CH467128A - Procédé de soudure à l'arc dans l'air atmosphérique - Google Patents

Procédé de soudure à l'arc dans l'air atmosphérique

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CH467128A
CH467128A CH1759767A CH1759767A CH467128A CH 467128 A CH467128 A CH 467128A CH 1759767 A CH1759767 A CH 1759767A CH 1759767 A CH1759767 A CH 1759767A CH 467128 A CH467128 A CH 467128A
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Kobayashi Takuro
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Nipon Kokan Kabushiki Kaisha
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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Arc Welding In General (AREA)
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Description


  Procédé de soudure à l'arc dans l'air atmosphérique    La présente     invention    a pour objet un procédé de  soudure à l'arc dans l'air atmosphérique, sans utiliser  de fondant ou de gaz protecteur.  



  On connaît déjà des électrodes comprenant certains  éléments tels que Ti et Zr par exemple, utilisées pour  la soudure à arc non protégée (brevet USA No 3249736  et brevet britannique No 1046259). Dans un tel procédé,  en utilisant des électrodes comprenant de 0,25 à 20/o  de Ti et de Zr, on peut obtenir de bons dépôts non  poreux. Des électrodes pour réaliser un tel procédé sont  déjà introduites en pratique, bien qu'en faibles quan  tités.  



  Les électrodes consommables (fils ou tiges) en acier  présentent toutefois le gros inconvénient de ne pouvoir  être utilisées avec les courants de soudure les plus éle  vés. En     utilisant    par exemple des électrodes constituées  par un fil nu, actuellement disponibles, pour la soudure  à l'arc non protégée, d'un diamètre de 1,6 mm, le cou  rant de soudure est     limité    à moins de 240 A environ  (communication à la commission No XI de l'assemblée       annuelle    de 1965 de l'Institut     International    de soudure  à Paris,     Takero        Kobayashi    :

         Non-Shielded    Arc     Weld-          ing    of Steel       IIW    Document XII 264-65). La soudure  avec des courants plus élevés entraîne la formation de  pores qui empêchent l'emploi pratique des produits  obtenus.  



  Dans     ces    récentes années,     l'industrie    a eu besoin de  courants de soudure supérieurs, dépassant 400 A, avec  des électrodes d'un diamètre de 1,6 mm, tout en cher  chant à     atteindre    une efficacité très élevée. Mais il est  totalement impossible de satisfaire cette exigence au  moyen d'un fil nu consommable pour la soudure à l'arc  non protégée.  



  Le procédé faisant l'objet de l'invention est carac  térisé en ce qu'on utilise une électrode d'acier alliée  avec au moins un des éléments Ti, Zr, Nb, Ta, V et Ce  en quantité totale d'au     moins    0,03 0/0, et revêtue d'une    couche     d'aluminium.    Les éléments cités ci-dessus présen  tent une forte affinité chimique pour l'oxygène et  l'azote.  



  On connaît des électrodes récentes dont toute la sur  face est recouverte d'une     mince    couche de revêtement  d'aluminium ou     d'alliage    d'aluminium sur le noyau cons  titué par le fil, ces électrodes étant utilisées pour la sou  dure protégée par C02. Toutefois, le but principal du  revêtement     superficiel        d'aluminium    est de contrôler la  pulvérisation pendant la soudure qui est caractéristique  de la soudure au     C02.    Un autre but est de profiter de  l'effet désoxydant de l'aluminium ou d'un alliage d'alu  minium qui permet de lutter contre la rouille du noyau  et constitue une mesure préventive pour les divers dé  fauts de soudure dus à l'oxygène.

   Mais aucune attention  spéciale n'est portée à l'azote contenu dans l'air atmo  sphérique.  



  Dans le procédé qui va être décrit, on veut que  l'oxygène et l'azote ne puissent être absorbés dans le  globule formé à la pointe de l'électrode consommable  d'acier, premièrement en la recouvrant d'aluminium sur  toute sa surface. Même si l'oxygène et l'azote sont  encore très absorbés en dépit de ce revêtement, les effets  nuisibles peuvent être éliminés par l'action d'éléments  spéciaux tels que Ti, Zr, Nb, V, Ta, Ce et d'autres,  inclus dans l'électrode, de sorte que la soudure à arc non  protégée peut être effectuée même avec le plus fort cou  rant de soudure.  



  Dans le but d'étudier la qualité de divers dépôts, on       procède    à un examen par rayons X de soudures d'acier  doux de 21 mm d'épaisseur dans l'air avec onze types  d'électrodes consommables constituées par des fils  d'acier nus d'un diamètre de 1,6     mm,        indiquées    dans le  tableau I, et aussi des électrodes recouvertes d'alumi  nium, le revêtement présentant une épaisseur d'environ  1/100 de     mm    et correspondant à environ 0,8 0/o en poids  du fil d'acier.

   La soudure est effectuée avec une     machine       
EMI0002.0000     
  
    <I>Tableau <SEP> 1</I>
<tb>  Composition <SEP> chimique <SEP> des <SEP> électrodes, <SEP> en <SEP> o/o <SEP> en <SEP> poids
<tb>  Autres
<tb>  Electrodes <SEP> C <SEP> Mn <SEP> si <SEP> P <SEP> S <SEP> Ti <SEP> Zr <SEP> éléments <SEP> Fe <SEP>   <B>A</B> <SEP> 0.08 <SEP> 0.42 <SEP> 0.02 <SEP> 0.018 <SEP> 0.020 <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> solde
<tb>  B <SEP> 0.09 <SEP> 1.22 <SEP> 0.35 <SEP> 0.019 <SEP> 0.021 <SEP> 0.11 <SEP> 0.20 <SEP> - <SEP>   <SEP> _
<tb>  C <SEP> 0.10 <SEP> 0.98 <SEP> 0.25 <SEP> 0.016 <SEP> 0.020 <SEP> 0.04 <SEP> - <SEP> - <SEP>  
<tb>  D <SEP> 0.08 <SEP> 0.95 <SEP> 0.30 <SEP> 0.020 <SEP> 0.022 <SEP> 0.12 <SEP> - <SEP> - <SEP>  
<tb>  E <SEP> 0.<B>1</B>0 <SEP> 1.03 <SEP> 0.35 <SEP> 0.016 <SEP> 0.0<B>1</B>8 <SEP> 0.46 <SEP> -- <SEP> - <SEP>  
<tb>  F 

  <SEP> 0.07 <SEP> 1.31 <SEP> 0.30 <SEP> 0.021 <SEP> 0.023 <SEP> - <SEP> 0.07 <SEP> - <SEP>  
<tb>  G <SEP> 0.10 <SEP> 0,98 <SEP> 0.25 <SEP> 0.017 <SEP> 0.021 <SEP> - <SEP> 0.15 <SEP> - <SEP> r>
<tb>  H <SEP> 0.10 <SEP> 0.97 <SEP> 0.24 <SEP> 0.019 <SEP> 0.020 <SEP> 0.06 <SEP> - <SEP> Nb
<tb>  0.05 <SEP>  
<tb>  <B>1</B> <SEP> 0.11 <SEP> 1.33 <SEP> 0.48 <SEP> 0.018 <SEP> 0.020 <SEP> 0.13 <SEP> - <SEP> V
<tb>  0.06 <SEP>  
<tb>  J <SEP> 0.08 <SEP> 1.<B>1</B>1 <SEP> 0.32 <SEP> 0.020 <SEP> 0.021 <SEP> - <SEP> 0.<B>1</B>0 <SEP> Ta
<tb>  0.05 <SEP>  
<tb>  K <SEP> 0.10 <SEP> 1.15 <SEP> 0.44 <SEP> 0.0<B>1</B>9 <SEP> 0.022 <SEP> 0.11 <SEP> 0.15 <SEP> Ce
<tb>  0.02 <SEP>         à souder entièrement automatique     utilisant    une source  de courant continu maintenu à voltage constant et re  dressé par un redresseur au sélénium,

   avec une vitesse  de dépôt de 30     cm/mn    avec     polarité        inverse.     



  Le tableau 2 donne les résultats de l'examen aux  rayons X.     Il    ressort de ce tableau que, à l'exception des  électrodes B et K, les électrodes présentent un degré     JIS          (Japan        Industrial    Standard) égal à 6 par suite de la  haute porosité quand le courant de soudure dépasse  250A. Les électrodes B et K,     conventionnelles    pour la  soudure à l'arc non protégée, présentent, quand elles ne  sont pas recouvertes d'aluminium, un degré égal à 4  avec un courant de soudure de 250 A, mais se détério  rent jusqu'au degré 6 à 450 A.

   Par ailleurs, si ces élec  trodes sont recouvertes d'aluminium, elles présentent un  degré de 1 à 3 même à 450 A, de sorte que les dépôts  sont bons et suffisamment satisfaisants pour l'usage  pratique.  



  L'électrode A ne comportant pas certains éléments  tels que Ti et Zr par exemple, montre un degré     JIS    de 5,  bien que la production de pores     diminue    considérable  ment avec un revêtement d'aluminium. Par conséquent,  elles ne peuvent pas être utilisées pratiquement.  



  Les électrodes B à K comprennent environ de 0,04  à 0,46 0/o d'au moins un des éléments Ti, Zr, Nb, V, Ta  et Ce (quand elles comptent plus d'un de ces éléments,  la teneur se rapporte à la quantité totale des éléments  inclus). Par conséquent, il est évident que si les électro  des avec une faible quantité d'éléments spéciaux sont  recouvertes d'aluminium, la soudure à arc non protégée  devient possible même pour les plus forts courants de  soudure par suite de l'effet remarquable de l'aluminium.  



  A côté de cette expérience avec un revêtement d'alu  minium industriel pur sur la surface des électrodes  d'acier, on effectue une expérience similaire en recou  vrant l'électrode B d'alliages d'aluminium contenant du       Mn,    Si, Ti, Zr, Fe, Mg et Cr qui permettent d'obtenir  des résultats favorables.    Une expérience est faite également avec l'électrode  B pour étudier la relation entre l'épaisseur du revête  ment d'aluminium et les avantages obtenus.

   Les résultats       confirment    qu'un     certain    effet est déjà obtenu avec une  couche d'aluminium ne dépassant par 3/1000 de mm  d'épaisseur sur la surface de l'électrode d'acier d'un       diamètre    de 1,6     mm,    mais une épaisseur dépassant 1/10  de mm n'est pas favorable parce que la teneur en alumi  nium du métal de soudure se monte à un niveau trop  élevé.  



       Il        ressort    de la description     précédente    que le procédé  envisagé a     supprimé    le plus grand obstacle au dévelop  pement de la soudure à l'arc non protégée en rendant  possible ce type de soudure dans un large domaine de  courants, à l'aide d'électrodes d'acier comprenant une  faible quantité d'éléments spéciaux et un mince. revête  ment d'aluminium ou     d'alliage    d'aluminium sur sa sur  face, l'électrode consommable obtenue     permettant    d'at  tribuer au     procédé    décrit une grande signification indus  trielle.  



  Quand on     utilise    un fort courant de soudure, l'effi  cacité du dépôt et la profondeur de pénétration sont  remarquablement améliorées de sorte que cette méthode  de soudure pourrait être étendue à d'autres domaines et  à d'autres applications.  



  Jusqu'ici, en     utilisant    des électrodes conventionnelles  pour la soudure à l'arc non protégée, la vitesse de dépôt  était limitée à environ 50     cm/mn,    parce que, à une vi  tesse supérieure, le dépôt devient poreux même avec un  faible courant. Par ailleurs, on a trouvé qu'avec les élec  trodes recouvertes d'aluminium, on peut obtenir de bons  dépôts même jusqu'à une vitesse de 150     cm/mn.    Le pro  cédé décrit permet par conséquent     d'effectuer    la soudure  avec une grande vitesse de dépôt.  



  Il est connu dans la pratique qu'il n'existe pas de  remède satisfaisant pour éviter les cratères profonds qui  se produisent à la fin d'une ligne de soudure quand on       utilise    les électrodes conventionnelles pour la soudure à      <I>Tableau 2</I>  Résultats de l'examen des dépôts aux rayons X  Couche Degré       Electrodes    recouverte d'aluminium 22 V, 200 A 26 V. 250 A 38 V.

   450 A  A sans     JIS    6     JIS    6     JIS    6  avec   5   5   5  B sans   2   4   6  avec   1   1   2  C sans   5   6   6  avec   3   3   3  D sans   5   6   6  avec   2   2   2  E sans   5   6   6  avec   2   2   2  F sans   5   6   6  avec   3   3 >> 3  G sans   5 >> 6   6  avec   2   2   2  H sans   6   6     >>    6  avec   2   2   2  I sans   5   6   6  avec   2   2   2  J sans   5   6   6  avec   2   2   2  K sans   2   4   6  avec   1   1   1    l'arc non protégée sous forme nue. Avec le procédé dé  crit, on obtient des électrodes recouvertes d'aluminium  qui ne produisent aucun cratère même avec un fort cou  rant de soudure. Cet avantage, bien que secondaire, a  une signification industrielle importante.  



  Il faut noter en plus que si la quantité totale des élé  ments spéciaux Ti, Zr, Nb, Ta et Ce est inférieure à  0,03 0/0, l'effet attendu ne peut être atteint ; même si on  ajoute plus de 0,5 0/o des éléments spéciaux, l'effet ne  peut pas être amélioré de façon correspondante. Par  conséquent, bien qu'il ne soit pas préjudiciable d'ajouter  plus de 0,5 0/o de ces éléments, c'est indésirable du point  de vue économique pour former l'électrode destinée à  souder l'acier doux.  



  Il existe plusieurs procédés pour effectuer le revête  ment d'aluminium, par exemple     l'aluminisation    en pro  fondeur à chaud, la vaporisation, la pulvérisation, la dif  fusion, etc., mais leur effet est le même.  



  En résumé, avec le procédé décrit, la soudure à l'arc  non protégée devient possible dans un plus large do  maine de courants, par revêtement d'aluminium ou d'al  liage d'aluminium sur la surface d'électrodes d'acier  comprenant une faible quantité des éléments spéciaux  indiqués, comparativement aux électrodes d'acier con  ventionnelles pour ce type de soudure.  



  Le procédé décrit permet aussi d'étendre le domaine  des courants employés vers les fortes valeurs, par revê  tement     d'aluminium    ou d'alliage d'aluminium de la sur-    face des électrodes d'acier comprenant la même quantité  des éléments spéciaux que les électrodes conventionnelles  pour la soudure à l'arc non protégée.  



  Le procédé décrit permet ainsi de surmonter presque  tous les obstacles importants soulevés par les électrodes  conventionnelles, en rendant possible la soudure à grande  vitesse et en empêchant la formation de cratères ou de  pores.  



  Le procédé décrit contribue certainement au progrès  rapide de la soudure à arc non protégée.

Claims (1)

  1. REVENDICATION Procédé de soudure à l'arc dans l'air atmosphérique, caractérisé en ce qu'on utilise une électrode d'acier alliée avec au moins un des éléments Ti, Zr, Nb, Ta, V et Ce en quantité totale d'au moins 0,03 0/0 et revêtue d'une couche d'aluminium. SOUS-REVENDICATIONS 1. Procédé selon la revendication, caractérisé en ce que l'électrode comprend au plus 0,5 0/o desdits élé ments. 2. Procédé selon la revendication, caractérisé en ce que la couche d'aluminium de l'électrode a une épaisseur comprise entre 0,003 et 0,1 mm.
CH1759767A 1966-12-14 1967-12-14 Procédé de soudure à l'arc dans l'air atmosphérique CH467128A (fr)

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