<EMI ID=1.1>
l'appareil comporte une torche do soudage, un dispositif' destine
<EMI ID=2.1>
l'intervalle, un dispositif destiné à faire osciller l'électrode
en travers du trajet prédéterminé et un dispositif destine à appliquer une force d'impact à l'électrode à la fin de chaque alternance d'oscillation afin d'interrompre le mouvement et de projeter du
métal fondu sur celle des surfaces vers laquelle 1 'électrode se déplaçait avant le choc; la torche de soudage comporte un support d'électrode pivotant que traverse l'électrode en contact avec .lui,
le dispositif faisant osciller l'électrode en travers du trajet prédéterminé comprenant un dispositif qui déplace le support d'électrode, le dispositif qui déplace le support d'électrode comprenant un dispositif électromagnétique et une armature associée attirée ma-
<EMI ID=3.1>
excité, ce dispositif électromagnétique ou l'armature étant associé. avec le support et un dispositif étant prévu pour exciter le dispositif électromagnétique -
L'invention ne doit pas être confondue avec la technique connue
<EMI ID=4.1>
lentement l'électrode dans l'intervalle pour le remplir. Dans cette opération, la fréquence est beaucoup plus faible que la fréquence
<EMI ID=5.1>
Ce mouvement manuel de l'électrode a été automatisé, comme cela.. est évident, par exemple selon le brevet des Etats-Unis d'Amérique
<EMI ID=6.1>
automatiques sont à basse fréquence et ne produisent pas d'impact. Dans tous les cas, le mouvement d'aller et retour selon la technique antérieure a simplement pour but de remplir l'intervalle tandis que selon l'invention, les vibrations et les chocs ont pour but de produire une soudure avec dépôt de métal sur les parois latérales du joint et une coalescence légèrement en arrière.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront
<EMI ID=7.1>
exemple de réalisation et en se référant au dessin annexé sur lequel la figure 1 est une vue schématique en élévation d'une torche <EMI ID=8.1>
vention, la figure 2 est une coupe suivant la ligne 2-2 de la figure 1, ' la figure 3 représente une conduite en cours de soudage au moyen d'une torche selon l'invention, <EMI ID=9.1>
soudas ensemble, et
les figures 5 à 8 et 10 montrent différents types de soudure, la figure 6 étant une soudure selon la technique antérieure. La figure 1 représente donc schématiquement une torche de soudage qui peut être utilisée pour la mise en oeuvre de l'invention.
<EMI ID=10.1>
en soudage bien que n'apparaissant sur la figure, des dis-
<EMI ID=11.1>
<EMI ID=12.1>
améliorer l'arc et à éviter qu'une oxydation se produise dans la région de la soudure. Des moyens, non représentés, sont prévus
<EMI ID=13.1>
vibrer le tube 14 et le fil d'électrode 11, comme le montrent les doubles flèches, à une fréquence déterminée par la fréquence du signal de sortie de la source.
Les doigts 17 sont agencés de maniera à frapper contre les électro-aimants associés, les chocs .:s'étant avérés importants pour obtenir les résultats voulus.
<EMI ID=14.1>
et osciller avec eux, augmentant ainsi le moment d'inertie et produisant un choc plus puissant.
La figure 4 montre deux pièces 19 et 20 qui doivent être sou- <EMI ID=15.1>
écartement est le moindre. Les angles et écartements ci-dessus ne sont pas critiques mais se sont avérés donner de bons résultats
<EMI ID=16.1>
trairement au procédé "ESSO" il importe de noter que pour la mise en oeuvre de l'invention, un écartement minimal entre les deux
<EMI ID=17.1>
Pour des raisons d'uniformité, il est souhaitable que l'écartement. entre les deux tronçons soit le même en tous Des points autour du tuyau. C'est cependant une caractéristique de l'invention que des variations considérables de cet écartement peuvent être tolérées
<EMI ID=18.1>
Bien qu'un joint préparé comme le montre la figure 4 puisse convenir pour la mise en oeuvre de 1 'inventions la forme préféra-
<EMI ID=19.1>
aussi élevés que 3mm. Mais avec des écartements plus grands, une succion peut se produire. Si 1 'écartement est augmenté ou diminué, l'amplitude des oscillations et la vitesse du fil doivent aussi être augmentées et diminuées en proportion.
Pour la mise en oeuvre de l'invention, la torche est montée surui équipement qui la déplace autour des tronçons de tuyaux ou elle est maintenue fixe et .le tuyau est mis en rotation. Dans le
<EMI ID=20.1>
constitue le fluide d'un chariot)1 est serrée sur l'un des tronçons de tuyau une distance uniforme de 1'intervalle 23 entre ces <EMI ID=21.1>
termédiaire de chaînes et de roues dentées, non représentées. Le chariot 3* comporte également quatre pattes 35 avec des galets, qui
<EMI ID=22.1>
l'angle de la torche. Il s'est avéré que l'axe longitudinal de cette dernière doit se trouver sur un rayon des tronçons de tuyaux
<EMI ID=23.1>
dans la direction du déplacement de la torche. Une inclinaison vers
<EMI ID=24.1>
entraînée par rapport aux tronçons de tuyaux (ou réciproquement) le long de l'intervalle 23. Pendant que cela se produit, l'excita-
<EMI ID=25.1>
de la paroi vers laquelle il se dirigeait avant l'impact. 1.'effet
<EMI ID=26.1>
derrière l'arc et dans la partie inférieure de l'intervalle 23.
<EMI ID=27.1>
de base telle que représentée sur la figure 6. Cette dernière configuration est indésirable en raison de l'effet de dôme.- Ainsi,
à la seconde passe, l'arc rencontre le point de la passe de base
<EMI ID=28.1>
une accentuation de ce dôme et l'absence de remplissage immédiate-
<EMI ID=29.1>
de fusion sur les parois latérales est indésirable. Le résultat est encore plus accentué quand la soudure est faite dans les deux quadrants inférieurs.
Une soudure faite selon l'invention ne présente pas cette caractéristique en dôme. Les défauts précités sont ainsi évités.
Par ailleurs, avec une passe de base du type produite selon l'invention, il existe une tendance pour qu'une crique apparaisse le long de la soudure lorsqu'elle se solidifie. Cet inconvénient peut être éliminé en effectuant la passe suivante immédiatement derrière la passe de base avant qu'elle ait eu le temps de se
<EMI ID=30.1>
obtenu en montant une seconde torche à une dizaine de centimètres derrière celle qui effectue la passe de base. Avec une épaisseur
<EMI ID=31.1>
passe et une passe finale et la soudure résultante est représentée sur la figure 7. Bien que des vibrations puissent aussi Être utilisées pour les deux dernières passes, et toute autre passe de remplissage, il s'est avéré que cela n'était pas nécessaire. Dans le cas d'utilisation de vibrations, la fréquence peut être inférieure à la fréquence la plus basse acceptable pour la passe de base.
A titre d'exemple d'application de l'invention, un joint a été préparé comme le montre la figure 4 (angle de 6[deg.] et écartement de 3mm) entre deux tronçons de tuyaux d'acier, chacun d'une épaisseur
<EMI ID=32.1> <EMI ID=33.1>
par seconde.
L'opération de soudage a été observée en utilisant une caméra à grande vitesse. Des images ont été prises à la cadence de
<EMI ID=34.1>
trode en vibrations recouvrait de métal fondu les parois latérales des deux tronçons à assembler et trois modes différents de soudage
<EMI ID=35.1>
par gouttes, et le transfert par pulvérisation, les deux derniers étant prédominants. Une passe de base entièrement satisfaisante
du type représenté sur la figure 5 a été obtenue .
La soudure de la passe de base a été exécutée selon le mode opératoire décrit ci-dessus mais en modifiant la fréquence de vibration du fil d'électrode. Dans les conditions particulières notées dans l'exemple, il n'était pas possible d'obtenir une soudure
<EMI ID=36.1>
qui ne veut pas dire que dans des conditions différentes, des fréquences inférieures ne puissent convenir. Aux fréquences basses, la tendance existe que le métal fondu tombe simplement dans l'intervalle 23 ou en soit soufflé.
<EMI ID=37.1>
opératoire décrit ci-dessus, mais avec des fréquences de vibration plus élevées. Des soudures tout à fait convenables ont été produi-
<EMI ID=38.1>
dans l'intervalle, laissant un creux au-dessous de la soudure comme le montre la figure 8. Ce creux est gênant dans une conduite car il crée des turbulences de liquides ou de gaz pouvant entraîner des propriétés physiques et métallurgiques indésirables, par exem-
<EMI ID=39.1>
ble dans des réservoirs sous pression car il crée une augmentation de contrainte pouvant entraîner une rupture. Mais il est bien évident que dans des conditions différentes, des fréquences de cette valeur ou de valeur supérieure pourraient sans doute convenir. Dans des applications où ce creux n'est pas gênant, des fréquences plus élevées peuvent convenir. Par exemple, des fréquences plus élevées peuvent être utilisées lorsque la passe de base est effec-
<EMI ID=40.1>
La source d'alimentation utilisée dans l'exemple précédent est une source normalement utilisée dans les opérations courantes <EMI ID=41.1>
<EMI ID=42.1>
lisées avec des équipements de soudage automatique présentent normalement une réactance beaucoup plus basse. Etant donné le fait que 1'opération de soudage exécutée dans l'exemple ci-dessus était automatique, l'utilisation d'une source d'alimentation du
<EMI ID=43.1>
arc "doux" qui s'est avéré très souhaitable. Au contraire, pour les passes de remplissage, il est apparu préférable d'utiliser une source d'alimentation courante pour un équipement de soudage automatique permettant une bonne pénétration dans la passe précédente.
L'importance de l'impact a été démontrée en réalisant et en utilisant une torche de soudage mise en oscillation par une came tournante. la torche étant rappelée par un ressort contre la came. Avec cette disposition, aucun impact n'a lieu et, 2. des fréquences dépassant 6 Hz, les résultats ne sont pas satisfaisants, la soudure étant brûlée .
Dans les conditions établies dans l'exemple spécifique noté ci-dessus, la tension d'arc s'est avérée importante pour obtenir les résultats voulus. Il est ainsi apparu que si la tension d'arc
<EMI ID=44.1>
soit essentielle pour l'invention. La tension d'arc varie avec la grosseur du fil, la distance des pièces à souder et le type de mélange de gaz, inertes. Elle varie également avec le degré de sail-
<EMI ID=45.1>
conditions différentes de celles décrites dans l'exemple, des tensions d'arc différentes peuvent donner des résultats meilleurs. Par exemple, dans uno opération à arc submergé, un fil plus gros peut être utilisé et une tension d'arc plus élevée peut être prévue.
En ce qui concerne le mélange des gaz; inertes, pour la passe
<EMI ID=46.1>
<EMI ID=47.1>
sont possibles pour obtenir encore d'excellents résultats. Ainsi, des rapports 80/20 ont été utilisés avec succès. 1, 'utilisation
<EMI ID=48.1> pulvérisation n'est jamais obtenu, ce dont il résulte une mauvaise pénétration et un manque de fusion. Par ailleurs , l'utilisation
<EMI ID=49.1>
A chaque passe de remplissage et à la passe finale, un mélange de gaz qui réduit les projections est souhaitable, par exemple
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un rapport de 95/5. Le fil oscillait à la fréquence préférée de
<EMI ID=51.1>
obtenue ,
Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art au procédé et à l'appareil décrits à titre d'exemple nullement limitatif sans sortir du cadre de l'invention.
V
<EMI ID=52.1>
<EMI ID=53.1>
les parois de deux pièces de métal à souder ensemble, dans lequel une électrode consommable comprenant une extrémité libre est déplacée dans une torche de soudage et ensuite dans l'intervalle, tandis que les deux pièces de métal d'une part et la torche de soudage d'autre part sont animées d'un mouvement relatif de manière à déplacer ladite torche de soudage le long de l'intervalle ou réciproquement, une tension suffisante étant appliquée entre lesdites pièces de métal et ladite électrode consommable pour faire jaillir un arc qui fond ladite électrode et au moins une partie desdites parois desdites deux pièces de métal, ladite électrode consommable oscillant en travers dudit intervalle, procédé carac-
<EMI ID=54.1>
tenue dans ledit intervalle et, aux extrémités de chaque alternance d'oscillation de ladite électrode, une force d'impact lui étant appliquée pour interrompre son mouvement vers la paroi dans la direction de la.quel.le elle se déplaçait avant l'application de
<EMI ID=55.1>
<EMI ID = 1.1>
the apparatus comprises a welding torch, a device intended for
<EMI ID = 2.1>
interval, a device for oscillating the electrode
across the predetermined path and a device for applying an impact force to the electrode at the end of each alternation of oscillation in order to interrupt the movement and to throw
molten metal on that of the surfaces towards which the electrode was moving before impact; the welding torch comprises a pivoting electrode support through which the electrode in contact with it passes,
the device oscillating the electrode across the predetermined path comprising a device which moves the electrode holder, the device which moves the electrode holder comprising an electromagnetic device and an associated armature attracted ma-
<EMI ID = 3.1>
excited, this electromagnetic device or the armature being associated. with the support and a device being provided for exciting the electromagnetic device -
The invention should not be confused with the known technique
<EMI ID = 4.1>
slowly the electrode in between to fill it. In this operation, the frequency is much lower than the frequency
<EMI ID = 5.1>
This manual movement of the electrode has been automated, as is evident, for example according to the patent of the United States of America.
<EMI ID = 6.1>
automatic are low frequency and do not produce an impact. In all cases, the back and forth movement according to the prior art is simply intended to fill the gap while according to the invention, the vibrations and shocks are intended to produce a weld with deposit of metal on the ends. side walls of the seal and a slightly coalescing back.
Other characteristics and advantages of the invention will be
<EMI ID = 7.1>
exemplary embodiment and with reference to the accompanying drawing in which FIG. 1 is a schematic elevational view of a torch <EMI ID = 8.1>
vention, Figure 2 is a section along line 2-2 of Figure 1, 'Figure 3 shows a pipe being welded using a torch according to the invention, <EMI ID = 9.1>
sudas together, and
Figures 5 to 8 and 10 show different types of welds, Figure 6 being a weld according to the prior art. FIG. 1 therefore diagrammatically represents a welding torch which can be used for the implementation of the invention.
<EMI ID = 10.1>
in welding although not appearing in the figure,
<EMI ID = 11.1>
<EMI ID = 12.1>
improve the arc and prevent oxidation from occurring in the weld area. Means, not shown, are provided
<EMI ID = 13.1>
vibrate the tube 14 and the electrode wire 11, as shown by the double arrows, at a frequency determined by the frequency of the source output signal.
The fingers 17 are arranged to strike against the associated electromagnets, the shocks having proved to be important in obtaining the desired results.
<EMI ID = 14.1>
and oscillate with them, thus increasing the moment of inertia and producing a more powerful shock.
Figure 4 shows two parts 19 and 20 which must be under- <EMI ID = 15.1>
spacing is the least. The above angles and clearances are not critical but have been shown to give good results
<EMI ID = 16.1>
treatment with the "ESSO" process it is important to note that for the implementation of the invention, a minimum spacing between the two
<EMI ID = 17.1>
For the sake of uniformity, it is desirable that the spacing. between the two sections is the same at all points around the pipe. It is however a characteristic of the invention that considerable variations of this spacing can be tolerated.
<EMI ID = 18.1>
Although a gasket prepared as shown in Fig. 4 may be suitable for the practice of the inventions, the preferred form.
<EMI ID = 19.1>
as high as 3mm. But with larger gaps, suction can occur. If the gauge is increased or decreased, the amplitude of the oscillations and the speed of the wire must also be increased and decreased in proportion.
For the implementation of the invention, the torch is mounted on equipment which moves it around the pipe sections where it is held stationary and the pipe is rotated. In the
<EMI ID = 20.1>
constitutes the fluid of a carriage) 1 is clamped on one of the pipe sections a uniform distance of the gap 23 between these <EMI ID = 21.1>
via chains and toothed wheels, not shown. The 3 * carriage also has four legs 35 with rollers, which
<EMI ID = 22.1>
the angle of the torch. It turned out that the longitudinal axis of the latter must lie on a radius of the pipe sections
<EMI ID = 23.1>
in the direction of torch travel. A tilt towards
<EMI ID = 24.1>
driven relative to the pipe sections (or vice versa) along the gap 23. While this is happening, the excitation
<EMI ID = 25.1>
of the wall it was heading towards before impact. 1.effect
<EMI ID = 26.1>
behind the arch and in the lower part of the gap 23.
<EMI ID = 27.1>
base as shown in Figure 6. This latter configuration is undesirable due to the dome effect.
on the second pass, the arc meets the point of the basic pass
<EMI ID = 28.1>
an accentuation of this dome and the absence of immediate filling
<EMI ID = 29.1>
melting on the side walls is undesirable. The result is even more accentuated when the weld is made in the two lower quadrants.
A weld made according to the invention does not have this dome characteristic. The aforementioned defects are thus avoided.
On the other hand, with a base pass of the type produced according to the invention, there is a tendency for a crack to appear along the weld as it solidifies. This inconvenience can be eliminated by making the next pass immediately behind the basic pass before it has had time to settle.
<EMI ID = 30.1>
obtained by mounting a second torch about ten centimeters behind the one that performs the basic pass. With a thickness
<EMI ID = 31.1>
pass and a final pass and the resulting weld is shown in Figure 7. Although vibration could also be used for the last two passes, and any other fill pass, it was found not to be necessary. In the case of using vibration, the frequency may be lower than the lowest acceptable frequency for the base pass.
As an example of application of the invention, a joint was prepared as shown in FIG. 4 (angle of 6 [deg.] And spacing of 3mm) between two sections of steel pipes, each of a thickness
<EMI ID = 32.1> <EMI ID = 33.1>
per second.
The welding operation was observed using a high speed camera. Images were taken at the rate of
<EMI ID = 34.1>
trode in vibrations covered with molten metal the side walls of the two sections to be assembled and three different welding modes
<EMI ID = 35.1>
dropwise, and spray transfer, the latter two being predominant. A fully satisfactory basic pass
of the type shown in Figure 5 was obtained.
The welding of the base pass was carried out according to the procedure described above but by modifying the frequency of vibration of the electrode wire. In the particular conditions noted in the example, it was not possible to obtain a weld
<EMI ID = 36.1>
which does not mean that under different conditions lower frequencies may not be suitable. At low frequencies, there is a tendency for molten metal to simply fall into gap 23 or be blown out.
<EMI ID = 37.1>
procedure described above, but with higher vibration frequencies. Very good welds were produced.
<EMI ID = 38.1>
in the meantime, leaving a hollow below the weld as shown in Figure 8. This hollow is troublesome in a pipe because it creates turbulence of liquids or gases which can lead to undesirable physical and metallurgical properties, for example.
<EMI ID = 39.1>
ble in pressure vessels because it creates an increase in stress which can lead to rupture. But it is obvious that under different conditions, frequencies of this value or higher could probably be suitable. In applications where this dip is not a problem, higher frequencies may be suitable. For example, higher frequencies can be used when the basic pass is performed.
<EMI ID = 40.1>
The power source used in the previous example is a source normally used in common operations <EMI ID = 41.1>
<EMI ID = 42.1>
read with automatic welding equipment normally exhibit a much lower reactance. Since the welding operation performed in the above example was automatic, the use of a power source of the
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"soft" bow which has proven to be very desirable. On the contrary, for the filling passes, it appeared preferable to use a current power source for automatic welding equipment allowing good penetration into the previous pass.
The importance of the impact was demonstrated by making and using a welding torch oscillated by a rotating cam. the torch being biased against the cam by a spring. With this arrangement, no impact occurs and, 2. frequencies exceeding 6 Hz, the results are not satisfactory, the solder being burnt.
Under the conditions established in the specific example noted above, the arc voltage has been found to be important in obtaining the desired results. It thus appeared that if the arc voltage
<EMI ID = 44.1>
is essential for the invention. The arc voltage varies with the size of the wire, the distance from the parts to be welded and the type of gas mixture, inert. It also varies with the degree of sail-
<EMI ID = 45.1>
different conditions from those described in the example, different arc voltages may give better results. For example, in a submerged arc operation, a larger wire can be used and a higher arc voltage can be expected.
With regard to the mixture of gases; inert, for the pass
<EMI ID = 46.1>
<EMI ID = 47.1>
are possible to still achieve excellent results. Thus, 80/20 ratios have been used successfully. 1, 'use
<EMI ID = 48.1> spray is never obtained, resulting in poor penetration and lack of fusion. Moreover, the use
<EMI ID = 49.1>
At each filling pass and at the final pass, a gas mixture which reduces spatter is desirable, for example
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a ratio of 95/5. The wire oscillated at the preferred frequency of
<EMI ID = 51.1>
obtained,
Of course, various modifications can be made by those skilled in the art to the method and to the apparatus described by way of non-limiting example without departing from the scope of the invention.
V
<EMI ID = 52.1>
<EMI ID = 53.1>
the walls of two pieces of metal to be welded together, in which a consumable electrode comprising a free end is moved into a welding torch and then in between, while the two pieces of metal on the one hand and the welding torch on the other hand are driven in a relative movement so as to move said welding torch along the gap or vice versa, sufficient voltage being applied between said pieces of metal and said consumable electrode to cause an arc to emerge which melts said electrode and at least a portion of said walls of said two pieces of metal, said consumable electrode oscillating across said gap, method characterized by
<EMI ID = 54.1>
held in said gap and, at the ends of each alternation of oscillation of said electrode, an impact force being applied to it to interrupt its movement towards the wall in the direction in which it was moving before the application of
<EMI ID = 55.1>