CH621963A5 - Flux-cored welding wire and method for the manufacture thereof - Google Patents
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Description
La présente invention est relative à un fil de soudage fourré ainsi qu'à un procédé pour la fabrication d'un tel fil.
Ces fils fourrés, utilisés tant pour le soudage de pièces métalliques par voie automatique ou semi-automatique à l'arc avec ou sans atmosphère de gaz protecteur que pour le rechargement de pièces métalliques, sont constitués d'une àme de poudre entourée par une gaine métallique. La gaine métallique est le plus souvent en acier, allié ou non, et elle possède une forme circulaire d'un diamètre compris entre 0,5 et 10 mm. L'âme de poudre est formée de produits minéraux et métalliques pulvérulents, tels que surtout des laitiers, des fondants, des désoxydants ou des alliages qui constituent entre 10 et 70% du poids total du fil fourré.
On connaît de tels fils dits non fermés. L'enveloppe de ceux-ci, façonnée à partir d'un ruban métallique, présente un joint longitudinal non étanche qui est formé soit par les bords du ruban qui se touchent le long d'une ligne axiale, soit par les zones marginales du ruban qui se recouvrent par simple superposition. Toutefois, la juxtaposition des bords longitudinaux et la superposition des zones marginales ne sont pas de nature à garantir une isolation hermétique de la poudre par rapport à l'atmosphère extérieure. Aussi la poudre peut-elle s'altérer lors du transport ou du stockage ou lors du traitement du fil fourré ou de l'ébauche servant à sa production. Par ailleurs, cette conception ne convient que pour des fils fourrés de diamètre relativement épais.
Contrairement aux fils fourrés non fermés, les fils dits à joint soudé sont absolument étanches. Leur fabrication, qui était jadis pratiquement impossible parce que la contamination des bords de l'ébauche par de la poudre lors du profilage ou lors du soudage ne permettait pas d'obtenir un joint de soudage suffisamment impeccable pour un étirage convenable de l'ébauche, est maintenant très aisée grâce au procédé suivant le brevet français N° 74.17830. Dans ce procédé on transforme d'abord en continu une bande d'acier en un profil en forme de rigole et on introduit un mélange de poudre dans le fond de cette rigole. On recouvre ensuite la poudre à l'aide d'un mince feuillard métallique qui retient la poudre au fond de la rigole lors de la fermeture de l'ébauche et lors du soudage du joint. Les ébauches fourrées obtenues présentent un joint soudé impeccable et un remplissage homogène et se laissent soumettre sans trop de difficultés à l'étirage. Toutefois, pour les diamètres très minces les conditions d'étirage se détériorent, étant donné que la paroi de l'ébauche ne reste pas uniformément cylindrique au cours de l'étirage, mais présente des zones à paroi plus épaisse suivies de zones à paroi plus mince et plus fragile à l'étirage. Cet inconvénient devient encore plus prononcé si la poudre contient des particules de métaux durs qui s'enfoncent dans la paroi de l'ébauche et y constituent des amorces de rupture. Sous ces conditions, les interruptions de production sont fréquentes et les déchets assez importants.
La présente invention a en conséquence pour but de remédier à ces inconvénients.
Le fil de soudage fourré suivant la présente invention d'un manteau constitué d'une âme de poudre entourée métallique est caractérisé en ce que le manteau est formé par deux gaines, l'une en contact avec l'autre, la gaine intérieure étant constituée de deux bandes indépendantes s'étendant dans la direction axiale et tapissant chacune une partie de la paroi intérieure de la gaine extérieure, le joint unique de la gaine extérieure s'étendant à peu près sur la ligne médiane de la bande sous-jacente de la gaine intérieure.
Les deux bandes recouvrant en forme de gaine la paroi intérieure de l'enveloppe extérieure du fil fourré sont souvent de la même composition que le matériau de l'enveloppe extérieure, c'est-à-dire généralement en acier doux. Elles peuvent également présenter une composition différente, par exemple englober des éléments métalliques exerçant une quelconque action lors du soudage, pourvu qu'elles présentent une ductibilité qui ne soit pas sensiblement inférieure à celle du matériau de la gaine extérieure. En général, ces bandes sont moins épaisses que la bande formant la gaine extérieure.
Comme les joints de la gaine intérieure sont recouverts par la gaine extérieure et comme les joints sont en général distants d'au moins un quart de la circonférence du fil, l'étanchéité est si parfaite qu'on peut en général renoncer à se faire chevaucher les bords de la gaine extérieure ou à souder le joint formé par les bords de la gaine extérieure qui s'accostent. Par ailleurs les bords des deux bandes plus minces constituant la gaine intérieure se chevauchent généralement et garantissent pratiquement à eux seuls un assemblage étanche. Le risque d'une déformation des bords du joint de la gaine extérieure lors des opérations de bobinage et de débobinage est beaucoup plus réduit que pour les fils fourrés non fermés classiques, étant donné que la poudre compactée est contenue par la gaine intérieure et n'agit pas directement
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sur le joint. Toutefois, rien ne s'oppose à fermer le joint extérieur par soudage, notamment en vue d'un tréfilage vers des diamètres très réduits de l'ordre de 1 mm, car toutes les conditions pour la réalisation d'un joint de soudage impeccable sont données.
Etant donné que la gaine métallique entourant le noyau de poudre conserve sur toute la circonférence une surface lisse vis-à-vis de la gaine extérieure, l'étirage des ébauches fourrées à double gaine s'effectue sans rupture jusqu'aux diamètres les plus minces. En effet, lors de l'étirage, l'écoulement plastique du matériau de la gaine extérieure parfaitement cylindrique peut avoir lieu sans aucune entrave résultant de la forme ou de la nature du matériau sous-jacent, comme tel était le cas jusqu'ici.
Les fils fourrés à double gaine ont en général une section circulaire et sont obtenus à partir d'ébauches circulaires ou ovales.
Des ébauches circulaires ou polygonales peuvent toutefois aussi être façonnées, surtout étirées et ensuite laminées de telle sorte que le fil fourré obtenu présente une section sensiblement rectangulaire. En général, la largeur de tels fils fourrés dits plats est au moins cinq fois plus grande que l'épaisseur. Ces fils sont spécialement adaptés à l'obtention de cordons de soudure larges dans les procédés à l'arc avec ou sans gaz protecteur ou sous flux.
Le procédé de fabrication du fil suivant la présente invention comprend la transformation d'un ruban métallique en un profil en forme de rigole, l'introduction d'un mélange de poudre de soudage dans la rigole, le façonnage des flancs de la rigole jusqu'à fermeture de l'ébauche sur un joint et la réduction de la section de l'ébauche jusqu'au diamètre désiré et est caractérisé en ce qu'on introduit dans la rigole préfaçonnée un feuillard métallique, qui épouse la forme du fond de la rigole et s'étend jusqu'au moins la mi-hauteur des flancs latéraux de la rigole, qu'on dépose un cordon du mélange de poudre de soudage dans le feuillard tapissant le fond de la rigole et qu'on recouvre la poudre à l'aide d'un deuxième feuillard dont les bords sont repliés vers le bas.
Suivant une forme d'exécution, le feuillard métallique destiné à former la partie inférieure de la gaine intérieure est préfaçonné à l'aide de galets profiteurs et inséré ensuite dans la rigole.
D'après une autre forme d'exécution, le feuillard pour le revêtement du fond de la rigole est amené en direction de la rigole préfaçonnée et est pressé contre le fond de celle-ci à l'aide d'un galet rotatif.
Le feuillard supérieur, qui recouvre le cordon de poudre en prenant appui contre les flancs du feuillard inférieur, peut être dimensionné de telle sorte que l'ébauche peut être fermée sans coincement de ce feuillard dans 1e joint.
L'installation pour la fabrication de ces fils fourrés à double gaine correspond, pour ce qui est des outils pour le façonnage de l'enveloppe extérieure et du feuillard supérieur, pour l'alimentation en poudre, pour le soudage éventuel du joint, ainsi que pour s la réduction de la section de l'ébauche, à celle décrite dans le brevet français N° 74.17830. On n'a qu'à ajouter les outils nécessaires pour façonner et mettre en place le feuillard destiné à tapisser le fond de l'ébauche ouverte de la gaine extérieure.
Un exemple d'exécution est décrit ci-après en relation avec la io figure unique qui présente une coupe à travers une ébauche fourrée à double gaine à joint soudé.
Un ruban 1 en acier doux d'une largeur de 32 mm et d'une épaisseur de 1,8 mm est façonné à l'aide de galets en un profil ayant la forme d'une rigole de 7 mm de profondeur et de 23 mm 15 de largeur.
Un feuillard 2 de 20 mm de largeur et de 0,3 mm d'épaisseur est plié en arc de cercle au moyen de galets et introduit contre le fond de la rigole.
La rigole tapissée du feuillard profilé 2 défile sous un alimenta-20 teur-doseur qui y dépose un cordon de poudre de soudage 4.
A la sortie de l'alimentateur-doseur, une feuille de couverture 3 pliée en arc de cercle à partir d'un feuillard de 20 mm de largeur et de 0,3 mm d'épaisseur est disposée sur le cordon de poudre de telle façon que les bords de la feuille de couverture 25 touchent les flancs du feuillard tapissant le fond de la rigole.
L'ébauche préformée est tirée à travers une filière dans laquelle les bords de la rigole sont repliés de façon à venir s'accoler l'un contre l'autre.
Après un nettoyage à la flamme, l'ébauche est prête à être 3o envoyée soit dans une station de soudage pour le fermeture du joint, soit vers une station de réduction de la section de l'ébauche. Cette dernière opération est effectuée par laminage ou par étirage afin d'obtenir déjà un certain serrage de la poudre permettant la manutention de l'ébauche.
35 La réduction de la section de l'ébauche au diamètre final du fil fourré est effectuée par étirage.
A titre d'exemple, nous mentionnons un fil fourré à double gaine pour assemblage et rechargement qui présente un diamètre de 0,9 mm.
40 Les gaines présentent les caractéristiques suivantes :
— gaine extérieure: acier doux calmé;
— gaine intérieure: acier doux calmé;
— âme de la poudre : 80% d'éléments d'alliages métalliques et 20% de flux;
45 — rapport poudre/métal: 30% en poids.
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Claims (9)
1. Fil de soudage fourré, constitué d'une âme de poudre entourée d'un manteau métallique, caractérisé en ce que le manteau est formé par deux gaines, l'une en contact avec l'autre, la gaine intérieure étant constituée de deux bandes indépendantes s'étendant dans la direction axiale et tapissant chacune une partie de la paroi intérieure de la gaine extérieure, le joint unique de la gaine extérieure s'étendant à peu près sur la ligne médiane de la bande sous-jacente de la gaine intérieure.
2. Fil de soudage fourré suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les deux bandes métalliques qui forment la gaine intérieure sont d'une composition différente du matériau formant la gaine extérieure.
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REVENDICATIONS
3. Fil de soudage fourré suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les deux bandes métalliques qui forment la gaine intérieure sont moins épaisses que la paroi extérieure.
4. Fil de soudage fourré suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les bords des bandes métalliques qui forment la gaine intérieure se chevauchent.
5. Fil de soudage fourré suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la section du fil tel que délimité par le manteau est sensiblement rectangulaire, la largeur étant au moins cinq fois plus grande que l'épaisseur.
6. Procédé de fabrication du fil fourré selon la revendication 1, qui comprend la transformation d'un ruban métallique en un profil en forme de rigole, l'introduction d'un mélange de poudre de soudage dans la rigole, le façonnage des flancs de la rigole jusqu'à fermeture de l'ébauche sur un joint et la réduction de la section de l'ébauche jusqu'au diamètre désiré, caractérisé en ce qu'on introduit dans la rigole préfaçonnée un feuillard métallique, qui épouse la forme du fond de la rigole et s'étend jusqu'à au moins la mi-hauteur des flancs latéraux de la rigole, qu'on dépose un cordon du mélange de poudre de soudage dans le feuillard tapissant le fond de la rigole et qu'on recouvre la poudre à l'aide d'un deuxième feuillard dont les bords sont repliés vers le bas.
7. Procédé suivant la revendication 6, caractérisé en ce que le feuillard métallique destiné à tapisser le fond de la rigole est préfaçonné par laminage entre des galets profilés avant d'être déposé dans la rigole.
8. Procédé suivant la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que le premier feuillard est amené en direction de la rigole préfaçonnée et est pressé contre le fond de celle-ci à l'aide d'un galet mobile.
9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que les bords du feuillard de couverture préfaçonné prennent appui contre les flancs du feuillard tapissant le fond de la rigole.
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