal 25 be fed from above, as illustrated by the drawings.
It is also preferred that the filler metal 25 be fed very close to the arc head of the ribbon electrode 28, as shown in Figure 10. If the filler metal is fed
to a more internal zone, as the arc does not then strike this filler metal 25, it is projected into the molten mass
and left unmelted, or it is impossible to feed the filler metal in a sufficient amount. On the other hand, if the filler metal feed position is too high, as the arc is only generated at the position mentioned above, defects, such as lack of melting, occur. in the internal part of the groove. Accordingly, it is preferable that the filler metal feed position
is located in a zone extending from the vicinity of the rear face of the material to be welded to the center of the thickness of this material.
An embodiment of the process of the present invention, in which the sliding support shoe provided on the front side of the groove is raised in accordance with the rate of rise of the melt will be described below.
Considering Fig. 14, two inspection holes are formed in the sliding support shoe 2 and photodetectors 33a and 33b are arranged on support cylinders 32a and 32b connected to the inspection holes. A photodetector element, an amplifier circuit and an "open-closed" circuit are provided in each photodetector. The "open-closed" circuit provided in the photodetectors 33 and 33b is connected to a control motor (not shown) provided for de-
.
place the sliding support shoe 2 upwards.
The "open-closed" circuits, provided in the photodetectors
33 and 33b are arranged so that when the elements
<EMI ID = 94.1>
of the molten metal, the corresponding circuits are opened to stop the drive motor. As the welding operation is continuous, even while the sliding support shoe 2 is not moved upwardly, the molten mass gradually rises and it finally arrives at the position obstructing the inspection hole connected to the photodetector. 33b. At this point, the photodetector 32b is provided in the photodetector 33b detects the light of the molten metal to close the "closed-open" circuit to control the drive motor.
When the molten mass rises again to the position obstructing the inspection hole connected to the photodetector 33a, the photodetector element 32a detects the light of the molten metal to actuate the "closed-open" circuit, so that drive speed of control motor is increased to increase speed
<EMI ID = 95.1>
The lifting speed of the support shoe 2 is then higher than the lifting speed of the melt. In this way, the sliding support shoe can be raised in synchronism with the rise in the surface of the melt.
As it appears from the previous illustration, according to the method of the present invention, as the welding is carried out while melting the groove creating a scour, the width of the arc coming from the ribbon electrode and the great force of this arc allow to obtain a deep and sufficient penetration.
As a result, the cross sectional area of the groove can be greatly reduced, and hence the input of welding heat can be reduced as well, while the welding efficiency can be improved. In addition, the toughness of the heat-influenced area can be improved. These are the excellent effects obtained by the present invention.
CLAIMS
A process of ascending vertical arc welding, comprising feeding a ribbon electrode in a direction in which the plane comprising the direction of the width of that electrode is transverse to the weld line, creating a arc between this electrode and a melt and / or a higher base metal, located above the surface of the melt, the melting of the upper base metal - above a sliding support shoe provided
on the side of the front surface of the groove, and carrying out welding by enlarging the space of the groove and simultaneously dropping the molten metal onto the lower molten mass to deposit therein.
2. Ascending vertical arc welding process following