FR2503606A1

FR2503606A1 - Electrode wire contact tube for arc welding machine - with protective sheath to prevent metal build=up

Info

Publication number: FR2503606A1
Application number: FR8107164A
Authority: FR
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1981-04-09
Filing date: 1981-04-09
Publication date: 1982-10-15
Also published as: FR2503606B1

Abstract

A contact tube guides and supplies current to the wire electrode in an arc welding machine. The tube is preferably copper, with a central bore through which the wire passes. The end of the tube facing the arc, and part at least of the sides, is covered by a protective sheath. This sheath is thermally and electrically insulating, and molten metal splashed from the weld pool does not adhere to it. The sheath is preformed from fibreglass based material, coated with a silicone based binder, and held in place by silicone glue. Protecting the outer end of the contact tube greatly reduces problems due to the build-up of splashed weld metal. This can interrupt the regular advance of the welding wire, and restrict the flow of a surrounding gas shield. Sec. arcs can also be set up between built-up metal and the part being welded. Preventing these means that contact tubes have to be changed less frequently, giving a useful cost saving.

Description

L # U J 0 V
L'invention est relative aux machines et appareils de soudage à l'crc. On sait que dans ces dispositifs un arc électrique est entretenu entre un fil, ou une baguette, de métal d'apport et une ou plusieurs pièces conductrices à souder le long desquelles se dépose un cordon de métal en fusion. Le fil de métal d'apport joue donc un rôle d'électrode et est alimenté à cet effet par un fort courant.L # UJ 0 V
The invention relates to crc welding machines and apparatus. It is known that in these devices an electric arc is maintained between a wire, or a rod, of filler metal and one or more conductive parts to be welded along which a bead of molten metal is deposited. The filler metal wire therefore plays an electrode role and is supplied for this purpose by a strong current.

En raison de la consommation progressive de métal d'apport au fur et à mesure de la formation du cordon de soudure, il est nécessaire de faire avancer ce fil en direction de l'ouvrage pendant toute l'opération, à partir d'un moyen de stockage approprié, par exemple une bobine associée à des moyens d'entraînement convenables. Due to the progressive consumption of filler metal as the weld bead is formed, it is necessary to advance this wire in the direction of the work during the entire operation, using a means suitable storage, for example a reel associated with suitable drive means.

La partie antérieure du fil est guidée dans un tube, dit en général "tube contact" qui remplit deux fonctions. Il permet tout d'abord de maintenir l'extrémité du fil dans une orientation bien définie face à l'ouvrage, au fur et à mesure de son avance progressive. Il permet en outre, de transmettre à ce fil le courant électrique nécessaire à l'entretien de l'arc. The front part of the wire is guided in a tube, generally called "contact tube" which fulfills two functions. First of all, it keeps the end of the wire in a well-defined orientation facing the structure, as it progressively advances. It also makes it possible to transmit the electric current necessary for the maintenance of the arc to this wire.

A cet effet, le tube contact est réalisé en un matériau bon conducteur de l'électricité, par exemple du cuivre, et le fil est maintenu en contact avec l'intérieur de ce tube. For this purpose, the contact tube is made of a material which conducts electricity well, for example copper, and the wire is kept in contact with the interior of this tube.

Dans la Demande de Brevet français NO 80/13102 du 12 juin 1980 on a expliqué que la longévité d'un tube de contact dépend notamment de la qualité du contact électrique qu'il réalise avec le fil de métal et on a indiqué des moyens propres à améliorer celle-ci qui se traduisent, a' la fois, par une plus grande durée d'utilisation des tubes et une amélioration de la qualité des soudures obtenues. In French Patent Application NO 80/13102 of June 12, 1980 it was explained that the longevity of a contact tube depends in particular on the quality of the electrical contact which it makes with the metal wire and specific means have been indicated. to improve the latter, which result, both, in a longer service life of the tubes and an improvement in the quality of the welds obtained.

On a constaté que la durée de vie des tubes de contact pouvait également être affectée par d'autres facteurs que la qualité de contact du fil à l'intérieur du tube. On a observé notamment, que la surface extérieure de ces tubes de contact
à leur partie terminale en particulier,/ tendait à se détériorer progressivement en cours d'utilisation, avec une dégradation corrélative de la qualité des soudures obtenues, parfois jusqu'à la destruction complète. Ces phénomènes obligent à prévoir le remplacement fréquent du tube de contact, opération coûteuse en raison de l'interruption des opérations d'usinage qu'elle impose et de la consommation d'un nombre élevé de tels tubes de contact qu'elle entraîne.It has been found that the life of the contact tubes can also be affected by factors other than the quality of contact of the wire inside the tube. In particular, it has been observed that the external surface of these contact tubes
at their terminal part in particular, / tended to deteriorate progressively during use, with a corresponding deterioration in the quality of the welds obtained, sometimes until complete destruction. These phenomena make it necessary to provide for frequent replacement of the contact tube, an expensive operation due to the interruption of the machining operations which it imposes and the consumption of a high number of such contact tubes which it entails.

Conformément à l'invertion, on remédie à ces inconvénients dans un tube de contact comprenant un corps conducteur ménageant un canal longitudinal propre à guider et à alimenter en énergie un fil de métal d'apport avancé en direction d'une pièce à souder, en isolant électriquement la surface externe de ce tube. En outre, on prévoit de préférence une isolation thermique de la partie externe de ce tube. Il est d'ailleurs avantageux que cette isolation soit obtenue avec un matériau qui présente des caractéristiques anti-adhésives à l'égard des projections de métal en fusion qui viennent au contact du tube au cours de l'opération de soudure. In accordance with the inversion, these drawbacks are remedied in a contact tube comprising a conductive body providing a longitudinal channel capable of guiding and supplying energy to an advanced filler metal wire in the direction of a workpiece, by electrically insulating the external surface of this tube. In addition, provision is preferably made for thermal insulation of the external part of this tube. It is moreover advantageous that this insulation is obtained with a material which has non-stick characteristics with regard to the projections of molten metal which come into contact with the tube during the welding operation.

De préférence, l'isolation réalisée,conforme à l'invention, s'étend à la fois sur la paroi latérale externe du tube et sur sa face frontale, tout autour de l'ouverture de sortie du fil de métal d'apport. Preferably, the insulation produced, in accordance with the invention, extends both on the external lateral wall of the tube and on its front face, all around the outlet opening of the filler metal wire.

De nombreux essais ont permis de constater que ces dispositions empechoient la face extérieure des tubes contact de se dégrader et permettaient d'accrottre leur durée d'utilisation dans des proportions considérables, tout en améliorant la qualité et la régularité des soudures obtenues. Numerous tests have shown that these provisions prevent the outer face of the contact tubes from degrading and make it possible to increase their duration of use in considerable proportions, while improving the quality and regularity of the welds obtained.

L'observation des conditions opératoires des tubes de contact dans les machines de soudage a montré que le tube reçoit des projections de métal en fusion, en provenance de la zone de soudure. Ces projections qui peuvent consister tant en métal d'apport qu'en métal de base se déposent,en l'absence de précautions particuliéres selon l'invention, à sa surface et éventuellement, s'y amalgament. Observation of the operating conditions of contact tubes in welding machines has shown that the tube receives splashes of molten metal from the weld zone. These projections which can consist of both filler metal and base metal are deposited, in the absence of special precautions according to the invention, on its surface and possibly amalgamate there.

Elles tendent tout d'abord à solidariser le fil de métal d'apport avec le tube, créant ainsi une résistance au mouvement d'avance régulier du fil et pouvant aller jusqu'à bloquer ce dernier. They firstly tend to secure the filler metal wire with the tube, thus creating resistance to the regular advance movement of the wire and possibly going as far as blocking the latter.

En outre, lorsque le tube de contact est utilisé dans des dispositifs de torches dans lesquels il est monté à l'intérieur d'une buse par laquelle on peut faire arriver un courant de gaz sur le bain de fusion, les accumulations de métal projeté à la surface extérieure du tube,favorisent la formation d'arcs parasitaires ou secondaires entre ce tube qui se trouve placé sous tension et la buse, laquelle est en général à la masse de l'installation. In addition, when the contact tube is used in torch devices in which it is mounted inside a nozzle through which a stream of gas can be passed over the molten bath, the accumulations of projected metal to the outer surface of the tube, favor the formation of parasitic or secondary arcs between this tube which is placed under tension and the nozzle, which is generally grounded in the installation.

Ces arcs favorisent l'érosion du métal à la surface du tube et peuvent eux-mêmes provoquer la formation d'une soudure entre le fil de métal d'apport et son point de sortie à l'avant du tube. These arcs promote the erosion of the metal on the surface of the tube and can themselves cause the formation of a weld between the filler metal wire and its exit point at the front of the tube.

La formation de ces arcs secondaires perturbe également le fonctionnement des dispositifs de contrôle de la hauteur de l'arc principal qui peuvent être utilisés dans des dispositifs de soudage automatique pour en assurer la régulation. The formation of these secondary arcs also disrupts the operation of the main arc height control devices which can be used in automatic welding devices to regulate them.

Enfin, l'augmentation du volume de l'extrémité du tube de contact, sous l'effet des projections de métal qui y adhèrent tend à diminuer l'espace d'échappement disponible pour le gaz amené par la buse. Il en résulte une diminution de débit de ce dernier qui affecte la composition de l'atmosphère environnant le bain de soudure et par conséquent, la qualité du résultat obtenu. Finally, the increase in the volume of the end of the contact tube, under the effect of metal projections which adhere to it, tends to decrease the exhaust space available for the gas supplied by the nozzle. This results in a decrease in the flow rate of the latter which affects the composition of the atmosphere surrounding the solder bath and therefore the quality of the result obtained.

Grâce à la disposition d'un moyen d'isolement électrique à la surface externe du tube, on supprime la possibilité de formation d'arcs secondaires entre celle-ci et une buse externe. Thanks to the provision of an electrical isolation means on the external surface of the tube, the possibility of the formation of secondary arcs between it and an external nozzle is eliminated.

En outre, la présence d'une isolation thermique protège cette surface contre les températures très élevées de projections métalliques qui atteignent le tube. Enfin, la prévision d'une protection anti-adhésive permet d'éviter l'augmentation de volume de l'extrémité de ce tube par dépôt de métal en fusion et de préserver l'intégrité géométrique de la torche qui en est équipée.In addition, the presence of thermal insulation protects this surface against the very high temperatures of metallic projections which reach the tube. Finally, the provision of a non-stick protection makes it possible to avoid increasing the volume of the end of this tube by depositing molten metal and to preserve the geometric integrity of the torch which is equipped with it.

Les moyens de protection, électrique , thermique et anti-adhésive, peuvent être avantageusement combinés sous la forme d'un revêtement ou d'une gaine fixée à l'extérieur de ce tube par des moyens appropriés. The protective means, electrical, thermal and non-stick, can advantageously be combined in the form of a coating or a sheath fixed to the outside of this tube by suitable means.

La mise en oeuvre de ces dispositions se traduit par une augmentation tout à fait remarquable de la longévité des tubes utilisés, par rapport aux tubes contact qui en sont dépourvus. Elles permettent une amélioration très sensible de l'homogénéitéetdela régularité des soudures obtenues. En conséquence, elles permettent d'augmenter, dans des proportions substantielles la productivité des machines de soudage qui en sont équipées. The implementation of these provisions results in a quite remarkable increase in the longevity of the tubes used, compared to the contact tubes which do not have them. They allow a very significant improvement in the homogeneity and regularity of the welds obtained. Consequently, they make it possible to increase, in substantial proportions, the productivity of the welding machines which are equipped with them.

L'invention s'applique à tous les dispositifs de tube contact, avec ou sans rattrapage de jeu. The invention applies to all contact tube devices, with or without backlash.

Un exemple de réalisation non limitatif est représenté sur la figure unique. Un tube contact 10 comprend un corps 12, en cuivre par exemple, traversé par un canal longitudinal cylindrique 14 qui débouche dans sa face avant 15 par une ouverture 16 et dans sa face arrière 17 par une ouverture 18. Le diamètre de ce canal 14 est calibré pour permettre le passage d'un fil 13 de métal d'apport, cylindrique, dont la partie antérieure Il fait saillie à l'avant de la face 15 en direction d'une pièce à souder. A nonlimiting exemplary embodiment is shown in the single figure. A contact tube 10 comprises a body 12, for example of copper, crossed by a cylindrical longitudinal channel 14 which opens in its front face 15 by an opening 16 and in its rear face 17 by an opening 18. The diameter of this channel 14 is calibrated to allow the passage of a wire 13 of cylindrical filler metal, the front part of which protrudes at the front of the face 15 in the direction of a part to be welded.

La surface externe 20 du corps de tube 12 est cylindrique. Elle est prolongée, à sa partie postérieure, par une portion filetée 22 de plus petit diamètre, pour le montage du tube 10 dans la tête d'une machine de soudure non représentée, propre à alimenter le tube en fil de métal d'apport 13 par l'ouverture 18 et à lui transmettre un fort courant électrique, par des moyens non représentés. The outer surface 20 of the tube body 12 is cylindrical. It is extended, at its rear part, by a threaded portion 22 of smaller diameter, for mounting the tube 10 in the head of a welding machine not shown, suitable for supplying the tube with filler metal wire 13 through the opening 18 and to transmit a strong electric current thereto, by means not shown.

Autour de la surface 20 et sur sa surface antérieure 15 perpendiculairement à l'axe du tube 14, le corps de tube 12 est garni d'une gaine 30 électriquement etihermiquement isolante. Around the surface 20 and on its anterior surface 15 perpendicular to the axis of the tube 14, the tube body 12 is lined with an electrically and thermally insulating sheath 30.

Dans cet exemple, cette gaine est réalisée en fibre de verre tressée entourée d'un revêtement extérieur à base silicone.In this example, this sheath is made of braided fiberglass surrounded by an outer coating based on silicone.

Cette gaine 30 est préformée à la dimension du tube 12 et maintenue autour de celui-ci, par exemple par collage, à l'aide d'une colle aw# silicones. Son épaisseur peut être, par exemple, de l'ordre du millimètre.This sheath 30 is preformed to the dimension of the tube 12 and maintained around the latter, for example by gluing, using an aw # silicone adhesive. Its thickness can be, for example, of the order of a millimeter.

Cette gaine 30 forme un retour 32 le long de la face avant 15 du corps de tube 12, dans lequel elle présente une ouverture centrale 33, qui enserre le fil d'apport métallique 13. Selon une forme de réalisation, on réalise cette gaine 30 comme une coiffe dont la partie 32 recouvre initialement l'ouverture 16 de sortie du fil 13 à l'avant du corps de tube 12. Au premier emploi, le fond de cette coiffe est percé par l'extrémité Il du tube du fil 13 enfilé dans le canal 14. This sheath 30 forms a return 32 along the front face 15 of the tube body 12, in which it has a central opening 33, which encloses the metal filler wire 13. According to one embodiment, this sheath 30 is produced. like a cap whose part 32 initially covers the opening 16 for the outlet of the wire 13 at the front of the tube body 12. At the first use, the bottom of this cap is pierced by the end II of the tube of the thread 13 threaded in channel 14.

Sur la figure unique, on a représenté en tiret une buse externe 40, coaxiale au tube 12, qui est logé à l'intérieur de cette buse. La buse 40 présente une ouverture 42 au voisinage de laquelle se trouve la partie antérieure 15 du tube 12, de façon à ménager un intervalle annulaire entre les bords 43 de cette ouverture 42, et la gaine 30, par laquelle peut s'échopper un gaz circulant à l'intérieur de la buse 40, dans le sens de la flèche 45. In the single figure, there is shown in dash an external nozzle 40, coaxial with the tube 12, which is housed inside this nozzle. The nozzle 40 has an opening 42 in the vicinity of which the front part 15 of the tube 12 is located, so as to provide an annular gap between the edges 43 of this opening 42, and the sheath 30, through which gas can escape. circulating inside the nozzle 40, in the direction of arrow 45.

En fonctionnement, l'extrémité antérieure Il du fil t3 traversant le canal 14 fait saillie à l'avant du retour 32 de la gaine 30 et de l'ouverture 42 de la buse 40. Entre cette extrémité Il et une pièce non représentée, jaillit un arc électrique, permettant la formation de la soudure. Celleci est environnée par le gaz amené par la buse 40. Du bain de fusion s'échappent dans toutes les directions des projections métalliques qui viennent, notamment, frapper la gaine 30.En raison des propriétés électriquement et thermiquement isolantes et anti-adhésives de cette gaine 30, ces projections restent sans effet sur l'avance régulière du fil 13 à la sortie de l'ouverture 16, sur la constance de l'arc principal formé à l'extrémité Il de ce fil et sur les dimensions de l'intervalle d'échappement des gaz à la sortie de la buse 40. In operation, the front end Il of the wire t3 passing through the channel 14 projects in front of the return 32 of the sheath 30 and of the opening 42 of the nozzle 40. Between this end Il and a part not shown, springs out an electric arc, allowing the formation of the weld. This is surrounded by the gas supplied by the nozzle 40. From the molten bath, metal projections escape in all directions which, in particular, strike the sheath 30. Due to the electrically and thermally insulating and non-stick properties of this sheath 30, these projections have no effect on the regular advance of the wire 13 at the outlet of the opening 16, on the constancy of the main arc formed at the end II of this wire and on the dimensions of the interval exhaust gas at the outlet of the nozzle 40.

Lorsque le tube contact est constitué en plusieurs parties, et notamment lorsqu'il comprend un dispositif de rattrapage de jeu, tel que décrit par exemple dans la Demande de Brevet français précitée, la gaine 30 présente en outre l'avantage de protéger ce dispositif contre les échauffements excessifs résultant des projections de métal et de l'environnement du bain de fusion en général. Il en résulte que les caractéristiques mécaniques des pièces, et notamment des ressorts, constituant ces dispositifs, ne sont pas affectées défavorablement. When the contact tip is made up of several parts, and in particular when it includes a play take-up device, as described for example in the aforementioned French Patent Application, the sheath 30 also has the advantage of protecting this device against excessive overheating resulting from metal splashes and the environment of the molten pool in general. It follows that the mechanical characteristics of the parts, and in particular of the springs, constituting these devices, are not adversely affected.

Claims

1. Contact tube for arc welding machines comprising a conductive body (12) providing a longitudinal channel (14) capable of guiding and supplying energy through its walls with a filler metal wire (11) advanced over the beyond the front face of this tube (10) in the direction of a workpiece, characterized in that at least part of the external surface of this tube (10) is electrically insulating.

2. Contact tube according to claim 1, characterized in that at least the part of the external surface of the tube (îo) is also thermally insulating.

3. Contact tube according to one of claims 1 and 2, characterized in that said part of the external surface of the tube (10) has non-stick characteristics with respect to the metal of the solder bath.

4. Contact tube according to one of claims 1 to 3 characterized in that this external part of the tube comprises at least its front face (32).

5. Contact tube according to claim 4, characterized in that this external part also comprises at least a portion of the lateral surface.

6. Contact tube according to one of claims I to5, characterized in that the external part of the tube is constituted by a protective sheath (30) surrounding said conductive body (12).

7. Contact tube according to claim 6, characterized in that said sheath is formed of a material based on glass fibers.

8. Contact tube according to claim 7, characterized in that said sheath is coated in a silicone-based binder.

9. Contact tube according to one of claims 6 to 8 characterized in that said sheath is constituted by a preformed sleeve glued to the metal body.

10. Contact tube according to one of claims 6 to 9, characterized in that, before the use of the tube, said sheath closes the front outlet of the wire guide channel.