Procédé de soudure à l'arc sous la protection de gaz La présente invention a pour objet un pro cédé de soudure à l'arc, sous la protection de gaz, qui peut être utilisé notamment pour sou der des métaux ferreux tels que les aciers inoxy dables et les aciers au carbone, avec un mé tal d'apport, plus spécialement avec une den sité de courant relativement élevée.
Le gaz généralement utilisé en soudure à l'arc avec métal d'apport est l'argon ou l'hé lium. Toutefois, on a récemment trouvé inté ressant, pour la soudure d'acier au carbone par ce procédé, d'utiliser de l'argon conte nant un peu d'oxygène, par exemple de 1 à 10 0/o d'oxygène. On a aussi proposé d'utiliser un mélange d'hélium et d'argon comme gaz de protection quand on soude avec une électrode en métal réfractaire non consumable, par exem ple une électrode en tungstène ou en tungstène thorié. Mais il est impossible de prédire si une telle proposition conviendrait pour la soudure avec une électrode en métal fusible.
Dans une étude de recherche portant sur divers gaz et mélanges de gaz de protection convenant pour la soudure d'acier au carbone cémenté, trempé à demi et trempé à coeur, il a été découvert qu'on obtient des perfec tionnements entièrement inattendus avec un gaz de protection consistant en un mélange d'hélium, d'argon et d'anhydride carbonique. Par exemple, un gaz de protection d'arc com posé d'un mélange de 80 0/o d'hélium, 15 0/0 d'argon et 5 0/o d'anhydride carbonique pro duit un arc calme, exempt d'éclats, donnant un cordon de soudure satisfaisant.
Suivant la présente invention, -le procédé de soudure à l'arc sous la protection de gaz, dans lequel on établit un arc entre une pièce à souder et une électrode en métal fusible est ca ractérisé en ce que lazone de soudure est protégée par un courant de gaz consistant en un mélange comprenant 40 0/o à 80 0/o d'hélium, 3 à 10 0/o d'anhydride carbonique, et de l'argon pour le reste.
On a découvert que, pour la soudure d'acier au carbone, par exemple, le gaz protec teur qui convient le mieux contient 40 - 80 0/o d'hélium, 3 - 5 0/o d'anhydride carbonique et le restant d'argon. L'anhydride carbonique a une influence stabilisatrice sur le comporte ment de l'arc, quand il est mélangé à l'hélium et à l'argon dans des proportions ne dépassant pas 10 '0/o de C02.
Des essais de soudure ont été faits pour des cordons de soudure en une seule passe sur une plaque d'acier au carbone épaisse de 6,35 mm, avec une électrode consistant en fil de soudure courant de 1,59 mm de diamètre, contenant 0,12 0/o de carbone, 1,0 à 1,2 0/o de manganèse, 0,25 0/o de silice, 0,35 0/o de chrome, pas plus de 0,015 0/o de soufre, le reste étant du fer. On a utilisé, pour la pro tection de la zone de soudure, divers mélan ges gazeux hélium-argon-anhydride carbonique, contenant respectivement 3, 5 et 10 0/o d'an hydride carbonique.
Des cordons de soudure ont été réalisés à la vitesse de 63,5 et<B>127</B> cm par minute, avec du courant continu à polarité inverse, c'est-à- dire avec électrode positive, et à la vitesse de 63,5 cm par minute, avec du courant continu à polarité directe, c'est-à-dire avec électrode négative. La vitesse de 63,5 cm a été choisie parce qu'elle représente le maximum utilisable pour obtenir de bonnes soudures sur des pla ques d'acier épaisses de 6,35 mm et qu'elle représente aussi à peu près le maximum pour la soudure à la main.
Quoique le courant d'arc ait été constant pour une vitesse et une polarité de soudure données, certaines variations de la tension d'arc ont été notées. On a choisi la tension donnant le meilleur fonctionnement avec chaque mélange de gaz de protection.
Les cordons de soudure d'essai devaient avoir une pénétration un peu supérieure à la moitié de l'épaisseur de la plaque, soit 3,18 mm et un rapport largeur-hauteur de quatre ou plus. Une dilution convenable est de 50 0/0 ou plus. La dilution est le rapport entre la sur face de métal de base fondu et la surface fon due totale dans la section transversale du cordon. Ces conditions s'appliquent à une soudure en deux passes, assemblage à plat.
Des cordons de soudure acceptables ont été réalisés à la vitesse de 127 cm par minute, avec 3 et 5 0/0 de C02, et même 10 0/o de C02, mais dans ce dernier cas, il se produit une légère porosité le long de la ligne médiane. La qualité du cordon de soudure augmente quand on accroît le pourcentage d'hélium jusqu'à 70 0/o, un cordon excellent étant obtenu avec 80 0/o d'hélium, quoiqu'il y ait alors trace de crachement. Il est recommandé, pour la sou dure de l'acier doux avec du courant continu à polarité directe, d'utiliser un mélange de 70 0/o d'hélium, 25 0/o d'argon et 5 0/o de C02.
La dilution et le rapport hauteur-largeur du cordon de soudure montrent que la plupart de ces soudures ont des sections transversales satisfaisantes. Avec de tels mélanges, le fonc tionnement de l'arc est remarquablement sta ble, avec très peu de crachement. L'addition d'anhydride carbonique au mélange hélium- argon augmente la stabilité de l'arc et réduit le crachement.
L'égalité de la surface de sou dure et la stabilité de l'arc sont considérable ment meilleures que dans le cas de cordons comparables obtenus avec le mélange oxygène- argon. La stabilité d'arc et la souplesse de fonc tionnement plus grandes font que l'utilisation de mélange hélium-argon-anhydride carboni que est idéale pour les opérations de soudure en zigzag à la main.
Le procédé décrit convient évidemment aussi pour la soudure d'autres métaux, com me les aciers inoxydables et les aciers au car bone.