FR2537479A1 - Perfectionnements aux equipements d'usinage electrique par fusion metallique - Google Patents

Abstract

UNE TORCHE POUR L'USINAGE ELECTRIQUE DE PIECES METALLIQUES, PAR FUSION, TEL QUE LE SOUDAGE OU LA DECOUPE, COMPREND UNE TIGE RIGIDE 14A EN UN MATERIAU BON CONDUCTEUR TEL QUE LE CUIVRE ET PERCEE D'UN CANAL PERMETTANT D'AMENER UN GAZ ET EVENTUELLEMENT UN FIL DE METAL D'APPORT DANS LA ZONE DE SOUDURE. LA TORCHE EST MONTEE A L'EXTREMITE DE LA TIGE ET ISOLEE ELECTRIQUEMENT DE CETTE DERNIERE PAR UN REVETEMENT D'ALUMINE RECOUVRANT LATERALEMENT CETTE TIGE. CE REVETEMENT EST FORME EN DEPOSANT PAR ELECTROLYSE DE L'ALUMINIUM SUR LE CUIVRE AVEC UNE OXYDATION ULTERIEURE DE CELUI-CI. DE PREFERENCE, UN DEPOT ANALOGUE EST PRATIQUE SUR LA FACE EXTERNE D'UN DIFFUSEUR 24A COUPLE A L'EXTREMITE DE LA TIGE 14A PAR LEQUEL LE GAZ EST AMENE A L'INTERIEUR DE LA BUSE. MODE DE FABRICATION TRES SIMPLE D'UNE TORCHE POSSEDANT D'EXCELLENTES PERFORMANCES GRACE AUX BONNES QUALITES D'ISOLATION ELECTRIQUE DE L'ALUMINE ET A SA DUCTILITE.

Description

Perfectionnements aux équipements d'usinage électrique par fusion métallique.

La présente invention est relative aux techniques d'usinage de pièces métalliques telles que le soudage ou la découpe par fusion électrique. Elle vise notamment des procédés de soudage ou de découpe å l'arc électrique ou au plasma et, d'une façon générale, les procédés dans lesquels une pièce est alimentée par un fort courant électrique de façon à en provoquer une fusion localisée, en combinaison ou non avec un métal additionnel ou métal d'apport.

Dans tous les cas, les équipements utilisés présentent des pièces qui se trouvent soumises à des échauffements considérables à proximité immédiate de la soudure et sont susceptibles de recevoir des particules de métal en fusion qui peuvent être projetées en dehors de la zone d'usinage proprement dite.

En outre, dans le cas notamment des équipements fonctionnant par arc électrique ou plasma, c'est-à-dire d'une façon générale qui mettent en oeuvre une zone de gaz ionisés à très haute température à proximité immédiate de la zone à usiner, les pièces destinées à permettre la transmission ou la formation de cette zone ionisée sont mises sous une tension électrique qui peut être élevée par rapport à la pièce métallique à usiner. Dans de très nombreuses installations connues, ces pièces sont montées dans une torche où elles sont entourées d'un manchon cylindrique, ou buse, possédant une embouchure qui est propre à être placée vis-à-vis de la zone en fusion pour permettre d'y insuffler un agent gazeux pouvant remplir différentes fonctions selon le type d'usinage à réaliser.

Lorsqu'une telle buse est réalisée, comme c'est souvent le cas, en une matière métallique, -de l'acier inoxydable par exemple, il existe un risque que des arcs électriques secondaires ou parasites ne prennent naissance entre la pièce sous tension et la paroi intérieure de la buse par suite d'incidents de fonctionnement divers, de pollution, etc.

De tels phénomènes sont extrêmement préjudiciables au bon fonctionnement et au maintien de lflintégrité des équipements.

En outre, dans les installations connues, la buse est montée sur la pièce alimentée sous tension, ou sur un dispositif de fixation de cette dernière comprenant un corps conduisant le courant électrique, par interposition d'une bague de matière isolante capable de supporter des très hautes températures, en général une bague de céramique. Ce montage est délicat et ces bagues fragiles en raison du caractère cassant de la céramique.

Dans d'autres installations, notamment les installations qui mettent en oeuvre le procédé TIG ITungsten Inert Gas), les buses sont entièrement en céramique, ce qui présente l:avantage d'éviter tout risque d'amorçage d'arc parasitaire entre une pièce sous haute tension et la buse.En revanche, ces buses, qui se trouvent au contact immédiat de la zone d'usinage, sont très fragiles et se brisent au moindre choc accidentel entraînant ainsi des-interruptions du travail qui peuvent être relativement longues et coûteuses
L'invention a pour but d'éliminer les inconvénients qui viennent d'être signalés dans des installations d'usinage par fusion électrique, et cela notamment dans les équipements de torches comprenant une pièce ou embout métallique destiné à fonctionner sous tension et entouré d'une buse d'insufflation de gaz.

A cet effet, et selon un premier aspect, on prévoit, selon l'invention, qu'une pièce d'amenée de courant pour un appareil d'usinage de pièces métalliques par fusion électrique comprend une masse d'un métal bon conducteur de l'électricité autre que l'aluminium, propre à amener un courant électrique suffisant pour provoquer une fusion métallique en avant de cette pièce, est directement revêtue, sur sa surface latérale externe, d'une couche isolante d'aluminium déposée par électrolyse et ultérieurement oxydée, par exemple par un procédé d'anodisation.On obtient ainsi sur cette surface latérale un revêtement d'alumine parfaitement isolant et ductile qui se caractérise par son faible pouvoir d'adhésivité à ltégard des particules demétal en fusion qui Ipeuvent jaillir dans l'environnement de la pièce conductrice considérée. En outre, dans le cas où cette pièce est portée à tension relativement haute (soudure à l'arc, découpage au plasma, etc.) aucun risque d'amorçage d'arc entre la surface externe de cette pièce et d'autres parties métalliques à la masse ne risque de se produire.L'avantage distinct de moins vention selon cet aspect réside dans le fait que ces propriétés sont obtenues sur des pièces en général réalisées en cuivre rouge ou en une matière semblable, capables à la différence de l'aluminium, de conserver une certaine dureté et une bonne rigidité à des températures qui peuvent être considérables, tout en étant d'excellents conducteurs de courant. Pour ce type de métaux, on avait cherché longtemps à réaliser une isolation qui permette de résister aux températures très élevées auxquelles sont soumises ces pièces tout en possédant des caractéristiques de durabilité suffi santés A cet égard, il existe des colles, vernis ou autres types de revêtements qui peuvent être appliqués sur de tels matériaux pour résister aux températures élevées qui règnent dans l'ambiance des soudures.Cependant, ces matériaux ont été pratiquementpeu utilisés parce qu'ils présentaient, à des degrés divers, les inconvénients suivants o fragilité, notam risque d'écaillage, de fissuration, etc., accrochage insuffisant sur le métal, et coût de mise en oeuvre du procédé de revêtement. Ainsi, par exemple, dans le cas d'installations de soudure par point ou par résistance avec des électrodes en cuivre qui sont déplacées en opposition l'une par rapport à l'autre en direction de deux-pièces à assembler pour provoquer leur fusion locale au niveau du point d'appui des électrodes, on préfère en général laisser la surface latérale de ces électrodes à nu et exposée aux inconvénients précités, notamment aux projections de matière en fusion.

Tous les inconvénients précités sont éliminés lorsque l'on prévoit d'effectuer, selon l'invention, le revêtement de la surface latérale externe d'une pièce hautement conductrice et possédant une résistance mécanique suffisante à la haute température, telle que constituée par du cuivre rouge, à l'aide d'une couche d'aluminium déposée par voie électrolytique et oxydée en alumine. De tels revêtements peuvent être obtenus par des procédés du type désigné sous le nom de "galvano-aluminium" tels que décrits dans les Demandes de
Brevets en Allemagne NO P 31 33 162.9 et P 32 02 265.4 au nom de SIEMENS et dans le Brevet français NO 78 10938.Un tel procédé,tel que mis au point par exemple par la Société
HEGIN GALVANO ALUMINIUM, BV Sportlaan 8, 8181 de HEERDE (Hollande) permet de revêtir des métaux ferreux et non ferreux avec de l'aluminium ductile par un dépôt électrolytique mettant en oeuvre un électrolyte non aqueux. Or, les essais faits par le Demandeur ont prouvé que les revêtements obtenus par ce procédé répondaient beaucoup mieux que les revêtements proposés antérieurement aux exigences propres à la technique d'usinage des métaux par fusion électrique, En particulier, ils sont capables de supporter des variations de température considérables sans que la qualité du revêtement s'en trouve affectée. Ils ne sont pas fragiles, résistent aux chocs, et conservent pendant de très longues périodes, des qualités d'isolation électrique leur permettant, même sous de très faibles épaisseurs, de résister à des différences de potentiel très élevées. Ces avantages prennent toute leur valeur du fait que de telles techniques de dépôt électrolytique peuvent être mises en oeuvre simultanément sur un grand nombre de pièces, ce qui permet d'abaisser le prix de revient du revêtement à des niveaux qui permettent de proposer des matériels de qualité améliorée à des prix tout à fait concurrentiels avec ceux des équipements existants. On peut par exemple déposer entre 30 et 150 microns pour obtenir, après anodisation, une isolationpour des tensions comprises entre 500 et 2000 volts selon l'épaisseur. L'anodisation est, de préférence, une anodisation dure fournissant un fini de sur#face très lisse.

On a remarqué également que des revêtements d'aluminium déposé électrolytiquement et oxydé pouvaient être employés de façon particulièrement efficace dans les torches de soudage et de découpage. Dans ces dernières, une buse destinée à insuffler un agent fluide tel qu'un gaz en direction de la zone de métal en fusion entoure une pièce métallique à haute tension.Cette pièce permet d'entretenir une zone de gaz ionisé à haute température à proximité immédiate de la zone à usiner, sous la forme d'un arc électrique ou d'un plasma
On enrobe avantageusement la surface latérale externe de cette pièce qui définit un espace annulaire avec la paroi interne de la buse à l'aide d'une couche isolante d'aluminium électrolytique oxydé. Dans cette surface latérale peuvent-déboucher des évents par lesquels le gaz est amené depuis une conduite d'alimentation dans cet espace annulaire. Cette technique permet d'utiliser une buse de métal non isolée intérieurement sans risque de formation d'arcs parasites entre la pièce à haute tension et la buse.Elle est notamment applicable aux dispositifs de soudure du type TIG dans lesquels la pièce à haute tension comprend un écrou en cuivre rouge permettant de positionner avec précision une électrode de tungstène, l'ensemble étant entouré d'une buse métallique également revêtue d'un matériau isolant réfractaire, par exemple d'une couche d'alumine. Elle peut être également employée dans les appareils de découpe ou de soudure à plasma dans lesquels une pièce métallique en cuivre rouge ou en acier, selon le type d'appareil, est percée d'un trou dans l'axe duquel le plasma est formé ou transféré vers la pièce à usiner.

Selon un autre aspect de l'invention, on prévoit une torche pour l'usinage électrique de pièces métalliques par fusion qui comprend une pièce métallique propre à être placée sous tension par rapport à une zone métallique à usiner à l'avant de cette pièce pour y entretenir une zone de gaz ionisé à haute température provoquant la fusion de la pièce et une buse montée sur cette pièce métallique avec une embouchure permettant d'insuffler un agent fluide sur la zone usinée; la pièce métallique est revêtue d'une couche électriquement isolante en alumine au moins à l'endroit où est fixée la buse.

Selon un mode de réalisation préféré, cette couche d'alumine est réalisée à partir d'un dépôt d'aluminium par électrolyse.

La buse peut être alors directement fixée sur cette pièce ainsi isolée sans qu'il soit besoin de recourir à des organes de fixation intermédiaires isolants qui présentent toujours des défauts de fragilité ou de résistance insuffisante aux températures élevées. On peut ainsi utiliser des buses métalliques de cotit relativement faible et de grande solidité sans nécessiter de montages onéreux ou fragiles.En outre, on peut avantageusement prévoir de prolonger le revêtement isolant de la pièce sous tension à l'intérieur de la buse et éventuellement de part et d'autre du point de fixation de celle-ci, de façon à éliminer tout risque d'amorçage parasitaire entre les parties à haute tension de la torche et cette buse
Selon un autre aspect de l'invention dans lequel une torche comprend une tige métallique conductrice rigide avec une buse montée à l'une de ses extrémités autour d'une pièce alimentée en courant électrique par cette tige, en vue d'entre tenir une zone de gaz ionisé à haute température à proximité d'une zone métallique à usiner face à l'avant de cette pièce, la tige est revêtue d'une couche isolante d'alumine sur une partie au moins de sa longueur à partir de l'extrémité de fixation de la buse.Cette couche est, de préférence, obtenue à partir d'un dépôt électrolytique d'aluminium oxydé, par exemple par anodisation.

On obtient ainsi une excellente isolation électrique de la partie externe de la tige d'amenée de courant d'une torche dans la partie de celle-ci qui se trouve à proximité immédiate de la buse et reste soumise à des températures très élevées. A cet égard, le revêtement isolant préconisé selon l'invention remplace avantageusement les gaines de fibres isolantes tressées qui sont habituellement- utilisées dans la partie de la torche disposée entre la buse et le point de fis xation de cette dernière, dans le cas d'un équipement automatique, ou sa poignée, dans le cas d'un équipement manuel.

On a déjà proposé une torche de soudage comprenant une buse en aluminium dont la surface est rendue isolante par anodisation. Cependant, de telles torches ne sônt pas;adaptées aux procédés de soudage nécessitant de forts courants et mettant en jeu des températures très élevées en raison du bas point de fusion de l'aluminium.

On a également déjà proposé, notamment dans la Demande de
Brevet européen NO 82 400 643.l,déposée le 7 avril 1982, au nom du Demandeur, de protéger des buses d'insufflation de gaz en un métal autre que l'aluminium à l'aide d'un revêtement isolant tel qu'un revêtement d'alumine. Grâce à ces dispositifs, il est possible d'éviter la formation d'arcs parasites entre la paroi interne de la buse et la partie centrale conductrice de la torche.Cependant, il n'est pas toujours faci- le de réaliser un revêtement parfaitelmefrt isolant sur toute la périphérie interne d'une buse qui est relativement étroite et notamment au niveau de sa fixation Cela est vrai également lorsque le revêtement isolant est obtenu en déposant par électrolyse une couche d'aluminium qui est ensuite oxydée. Au con traire, la réalisation d'un revêtement protecteur isolant sur la partie externe de pièces conductrices, notamment par une technique de dépôt électrolytique d'aluminium ultérieu remet oxydé, est particulièrement aisée.En conséquence, on dispose, grace à la technique de revêtement des pièces conductrices préconisée selon l'invention d'un procédé de fabrication simplewdeune torche beaucoup moins sujette aux incidents et notamment à l'amorçage d'arcs parasitaires que par le passé.

Dans la description qui suit, on se réfère aux dessins annexés, dans lesquels la figure 1 est une vue d'une torche du type MIG conventionnelle; la figure 2 est une vue éclatée de cette torche dont les éléments ont été traité-s conformément à l'invention; la figure 3 est une vue en coupe longitudinale d'un autre type de torche (TIG) réalisé selon les principes de l'invention; la figure 4 illustre l'application de l'invention à une torche de découpage sous flux; la figure 5 représente une application de l'invention à un matériel de soudure par point ou par résistance électrique; la figure 6 illustre un tube contact susceptible d'être utilisé avec la torche de la figure 2; la figure 7 est un exemple de bague à fort pouvoir isolant utilisable avec le mode de réalisation de la figure 3.

Sur la figure 1, une torche 10 utilisable pour un procédé
MIG (Metal Inert Gas) ou MAG (Metal Active Gas) comprend une poignée 12 à partir de laquelle s'étend une tige creuse 14 de forme courbe terminée par une tête de torche désignée en général par la référence 16. Cette torche est réalisée de fagon conventionnelle. A son extrémité 18 op#posée à la poignée 12, la tige 14 comprend un filetage externe 20 et un taraudage interne 22 dans lequel est vissé, tel que représenté par la figure, un diffuseur 24 qui comprend une partie terminale 26 filetée
La tige 14 est réalisée en un matériau rigide bon conducteur de l'électricité tel que du cuivre. Elle est traversée par un canal central 30 à l'intérieur duquel peut venir se loger un ressort hélicoldal du type ressort à boudin 32, à coulissement libre.Dans le ressort 32 passe un fil de métal d'apport 34 qui peut être avancé à partir d'un flexible non représenté auquel la poignée 12 est rattachée en direction de l'extrémité 38 de la tête de torche 16. Le canal 30 se prolonge à l'intérieur du diffuseur 24 par un canal 40 dans lequel passe le fil de métal d'apport 34. Le canal 40 débouche également latéralement à la surface extérieure du diffuseur 24 par six évents radiaux 42. A son extrémité antérieure, le diffuseur 24 est pourvu d'un taraudage 44 dans lequel est vissée la tête de montage 46 d'un tube contact 48.Ce tube est percé d'un canal axial 50 dans le prolongement du canal 40. Son diamètre correspond à celuiidu fil de métal d'apport 34 de telle façon que celui-ci coulisse à frottement doux en contact -avec les parois internes du canal 50 pour en recevoir un courant électrique d'intensité élevée qui se trouve transmis à la pointe 35 du fil 34. Le corps de diffuseur 24, ainsi que le tube contact 48, sont réalisés en matériau bon conducteur tel que du cuivre rouge et les assemblages par vissage de ces pièces permettent la transmission du courant électrique amené par la tige rigide creuse 14.Sur le filetage 20, à l'extrémité antérieure de cette tige, est vissée une bague en matière isolante 60 qui recouvre une partie de la surface latérale terminale de la tige 14 mais laisse les orifices 42 du diffuseur dégagés. Dans sa surface cylindrique externe 63, la bague 60 comprend des gorges circulaires dans lesquelles snt insérés des joncs 64. L'ensemble de ces joncs permet de maintenir en position une buse 65 dont la partie postérieure 66 est enfilée autour de la bague isolante 60.Cette buse se prolonge vers l'avant jusqu'à former une embouchure 68 autour de l'extrémité du tube contact 48. Elle peut être constituée en un matériau capable de résister aux hautes températures, par exemple de l'acier réfractaire.

En fonctionnement, un gaz inerte ou actif selon le type de procédé est insufflé à travers le canal 30 vers la tête 16de la torche. Dans le diffuseur 24, ce gaz est dirigé vers l'intérieur de la buse 65 par les évents 42. Il est projeté par l'embouchure d'ouverture de la buse 68 autour d'un arc électrique formé entre l'extrémité 35 du métal d'apport et une pièce à usiner non représentée. L'arc électrique est alimenté par un courant amené par le corps de la tige 14 ~jusqu'au corps de diffuseur 24 et par lui au tube contact 48. Ce courant est transmis par les parois du canal interne 50 du tube contact au fil de métal d'apport 34 pour entretenir l'arc. La chaleur dégagée par ce dernier provoque la fusion de l'extrémité 35 du fil 34 en métal d'apport.Le fil 34 est alimenté en continu à partir d'un dévidoir non représenté de façon à commander la position de son extrémité 35 dans les conditions qui permettent la formation d'une soudure possédant les qualités requises.

L'ensemble de la tête de torche 16 est exposé à des températures très élevées au voisinage de l'arc et qui vont en décroissant en direction de la tige 14. En raison de l'ampérage très élevé nécessaire à l'entretien de l'arc, il est fréquent que les parties métalliques internes de la tête de torche telles que 24 et 18 atteignent des-températures voisines de 300 à 4000. L'extérieur de la tige 14 est protégé contre l'action de ces températures élevées par une tresse 70 en un matériau fibreux thermiquement et électriquement isolant.

L'ensemble est revêtu d'une gaine en un matériau, par exemple d'un type caoutchouteux ou plastique relativement épais, pro curant une bonne isolation électrique à l'extérieur du tube 14 en supplément de la gaine 70.

Dans une torche selon l'invention (figure 2), on a utilisé les mêmes numéros de référence pour les parties identiques.

On décrira seulement les points qui distinguent l'invention par rapport à l'art antérieur décrit à propos de la figure 1.

Une tige 14A, percée d'un canal 30, assure l'acheminement du courant de soudage entre un flexible non représenté -à partir de la poignée 12 jusqu a la, tête de torche 16A. La surface externe de la tige 14A, y compris le filetage 20A,ménagé à son extrémité 18, est recouverte d'une couche 71 uniforme d'alumine sur toute sa longueur jusqu 2 à la poignée 12. Cette couche d'alumine est obtenue sur une telle tige creuse en cuivre rouge, possédant le-s qualités requises de bonne conductibilité électrique et de tenue en température, à partir d'un dépôt électrolytique d'aluminium à sa surface extérieure.

Un tel dépôt peut être obtenu, par exemple comme décrit dans les Brevets mentionnés ci-dessus au nom de SIEMENS. Un tel traitement est par exemple pratiqué par les Etablissements
HEGIN GALVANO ALUMINIUM BV de HEERDE, Hollande, où il est connu sous le nom de Galvano-aluminium.

Il permet de déposer, à l'aide d'un électrolyte non aqueux, sur des métaux tels que le cuivre, le fer, l'acier, etc...

autres que l'aluminum et les métaux ou alliages de la même famille et possédant une bonne tenue en température, une couche d'aluminium continue. Celle-ci peut, après un traite- ment de colmatage classique, être transformée en une couche d'alumine régulière par un traitement également classique d'anodisation. Cette dernière peut éventuellement être complétée par un traitement de coloration pour améliorer l'aspect esthétique des pièces, par exemple en leur donnant une teinte dorée ou bleutée, etc. On obtient, par ce procédé, des revêtements d'alumine d'une épaisseur qui peut, #par exemple, atteindre 25 microns, et qui sont d'une grande continuité, assurant ainsi une isolation électrique parfaite sous des tensions qui peuvent atteindre 1000 volts.En outre, cette couche présente une grande ductilité.

Le procédé galvano-aluminium évoqué ci-dessus permet ainsi de réaliser sur des métaux ferreux et non ferreux, en très grande série, des revêtements d'aluminium ductiles qui peuvent être oxydés en une couche protectrice à la fois isolante électriquement et capable de supporter des températures très élevées Dans son application à la présente invention, le procédé permet de traiter simultanément un très grand nombre de pièces tel que des tiges 14A. Le dépôt d'aluminium s'effectue d'une manière très efficace sur toutes les parties extérieures des pièces traitées. C'est ainsi que l'on obtient sans difficulté aucune un revêtement sur les filets du pas de vis 20A qui peut être rendu parfaitement isolant à l'égard de toute pièce métallique qui vient se visser dessus.En revanche, le dépôt d'aluminium électrolytique pénètre peu à l'intérieur des pièces. En tout état de cause, il suffit d'un bouchon à l'intérieur du taraudage 21A pour que les filets de ce dernier gardent leurs propriétés conductrices Ce taraudage reçoit l'embout fileté 22A d'un diffuseur 24A dont la surface externe 25A est traitée de la façon qui vient#d'être précédemment décrite pour la tige 14A afin de la revêtir d'une couche d'alumine isolante. Le taraudage 45A à la base de ce diffuseur est également protégées en cours de fabrication, contre la formation d'alumine de façon à maintenir ses filets conducteurs. Dans certains cas, l'aluminium déposé peut être sélectivement enlevé aux emplacements qui doivent rester conducteurs, avant anodisation.

Les surfaces internes du diffuseur 24A restent également conductrices. Le revêtement isolant pénètre légèrement à l'intérieur des évents 42A Un tube contact 48A est vissé par l'embout fileté 44A à l'intérieur du trou taraudé 45A.

Le corps du diffuseur 24A est en cuivre de même que celui du tube contact 48A, la conduction de courant pouvant se faire par l'assemblage du filetage 44A et du taraudage 45A. En dehors de l'embout 44A, la face externe du tube contact 48A est entièrement revêtue d'une couche volante d'alumine obtenue de la façon évoquée précédemment. En revanche pendant le traitement, la surface du canal interne 50 est protégée contre la formation de dépôt isolant.

Une buse métallique 65A, de forme semblable à la buse 65, et réalisée par exemple en acier inoxydable réfractaire, possède à sa partie antérieure un trou taraudé 67A pour l'assemblage par vissage à l'extrémité 18A de la tige 14A.En raison du revêtement des filets 20A, aucun passage de courant ne peut sVeffec- tuer entre l'extrémité de la tige 14A et la buse 65A.

La surface externe 69A de la buse 65A est revêtue d'une coouv che d'alumine obtenue de la façon précédemment évoquée.

Cette couche est formée dans des conditions telles qu'elle peut se prolonger autour de l'embouchure 68A de la buse et pénétrer sur une certaine distance à l'intérieur de cette dernière. Au cours du traitement de revêtement, on ne cherche pas à prévenir la formation d'alumine à l'intérieur du corps de buse 65A. Toutefoispainsi qu'il a été dit précédemment, le dépôt d'aluminium électrolytique, qui est à la base de la formation de la couche d'alumine, s'effectue plus facilement sur la surface externe de la buse que sur sa surface interne.

Par rapport à la réalisation de la figure 1, l'objet de la figure 2 présente de nombreux avantages, dus à la présence de la couche d'alumine ductile évoquée précédemment sur les différentes pièces 14A, 24A et 48A et cela pour un accroissement du cott de revient nul ou faible dans la fabrication de ce matériel. On sait en effet que les extrémités de torche telles que 16A travaillent dans des conditions extrêmement difficiles. Tout d'abord, l'embouchure 68A de la buse et la partie externe du tube contact 48A se trouvent soumises à des projections de métal fondu en provenance du bain de soudure en formation.Celles-ci peuvent être à l'origine d'un grand nombre d'incidents de fonctionnement et d'une durée de vie brève dans un matériel tel que celui de la figure 1 en raison de la tendance de ces projections à adhérer et à s'amalgamer sur les parties qu'elles rencontrent. L'expérience a prouvé que les dépôts d'alumine obtenus sur ces pièces particulièrement exposées aux projections possédaient une excellente résistance à l'adhérence de projections métalliques. La surface extérieure de la buse 65A et les zones voisines de son embouchure 68A restent donc nettes, de même que la surface externe du tube contact 48A. A cet égard, on prend soin de revêtir également d'alumine la face frontale 49A de celui-ci autour du trou de sortie de l'extrémité du fil de métal d'apport 35.

Dans les réalisations antérieures, la nécessité d'isoler électriquement la buse 65 par rapport aux pièces d'alimentation de l'arc conduisait à prévoir une bague isolante telle que 60 pour le montage de-cette dernière à l'extrémité d'une tige de torche conductrice telle que 14 Il en résulte une construction relativement complexe. Les matériaux isolants formant la bague 60 sont soumis à des contraintes thermiques substantielles.En outre: l'expérience prouve qu'il est très difficile d'empêcher totalement la formation occasionnelle d'arcs parasites entre la surface externe du diffuseur 24 ou l'extrémité 18 de la tige 14 et l'intérieur de la buse métallique 65 (figure 7), Cela est notamment vrai au niveau de la sortie des orifices 42 qui alimentent la buse en gaz de travail.

Tous ces inconvénients disparaissent dans la construction selon l'invention. Le montage de la buse 65A sur l'extrémité de la tige 14A s'effectue de façon très simple. Le revêtement d'alumine des filets 20A sous une épaisseur de 25 microns procure une isolation électrique efficace de la buse pour les tensions de l'ordre de 50 à 100 volts qui existent dans un procédé tel que MIG ou MEG entre le tube 14A en cours de fonctionnement et la buse 65A. En outre, grâce au revêtement isolant sur la surface externe du diffuseur 24A et du tube contact 48A, on élimine toute possibilité de formation d'arc parasite à l'intérieur de la buse même si celui-ci n'est pas lui-même revetu de manière isolante. Quant à l'extérieur, il se trouve protégé à la fois contre les projections et contre tout contact accidentel avec une pièce sous tension.Ces avantages sont obtenus sans nuire à une bonne conduction du courant d'entretien de l'arc entre l'extrémité de la tige 14A et le fil de métal d'apport par l'intermédiaire du diffuseur 24A et du tube contact 48A.

Le dépôt d'alumine à l'extrémité inférieure 18 et le long de la surface externe de cette tige 14A procure une bonne isolation électrique sans se déformer, s'altérer ou se fissurer, et cela même lorsque la température de celle-ci s'élève à plusieurs centaines de degrés en cours de fonctionnement. Ce résultat stoppose aux tentatives d'isolation à l'aide de dépôt de résines qui toutes tendent à se fendiller ou se craqueler en cours d'utilisation en perdant peu à peu leurs propriétés isolantes..

On a donc réalisé, à l'aide des dispositions mentionnées à propos de la figure 2, une torche d'un montage plus simple que celui des torches traditionnelles et qui: en même temps permet de supprimer nombre des causes d'incidents de fonctionnement rencontrées auparavant, notamment par suite de la formation d'arcs parasites
Les principes qui viennent d'être développés s'appliquent de mannière tout à fait satisfaisante à d'autres types de machines de soudage.Sur la figure 3, on a représenté une installation de type TIG -(Tungsten Inert Gas) Dans cette der nière, une tige conductrice creuse 100 permet d'acheminer un courant de soudage sous une tension élevée par rapport à la pièce sur laquelle est réalisée la soudure. La face extérieure de cette tige est revêtue d'une couche 101 d'aluminium déposé par électrolyse et anodisée comme il a été décrit précédemment
Elle peut ensuite être enrobée d'une couche de résine plasti- que 102 comme il est habituel, définissant une collerette 104 limitée par un épaulement 103 sur lequel vient s'emmancher un manchon de matière plastique 105 permettant le maniement de la torche.A son extrémité 110, la tige 100 est solidaire d'une pièce tubulaire en cuivre rouge 112 dont l'axe est incliné sur l'axe de la tige 100. La surface externe 113 de cette pièce est également entièrement traitée à l'alumine comme celle de la tige 100, l'ensemble étant entouré d'un revêtement plastique 114 en un seul bloc avec le revêtement -102. A la base de la pièce 112 est formé un embout fileté115 dont les filets ne sont pas revêtus et sur lequel peut venir se visser un écrou 116 dont la partie antérieure se prolonge par une portion en forme de chapeau 118 dont le diamètre interne va en se rétrécissant vers une embouchure 120. La pièce 112 limite un logement cylindrique 122 qui se prolonge à travers l'embout 115 et l'écrou 1-16 jusqu'à une chambre 124 dans l'extension en forme de chapeau 118. La chambre 124 communique avec la paroi externe du chapeau par quatre évents 126 par lesquels un gaz d'usinage acheminé à travers le canal interne-128 de la tige 100, le logement 122 et la chambre 124, peut s'échapper vers l'extérieur.

La surface extérieure de l'écrou 116 présente une surépaisseur filetée extérieurement 130 autour de laquelle peut venir se visser l'extrémité postérieure taraudée 132 d'une buse 134 de manière à venir entourer l'écrou 116. Les évents 126 dé bouchent à l'intérieur-de l'espace annulaire délimité entre l'écrou et la face interne de la buse 134. Cette dernière présente une embouchure 136 au voisinage de laquelle est disposée, dans la position assemblée, l'embouchure 120 de l'écrou 116. L'écrou 116 est en cuivre rouge comme la pièce 122.Une tige cylindrique 140, en cuivre ou en laiton, percée d'un canal axial 142 et fendue longitudinalement à son extrémité antérieure 144 par une fente 145 définissant deux branches 148 et 149,peut être introduite et guidée dans le logement cylindrique interne 122. Sa partie postérieure 146 peut être immobilisée à l'arrière de la pièce 112 par des moyens non représentés La partie antérieure 144 de forme légèrement biseautée, peut venir en contact avec la paroi interne rétrécie 124 de l'écrou 116. Le serrage de cet écrou autour de l'embout fileté 115 permet de rapprocher les deux branches 14##et 149 l'une de l'autre de manière à les serrer contre une aiguille de tungstène 150 enfilée dans le canal 142 de telle sorte que sa pointe 152 faisant saillie au-delà de l'extrémité 144, traverse l'embouchure 136 de la buse 134.

En fonctionnement, le courant électrique sous haute tension acheminé par la tige 100 est transmis à la pièce conductrice 112 et par l'intermédiaire de la tige conductrice 140 à l'électrode de tungstène t50 de telle façon que, lorsque la pointe 152 de cette dernière est approchée de la pièce à usiner, un arc électrique jaillisse. Cet arc permet de réali- ser la fusion d'un fil de métal d'apport non représenté et amené transversalement par rapport à l'axe de l'électrode 150 pour effectuer la soudure. Un gaz insufflé par le canal128 remplit la buse 134 et s'échappe par l'ouverture 136 autour de l'arc électrique pour venir protéger le bain de soudure contre l'action de l'atmosphère extérieure. La position de la pointe 152 peut être réglée périodiquement grâce à l'écrou desserrable 116.

Contrairement aux machines conventionnelles, la buse 134 est réalisée en un métal réfractaire, par exemple de l'acier inooxydable Son isolation par rapport aux pièces sous tension alimentant l'électrode est réalisée de la façon suivante. Le filetage 130 est réalisé sur une bague 160 frettée sur la surface latérale supérieure externe de l'écrou. Cette bague est réalisée par la superposition en épaisseur de plusieurs bagues (ici cinq) (figure 7) 162 ou manchons coaxiaux assemblés les uns aux autres par frettage.Chacun de ces manchons est revêtu sur sa face externe d'une couche d'alumine ductile obtenue par le procédé évoqué précédemment, l'ensemble des épaisseurs d'aluminium anodisé réalisées par les bagues 162 fournissant une isolation capable de résister à plusieurs milliers de volts entre la bague externe 164 portant le filetage 13Q et la bague interne 166 frettée sur l'écrou 116. Les filets de la bague 164 peuvent eux-mêmes être revêtus d'aluminium anodisé ainsi que les faces extérieures de la bague 160. Le nombre de couches constitutives, par exemple obtenue chacune à l'aide d'un tube de 0,2 mm d'épaisseur, revêtu d'une couche de 0,25 micron d'alumine, dépend de la tension d'isolation recherchée entre la buse et l'écrou 116.

Selon une autre forme de réalisation, avec un écrou 116 massif, la buse 134 est réalisée à l'aide d'un empilage de tubes coaxiaux recouverts chacun sur sa face externe d'une couche d'alumine isolante et réunis par frettage. A son extrémité postérieure, la buse présente une ou plusieurs fentes longitudinales permettant de la solidariser à l'aide d'un collier métallique autour de l'écrou 130.

Dans tous les cas: la buse est elle-mêrrte recouverte extérieurement et autour de son embouchure d'une couche 131 d'alumine obtenue comme il vient d'être dit.

En outre, la surface externe 117 de l'écrou de cuivre rouge 116 est revêtue par ce même procédé jusqu'à la partie frontale de l'embouchure 120.

Ainsi, en fonctionnement, on obtient une bonne conduction du courant électrique par l'intermédiaire de l'embout fileté 115 et de l'écrou 116 vers l'électrode 150. En même temps, on évite tout risque de formation d'arcs parasites entre la surface interne de la buse 134 et la surface externe de l'écrou 116. Ce résultat est obtenu avec une buse en métal, et donc particulièrement solide, qui est en même temps protégée contre l'adhérence des projections éventuelles du bain de soudure par son revêtement externe 131.

La technique selon l'invention est applicable à une torche de découpe sous flux figure 4) composée d'une buse 200 au voisinage de l'embouchure 202 de laquelle se trouve l'extrémité 204 d'une électrode de tungstène 206. Cette électrode est montée à l'intérieur d'un écrou de cuivre rouge 208 à l'aide duquel sa position peut être réglée par rapport à l'embouchure de la buse 202 par des moyens non représentés.

L'extrémité 204 de l'électrode affleure au débouché d'un orifice 216 dans la face frontale 212 de l'écrou. Lorsque 1'électrode 206 est alimentée électriquement, on peut fairenaître un plasma à l'avant de sa face 204 pour la découpe d'une pièce métallique 214 (entaille 215). La surface externe de l'écrou de cuivre rouge 208 est recouverte d'une pellicule d'aluminium anodisé 218 par les moyens qui ont été évoqués précédemment. Celle-ci évite toute formation d'arcs parasites et autres incidents avec la buse 200. Bien entendu, le corps de la buse peut être traité à l'extérieur et autour de son embouchure comme il a été dit précédemment.Il est donc possible d'opérer avec une buse métallique présentant notamment l'avantage d'une bonne solidité à l'égard de 1len- vironnement mécanique de la soudure.

Dans ce cas, comme dans les précédents, on bénéficie du fait qu'il est plus facile d'obtenir une protection par dépôt électrolytique d'aluminium et anodisation sur l'extérieur des pièces traitées que sur l'intérieur de ces dernières.

Dans le cas des installations de soudure par point ou de soudure par résistance électrique (figure 5), on fait passer deux tôles 230; 232 à souder entre les mâchoires 234 236 d'une pince de soudage 235. On fait passer un courant élevé entre des doigts en cuivre rouge 238 et 239 dont les extrémités pointues viennent se refermer sur les tôles à souder.

Le courant provoque: par un échauffement local des tôles 232, leur fusion en un point. Au moment de l'opération: un flot d'étincelles jaillit qui provoque la retombée sur la surface latérale des doigts 238, 239 de particules d'impuretés pouvant nuire à long terme au fonctionnement de la pince En outre, le maintien de ces pinces dénudées sous haute tension présente un danger permanent pour des utilisateurs. Cependant, jusqu'à présent, on-n'est pas parvenu à trouver des isolants convenables pour prévenir ces défauts en raison des hautes températures en présence et de leurs variations. Conformément à un aspect del'invention, on traite par un dépôt d'aluminium électrolytique 240 et 242 la surface latérale des doigts 238 et 239 en ne laissant que leurs pointes extrêmes conduCtrices.Les dangers évoqués précédemment sont alors réduits dans des proportions considérables.

Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux quelques exemples d'åpplicKtion qui viennent d'être décrits. Elle peut notamment être utilisée dans d'autres installations de soudage ou de découpe électrique: y compris les machines à plasma
Elle n'est pas non plus limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'être décrits. Si, par exemple, dans le cas de la figure 2, on peut avantageusement utiliser, à la place d'un tube contact 48A revêtu comme il a été indiquét un tube 250 représenté à la figure 6 et constitué. selon les principes de la Demande de Brevet européen sus-mentionnée au nom du même Demandeur. Le tube comprend un corps en cuivre rouge, cylindrique, percé d'un canal 253.A l'extrémité postérieure, un embout fileté 254 permet le montage du tube à l'extrémité d'un diffuseur tel que 24A. La paroi latérale du tube 252 est protégée par une gaine 256 en acier inoxydable réfractaire revêtu extérieurement d'alumine déposeeselon les principes évoqués ci-dessus. Cette gaine est sertie à son extrémité postérieure 257 à la base de l'embout 254 A son autre extrémité, elle possède un bord rabattu 260 formant retenue pour un embout de céramique 262 butant à l'avant 264 du tube 252.

L'embout 262 comprend une extrémité 266 de plus petit diamètre qui fait saillie à l'avant du bord rabattu 260. Il est percé d'un canal 265 dans le prolongement du canal 253 par ot peut sortir le fil d'apport métallique

Claims (14)

Revendications.

1. Pièce d'amenée de courant pour appareil d'usinage de pièces métalliques par fusion électrique, cette pièce comprenant une masse d'un métal bon conducteur de l'électricité destinée à amener au voisinage immédiat d'une zone de métal à l'avant de cette pièce un courant électrique suffisant pour y provoquer une fusion métallique, caractérisée en ce que cette pièce est réalisée en un métal différent de l'aluminium, et bon conducteur-de l'électricité et possédant de bonnes caractéristiques mécaniques à haute température t et en ce que la surface latérale externe (240) de cette pièce massiVe est directement revêtue d'une couche isolante d'aluminium déposé électrolytiquement et oxydée.

2. Pièce selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle présente un orifice (216) dans sa face frontale (212) dont le pourtour est également protégé par ce revêtement.

3. Pièce selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce qu'elle comprend les moyens de contact (50) avec une électrode (34, 35) pour alimenter un arc électrique entre cette électrode et la zone métallique en fusion.

4. Torche pour l'usinage de pièces métalliques par fusion électrique du type comprenant une pièce métallique (-24, 116) destinée à être placée sous tension électrique par rapport à une zone métallique à usiner en avant de cette pièce pour entretenir une zone de gaz ionisé à haute température vis-àvis de cette zone métallique en vue d'y provoquer une fusion, une buse métallique (65, 134) entourant cette pièce métallique, caractérisée en ce que la surface externe de cette pièce métallique, massive (116, 24A) est revêtue d'une couche isolante d'aluminium déposé électrolytîquement et oxydée,

5.Torche selon la revendication 4, caractérisée en ce que ladite pièce métallique présente un canal débouchant dans sa face antérieure et des moyens pour fixer à cette dernière un tube contact- (48) pour guider et alimenter un fil de métal d'apport à l'intérieur de cette buse.

6. Torche selon la revendication 4, caractérisée en ce que cette pièce métallique sous tension est un embout porteélectrode (116, 208) pour une torche de soudage ou de découpage à l'arc électrique.

7 Torche selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisée en ce que, l'intérieur de la pièce métallique étant creux et communiquant avec l'espace compris entre la buse et cette pièce métallique par des évents (42, 126) pour injecter un agent fluide vers la zone de fusion, la buse comprend un corps métallique tubulaire non revêtu sur une partie de sa face interne en regard desdits évents.

8. Torche pour l'usinage électrique de pièces métalliques par fusion, notamment pour le soudage et le découpage, du type comprenant une pièce métallique propre à conduire un courant électrique, et alimenter des moyens pour entretenir une zone de gaz ionisé à haute température au contact d'une zone métallique à souder et une buse métallique montée sur cette pièce métallique et entourant lesdits moyens pour insuffler un agent fluide en direction de la zone d'usinage, caractérisée en ce que ladite pièce métallique est isolée de ladite buse au point de fixation de cette dernière par au moins un revêtement d'alumine.

9. Torche selon la revendication 8, caractérisée en ce que ladite couche d'alumine est constituée à partir d'un dépôt électrolytique d'aluminium oxydé par anodisation.

10. Torche selon la revendication 9, caractérisée en ce que la liaison entre ladite buse et ladite pièce métallique comprend plusieurs épaisseurs de métal recouvertes chacune d'une couche déposée électrolytiquement et oxydée

11. Torche selon l'une des.revendications 8 à 10, caractérisée en ce que ladite pièce métallique se prolonge vers l'amont par une tige métallique rigide assurant l'amenée de courant électrique et de gaz vers cette pièce et en ce que ladite tige est elle même revêtue extérieurement d'une couche d'alumine obtenue par dépôt électrolytique d'aluminium oxydé.

12. Torche selon l'une des revendications 8 à 11, caractérisée en ce que ladite pièce se prolonge à l'intérieur de la buse par un embout présentant des orifices pour le passage de gaz dans l'intervalle séparant ledit embout de ladite buse et en ce que la surface latérale externe de cet embout est revêtue d'une couche alumine obtenue par dépôt électrolytique d'aluminium oxydé.

13. Torche pour l'usinage électrique de pièces métalliques par fusion, notamment le soudage et le découpage: du type comprenant une tige métallique conductrice rigide présentant à une de ses extrémités des moyens pour monter une tête comportant des organes propres à produire une zone de gaz ionisé'.

à haute température à proximité immédiate d'une pièce à usiner lorsque ces organes sont alimentés en courant électrique par ladite tige, caractérisée en ce que cette tige est revêtue extérieurement sur une partie au moins de sa longueur à proximité de ladite extrémité d'une couche isolante d'alumine obtenue par dépôt électrolytique d'aluminium oxydé.

14. Torche selon la revendication 13, caractérisée en ce que l'extrémité de cette tige est pourvue d'un filetage dont les filets sont revêtus d'alumine, cette torche comprenant en outre une buse métallique munie d'une ouverture taraudée permettant de visser cette buse sur l'extrémité filetée de la tige, ladite buse étant isolée électriquement de ladite tige par le revêtement des filets à l'extrémité de cette dernière.