Procédé de soudure et découpage par Fare électrique, et appareil pour sa mise en #uvre. Il a été proposé d'employer le courant al ternatif monophasé pour la soudure et le dé coupage par l'arc électrique, une impédance convenable étant insérée dans son circuit en vue notamment de donner à l'arc la stabilité nécessaire, tout en limitant le courant ab sorbé à l'allumage, qui se fait habituellement par court-circuit momentané. Mais l'usage de postes de soudure importants ainsi équipés, est souvent inadmissible sur les réseaux à courant polyphasé, à. cause des déséquili- brages entre les phases.
En outre, l'arc mo nophasé est difficile à allumer et à entre tenir; enfin à moins d'employer des disposi tifs spéciaux, le facteur de puissance de l'ins- t:allation est généralement très faible.
Un des buts de la. présente invention est d'utiliser directement l'énergie fournie par un réseau polyphasé, la puissance absorbée étant répartie également entre toutes les phases. Ce procédé consiste, en principe, à utiliser au moins deux arcs indépendants créés par un courant polyphasé entre les pièces à sou der ou à découper et des électrodes juxta- pièces à souder sont reliées elles-mêmes à l'un des pôles de la source polyphasée par un conducteur parcouru par un courant au moins égal à celui qui alimente chaque électrode.
Cette dernière condition est très impor tante en ce qui concerne la pénétration de la soudure.
Grâce au déphasage des tensions appli quées aux électrodes, les arcs créés nes'étei- gnent jamais simultanément; il en résulte une ionisation permanente très intense du milieu qui facilite considérablement le rallumage périodique -de chaque arc; la stabilité de fonc tionnement est par suite au moins compara ble à celle que l'on obtient avec du courant continu. En outre, le facteur de puissance peut être supérieur à celui obtenu avec un poste de soudure monophasé puisque, d'une part, il est possible d'adopter une tension à.
vide moins élevée par rapport à la, tension en charge, et que, d'autre part, le courant pré levé au réseau peut être débarrassé de cer taines harmoniques importantes, créées par l'arc, ce résultat étant obtenu, comme on le menu du transformateur alimentant l'arc en question.
Le dessin annexé représente, aux fig. 1 et '?, deux schémas, donnés à. titre d'exempl^s, d'applications du procédé.
Dans la fig. 1, 1 représente les enroule ments primaires couplés en triangle d'un transformateur triphasé alimentant l'arc. Les enroulements secondaires ?, couplés en étoile. sont reliés à deux électrodes 3 et à. la masse .1 sur laquelle reposent les pièces à souder. II s'établit ainsi un arc triphasé entre ces pièces et les deux électrodes. Des bobines de réac tance 5, qui servent à limiter le débit à l'allu mage, assurent à cet arc la stabilité de fonc tionnement nécessaire.
Ces bobines peuvent être munies de cir cuits magnétiques indépendants et réglables au besoin individuellement; mais on peut également les disposer ensemble sur un cir cuit magnétique à. trois branches. Elles peu vent encore être reportées dans les circuits primaires, ou même être complètement sup primées si le transformateur possède une dis persion magnétique suffisante.
Pour éviter qu'un arc monophasé ne per siste entre les deux électrodes 3 lorsqu'elles sont éloignées des pièces à, souder, on a in séré en 6, sur le conducteur relié à. la masse d, l'enroulement magnétisant (l'un contacteur î qui coupe automatiquement l'alimentation de luné des électrodes dès que l'are aban donne les pièces à souder.
.Le montage en triangle des enroulements primaires 1 -supprime, comme on le sait, toute harmonique multiple de 3 dans le débit pré levé du réseau. Ce résultat est ici tout parti culièrement avantageux, l'arc de soudure constituant en général une source d'harmo nique importante de cet ordre. Cependant, le montage en étoile des enroulements pri maires 1 peut être parfois préféré.
Quant au montage en étoile des enroule ments secondaires 2 il permet de réaliser une répartition satisfaisante de la charge entre les trois phases du réseau, même si-la dissy métrie provenant de l'emploi des pièces à Fouder comme pôle de l'are se trouve très ac- culée; il suffit en effet d'adopter pour celui des enroulements ? relié à la masse I un nombre de spires différent de celui (les deux autres enroulements, en général un nombre supérieur. Mais les enroulements ? peuvent être aussi couplés en triangle.
En ce qui concerne les électrodes 3, elles pourront être constituées par exemple par des baguettes conductrices, en métal ou en charbon, disposées parallèlement, et séparées par un isolant agglutinant, à la manière des anciennes bougie: Jablochkoff. De cette fa çon, elles pourront être aisément maintenues par un porte-électrode bipolaire aménagé dans ce but. L'isolant en question peut ser vir en même temps d'enrobage, possédant des propriétés réductrices, par exemple, en vue de faciliter la soudure; dans ce cas, il peut recouvrir la surface entière des élec trodes.
Celles-ci peuvent être disposées au contraire concentriquement, l'électrode exté rieure étant formée par un tube obtenu, par exemple, en cintrant . cylindriquement une lame métallique. Dans toua les cas, l'isola tion entre les électrodes peut être assurée en les recouvrant d'un enduit distinct de l'en robage proprement dit. lorsque celui-ci pos sède une conductivité trop accusée.
Il va de soi que des variantes nombren- ses peuvent être envisagées sans que le prin cipe de l'invention cesse d'être appliqué. En particulier le nombre (le phases peut être supérieur à, trois, à condition d'employer une baguette de moins que ce dit nombre.
Enfin, dans le cas d'un réseau diphasé, il est possible de disposer les enroulements du transformateur de manière que l'arc de soudure soit encore alimenté par courant tri phasé, au moyen du montage Seott ou de tout autre montage équivalent connu.
Cependant, l'application directe du cou rant diphasé à. la soudure ou au d éeoupage par un arc procure d'excellents résultats en pratique, au moyen de deux électrodes, à condition de relier, respectivement chaque électrode, à l'itn des pôles de l'une des deux phases de la. source, les deux autres pôles étant connectés ensemble à. la usasse sur<B>la-</B> quelle reposent les pièces à souder; on réalise ainsi un système diphasé à trois fils.
Dans ces conditions, l'expérience montre que l'arc ainsi créé peut être considéré comme la jux taposition de deux arcs monophasés, jaillis sant respectivement enfre chacune des élec trodes et les pièces à souder, les phases des courants correspondants étant décalées de
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En d'autres termes, l'arc monophasé qui tend à s'établir entre les deux électrodes lorsqu'elles sont éloignées des pièces à sou der n'a qu'une intensité relativement très faible, dès que les deux arcs principaux, qui viennent d'être définis, entrent en activité.
Grâce à cette circonstance, les phases du ré seau sont chargées également; par ailleurs la stabilité de fonctionnement est remarquable, car lorsqu'un des arcs principaux passe par une extinction, le courant qui traverse l'autre arc principal est justement maximum, les al lumages périodiques de chaque arc se trouvent ainsi considérablement facilités par suite de l'ionisation intense duz milieu. Enfin, la ré partition de la chaleur entre les électrodes c1 les pièces à souder est extrêmement satisfai. sante, comme le prouve l'expérience.
La, fig. 2 du dessin indique un semblable montage d'arc diphasé. On a supposé que la :source était triphasée et que les primaires 1 de deux transformateurs monophasés étaient disposé; suivant le montage Scott bien con nu. Les courants diphasés sont induits dans les secondaires 2 et alimentent les électrodes 3 comme expliqué plus haut; ces secondaires possèdent un pôle commun relié par un con ducteur 9 à la masse 4 supportant les pièces à souder. Des indnctances 5, réglables au be soin, servent à. limiter les courants à l'allu mage, et contribuent à. la stabilité de l'arc.
Bien entendu, ces inductances peuvent être supprimées si les transformateurs présentent des fuites magnétiques importantes. En ou tre, il va de soi que la transformation du courant triphasé en courant diphasé peut être opérée par un transformateur unique avec circuit magnétique à trois jambes, sui- Enfin lorsque l'arc monophasé direct entre électrodes atteint une intensité appréciable. l'équilibrage des phases du réseau d'alimen tation petit être obtenu en adoptant des va leurs différentes pour les inductances 5.
Dans le but d'éviter qu'un arc mono phasé ne persiste entre les deux électrodes lorsqu'elles sont éloignées des pièces à sou der, on peut prévoir un contacteur qui per met de couper l'alimentation d'une des deux électrode, des que l'arc abandonne les pièces à souder. \ Sur la fig. 2, on a représenté, à titre d'exemple, en 7 le contacteur en question, et en 6 son enroulement magnétisant; celui-ci est alimenté par un circuit, branché entre les points 10 et 11, qui comprend un interrup teur 12 logé dans le porte-électrode et facile à manceuvrer à la main par l'opérateur.
L'ouverture du contacteur 7 peut être ob tenue soit en ouvrant, soit en fermant l'in terrupteur 12. Dans le premier cas, l'opéra teur tient cet interrupteur fermé pendant son travail, et l'ouvre lorsqu'il interrompt la sou dure en éloignant les électrodes 3 des pièces à souder.
Dans le deuxième cas, l'opérateur main tient ouvert l'interrupteur 12 pendant son travail, et ne le ferme que lorsqu'il éloigne les électclodes 3 des pièces à souder. Il n'y a aucun inconvénient à. ce qu'il laisse s'ouvrir à nouveau cet interrupteur 12 quelques ins tants après, car à ce moment les électrodes se sont suffisamment refroidies pour qu'un arc ne puise plus s'amorcer entre elles, bien que l'ouverture de l'interrupteur 12 ait pro voqué la fermeture du contacteur 7.
L'invention comprend encore un appareil pour la mise en #uvre du procédé.
On a trouvé que les électrodes métal liques 3 ci-dessus placées côte à côte et iso lées les unes des autres ne fournissent des résultats industriels très intéressants qu'à deux conditions: d'une part, la partie métal lique de chacune d'elles doit avoir une sec tion différente de la forme ronde employée d'une façon générale dans la pratique de la guette que forment ces électrodes élémen taire, celle-ci doivent être disposées de telle façon les unes par rapport aux autres que la ligne réunissant les centres de gravité de leur section ait la longueur la plus réduite possible, l'isolant qui sépare lesdites élec trodes élémentaires l'une de l'autre ayant ce pendant une épaisseur suffisante pour que les gouttes du métal fondu ne les mettent pas en court-circuit.
Dans ces conditions, les ares élémentaires jaillissant de chaque élec trode se \trouvent concentrés au maximum, et leurs points d'impact sur la pièce à, souder sont au minimum d'écartement compatible avec la. bonne exécution de la. soudure. Ceci est nécessaire particulièrement dans l'exé cution de la soudure au fond du chanfrein que l'on ménage quand les pièces à. souder sont un peu épaisses.
Dans le dessin annexé, les fi-. 3, 4 et 5 représentent, à titre d'exemple, en section transversale, trois formes d'exécution de ba guettes conformes à la présente invention; la fig. 6 est destinée à expliquer les dispositions prises selon fig. 3: la fig. 7 indique schéma tiquement un exemple .de montage de circuit électrique pour l'utilisation des précédentes électrodes.
Suivant la, fig. 3, la baguette est cons tituée par deux électrodes élémentaires mé talliques A-B dont la. section est un tri angle. Ces électrodes élémentaires séparées par une matière isolante I sont placées l'une par rapport à l'autre de façon que, dans le groupement ainsi obtenu, la distance D-E entre les centres de gravité des sections de <I>A</I> et .de<I>B</I> soit plus courte .que pour toute autre disposition de A par rapport à B, par exemple celle représentée par la fi-.<B>6.</B> Les deux électrodes élémentaires peuvent être at tachées l'une à l'autre par de petites pièces en matière isolante, de la. fibre par exemple.
emmanchées sur A et B; ces bagues isolantes de liaison doivent être telles qu'elles ne ris quent pas de provoquer l'extinction de l'arc- à titre d'exemple, avec des attaches en fibre. les épaisseurs de celles-ci ne doivent pas dépasser sensiblement un millimètre. Dan: la fig. .1, la section de chaque éluc- trode élémentaire A et B est un segment de cercle et les deux segments sont disposés de façon que leur: méplats soient en face l'un de l'autre.
Les sections des électrodes élémentaires peuvent être semblables ou différente:. Dans ces électrodes, la matière isolante I doit avoir une épai,eur d'environ un milli mètre; si on descendait notablement au-des sous de cette épaisseur, les gouttes de métal en fusion de chaque électrode pourraient se re joindre avant de se détacher, ce qui mettrait les deux électrodes de la baguette en coiirt- circuit.
En outre, dan.. certains cas, il y a in térêt à ce que la combustion ou la fusion de la matière I soit légèrement en retard sur la fusion des électrodes, de façon à réaliser une séparation des deux arcs; ce ré sultat peut être obtenu en prenant pour I par exemple du carton silicaté ou du bois.
On peut aussi, pour isoler l'une de l'au tre les électrodes élémentaires, employer une lame d'air en mettant de place en place sur les deux électrodes élémentaires une petite pièce en fibre emmanchée sur les deux élec trodes. On peut aussi enrouler sur l'une des deux électrode: un fil isolé maintenant l'é cartement les deux électrodes, puis passer ce fil sur les deux électrodes à la fois pour les attacher l'une à l'autre.
La baguette unique ainsi constituée peut être enrobée avec les matières usuelles en soudure électrique à l'arc. Mais cet enrobage peut aussi être placé au préalable sur chaque électrode élémentaire ou sur l'isolant qui les sépare, tout en observant, les conditions in diquées plus haut.
Dans ce dernier cas, on prend de préférence comme matière isolante une substance en feuille, telle que du car ton, que l'on enduit sur ses deux faces d'une matière adhésive, de la gomme arabique, par exemple; on saupoudre chaque face d'une matière d'enrobage.
par exemple d'un ou plusieurs désoxydants tel que le silico-man- ganèse dans le cas de la soudure du fer ou de l'acier, ces désoxydants étant de préfé- rence employés pour que 1a soudure réalisée soit parfaitement saine, exempte de souf- flures et martelable à 1000 ou 1100 C en viron sans présenter de fissures. Une fois l'ensemble séché, on découpe des bandes de la largeur voulue qu'il n'y a plus qu'à pla cer entre les deux parties méplates, qu'on lie ensemble, comme indiqué plus haut.
Ce mode de préparation d'électrodes ou baguet tes serrant le flux en leur milieu, entre des parties méplates, peut évidemment s'appli quer à. d'autres cas.
Chaque électrode peut encore présenter sur sa face en contact avec l'isolant des ca vités ou cannelures renfermant un flux. La fig. 5 représente une telle disposition qui peut être appliquée en particulier dans le cas de la soudure de la fonte; A et B sont alors des électrodes coulées en fonte et du graphite G est logé dans les canaux inté rieurs; I représente toujours la matière iso lante.
On peut aussi enrober des baguettes com portant dans leur partie médiane un isolant enduit de flux. Certaines matières d'enrobage peuvent d'ailleurs constituer elles-mêmes l'isolant.
Les baguettes selon les fig. d, 4 et 5 peu . ;1t, par exemple, être employées, suivant >Uhéma de montage de la fig. 7, soit avec du courant diphasé à trois fils, soit avec du courant triphasé. Dans les deux cas, deux des fils de la distribution sont reliés chacun à une des deux électrodes élémentaires et l'autre fil est relié à. la pièce à souder.
Ces mêmes baguettes peuvent d'ailleurs être employées avec du courant continu ou. monophasé, de façon à fractionner les arcs; on relie alors toutes les électrodes élémen taires de la baguette au même fil de la dis tribution.
Enfin, si on .désire introduire dans la sou dure un métal d'apport additionnel non par couru par l'arc., il sera aisé de combiner ce métal d'apport avec les électrodes élémen taires par exemple sous forme d'une baguette Dans cette figure, aux deux électrodes élé mentaires et identiques < 1 et B, on adjoint une baguette C de même section disposée de la même façon, ce qui a l'avantage de la rap procher au maximum des arcs élémentaires.
Dans la disposition de la fig: 9 -donnée encore à titre d'exemple, la baguette C de métal d'apport est placée entre les deux arcs, c'est-à-dire entre les deux électrodes élémen taires<I>A</I> et<I>B;</I> elle est isolée de chacune d'elles par une mince couche d'isolant I et l'ensemble 1-C-I doit avoir l'épaisseur voulue comme indiqué plus haut pour l'iso lant I des fig. 3 et 4.
Dans ces deux figures, la baguette C n'est pas parcourue par le courant.
On voit que le même profil de baguette se prête, pour son emploi, à plusieurs combi naisons et peut être utilisé avec des courants différents; un agencement convenable de la pince porte-électrode permet de réaliser les diverses connexions voulues allant aux dif férents éléments de la baguette.