Procédé pour la fabrication d'électrodes pour la soudure électrique à l'arc, et installation pour sa mise en oeuvre. La soudure électrique à l'arc emploie des baguettes dont la fusion constitue l'apport de métal; ces baguettes appelées "électrodes" comportent une âme métallique, d'acier en général, recouverte d'un enrobage, en géné ral de produits désoxydants.
L'enrobage doit présenter diverses carac téristiques essentielles; en particulier, il doit être uniformément réparti, homogène, d'une épaisseur constante et concentrique à l'âme de métal.
En pratique courante, la fabrication des électrodes exige un dressage du fil, livré en couronnes, et un tronçonnage en baguettes de longueur uniforme. Chaque baguette est ensuite assemblée généralement avec d'autres de même dimension et trempée une ou plu sieurs fois dans un bain constitué générale ment par des produits minéraux et un agglo mérant, Le trempage donne satisfaction pour des ^,ouches minces, par contre pour les électrodes de haute qualité qui, généralement, ont un enrobage épais, il est très délicat d'obtenir une épaisseur régulière et une parfaite con- centricité de l'enrobage par rapport à l'âme.
Les électrodes trempées sont ensuite sé chées dans des fours ou des étuves dont l'at mosphère est à une température assez élevée et le séchage doit être complet après chaque application d'une couche pour que la fabrica tion soit régulière.
On a essayé d'utiliser, pour cette applica tion, les procédés de refoulement analogues à ceux qui ont servi à la fabrication des pro duits par filage sous pression, mais les ré sultats atteints jusqu'ici n'avaient pas donné satisfaction.
En effet, la concentricité de l'enrobage n'était pas parfaitement assurée, car la ba guette n'est pas absolument droite et ne sort pas de la presse à tous moments dans l'axe de la matrice qui évacue l'enrobage. En outre, l'introduction de chaque ba guette et en tous cas la fabrication, baguette par baguette, ralentissent considérablement la production et, finalement, la machine pro duit à peine plus que des hommes travaillant à la main.
La présente invention vise à éviter ces inconvénients et comprend un procédé de fa brication d'électrodes pour la soudure élec trique à l'arc, à enrobage concentrique à l'âme de métal, et une installation pour la mise en aeuvre de ce procédé.
Le procédé suivant l'invention est carac térisé en ce que, pendant que l'on donne un déplacement relatif entre le fil métallique à enrober et au moins une capacité contenant la matière d'enrobage, on maintient ledit fil métallique, constituant l'âme de l'électrode, sous tension au moins pendant son enrobage, de façon à obtenir un enrobage d'épaisseur régulière, et concentrique à l'âme métallique.
L'installation selon l'invention pour la mise en oeuvre de ce procédé est caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens pour don ner un déplacement relatif entre le fil à en rober et au moins une capacité contenant la matière d'enrobage, et pour maintenir le fil métallique sous tension au moins pendant son enrobage.
Les dessins annexés représentent, à titre d'exemples, plusieurs formes d'exécution de l'installation selon l'invention.
La fig. 1 représente une première forme d'exécution, dans laquelle le fil est entraîné par une roue à couteaux, l'enrobage s'effec tuant par filage sous pression; La fig. 2 est une vue de détail, en coupe partielle, du mécanisme d'entraînement du fil dans cette forme d'exécution; La fig. 3 représente une deuxième forme d'exécution, qui se distingue de la première par le fait que le fil est entraîné par une chaîne sans fin, l'enrobage s'effectuant éga lement par filage sous pression;
La fig. 4 est une vue de détail, en coupe partielle, du mécanisme d'entraînement du fil dans cette seconde forme d'exécution; Les fig. 5 et 6 représentent respectivement une troisième et une quatrième formes d'exé cution, dans lesquelles le fil est entraîné par des roues, mais où l'enrobage se fait par trempage; Les fig. 7 et 8 représentent une cinquième forme d'exécution, servant à la fabrication discontinue, contrairement aux formes d'exé- cution précédentes, qui sont toutes prévues pour la fabrication continue.
Sur la fig. 1, le fil métallique 1, d'acier par exemple, qui constituera l'âme de l'élec trode, est tiré d'un touret 2, alimenté en con tinu par des couronnes de fil soudées bout à bout, de façon à constituer un élément inin terrompu, susceptible d'alimenter, sans dis continuité, l'installation aussi longtemps que celle-ci demeure en activité.
Le fil est entraîné par une roue 3 tour nant autour d'un axe 3a d'un mouvement con tinu.
Dans cet exemple, on a prévu une roue pourvue, sur sa périphérie, d'une série de cou teaux 4, régulièrement espacés, sur lesquels le fil repose et est momentanément maintenu au cours de la rotation par des moyens dont il sera donné ci-après un exemple.
La distance qui sépare deux couteaux correspond, soit à la longueur unitaire d'une électrode, soit, et de préférence, à un mul tiple de cette longueur unitaire.
La roue 3 sera, de préférence, de grandes dimensions (plusieurs mètres de diamètre), afin que les angles de la figure polygonale que constitue le fil passant sur les couteaux soient aussi ouverts que possible, de telle sorte qu'en aucun cas le fil enrobé ne soit soumis, par son passage sur la roue, à un ef fort de flexion qui dépasserait sa limite élas tique et qui pourrait, par suite, être la cause de déformations permanentes du fil quittant la roue.
L'opération d'enrobage s'effectue entre le touret 2 et la roue d'entraînement 3: Le fil passe d'abord dans un cadre dres seur 5, de tout type approprié, d'où il sort parfaitement droit pour pénétrer ensuite dans le dispositif d'enrobage, lequel est constitué par une presse à filer 6 renfermant la matière d'enrobage 7, laquelle peut être refoulée, par un piton 8, vers l'orifice d'une buse de fi lage 9 traversé par le fil.
Un exemple de construction d'une telle presse sera donné dans la suite.
On observera que, dans l'exemple repré senté sur la fig. 1 ci-annexée, la presse à filer est inclinée par rapport à la direction du fil. Cette disposition inclinée a pour avan tage, par rapport aux systèmes dans lesquels la pression sur la pâte s'exerce perpendiculai rement au fil, de favoriser la symétrie des ef forts auxquels est soumise la matière d'en robage 7 dans la zone avoisinant la buse de filage 9, afin que la résultante de ces efforts soit dirigée, autant que possible, dans l'axe du fil 1.
On observera également que, grâce à la disposition représentée, la pâte d'enro bage 7 se trouve pressée contre le fil dans un col qui favorise également l'effet de réparti- lion des efforts de poussée et, par suite, l'homogénéité de la gaine d'enrobage selon tous les plans passant par l'axe de l'électrode enrobée.
La mise sous tension du fil sera effec tuée par tout moyen approprié, par exemple, à l'aide d'un frein 10, situé à l'entrée de la presse à filer et coopérant avec la roue d'eu- traînement, pour imposer au fil la rigidité nécessaire pendant et après l'enrobage.
La pression qu'exerce la pâte comprimée sur le fil concourt d'ailleurs au freinage du fil et favorise ainsi la mise sous tension de ce dernier. Dans certains cas, cette pression sera suffisamment élevée pour dispenser de l'em ploi d'un frein.
Après avoir quitté la roue de tirage 3, le fil est tronçonné par tout dispositif appro prié, par exemple une scie sans dents 11, qui le débite en éléments de longueur déter minée correspondant à une électrode ou à un multiple de la longueur d'une électrode. Ces éléments 12 tombent sur une courroie sans fin 13 sur laquelle, par un choix convenable de la vitesse de progression de cette courroie, ils se trouvent automatiquement classés par quantités déterminées. Pour le séchage, la courroie, portant les éléments enrobés est conduite à travers une étuve, l'empaquetage des électrodes étant en fin effectué soit manuellement, soit d'une ma nière automatique, par exemple à l'aide d'une mâchoire spéciale de type bien connu.
Le séchage peut être réalisé de l'intérieur, par passage d'un courant électrique dans le fil, ce mode de séchage pouvant d'ailleurs être conjugué avec le chauffage des couches externes de l'enrobage dans une étuve.
La fig. 2 représente, à titre d'exemple, un dispositif pour solidariser momentanément le fil au passage des couteaux 4 avec la roue d'entraînement 3.
Ces couteaux 4, découpés sous la forme d'un V au fond duquel repose le fil 1 sont fixés eux-mêmes sur la jante 3b de la roue 3. A l'aplomb du fond du 1/ de chaque couteau se présente l'extrémité d'un levier 14 qui est articulé sur un axe 15 et qu'un ressort 16 tend constamment à. rappeler hors du cou teau. L'application de l'extrémité du levier sur le fil 1 est provoquée par le passage d'un galet 17 sur une surface d'appui 18, qui constitue une sorte de rail s'étendant en re gard de la périphérie supérieure de la roue 3, selon l'arc d'entraînement prévu sur cette roue.
Sur l'exemple de la fig. 2, on a prévu deux séries de couteaux 4 juxtaposés, afin de tirer simultanément deux fils-électrodes. L'inven tion peut, en effet, s'appliquer au tirage si multané de plusieurs fils.
Dans l'exemple de la fi-. 3, le fil, après avoir traversé le cadre dresseur 5, le frein 10 et la presse à filer 6, est saisi par les mâ choires 19 d'une chaîne sans fin 20 entraînée par des tambours 21, 21. L'organe de section nement 11 du fil enrobé est situé en un point à hauteur convenable de la chaîne.
Les mâchoires 19 qui saisissent le fil sont associées par deux, de part et d'autre d'un rail médian 22 (fig. 4). Elles peuvent osciller respectivement autour d'axes 23, 23 et sont constamment sous l'action d'un ressort 24 qui tend à les écarter. Le rapprochement des mâ choires pour enserrer le fil 1 est provoqué par le passage de galets 25, 25 sur les deux faces du rail d'appui 22, lequel règne sur une hau teur convenable de la chaîne.
Certaines de ces mâchoires 19 peuvent posséder des mors coupants, actionnés par le rail d'appui 22 pourvu, en des points déter <U>mi</U>nés, d'un bossage tel que ces mors puissent provoquer le sectionnement du fil: le disposi tif 11 sera alors superflu.
La fig. 5 vise l'exemple d'une fabrica tion plus simple, selon laquelle le fil, ayant traversé le cadre dresseur 5 et, éventuelle ment, un dispositif de freinage 10, est enrobé par passage au sein d'un bain fluide de ma tière d'enrobage contenue dans un bac 26, le fil passant ensuite sur une roue de ti rage 3 dont la constitution pourra être ana logue à celle qui a été décrite à l'occasion de la fig. 1, le sectionnement des électrodes s'effectuant, finalement, en 11.
Dans le cas de la fig. 6, le principe de fabrication est analogue au précédent, à cela près que le fil, ayant subi un premier trem page dans un bac 26, est entraîné par la roue 3 sur laquelle il est séché une première fois, passe ensuite sur une roue de renvoi 3c, tra verse un second bain d'enrobage 27, passe en suite sur une roue 3d qui le renvoie au dispo sitif de coupage<B>1.1.</B>
Dans le cas des fig. 5 et 6, les bacs de trempage pourront être surmontés de buses traversées par le fil enrobé à sa sortie desdits bacs et assurant l'uniformité d'épaisseur de l'enrobage.
Dans ces deux exemples de fabrication, l'enrobage s'effectue sans pression, par simple passage à travers un ou plusieurs bains fluides: ce procédé convient pour l'obtention de produits de qualité moyenne, dans les quels il n'est pas nécessaire que le diamètre de l'enrobage soit parfaitement régulier et précis.
Il convient d'observer que, dans le cas où l'intervalle qui sépare deux couteaux, ou deux mâchoires, successifs correspond à la longueur d'une électrode, ou à un multiple de cette longueur, la légère dégradation que peu vent exercer ces éléments de serrage sur l'en- robage n'entraîne pas d'inconvénient, étant donné que les points lésés correspondent aux extrémités d'une électrode après découpage.
A ce point de vue, le procédé de fabrication pourra d'ailleurs être utilement complété en adjoignant, aux dispositifs qui viennent d'être décrits, des moyens permettant de dé garnir de son enrobage le fil continu, à des intervalles correspondant. a. la longueur d'une électrode, ce résultat pouvant, par exemple, être obtenu par un outil tournant autour du fil et comportant un petit couteau dont la ro tation a pour effet d'entamer l'enrobage de l'électrode par copeaux sur une petite lon gueur.
Avec référence à la fig. 7, qui vise une fabrication non plus continue comme la pré cédente, mais permettant néanmoins d'exécu ter de grandes longueurs de fil enrobé: La couronne de fil 31 est montée sur un touret 32 placé à proximité d'un cadre tour nant 33, du type connu, utilisé normalement pour le dressage des fils.
Le fil sollicité sous différents angles sort sous la forme d'un élément droit, sans bosses ou cassures. Le fil 31 passe ensuite à travers un sys tème de freinage 34, constitué soit par deux coussinets 35 et 36, serrés l'un contre l'autre, en matière dure comme de la fibre vulcanisée ou du bois de gaiac. Entre le frein et le cadre tournant, on pourra, si nécessaire, faire un nettoyage ou un avivage de la surface exté rieure par le passage contre des brosses à po lir d'un modèle bien connu.
Le fil propre, maintenu rigidement par le frein 34, passe ensuite dans une presse à filer à l'intérieur du tube guide 37 d'un piston 38, ces organes possédant des segments du modèle habituel pour ce type de matériel. Une arrivée d'eau ou d'huile sous pression, commandée par le robinet 39 permet de sou lever le piston à l'intérieur du cylindre 40.
Bien entendu, le piston 38 pourra être ac tionné par tout agent approprié: hydraulique, pneumatique, mécanique ou autre. Le piston 38 porte une garniture étanche 41 qui empêche la pâte d'enrobage 42 de sor tir par le tube 37.
La partie supérieure du cylindre 40 est fermée par un gros écrou 43 dont le fond est alésé en ogive pour faciliter l'écoulement de la pâte et renvoyer les efforts de poussée vers le fil.
Sous l'écrou 43 est placée une rondelle 44, percée de trous, pour laisser passer la pâte et d'un trou central pour guider de façon précise le fil 31 qui passe ensuite dans la buse de filage 45.
On voit que, sous la pression considérable de l'eau, la pâte est filée au travers de la buse 45 et passe entre le fil 31 et l'intérieur de l'alésage de la buse 45.
C'est l'alésage de la buse 45 qui déter mine le diamètre extérieur de l'électrode en robée. Cette pièce doit donc résister parfaite ment à l'usure; il y aura avantage à l'exécu ter totalement ou partiellement en carbure de tungstène par exemple.
Sur le côté de la presse 40 est représentée une cuve auxiliaire 46 remplie de pâte prépa rée qui est refoulée après chaque arrêt de la presse principale au moyen d'un petit piston auxiliaire 47 mû par levier 48 ou autre moyen mécanique.
Ce système auxiliaire permet de garnir la presse principale sans la démonter, ce qui éi-ite toute perte de temps préjudiciable à la bonne production.
Le fil sort de la buse 45 revêtu de sa couche d'enrobage calibré; il est tenu sous tension par la mâchoire 49 à serrage rapide qui est solidaire d'un système de déplacement vertical commandé par un dispositif méca nique à. vis ou à chaîne. Ce dispositif tire le fil 31 sans vibration, ni aucun jeu, en le laissant parfaitement centré par rapport à l'axe de la buse; l'alignement parfait est res pecté par suite de la tension introduite par la résistance qu'offre le système de freinage 34.
Un même pot de presse pourra recevoir plusieurs orifices de filage comportant cha cun un guide du fil, un dispositif de frei nage de celui-ci, une matrice d'évacuation de la pâte et un système de traction du fil com biné avec une translation à vitesse conve nable.
Afin d'éviter toute variation, la mâchoire 49 est guidée parfaitement par un jeu de glissières 50, le fil est tiré par grande lon gueur ou pour la longueur d'une électrode et le fil est ensuite coupé à quelques centi mètres au-dessus de la buse.
Il peut y avoir intérêt à sécher le fil dans la position verticale. La fig. 8 montre une installation conçue dans ce but.
Les longueurs de fil coupées, 51 et 52, etc. sortant de la machine à. enrober sont pendues à une chaîne sans fin 53, d'un modèle cou rant dans l'industrie. Pour de grandes lon gueurs, il est prévu un dispositif destiné à conserver la tension, soit un poids 54 monté rapidement au moyen d'une clé de serrage à excentrique.
La chaîne sans fin ou tout autre dispositif du même genre conduit les fils dans une étuve de séchage et il est prévu que le pro cédé de fabrication par grandes longueurs permet d'utiliser également un séchage élec trique en faisant passer un courant élec trique dans l'âme du fil.
Dans ce cas particulier, la chaîne est iso lée électriquement et réunie à un pôle d'une source électrique convenable, le courant passe dans les fils et sort à l'autre extrémité, vers le poids 54, lequel sera raccordé, par exem ple, par une connexion volante, à l'autre pôle de la source.
Après séchage, les électrodes seront cou pées de préférence en groupe, par exemple au moyen d'une scie sans dents à grande vi tesse, les baguettes enrobées étant serrées dans une mâchoire souple.
On doit remarquer que le procédé de coupe permettra d'obtenir en une opération le nettoyage de la partie de la baguette prise dans la pince du soudeur et l'avivage de l'extrémité libre que l'on fait généralement à la meule dans la technique actuelle.
Pour certaines applications de la soudure, il est désirable de placer sur l'électrode des enrobages très épais; dans ces conditions, il est prévu que si le passage dans une seule presse ne donne pas un diamètre suffisant, deux presses ou plus pourront être montées les unes à la suite des autres; dans ce cas, il est entendu que le séchage sera fait après chaque passage dans une presse; le dispositif redresseur sera placé à une extrémité du fil et il ne pourra y avoir qu'un seul freinage et un seul dispositif de translation, car le pro duit d'enrobage ne se prête pas à recevoir des efforts mécaniques, à moins de fabrication spéciale.
Dans le cas où, après passage dans la presse à filer ou dans la cuve de trempage, le fil emporte un enrobage fait d'une pâte demi-sèche se prêtant à des manipulations sans risque d'être dégradée, les roues d'en traînement des exemples selon fig. 1 à 6 peu vent être simplement lisses et revêtues d'un garnissage plastique.
On remarquera que, dans les procédés dé crits, l'âme métallique de l'électrode est maintenue constamment sous tension pendant que s'opère l'enrobage (par filage sous pres sion de la matière d'enrobage ou par trem page) et, ensuite, éventuellement pendant toute la durée du séchage, et qu'il peut s'agir, suivant les cas, soit d'un procédé de fa brication absolument continu, c'est-à-dire as surant, sans interruptions ni reprises, la transformation intégrale de couronnes de fil d'acier en électrodes revêtues d'un enrobage homogène, d'épaisseur rigoureusement cons tante et concentrique à l'âme de métal;
soit d'un procédé permettant d'exécuter, sans in terruption, de grandes longueurs de fil en robé, correspondant de préférence à un mul tiple de la longueur unitaire de chaque élec trode.