FR2491799A1 - Procede de soudage par points a l'arc, dispositif pour sa mise en oeuvre et produits obtenus par soudage conformement audit procede - Google Patents
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Abstract
L'INVENTION CONCERNE LE SOUDAGE. LE PROCEDE, OBJET DE L'INVENTION, EST CARACTERISE EN CE QUE LE SOUDAGE EST REALISE AVEC APPLICATION PREALABLE, DANS LA ZONE DE SOUDAGE, D'UNE PRESSION SUR LES PIECES A SOUDER 10 ET, CHAUFFAGE DE CELLES-CI PAR RESISTANCE AU COURANT ELECTRIQUE, LEDIT SOUDAGE CONTINUANT JUSQU'A LA FORMATION DE RENFORCEMENT DES DEUX COTES DE L'ASSEMBLAGE SOUDE PAR POINTS. L'INVENTION PEUT ETRE REALISEE AVEC LE PLUS DE SUCCES POUR LE SOUDAGE DE PIECES DE GRANDE EPAISSEUR, ENTRE 25 ET 45MM ET PLUS.
Description
La présente invention concerne les procédés de soudage à l'arc par points,
les dispositifs pour leur mise en oeuvre, ainsi que les pièces soudées conformément audit procédé. L'invention peut être utilisée avec le plus de succès pour le soudage de pièces de grande épaisseur, entre 25 et mm et plus, pour le soudage de structures métalliques dans le bâtiment, en particulier, de structures métalliques en treillis, telles que des éléments de fermes, colonnes, tours de réfrigération, pylônes de lignes de transmission électrique, échelles, garde-fous, etc. Outre cela, l'invention peut être utilisée dans les constructions navales, les constructions mécaniques, la constructio41butomobiles, la construction de wagons, les constructions mécaniques agricoles, le soudage de structures en treillis et d'assemblagesà recouvrement, en particulier, de chAssis, corps, etc., et peut trouver une application dans
le soudage par robot.
L'invention peut être utilisée avec succès poir le soudage tant des métaux ferreux que des métaux non ferreux, notamment de l'aluminium, des aciers alliés, etc. A l'heure actuelle, l'assemblage de pièces par soudage avec formation d'un paquet de grande épaisseur (supérieure à 15 mm) est un problème difficile, car on n'arrive pas à atteindre une grande profondeur de pénétraWtion de la soudure du fait que la pression des produits gazeux se formant sous l'action de l'arc est insuffisante pour chasser le métal liquide du fond du bain de soudage vers la surface des
pièces à souder.
L'assemblage de pièces de grande épaisseur (supérieure à 15 mm) se fait par perçage partiel préalable suivi du remplissage de l'orifice à l'aide d'un arc
électrique obtenu à l'aide d'une électrode fusible.
Les pièces de grande épaisseur supérieure à 15 mm, sont également assemblées par perçage de part en part, suivi de leur fixation par boulonnage ou par rivetage mécanique. On conna't les assemblages par boulonnage des pylônes de lignes de transmission électrique, fermes, colonnes, ainsi que les assemblages par rivetage des châssis d'automobiles, de wagons, etc. Les procédés connus d'assemblage exigent beaucoup de travail, ne sont pas économiques, comportent plusieurs opérations technologiques de différents types (perçage et soudage, perçage, boulonnage ou du rivetage;, nécessitent la fabrication d'outils spéciaux qu'on doit remplacer avant
chaque opération suivante.
Il existe un procédé de soudage par points à l'arc à grande pénétration, dans lequel le processus de soudage est intensifié en amenant après l'amorçage de l'arc un gaz sous pression dans la zone de ce dernier (certificat d'auteur n0 223225 du 19.05.67 délivré en U. R. S. S. le 02. 08.68). Lorsqu'une profondeur prédéterminée de soudage des pièces à souder est atteinte, on supprime l'amenée du
gaz et on amène dans la zone de l'arc le métal d'apport.
Le procédé de soudage par points à l'arc à grande pénétra-
tion se fait à l'aide d'un dispositif qui comporte une électrode tubulaire avec un revêtement non conducteur muni d'un orifice o se situe le fil électrode. L'orifice
sert également à l'amenée du gaz protecteur.
Après amorçage de l'arc, on applique à l'électrode tubulaire une force externe afin de la submerger dans le bain de soudage du métal de base. Au bout de 2 à 3 s.après l'amorçage de l'arc, on amène par l'orifice de l'électrode tubulaire le gaz sous pression qui chasse une couche de métal de base liquide du fond du bain de soudage vers la surface des pièces à souder, ce qui intensifie le processus
de fusion du métal de base.
Sous le terme "métal de base" on entend le métal des
pièces à souder.
Lorsqu'une profondeur donnée de soudage des pièces à souder est atteinte, on arrête l'amenée de gaz et on fait passer à travers l'orifice de l'électrode tubulaire le fil électrode qui sert de métal d'apport pour la formation d'un assemblage soudé par points. Le processus de soudage se termine par le remplissage du cratère lors de l'extinction naturelle de l'arc après sa sortie sur la surface des pièces à souder. A ce moment, l'amenée de l'électrode est arrêtée. Ce procédé connu ne garantit pas une bonne qualité de soudage en cas d'assemblage des pièces en produits laminés dont l'épaisseur dépasse 15 mm, car l'augmentation de l'épaisseur des pièces à souder rend défavorables les conditions de l'existance de l'arc électrique, accroit l'éventualité de soudage des pièces à une profondeur
insuffisante pour assurer un assemblage fiable.
Avec l'augmentation de la profondeur de la pénétration la puissance de l'arc de soudage devient insuffisante pour le soudage complet du métal des pièces à souder, car une partie considérable de la chaleur dégagée par l'arc sert à chauffer l'endroit du soudage et de la zone avoisinant
la soudure.
En même temps, par suite de l'instabilité de l'arc électrique, les gaz et les laitiers ne sont pas chassés sur la surface du bain de soudage liquide d'une façon efficace. C'est pourquoi l'assemblage soudé par points réalisé conformément au procédé connu peut présenter des pores,
des incohérences, des inclusions de laitier.
Le procédé de soudage connu est réalisé en fixant les pièces à l'aide de dispositifs de serrage connus, par exemple à l'aide d'une presse à main. Dans ce cas,
l'adhérence des pièces dépend du fini de leurs surfaces.
Èl peut par conséquent se produire des fuites du métal à travers les fentes entre les pièces à souder durant le
soudage par points.
Le soudage est peu productif et se fait en deux étapes. Première étape: formation d'un orifice d'une certaine profondeur en chassant le métal liquide du bain sur la surface des pièces à souder. Deuxième étape: remplissage de l'orifice et formation d'un assemblage soudé
par points à l'aide d'un métal d'apport.
Pour réaliser le soudage on doit fabriquer des électrodes spéciales compliquées du point de vue construction et exigeant une fabrication individuelle. L'utilisation d'une telle électrode exige une haute culture du travail, parce que l'endommagement du revêtement extérieur non conducteur entraîne l'instabilité du processus
de soudage.
Le contrôle de la qualité de l'assemblage soudé par points réalisé par le procédé connu est assez difficile, surtout dans les conditions industrielles, parce qu'il
exige la détermination de la profondeur de pénétration.
Le contrôle visuel d'un tàl assemblage est impossible en l'absence de tout indice extérieur caractérisant la qualité de l'assemblage soudé par points, par exemple de
renforcements des deux côtés de l'assemblage.
Le but de l'invention est donc de créer un procédé de soudage par points à l'arc électrique et un dispositif pour sa mise en oeuvre qui, grâce à un soudage plus intense et à une pénétration plus profonde de la soudure, assureraient une haute qualité de l'assemblage soudé et permettraient
d'effectuer un contrôle visuel de la qualité.
Ce but est atteint à l'aide d'un procédé de soudage par points à l'arc avec une électrode fusible, caractérisé suivant l'invention, en ce que le soudage est réalisé après application préalable d'une pression aux pièces à souder dans la zone de soudage et leur chauffage par résistance au
courant électrique, le soudage continuant jusqu'à la forma-
tion de renforcements des deux côtés de l'assemblage soudé
par points.
L'application préalable de la pression aux pièces à
souder assure une adhérence des pièces l'une à l'autre.
Ceci donne la possibilité de faire passer à travers ces pièces le courant électrique et de réaliser un chauffage
préliminaire de l'endroit de soudage.
Le chauffage préliminaire de l'endroit de soudage jusqu'à une température précalculée facilite notablement le processus ultérieur de soudage à l'arc électrique car toute la chaleur de l'arc de soudage est utilisée pour faire fondre le métal des pièces à souder dans la zone de soudageaucune partie de la chaleur dégagée par l'arc n'étant consommée pour le chauffage préliminaire de l'endroit du soudage. Par conséquent, le procédé proposé permet de souder
des pièces dont l'épaisseur dépasse 15 mm.
Le procédé de soudage par points à l'arc proposé est mise en oeuvre dans des conditions qui contribuent à la stabilisation de l'arc de soudage, autrement dit, le soudage se fait dans un espace fermé, dans un milieu protecteur, le métal des pièces à souder à l'endroit du soudage étant à l'état plastique. Le soudage complet du métal de l'assemblage soudé par points entraîne un entraînement efficace des gaz et des inclusions de laitier à la surface; par conséquent, l'assemblage obtenu ne présente pas de pores,
d'incohérences, d'inclusions de laitier.
Comme durant tout le processus de soudage, les pièces à souder se trouvent sous pression assurantleur adhérence, toute possibilité de fuites du métal liquide de l'assemblage
soudé par points est évitée.
L'assemblage soudé par points obtenu par suite de l'utilisation du procédé de soudage proposé permet d'effectuer un contrôle visuel de la qualité par suite de la présence
de renforcement des deux côtés de cet assemblage.
En outre, le chauffage préliminaire adoucit le choc thermique au moment de l'action locale thermique de l'arc sur les pièces à souder, ce qui a une influence bénéfique
sur la structure de la zone avoisinant la soudure.
On peut appliquer la pression sur les pièces à souder
suivant la périphérie de l'assemblage soudé par points tracé.
Dans ce cas, la chaleur due au chauffage par résistance se propage dans les pièces à souder à partir de la périphérie de l'assemblage soudé par points tracé.vers son centre (de l'endroit d'interaction des électrodes de contact avec les pièces), ce qui est surtout avantageux en cas de soudage de pièces dont l'épaisseur à l'état assemblé ne dépasse pas 30 mm. Par "chauffage par résistance" on entend ici le chauffage à l'aide d'un courant électrique, résultant de la résistance ohmique du métal des pièces, par interaction directe des pièces avec des électrodes de contact reliées à
une source d'alimentation en courant.
On peut également appliquer la pression aux pièces à souder suivant l'axe de l'assemblage soudé par points tracé.
Dans ce cas, grAce au chauffage concentré, la tempéra-
ture calculée à l'endroit du soudage est atteinte d'une
façon la plus intense.
Ceci donne la possibilité de souder des pièces de
grande épaisseur (30 à 50 mm).
La température suivant l'axe de l'assemblage soudé par points peut atteindre dans ce cas 1100VC, alors que dans le cas précédent cette température est obtenue à la périphérie, suivant un cercle autour de l'axe de formation de l'assemblage soudé par points, tandis qu'au centre elle est de 800 OC ce qui n'est pas favorable pour le soudage de pièces de grande épaisseur (30 à 50 mm) du point de vue technologique. Il est utile, pour le soudage d'aciers alliés, de soumettre les pièces à souder, après la formation des renforcements des deux côtés de l'assemblage soudé, à un - chauffage supplémentaire en portant la température jusqu'à
une valeur suffisante pour supprimer les contraites.
Le but exposé plus hautest 1eiàt obinu. dufait que le dispositif pour la mise en òuvre du procédé décrit, oui comporte une électrode de fusible et, suivant l'invention deux électrodes de contact disposées en opposition, dont l'une au moins est réalisée avec un orifice central pour recevoir une électrode fusible, et dont les surfaces qui sont en contact avec les pièces à souder ont une partie centrale concave dont la forme correspond à la forme calculée des renforcements des deux côtés de l'assemblage soudé. La présence des électrodes de contact donne la possibilité d'un chauffage par résistance des pièces à souder. La surface concave de la partie centrale des électrodes de contact donne la possibilité de réaliser le soudage de part en part. L'électrode de contact inférieure joue également le rôle d'un support et aide à former le renforcement de l'autre côté de la pièce à souder, ce qui
est un critère de contrôle visuel de l'assemblage soudé.
Une telle construction permet d'assembler par soudage à l'arc par points des pièces dont l'épaisseur peut aller
jusqu'à 30 mm.
Le dispositif est de conception simple, peut ttre fabriqué et utilisé dans toute entreprise fabriquant et utilisant des dispositifs de soudage à l'arc électrique et
de soudage à l'arc par points.
Le procédé de soudage, objet de l'invention, peut être également mis en oeuvre à l'aide d'un dispositi qui comporte une électrode fusible, et, suivant l'invention, deux électrodes de contact disposées en opposition, présentant des surfaces entrant en contact avec les pièces à souder et comportant une partie centrale concave reproduisant la forme calculée de renforcements à obtenir de part et d'autre de l'assemblage soudé par points, et des orifices centraux dans lesquels sont montées avec possibilité dé déplacement axial l'une vers l'autre pour la création d'une pression
suivant l'axe de l'assemblage soudé par points, des électro-
des de contact auxiliaires dont au moins l'une présente
un orifice central recevant l'électrode fusible.
Le fait que des électrodes de contact auxiliaires avec possibilité de déplacement axial de celles-ci l'une vers l'autre, soient montées dans les orifices centraux des électrodes de contact, permet de réaliser un chauffage concentré des pièces à souder le long de l'axe de l'assemblage soudé par points tracé, en améliorant ainsi les conditions de maintien de l'arc électrique et en étendant la gamme d'utilisation du soudage à l'arc par points. Grâce à cette construction, apparait la possibilité d'assembler, par soudage à l'arc par points des pièces d'une
épaisseur de 50 à 50 mm.
Il est moins avantageux de souder des pièces dont l'épaisseur est inférieure à 30 mm dans ce dernier dispositif
que dans le dispositif proposé précédent.
L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparattront mieux à la
lumière de la description explicative qui va suivre de
différents modes de réalisation donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs, avec références au dessin unique non limitatif annexé dans lequel: - la figure 1 représente un dispositif pour la mise en òuvre du procédé proposé de soudage par points à l'arc, dans lequel la pression sur les pièces à souder est appliquée suivant la périphérie de l'assemblage soudé par points tracé (vue d'ensemble en coupe transversale) ; - la figure 2 représente un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé proposé de soudage par points à l'arc,
dans lequel la pression sur les pièces à souder est appli-
quée suivant l'axe de l'assemblage soudé par points tracé
(vue d'ensemble en coupe transversale).
L'invention propose donc un procédé de soudage à l'arc par points, avec soudage des pièces à souder par une
électrode fusible.
Ce procédé consiste à amener l'électrode fusible à l'endroit de soudage, à amorcer un arc entre l'électrode fusible et les pièces à souder, à souder le métal de ces
pièces et à arrêter l'amenée du fil de soudage.
Suivant l'invention, le soudage est réalisé avec.
application préalable d'une pression aux pièces à souder
dans la zone de soudage.
A cet effet, avant d'amener l'électrode fusible, les pièces à souder sont serrées dans la zone de soudage par les électrodes de contact jusqu'à apparition d'un contact entre les pièces à souder et ces électrodes de contact,
permettant de faire passer un courant électrique entre eux.
Ensuite, on réalise le chauffage par résistance des
pièces à souder à l'aide d'un courant électrique.
A cet effet, à travers les électrodes de contact qui assurent le serrage des pièces à souder, on applique à ces pièces un courant électrique à partir d'une source de
courant reliée aux électrodes de contact.
Ledit courant électrique passe à travers les pièces
par la voie la plus courte dans la zone de soudage.
Par suite de la résistance ohmique des pièces à souder, le courant électrique réalise leur chauffage dans la zone de soudage jusqu'à une température ne dépassant pas la température de recristallisation du métal des pièces
à souder.
Ensuite, on amène à l'endroit de soudage chauffé une électrode fusible, on amorce un arc électrique entre l'électrode fusible et les pièces à souder et on réalise le soudage de part en part des pièces à souder dans la zone
de soudage.
Un tel soudage permet de former un assemblage soudé
par points qui est caractérisé par la présence de renforce-
ments de part et d'autre de cet assemblage soudé, ce qui
permet un contrôle visuel de la qualité du soudage.
Suivant l'invention, le procédé de soudage par points à l'arc est réalisé avec application d'une pression sur les pièces à souder suivant lapériphérie de l'assemblage soudé tracé. A cet effet, avant d'amener l'électrode fusible, les pièces à souder sont serrées par les électrodes de contact de façon que les pièces à souder touchent seulement la partie périphérique de la surface des électrodes de contact, alors que la partie centrale de cette surface ne touche pas les pièces à souder notammment la partie des pièces à souder
o doit passer la soudure de l'assemblage soudé par points.
La pression est choisie suffisante pour assurer le contact entre les pièces à souder et les électrodes de contact permettant de faire passer le courant électrique. Ensuite on réalise le chauffage par résistance des pièces à souder
à l'aide du courant électrique.
A cet effet, à travers les électrodes de contact assurant le serrage des pièces à souder, on fait passer le courant électrique depuis une source de courant reliée à
ces électrodes de contact.
Ledit courant électrique suit la voie la plus courte
à travers les pièces à souder entre les parties périphéri-
ques de la surface en contact des électrodes de contact et réalise le chauffage des pièces à souder dans la zone
de soudage.
La chaleur dégagée se propage de la périphérie vers le
centre de l'assemblage soudé par points tracé.
La température des pièces à souder à l'endroit de l'assemblage soudé par points tracé rend le métal des pièces à souder plastique à cet endroit précis, ce qui permet de
souder des pièces dont l'épaisseur peut aller jusqu'à 30 mm.
A ce moment, on amène à l'endroit de chauffage du métal l'électrode fusible, on amorce l'arc électrique entre l'électrode fusible et les pièces à souder et on réalise
le soudage de part en part du métal dans la zone de soudage.
Un tel soudage permet d'obtenir un assemblage soudé par points caractérisé par la présence de renforcements de part et d'autre de cet assemblage soudé, ce qui permet de
réaliser un contrôle visuel de la qualité du soudage.
Suivant l'invention, le procédé de soudage à l'arc par points est également réalisé par application de la pression sur les pièces à souder suivant l'axe de l'assemblage soudé
par points tracé.
-A cette fin, avant d'amener l'électrode fusiblebles pièces à souder sont serrées par des électrodes de contact de telle façon que les pièces soient serrées directement,
suivant l'axe de l'assemblage soudé par points tracé.
La pression est choisie suffisante pour assurer entre les pièces à souder et les électrodes de contact un contact permettant le passage du courant électrique entre elles. Ensuite, on réalise un chauffage par résistance des
pièces à souder à l'aide d'un courant électrique.
A cet effet, à travers les électrodes de contact qui assurent le serrage des pièces à souder, on fait passer le courant électrique depuis la source de courant reliée à
ces électrodes de contact.
Dans ce cas, le courant électrique suit la voie la plus courte à travers les pièces à souder entre les électrodef de contact et réalise le chauffage des pièces à souder directement le long de l'axe de l'assemblage soudé par
points tracé.
La chaleur dégagée élève la température du métal des
pièces à souder dans la zone de soudage, et plus particulière-
ment le long de l'axe de l'assemblage soudé par points tracé jusqu'à une température qui ne dépasse pas la température de recristallisation de ce métal, ce qui permet de souder
des pièces d'une épaisseur de 30 à 50 mm.
A cet effet, à l'endroit de chauffage du métal est amenée l'électrode fusible, puis on amorce l'arc électrique
entre l'électrode fusible et les pièces à souder et on réa-
lise le soudage de part en part du métal dans la zone de soudage. Par suite de ce soudage, on obtient un assemblage soudé par points caractérisé par la présence de renforcement de part et d'autre de cet assemblage soudé, ce qui permet
de réaliser le contrôle visuel de la qualitédu soudage.
Lors du soudage de pièces en aciers alliés, après la
Formation de l'assemblage soudé par points pourvu de renfor-
cements de part et d'autre de cet assemblage soudé, on fait passer à travers les pièces à souder un courant électrique afin de chauffer l'endroit de soudage jusqu'à une température
suffisante pour supprimer les contraintes.
Afin de réaliser le procédé de soudage à l'arc par points avec soudage des pièces à souder par une électrode fusible dans lequel la pression sur les pièces à souder est appliquée suivant la périphérie de l'assemblage soudé par points tracé, on propose le dispositif représenté sur la figure 1, qui comporte deux électrodes de contact 1, 2
disposées en opposition.
- Dans l'électrode 1 est Dratiqué, le long de l'axe, un orifice dansieauel est placée une électrode fusible 3 reliée à un mécanisme d'avance 4. Entre l'électrode de contact 1 et l'électrode fusible 3 est installée une douille non conductrice 5 amovible dont le diamètre interne correspond au diamètre de l'électrode 3. Dans l'électrode 1 est percé un canal 6 pour amener un gaz protecteur. Les
deux électrodes 1 et 2 comportent des canaux de- refroidis-
sement 7.
- Les électrodes de contact 1 et 2 présentent chacune une partie plane 8 disposée suivant la périphérie avec des surfaces 9 orientées vers les pièces à souder 10 en contact avec ces dernières, et une partie centrale concave Il avec
des surfaces 12.
La forme de chaque partie concave 11 des électrodes 1 et 2 correspond à la forme calculée des renforcements
disposés des deux côtés de l'assemblage soudé.
L'électrode fusible 3 est alimentée depuis une source
de courant continu (n'est pas montrée sur la figure 1).
Les électrodes de contact 1 et 2 sont reliées à une
source de courant électrique 13.
Un interrupteur à bascule 14 permet de mettre en cir-
cuit et hors circuit les électrodes de contact 1 et 2 en
branchant et en débranchant la source de courant 13.
Pour mettre en ouvre le procédé de soudage à l'arc par points avec soudage des pièces à souder par une électrode fusible, dans lequel la pression sur les pièces à souder est appliquée suivant l'axe de l'assemblage soudé par ponts, on propose le dispositif représenté sur la figure 2, qui comporte deux électrodes de contact 15, 16 disposées en opposition avec un orifice axial central dans lequel sont placées des électrodes de contact mobiles 17, 18 internes auxiliaires par rapport auxquelles
les électrodes de contact 15, 16 sont externes.
Suivant l'axe de l'électrode de contact 17 est percé un orifice débouchant à travers lequel passe une électrode fusilbe 19. Entre l'électrode fusible 19 et l'électrode de contact interne 17 est installée une douille non
conductrice 20 amovible, dont le diamètre interne corres-
pond au diamètre de l'électrode fusible 19. Dans l'électrode de contact 15 sont percés des canaux 21 pour amener un gaz protecteur dans la zone de soudage. Outre cela, dansLes deux électrodes de contact 15,16 sont percés des canaux
de refroidissement 22.
Les électrodes de contact 15 et 16 externes présentent chacun une partie plane 23 disposée à la
périphérie des électrodes de contact 15 et 16 avec, orien-
tées vers les pièces à souder 24, des surfaces 25 en contact avec ses surfaces des pièces à souder 10, après quoi l'avance de l'électrode fusible 3 est arrêtée. Lorsque
l'arc sort à la surface, survient sont extinction natu-
relle.
Il en résulte un assemblage soudé par points avec renforcement des deux cotés des pièces à souder. Tour le
processus de soudage peut se faire en régime automatique.
Afin de refroidir les électrodes de contact durant le soudage on fait circuler par le canal 6 un liquide de refroidissement. Le fonctionnement du dipositif pour réaliser le soudage à l'arc par points avec soudage des pièces à souder 24 par l'électrode fusible 19, au cours duquel la pression est appliquée aux pièces à souder 24 suivant l'axe de l'assemblage soudé par points tracé représenté sur la
figure 2 se fait de la façon suivante.
Avant le soudage, les pièces 24 sont placées entre les électrodes de contact externes 15,16 et sont serrées à l'aide des électrodes de contact internes auxiliaires 17, 18 auxquelles on applique la pression assurant le passage du courant électrique entre les électrodes de
contact 17, 18 et les pièces à souder 24.
Ensuite on applique aux électrodes de contact 17, 18 le courant électrique depuis la source d'alimentation 28
en fermant l'interrupteur à bascule 29. Le courant électri-
que suit la voie la plus courte à travers les pièces à souder 24 entre les électrodes de contact 17, 18 suivant l'axe de l'assemblage soudé par points tracé. Par suite de la résistance homique du métal des pièces à souder, le courant électrique chauffe la zne de soudage directement
suivant V'axe de l'assemblage soudé par points tracé.
Suivant les calculs, la température du métal des pièces à souder dans la zone de soudage ne doit pas
dépasser la température de recristallisation de ce métal.
Après le chauffage des pièces à souder 24, le courant électrique est coupé par ouverture de l'interrupteur à bascule 29, sur la surface des pièces 24 sont amenés les électrodes de contact externes 15, 16 et on applique une pression suffisante pour le serrage des pièces à souder 24, qui garantit leur adhérence et exclut l'échappement
du métal liquide entre elles.
Ensuite on éloigne les électrodes de contact internes auxiliaires 17, 18. On amène dans la zone de soudage le gaz protecteur à travers les canaux 21, ensuite, à l'aide du mécanisme d'avance 30, on amène dans la zone de soudage l'électrode fusible 19, on amorce l'arc et on réalise le soudage des pièces à souder 24 dans l'esprace délimité par les électrodes de contact 15, 16, 17, 18 Le soudage à l'arc continue jusqu'-ausoudage de part en part des pièces 24, avec sortie du métal soudé sur les deux surfaces 27 des pièces à souder, ensuite
on arrête l'avance de l'électrode fusible 19.2 491799
Lorsque l'arc arrive à la surface, il s'éteint d'une façon naturelle. On obtient ainsi un assemblage soudé par points avec
renforcement des deux cotés des pièces à souder.
Le soudage peut se faire en régime automatique. Afin de refroidir les électrodes de contact durant le soudage, on fait circuler un liquide de refroidissement
à travers les canaux 22.
En ce de soudage d'aciers alliés, on peut utiliser n'importe lequel des dispositif décrits pour le soudage à l'arc par points à grande pénétration, représentés sur les figures 1, 2. Le dispositif représenté sur la figure 1 est plus rationnel à utiliser, suivant l'invention pour le soudage de pièces en aciers alliés d'une épaisseur allant jusqu'à 30 mm. En cas de soudage de pièces en aciers alliés d'une épaisseur de 30 à 50 mm, il est plus utile d'utiliser le dispositif représenté sur la figure 2. Dans ce cas, après la formation de renforcements des deux cOtés de l'assemblage soudé, on fait passer à travers les électrodes de contact 1, 2 ou 15, 16 les pièces à souder 10 et 24, respectivement, un courant électrique depuis les sources de courant respectives 13 et 28,
on soumet l'assemblage soudé par points obtenu à un chauf-
fage, jusqu'à une température suffisante pour supprimer les
contraintes.
Pour mieux fixer les idées plusieurs exemples de réalisation concrets mais non limitatifs de l'invention sont décrits dans ce qui suit
Exemple 1
On considère ici un exemple de réalisation du procédé de soudage à l'arc par points avec une électrode fusible
dans lequel la pression sur les pièces à souder est appli-
quée suivant la périphérie de l'assemblage soudé par
points tracé.
Soit deux pièces en acier à bas carbone(C: 0,17 % Mn: 0,50 %; Si: 0,20 %), d'épaisseur T = 16 mm chacune. On trace l'endroit de formation de l'assemblage soudé par points. On place ces pièces entre les électrodes de contact. On fait coïncider les axes des électrodes de contact et de l'assemblage soudé par points tracé. On immobilise les pièces à souder à l'aide des électrodes de contact. On applique une pression P = 600 kg aux électrodes de contact à l'aide d'un vérin pneumatique. Ensuite on ferme l'interrupteur à bascule en reliant les électrodes de contact à la source de courant électrique et on fait passer à travers ces électrodes et les pièces.à souder un courant I = 15 000 A. On chauffe les pièces à souder jusqu'à une température T = 7000C suivant l'axe de l'assemblage soudé par points tracé, ensuite on ouvre l'interrupteur à bascule pour débrancher les électrodes de contact de la source de
courant électriqueE.
On amène à l'endroit du point de soudage tracé un gaz protecteur (CO2 + 2) avec un débit de 15 1/mn, et on avance à une vitesse V = 0,09 m/s une électrode de fusible d = 4 mm reliée à la source de courant continu: I = 1100 A, U = 40 V. On amorce l'arc et on effectue le
soudage du métal des pièces à souder à l'endroit de l'as-
semblage soudé par points tracé.
Au bout de 12 s (on commence à compter le temps à partir du début du chauffage de l'assemblage soudé tracé), on arrête l'avance de l'électrode fusible. Après la fin du soudage, l'arc sort à la surface de l'assemblage soudé obtenu et s'éteint. Ensuite les électrodes de
contact sont relevées au moyen du vérin pneumatique.
On obtient un assemblage soudé avec des renforcements
des deux cotés.
L'assemblage soudé obtenu répond à toutes les
exigences modernes relatives aux pièces soudées.
La coupe macrographique réalisée le long de l'assemblage soudé obtenu a démontré l'absence de pores gazeux, d'incohérences, d' inclusions de laitier, ainsi que l'abeence d'une frontière visible entre l'assemblage soudé par points et la pièce. Le diamètre moyen (calculé) de
l'assemblage soudé par points D = 30 mm.
Les épreuves mécaniques à la traction d'un point
soudé ont indiqué un effort de cisaillement P = 22,5 t.
Exemple 2 Cet exemple concerne le procédé de soudage à l'arc par points avec soudage des pièces à souder par une électrode fusible, dans lequel la pression sur les pièces à souder est appliquée suivant l'axe de l'assemblage soudé
par points tracé.
Soit deux pièces en acier à bas carbine (C: 0,18 %; Mn: 0,52 %; Si: 0,22 %) d'épaisseur i = 22 mm chacune. On trace l'endorit de l'assemblage soudé par points. On place ces pièces entre les électrodes de contact. On fait coincider les axes des électrodes de contact et de l'assemblage soudé par points tracé. On immobilise les pièces à souder par les électrodes de contact internes, ensuite on applique une pression P = 1000 kg à ces électrodes de contact à l'aide d'un vérin
pneumatique.
Ensuite on ferme l'interrupteur à bascule pour brancher les électrodes de contact sur la source de courant électrique et on laisseasser à travers ces électrodes et les pièces à souder un courant I = 15 000 A. On chauffe les pièces à souder jusqu'à une température T = 9000C le long de l'axe de l'assemblage soudé par points tracé, ensuite on ouvre l'interrupteur à bascule pour débrancher les électrodes de contact de la source
d'alimentation en courantélectrique.
On approche des pièces à souder les électrodes de contact externes, on y applique une pression P = 600 kg à l'aide d'un vérin pneumatique, on éloigne les électrodes de contact internes. -Vers l'endroit de l'assemblage soudé par points tracé est amené un gaz protecteur (C02 + 02) avec un débit de 20 l/mn, et on avance l'électrode fusible d = 4 mm avec une vitesse V = 0,11 m/s, reliée à la source de courant continu I = 1500 A, U = 45 V. On amorce l'arc électrique et on effectue le soudage du métal des pièces à souder à l'endroit de
l'assemblage soudé par points tracé.
Au bout de 20 s (on commence à compter le temps à partir du début du chauffage de Jln droit de l'assem- blage soudé par points tracé), on cesse d'avancer l'électrode. A la fin de soudage, l'arc sort à las urface de l'assemblage soudé par points obtenu et s'éteint. Après cela, on supprime la pression sur les électrodes de contact. On obtient ainsi un assemblage soudé par points avec renforcements des deux cotés. L'assemblage soudé obtenu répond à toutes les exigences modernes relatives
aux pièces soudées.
La coupe macrographique le long de l'assemblage soudé par points obtenu a démontré l'absence de pores gazeux, d'incohérences, d'inclusions de laitier, ainsi
que l'absence d'une frontière visible entre l'assem-
blage soudé par points et la pièce.
Le diamètre moyen (calculé) de l'assemblage obtenu:
D = 38 mm.
Les épreuves mécaniques du points soudé obtenu à la
traction ont indiqué un effort de cisaillement P = 27,1 t.
Exemple 3 Cet exemple concerne le procédé de soudage à l'arc par points d'un acier allié par une électrode fusible dans lequel la pression sur les pièces à souder est appliquée suivant la périphérie de l'assemblage soudé par points
_0 tracé.
Soit deux pièces en acier au chrome-silicium-nickel-
cuivre à basse teneur en élements alliants ( C: 0,15 %; Mit:0,45 d%; Si:0, 50 %; Cr: 0,75 %O;Ni: 0,45 %
* Cu: 0,30 % de 14 mmi d'épaisseur chacune.
3- On place ces pièces entre les électrodes de contact dans le dispositif représenté sur la figure 1 et on
2 491799
réalise le soudage suivant la séquence donnée dans
l'exemple 1.
Dans ce cas lespièces à souder sont chauffées, à l'endroit de l'assemblage soudé tracé, jusqu'à la température T = 800 C) le débit de gaz protecteur est de 18 1/mn, les autres paramètres du processus de soudage
sont les mêmes.
Après la formation de l'assemblage soudé par points on réalise sa normalisation. 4cet effet, les électrodes de contact sont de nouveau reliées à la source de courant électrique I = 15 000 A, et on chauffe l'assemblage soudé
par points jusqu'à T = 900 C.
Après cela les électrodes de contact sont débranchées de la source de courant électrique et la
pression est supprimée.
Tout le processus de spudage à partir du début du
soudage proprement dit a duré 16 s.
Le diamètre moyen (calculé) de l'assemblage soudé par points est égal à 26 mm. L'effort de cisaillement d'un seul point soudé à l'épreuve mécanique a la traction
P = 32,3 t.
La coupe macrographique de l'assemblage soudé par points a démontré l'absence de structure de trempe
dans la zone avoisinant la soudure.
Le procédé proposé de soudage est caractérisé par une productivité élevée par comparaison avec les procédés connus de soudage des assemblages par points par
suite du chauffage préliminaire des pièces à souder.
Le procédé de soudage est caractérisé par la stabilité parce que le soudage à l'arc par points par l'électrode fusible se fait dans des conditions techniques améliorées, notamment dans un espace fermé en milieu protecteur, avec chauffage prémiminaire des piè es à souder. Le dispositif pour la mise en oeuvre du procédé de soudage à l'arc par points est facile à fabriquer et à entretenir, il peut être utilisé dans toutes/conditions industrielles o l'on a recours au soudage à l'arc et au
soudage à résistance par points.
Le procédé proposé de sondage à l'arc par points permet de réaliser le soudage des pièces sans soumettre leurs
surfaces à un traitement spécial.
Le procédé est simple et économique Le dispositif pour réaliser le procédé peut être monté à base de machines existantes d'une puissance de 200 kVA pour le soudage à résistance par points La masse
d'une telle installation est de 3 t environ.
Il peut remplacer avec succès l'installation existante pour le soudage. à résistance par points de pièces de grande épaisseur du type presses à souder, qui réalise le soudage en courant continu ou en courant de fréquence abaissée (2 à 4 Hz), qui créent un effort constant durant tout le processus. Dans ce cas, la grande rigidité dE pièces exige l'application de grands efforts aux électrodes; la densité élevée du courant aux électrodes entraîne leur chauffage
rapide et la réduction de leur résistance.
Bien entendu, l'invention n'est nullement limité aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. En particulier,, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits, ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en
oeuvre dans le cadre de la protection comme revendiquée.
Claims (7)
1. Procédé de soudage par points à l'arc au moyen d'une électrode fusible, caractérisé en ce que le soudage est réalisé avec application préalable dans la zone de soudage d'une pression sur les pièces à souder et chauffage de celles-ci par résistance au courantélectrique
ledit soudage continuant jusqu'à la formation de renfor-
cements des deux cotés de l'assemblage soudé par points.
2. Procédé conforme à la revendication 1, carac-
térisé en ce que le pression est appliquée aux pièces à souder suivant la périphérie de l'assemblage soudé par
points tracé.
3. Procédé confrome à la revendication 1, carac-
térisé en ce que lepression est appliquée aux pièces à souder suivant l'axe de l'assemblage soudé par points
tracé.
4. Procédé conforme à l'une des revendications
1, 2 et 3 caractérisé en ce que les pièces à souder, après
la formation de renforcements des deux cotés de l'assem-
blage soudé sont soumises à un chauffage supplémentaire jusqu'à ce qu'elles soient portées à une température
suffisante pour supprimer les contraintes.
5. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé de
soudage par points à l'arc faisant l'objet de l'une des revendica-
tions 1 et 2, du type comportant une électrode fusible caractérisé en ce qu'il comporte également deux électrodes de contact disposées en opposition dont au moins une est réalisée avec un orifice central recevant l'électrode fusible, tandis que leurs surfaces en contact avec les pièces à souder ont une partie centrale concave dont la forme
correspond à la forme calculée des renforcements.
6. Dispositif suivant la revendication 5, pour la
mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1
et 3, du type comportant une électrode fusible, caractérisé en ce qu'il comporte deux électrodes de contact disposées en opposition dont les surfaces en contact avec les pièces à souder ont une partie centrale concave dont la forme correspond à la forme calculée des renforcements des deux cotés de l'assemblage, ces électrodes ayant des orifices centraux dans lesquels sont placées, avec possibilité de déplacement axial l'une vers l'autre pour créer une pression suivant l'axe de l'assemblage soudé par points tracé, deux électrodes de contact auxiliaire dont au moins une a un orifice central recevant l'électrode fusible.
7. Produits constitués par des assemblages de pièces soudés conformément au procédé suivant l'une des
revendications 1, 2, 3 et 4.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/213,386 US4396821A (en) | 1980-12-05 | 1980-12-05 | Method of spot arc welding |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2491799A1 true FR2491799A1 (fr) | 1982-04-16 |
| FR2491799B1 FR2491799B1 (fr) | 1984-04-06 |
Family
ID=22794922
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR8021846A Granted FR2491799A1 (fr) | 1980-12-05 | 1980-10-13 | Procede de soudage par points a l'arc, dispositif pour sa mise en oeuvre et produits obtenus par soudage conformement audit procede |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4396821A (fr) |
| JP (1) | JPS5736074A (fr) |
| DE (1) | DE3029004A1 (fr) |
| FR (1) | FR2491799A1 (fr) |
| SE (1) | SE441339B (fr) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3205433A4 (fr) * | 2014-10-06 | 2018-08-08 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Procédé de soudage par points à l'arc et dispositif de soudage pour mettre en oeuvre ce procédé |
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- 1980-07-10 SE SE8005090A patent/SE441339B/sv not_active IP Right Cessation
- 1980-07-31 DE DE19803029004 patent/DE3029004A1/de active Granted
- 1980-08-11 JP JP10933280A patent/JPS5736074A/ja active Pending
- 1980-10-13 FR FR8021846A patent/FR2491799A1/fr active Granted
- 1980-12-05 US US06/213,386 patent/US4396821A/en not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE3029004C2 (fr) | 1987-10-29 |
| SE8005090L (sv) | 1982-01-11 |
| SE441339B (sv) | 1985-09-30 |
| DE3029004A1 (de) | 1982-02-25 |
| JPS5736074A (fr) | 1982-02-26 |
| US4396821A (en) | 1983-08-02 |
| FR2491799B1 (fr) | 1984-04-06 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| ST | Notification of lapse |