Porte-électrode pour soudure à l'arc sous la protection de gaz. La présente invention concerne les porte- électrodes pour la, soudure à l'arc sous la protection d'un gaz inerte, et elle se rapporte plus spécialement à des porte-électrodes de ce genre où l'arc est protégé par un courant gazeux contenant de l'argon ou de l'hélium.
Pour la soudure à l'arc au moyen d'une électrode non consommable, en tungstène ou un corps équivalent, l'électrode est maintenue dans le porte-électrode par un dispositif de serrage, comme un mandrin, qui maintient l'électrode dans une position fixe réglée. Pour la soudure à l'arc avec Lino électrode métal lique consommable, l'électrode doit avancer à travers un tube de guidage qui sert aussi de contacteur pour l'amenée du courant de sou dure à l'électrode en mouvement. Un type de pistolet porte-électrode a été utilisé pour la soudure à l'arc avec une électrode en tungs tène, tandis que pour la soudure à l'arc avec une électrode métallique fusible, on utilisait un type radicalement différent.
La. présente invention a pour objet un pis tolet porte-électrode pour la soudure à l'arc sous la protection de gaz qui puisse être uti lisé soit pour la soudure avec une électrode métallique non consommable, soit pour là sou dure avec une électrode métallique fusible.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, deux formes d'exécution du porte- électrode objet de l'invention.
La fig. 1 est une vue du porte-électrode démonté et de ses parties interchangeables suivant la forme d'exécution préférée de la présente invention.
La fig. 2 est une vue en élévation du porte- électrode monté pour la soudure à la machine ou par chariotage.
La fig. 3 est une vue en élévation du porte- électrode monté pour la soudure à la "main. La fig. 4 est une vue en coupe, à grande échelle, d'un porte-électrode monté pour la soudure avec une électrode métallique non consommable, et la fig. 5 est une vue en coupe semblable d'un porte-électrode monté pour guider un fil électrode fusible.
Le porte-électrode désigné par la référence générale<I>T</I> comprend une tête creuse <I>H</I> pour l'amenée du courant et du gaz, rigidement fixée par son millieu et obliquement à un manche S qui peut être pourvu d'une poignée G (fig. 3). Un serre-électrode B, fixé de façon amovible à une extrémité de la tête H, coopère avec un mandrin C pour enserrer une électrode E. La tête<I>H</I> et le serre-électrode B, amovibles, sont montés ensemble de façon à constituer une .chambre de refroidissement W (fig. 4).
Un ajutage N pour diriger les gaz est monté près die l'extrémité inférieure du serre-électrode B, avec une communication di recte pour les gaz allant de l'intérieur de la tête H à l'intérieur de l'ajutage N.
Comme les fig. 1 à 4 le montrent, la tête H contient une âme creuse 10 avec un alésage axial 12 et, faisant corps avec l'âme 10, un appendice latéral 14. L'extrémité supérieure de l'alésage 12 est élargie et taraudée en 16. Une conduite d'entrée de gaz inerte 17 dé bouche dans l'alésage taraudé 16 et commu nique, d'autre part, avec un tuyau d'amenée de gaz 18 qui est attaché de façon germa; vente à l'extrémité extérieure de la conduite 17.
L'âme creuse 10 présente intérieurement des rainures longitudinales 19 (fig. 1) en dessous de la partie taraudée 16. Le bas de la paroi extérieure de l'âme 10 est fileté en 21 (fig. 1) en dessous de quoi est découpée une encoche annulaire 23 réunissant les extré mités inférieures des rainures 19 laissant entre elles des butées 25.
Comme les fig. 1 et 4 le montrent, l'âme creuse 10 est forcée de part en part de l'ap pendice 14 en dessous de la conduite d'entrée dé gaz 17 pour former des conduits 24 com muniquant directement avec les rainures 7:9. Un tuyau d'amenée de fluide 26 (fig. 1) est attaché de façon permanente à. l'extrémité extérieure d'un conduit 24, et un tuyau d'éva cuation de fluide 27 est attaché de façon per manente à l'extrémité extérieure d'un autre conduit 24.
L'âme 10 et les tubes fixés dans son appen dice sont entourés d'un moulage en matière plastique constituant un revêtement isolant 30 pour la tête H et le manche S. La. matière plastique est de préférence du nylon, et l'âme 10 est de préférence en bronze pour résister à la forte pression du moulage, tout en pré sentant de hautes conductibilités thermique et électrique.
La poignée G (fig. 3) consiste en un tube en matière plastique isolante vissé sur le manche S et facilement amovible pour per mettre de connecter et déconnecter aisément le porte-électrode des sources de courant de soudure, de gaz de protection et .du réfrigé rant. Le tuyau à gaz 18 est couplé à un tuyau flexible d'alimentation en gaz de protection 28. Le tuyau d'entrée d'eau 26 est couplé à une conduite flexible d'amenée d'eau 29.
Le tuyau d'évacuation d'eau 27 est couplé à une tuyauterie flexible d'évacuation de l'eau 32 qui contient un conducteur électrique flexible 33. Le conducteur 33 est automatiquement connecté du point de vue électrique au tuyau d'évacuation d'eau 27 quand le raccordement est fait, de manière à amener le courant élec trique de soudure à l'âme métallique 10 du porte-électrode.
Les tuyaux 28, 29 et 32 sont vissés dans la poignée G avant de faire les raccordements et, après le raccordement des tuyaux, la poignée G est glissée en avant et vissée sur le manche S, couvrant ainsi tous les raccordements. Le cylindre ou serre-électrode B est de préférence en cuivre et comprend un man chon cylindrique 35 qui s'adapte à frottement doux dans l'alésage 12, ainsi qu'une collerette 36 qui appuie contre l'extrémité inférieure de l'âme 10.
L'extrémité supérieure du manchon 35 porte contre une bague compressible 37 logée dans une encoche 38 ménagée en dessous de la partie taraudée 16 et au-dessus des extré mités supérieures des rainures 19 et 20., pres sant ainsi la face intérieure de la. bague 37 dans la rainure, de manière à constituer un joint étanche démontable.
La partie inférieure du cylindre B, sous la collerette 36, a intérieurement la forme d'un siège .conique 42 sur lequel pose l'extré mité conique fendue 44 du mandrin C s'adap tant dans le manchon 35. Le serre-électrode B présente des ouvertures radiales pour le gaz 43, percées au-dessus du siège 42 et en dessoLis de la collerette 36. Le mandrin C est de pré férence en acier et dépasse le haut du man chon 35 pour se terminer en une tête élargie 46.
Un couvercle d'électrode 48 est vissé dans le haut clé l'alésage 16 et vient en contact, par un siège annulaire 50, avec la tête du man drin 46, forçant .ce dernier vers le bas de manière à appliquer sur le siège 42 son extré mité fendue 44, laquelle, en se refermant, agrippe l'électrode E. Le couvercle d'électrode 48 se compose d'une pièce en bronze avec un revêtement en matière plastique, la pièce en bronze recevant, dans une gorge extérieure, un anneau presse-étoupe 52 rendant hermé- tique le joint entre le couvercle 48 et la tête H.
La face inférieure de la collerette 36 du serre-électrode B porte contre un joint de scellement 54 composé, de préférence, d'épais seurs de caoutchouc synthétique collées à une matière plastique thermodurcissable. Ce joint repose sur un épaulement annulaire intérieur 56 ménagé dans une .chemise d'eau en bronze 57 vissée sur un manchon en matière plasti que isolante 58, vissé à son tour sur la partie filetée 21 de l'âme 10 de la tête du porte- électrode. L'extrémité supérieure du manchon. isolant 58 porte contre le revêtement isolant 30 de la tête du porte-électrode et elle pré sente une gorge annulaire intérieure recevant une bague presse-étoupe 59 formant un joint contre l'âme 10 de la tête du porte-électrode.
L'extrémité supérieure de la chemise 57 com porte une gorge annulaire intérieure recevant une bague presse-étoupe 60 formant joint contre le manchon isolant 58. L'ajutage N est de préférence en cuivre, vissé dans un file tage intérieur de l'extrémité inférieure de la chemise d'eau 57..
Pour monter le porte-électrode, on glisse l'anneau presse-étoupe 59 sur la partie filetée 21 de l'âme 10 de la tête du porte-électrode, suivi du manchon isolant 58, lequel est vissé sur la partie inférieure 21 de l'âme 10 com primant l'anneau presse-étoupe 59. Ces parties restent en position relativement d'une façon permanente et font partie de la tête de porte- électrode H.
Le serre-électrode B est glissé dans la tête Il avec l'extrémité du manchon 35 passant dans l'anneau presse-étoupe 37 et serrant celui-ci de façon étanche. La chemise d'eau 57 est vissée sur le -manchon isolant 58, de sorte que l'épaulement 56 comprime le joint 54 et force l'extrémité supérieure de la collerette 36 contre les butées pendantes 25 ménagées sur l'âme 10 de la tête du porte-électrode.
L'ajutage N est vissé sur la chemise d'eau 57 et le mandrin 45 est introduit par le haut de la tête du porte-électrode dans le manchon 35, avec l'extrémité conique 44 appliquée sur le siège intérieur 42 dans le serre-électrode B. Le couvercle 48 est vissé dans l'alésage ta raudé 16 de la tête, et le bas 50 du couvercle vient en contact avec la tête 46 du mandrin. L'électrode E est introduite par l'ajutage N, le siège conique- 42 du serre-électrode B et l'extrémité 44 du mandrin, et mise en place, après quoi on visse l'écrou 48 de façon que- le mandrin agrippe l'électrode et le maintienne en place.
En fonctionnement, le courant électrique passe du câble 33, par le tuyau métallique d'évacuation d'eau 27, à l'âme métallique 10 de la tête du porte-électrode. Les butées 25 en bout de l'âme 10 font contact électrique avec la collerette 36 du serre-électrode, de sorte que le courant de soudure passe de la pièce 10, par le serre-électrode B, le siège 42 et les mâchoires 44 à l'électrode E.
Le gaz de protection va du tuyau flexible d'entrée de gaz 28 au tube d'entrée .de gaz 18, par la canalisation 17 dans l'alésage taraudé 16, dont le dessus est obturé par le couvercle d'électrode 48. De l'alésage 16, le gaz s'écoule par l'espace annulaire existant. entre le man drin 45 et le manchon 35, et sort par les ouvertures radiales 43 pour pénétrer dans l'ajutage N.
Le réfrigérant, de l'eau par exemple, passe de la tuyauterie d'amenée d'eau 29, par le tube d'entrée d'eau 26 et la cana lisation 24, dans la rainure longitudinale 20 d'où l'ëaü se répand dans la chambre d'eau annulaire W constituée par le bas du man chon isolant 58, l'extérieur de la collerette 36, le dessus du joint 54, et la -paroi intérieure de la chemise 57. De la chambre W, l'eau monte par la rainure 19 et sort par le passage direct 24 et le tube d'évacuation d'eau 27- vers la tuyauterie de décharge d'eau 32.
La colle rette 36 constitue la plais grosse masse de cuivre du serre-électrode et elle est en contact direct avec le réfrigérant dans la chambre T, de manière à obtenir la meilleure-conduction calorifique et, par conséquent, un refroidisse ment efficace.
Le couvercle d'électrode 48 constitue un moyen rapide de dégager le mandrin 45. En tournant légèrement le couvercle 48, on libère les mâchoires du mandrin 44 qui ne sont plus appliquées sur le siège 42, et l'électrode peut être réglée. En enlevant le couvercle 48, on peut enlever et remplacer le mandrin 45.
La chemise d'eau 57 permet un démontage rapide du dispositif de refroidissement par eau: En enlevant la chemise 57, on peut enle ver le serre-électrode B et ouvrir la chambre W pour la nettoyer. On a ainsi de plus accès à l'alésage 12 de l'âme 10, ce qui permet de nettoyer facilement les rainures 19 et 20. Les canalisations 24 sont en communication avec l'alésage et sont sensiblement en ligne avec les tubes 26 et 27, de sorte qu'il y a moyen de faire passer des fils pour leur cu rage.
Dans la forme représentée à la fig. 4, le manchon serre-électrode 35 et le mandrin 45 sont dimensionnés de manière à recevoir une électrode de tungstène d'un diamètre d'un quart de pouce (6,3 mm). Le manchon 35 peut aussi recevoir des mandrins plus petits (par gradins) pour des électrodes de tungstène d'un diamètre de 5132 et 311s pouce (4 et 4,8 mm).
Dans la forme représentée à la fig. 1 à droite, le cylindre serre-électrode 39 a un dia mètre plus petit et peut recevoir des man drins plus petits 40 (par gradins de 1116, 3132 et<B>118</B> pouce de diamètre [1,6 et 2,4 et 3,2 mm] d'électrode de tungstène).
Les deux dimensions de serre-électrode peuvent donc recevoir chacune trois dimen sions de mandrins pour une gamme de six dia mètres d'électrodes.
Dans le porte-électrode décrit ci-dessius, l'électrode non consommable est maintenue rigidement à l'intérieur du porte-électrode dans une position réglée. Le porte-électrode représenté à la fig. 5 peut servir pour la sou dure avec une électrode filiforme consommable se déplaçant dans le porte-électrode pour être débitée dans la zone de soudure.
A cet effet, au lieu- de l'électrode E, le porte-électrode est garni d'un tube de guidage ou contacteur 62 en cuivre, agrippé par les mâchoires 44 du mandrin et s'étendant de part et d'autre de celles-ci vers l'intérieur et l'extérieur sur une courte distance. Un adaptateur de tube de guidage 64 est glissé. à l'intérieur du mandrin et repose sur le tube contacteur 62, avec leurs alésages alignés. Le dessus de l'adaptateur 64 présente une tête épanouie 65 formant un épaulement annulaire 66 qui pose sur la tète du mandrin.
Au lieu du couvercle 48, un écrou de dé montage du mandrin 68 est vissé dans l'alé sage taraudé 16 et présente une gorge annu laire recevant l'anneau presse-étoupe 52. Un raccord 69 pour un tube flexible de guidage de fil 70 est vissé dans l'écrou 68 et son alé sage est aligné sur celui de l'adaptateur de tube de guidage 64. Un anneau de blocage 72 maintient longitudinalement le raccord 69 en position tout en permettant la rotation de l'écrou 68. L'intérieur 73 de l'écrou 68 reçoit la, tête 65 de l'adaptateur de tube de guidage, qui peut glisser et tourner. Le bas du raccord 69 porte sur le dessus de la tête d'adaptateur 65 qui, à son tour, porte sur la tête de man drin 46.
L'adaptateur de tube de guidage 64 est placé au-dessus de la chemise d'eau 57 et il est protégé par celle-ci de la chaleur de l'arc. Le tube contacteur 62 descend plus bas que la chemise d'eau pour guider le fil vers l'arc, et n'est doue, pas protégé de la chaleur de l'axe, de sorte qu'il faut le remplacer de temps en temps. En tournant l'écrou 68, on desserre la tête d'adaptation 65 et la tête de mandrin 46, de manière à libérer les mâchoires du man drin. Le tube contacteur 62 est enlevé et rem placé par un nouveau, par l'ajutage N et le siège 42. La tête d'adaptateur 65 est tenue en place par la tête de mandrin 46, pendant l'en lèvement et le remplacement du tube contac teur 62.
Dans la forme représentée à la fig. 5, le manchon serre-électrode 35 et le mandrin 45 utilisés pour une électrode de tungstène d'un diamètre d'un quart de pouce (6,3 mm), sont utilisés pour toutes les dimensions d'électrode filiforme. Le tube contacteur 62 et le tube adaptateur 64 peuvent être remplacés par d'autres ayant le même diamètre extérieur, mais des diamètres intérieurs pour des fils de diamètres de 1132, 3164, 111s et 1132 pouce (0,8, 1,1, 1,6 et 4,0 mm).
En supposant que le porte-électrode repré senté à droite à la fig. 1 soit préparé pour la soudure à l'arc avec une électrode de tungstène d'un diamètre<B>de</B> 3132 pouce (2,4 mm) et qu'on désire le transformer pour la soudure à l'arc avec un fil d'aluminium de 1l16 pouce (1,6 mm) de diamètre, on procède comme suit: On enlève le couvercle d'électrode 48 et on retire le mandrin de 3132 pouce (2,4 mm). 40. On enlève la chemise d'eau 57, et le petit serre-électrode avec le cylindre 39 est rem placé par le grand serre-électrode avec le cylindre 35, après quoi la chemise à eau est remontée.
Le grand mandrin 45 est inséré par, le haut dans le grand serre-électrode 35, et l'adaptateur 64 est glissé par le haut dans le grand mandrin. Le tube contacteur 62 est introduit par le bas du mandrin jusqu'à tou cher l'extrémité inférieure de l'adaptateur 64. L'écrou de mandrin 68 est introduit et vissé vers le bas jusqu'à ce que le raccord 69 touche la tête d'adaptateur 65 qui, poussant contre la tête de mandrin 46, serre les mâchoires de mandrin sur le tube contacteur 62.
L'autre extrémité du tube flexible de gui dage 70 est .connectée à un mécanisme conve nable d'alimentation de fil de soudure, non représenté. Le fil est poussé dans le tube de guidage 70, le raccord 69, l'adaptateur. 64 et le tube de contact 62. Le courant de soudure passe du serre-électrode et mandrin au tube de contact 62 qui alimente en courant l'élec trode filiforme mobile.
Le porte-électrode décrit, tant pour la soudure à l'are au tungstène que pour la sou- dure â l'arc au métal fusible, peut être monté comme à la fig. 3 pour la soudure à la main, ou comme à la fig. 2 pour la, soudure à la machine ou par chariotage. Dans ce dernier cas, le revêtement isolant 30 comporte suie partie cylindrique 75 entre l'appendice laté ral 14 et la partie filetée 21. Cette partie 75 peut être prise dans un collier de serrage 76 monté en baïonnette à l'extrémité inférieure d'un tube 77 muni d'une crémaillère 78 qui peut s'engager dans le manchon d'une ma chine-outil courante. Pour réduire au mini mum l'encombrement latéral, la poignée C peut être remplacée par un manchon plus court 79.