FR2548569A1

FR2548569A1 - Method for coating a metallic surface with a filler metal, using an electric arc, and apparatus for the implementation of this method

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Publication number: FR2548569A1
Application number: FR8311447A
Authority: FR
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1983-07-08
Filing date: 1983-07-08
Publication date: 1985-01-11
Also published as: FR2548569B1

Abstract

Method for the coating, by melting, of a metallic workpiece with a layer of filler metal, according to which the surface of an area of the workpiece is firstly melted and then the said area is supplied with molten filler metal. Apparatus for the implementation of the method, comprising a first electrode 15 placed opposite the workpiece 11 which acts as a counterelectrode (electrode of opposite polarity), the arc 30 formed melting a surface area 26 of the said workpiece and in that it comprises a second electrode 16 placed beside the first 15 and suitable for melting, using an electric arc, a filler-metal wire 22 or the like interposed between the second electrode 16 and the workpiece 11.

Description

Procédé pour revêtir une surface métallique Dar un métal d'apport par arc électrique et appareil pour la mise en oeuvre de ce procédé.Method for coating a metal surface with a filler metal by electric arc and apparatus for carrying out this method.

D'une manière courante, on fait appel a l'arc électrique pour revenir la surface d'une pièce métallique par un métal ou alliage destiné a améliorer certaines qualités de la pièce.In a common way, an electric arc is used to return the surface of a metal part with a metal or alloy intended to improve certain qualities of the part.

Dans les procédés connus, on fait jaillir un arc électrique entre une électrode et la pièce métallique et le métal d'apport '#s amené sous forme d'un fil dont l'extrémité est inter- posée entre l'électrode et la pièce à revêtir et, ainsi, plongée dans l'arc électrique.In known methods, an electric arc is struck between an electrode and the metal part and the filler metal '#s brought in the form of a wire whose end is interposed between the electrode and the part to be put on and, thus, plunge into the electric arc.

L'invention a pour objet un procédé caractérisé en ce ##'on fait appel à un premier arc électrique pour faire fondre la srfc de la pièce métallique suivant une plage destinée à recevoir lé métal du revetement et à un second arc électrique poul faire fondre le métal d'apport au-dessus de la plaqe #e lù pièce encore en fusion.The subject of the invention is a process characterized in that ## 'a first electric arc is used to melt the srfc of the metal part along a range intended to receive the metal of the coating and a second electric arc to melt the filler metal above the plate #e where the part is still molten.

Alors qu'il était estimé indispensable jusqu'ici d'effectuer )e dépôt au métal d'apport sur une plage dc la pièce simultanément à la fusion de celle-ci, il a été constaté que l'état dc fusion subsiste un temps suffisant pour que le décalage spatial entre les arcs électriques n'entrave pas la
Lion entre le métal d'apport et le métal de la
Dans la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. on a la possibilité de contrôler l'une et ''autre des opérations en fonction des conditions spécifiques à chacune d elles de sorte qu'on peut aboutir à la réduction de la quantite de métal de la pièce mis en fusion, et cela malgré le décalage dans le temps entre ladite fusion et le revêtement par le métal d'apport.While it has been considered essential to date to carry out) the deposition of the filler metal on a range of the part simultaneously with the melting of the latter, it has been observed that the state of melting remains sufficient time so that the spatial offset between the arcs does not hinder the
Lion between the filler metal and the metal of the
In the implementation of the method according to the invention. we have the possibility of controlling one and the other of the operations according to the conditions specific to each of them so that we can lead to the reduction of the quantity of metal of the molten part, and this despite the time lag between said melting and coating with the filler metal.

Les alimentations électriques des arcs peuvent etre diffe- rentes l'une de l'autre en intensité.The arc power supplies may be different from each other in intensity.

On peut utiliser pour la fusion du métal de la pièce un arc jaillissant de manière continue et adopter, pour la fusion du métal d'apport, un arc pulsé.One can use for the fusion of the metal of the part an arc gushing in a continuous way and adopt, for the fusion of the filler metal, a pulsed arc.

Le procédé s'applique avec des avantages particuliers pour l'obtention d'outils destinés au travail à chaud : extrusion, forage, etc.The method is applied with particular advantages for obtaining tools intended for hot work: extrusion, drilling, etc.

Il peut être précédé et/ou suivi d'un traitement therNique de la pièce à revêtir ou de la pièce revêtue.It can be preceded and / or followed by a thermal treatment of the part to be coated or the coated part.

On a déjà proposé d'utiliser un appareil comprenant plusieurs électrodes dont chacune est destinée à la formation d'un arc électrique, et cela en vue d'effectuer un chauffage progressif d'une pièce métallique à conformer, par exemple suivant un tube. Mais les arcs ont des rôles analogues entre eux, à savoir le chauffage de la pièce, et ils sont en principe alimentés à partir d'une meme source électrique
La description qui suit, faite à titre d'exemple, se réfère aux dessins annexés,dans lesquels - la figure 1 est une vue perspective schématique d'un appareil pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention - la figure 2 est une vue analogue à la figure 1 mais pour partie seulement, et dans une phase ultérieure du procédé
Au-dessus de la pièce métallique 11. (figure 1), dont la surface 12 doit être revêtue d'un métal ou alliage métallique, est présente une tête 13 dont l'extrémité est constituée par une buse 14 destinée à l'amenée d'un gaz neutre de protection. La te te 13 et la buse 14 se déplacent par rapport à la pièce Il dans le sens marqué par rå flèche F. A partir de la buse 14 font saillie une première électrode 15 et une seconde électrode 16. La distance entre la seconde électrode et la pièce peut être différente de la distance entre la première électrode et la pièce.La première électrode est reliée à une première alimentation électrique 17 et la seconde électrode est reliée à une seconde alimentation électrique 18 par des conducteurs, respectivement 19 et 20.It has already been proposed to use an apparatus comprising several electrodes, each of which is intended for the formation of an electric arc, and this in order to effect a progressive heating of a metal part to be conformed, for example along a tube. But the arcs have similar roles between them, namely the heating of the room, and they are in principle supplied from the same electrical source
The following description, given by way of example, refers to the appended drawings, in which - FIG. 1 is a schematic perspective view of an apparatus for implementing the method according to the invention - FIG. 2 is a view similar to FIG. 1 but only partially, and in a later phase of the process
Above the metal part 11. (FIG. 1), the surface 12 of which must be coated with a metal or metal alloy, there is a head 13, the end of which is constituted by a nozzle 14 intended for supplying '' a neutral protective gas. The te te 13 and the nozzle 14 move relative to the workpiece II in the direction marked by the arrow F. From the nozzle 14 protrude a first electrode 15 and a second electrode 16. The distance between the second electrode and the workpiece can be different from the distance between the first electrode and the workpiece. The first electrode is connected to a first electrical supply 17 and the second electrode is connected to a second electrical supply 18 by conductors, 19 and 20 respectively.

Entre l'électrode 16 et la pièce ll est présente l'extrémité 21 d'un fil ou ruban 22 en métal ou alliage d'apport se déroulant à partir d'une bobine 23 et progressant dans le sens de la flèche f pour que l'extrémité 21 reste constamment en regard de la pointe 24 de l'électrode 16.Between the electrode 16 and the part II is present the end 21 of a wire or ribbon 22 made of metal or filler alloy unwinding from a coil 23 and progressing in the direction of the arrow f so that the the end 21 remains constantly opposite the tip 24 of the electrode 16.

Entre l'électrode 15 et la pièce ll est présente une différence de potentiel électrique d'une valeur suffisante pour que jaillisse un arc 30 entre la pointe 35 de l'électrode 15 et la plage en regard 26 de la pièce 11. Par ce premier arc électrique 30 est provoquée la fusion du métal de la plage 26 (figure 1) de la pièce ll à l'aplomb de la pointe 35 de la première électrode.There is a difference in electrical potential between the electrode 15 and the part 11 of a value sufficient for an arc 30 to arise between the tip 35 of the electrode 15 and the facing surface 26 of the part 11. By this first electric arc 30 is caused by the melting of the metal of the pad 26 (FIG. 1) of the part II directly below the tip 35 of the first electrode.

Lorsque, par le déplacement de ls tête 13, la pointe 24 de la seconde électrode 16 vient à l'aplomb de ladite plage 26 (figure 2), l'arc électrique 27, jaillissant entre ladite pointe et la pièce 11, fait fondre l'extrémité en regard 21 du fil 22 et le métal d'apport, alors en fusion, tombe sous forme de gouttelettes sur la plage 26 de la pièce en métal encore à l'état liquide. Alors que l'arc 30 est en principe présent d'une manière continue, l'arc 27 peut etre interrompu à intervalles périodiques (arc pulsé). When, by the displacement of the head 13, the tip 24 of the second electrode 16 comes into line with said area 26 (FIG. 2), the electric arc 27, gushing between said tip and the part 11, melts the the opposite end 21 of the wire 22 and the filler metal, then in fusion, falls in the form of droplets on the area 26 of the metal part still in the liquid state. While the arc 30 is in principle present continuously, the arc 27 can be interrupted at periodic intervals (pulsed arc).

L'alimentation de la première électrode 15 est conduite de manière qu'à l'aplomb de la seconde électrode 16 se trouve l'épaisseur minimale, habituellement de l'ordre de quelques dixièmes de millimètre, de métal fondu de la pièce, strictement nécessaire pour que celui-ci soit revetu dans les meilleures conditions du métal d'apport résultant du second arc et qui lui parvient sous forme de gouttelettes.The supply of the first electrode 15 is conducted so that below the second electrode 16 is the minimum thickness, usually of the order of a few tenths of a millimeter, of molten metal of the part, strictly necessary so that it is coated in the best conditions with the filler metal resulting from the second arc and which reaches it in the form of droplets.

L'expérience a démontré que, pour ce faire, l'épaisseur de la couche fondue à l'aplomb de l'électrode 15 est moindre que dans la mise en oeuvre du procédé classique à électrode unique. On peut ainsi revetir des pièces métalliques de très faible épaisseur.Experience has shown that, to do this, the thickness of the molten layer directly above the electrode 15 is less than in the implementation of the conventional method with a single electrode. It is thus possible to coat very thin metal parts.

En tous les cas, la quantité requise du métal d'apport est minimale. In any case, the required quantity of filler metal is minimal.

Dans une autre forme de réalisation, l'appareil est fixe et c'est la pièce qui est déplacée par rapport à l'appareil.In another embodiment, the device is fixed and it is the part which is moved relative to the device.

En général la tension et/ou l'intensité électrique entre la première électrode et la pièce sont inférieurs à ce qui est utilisé jusqu'ici dans le procédé classique à électrode unique.In general, the voltage and / or the electric current between the first electrode and the part are lower than what has been used up to now in the conventional method with a single electrode.

L'alimentation électrique de la seconde électrode est choisie en fonction de la nature du métal d'apport et/ou du diamètre du fil ou de l'épaisseur du ruban. Son ajustement n'a aucune influence sur les conditions de mise en fusion de la plage de la pièce métallique à revetir.The power supply of the second electrode is chosen according to the nature of the filler metal and / or the diameter of the wire or the thickness of the ribbon. Its adjustment has no influence on the conditions for melting the range of the metal part to be coated.

Dans de nombreuses réalisations, les distances des extrémités d'électrodes par rapport à la pièce sont réglables indépendamment.In many embodiments, the distances of the ends of the electrodes from the workpiece are independently adjustable.

Dans d'autres réalisations, ces distances sont réglables en commun. In other embodiments, these distances are adjustable in common.

Le revetement d'une pièce se fait par une multiplicité de passages successifs, chaque passage correspondant à la formation d'un cordon mince et étroit, ou filet.The coating of a part is done by a multiplicity of successive passages, each passage corresponding to the formation of a thin and narrow bead, or net.

Avec un arc pulsé, les discontinuités résultantes dans le revetement peuvent avoir, dans certains cas, un effet favorable sur l'efficacité de la pièce revetue.With a pulsed arc, the resulting discontinuities in the coating can have, in some cases, a favorable effect on the efficiency of the coated part.

On a constaté que les pièces dont le revetement en métal d'apport était ainsi obtenu avaient une efficacité plus grande et une durée d'utilisation plus longue que des pièces en le même métal avec un revetement dans le même métal d'apport mais obtenu par le procédé classique faisant appel à une seule électrode.It was found that the parts from which the coating of filler metal was thus obtained had greater efficiency and a longer service life than parts of the same metal with a coating in the same filler metal but obtained by the conventional method using a single electrode.

Il est probable que ce résultat inattendu procuré par l'invention est du au fait que le procédé évite la dilution du métal d'apport dans le métal de la pièce et conserve à l'un et l'autre des métaux les qualités qui leur sont propres sans les altérer ni l'un, ni l'autre. It is likely that this unexpected result obtained by the invention is due to the fact that the process avoids dilution of the filler metal in the metal of the part and retains the qualities which are theirs to both metals. clean without altering either of them.

Le revêtement en métal d'apport est extremement mince, habituellement compris entre 1,2 et 1,3 mm.The filler metal coating is extremely thin, usually between 1.2 and 1.3 mm.

La couche du métal de la pièce utilisée pour la liaison du métal d'apport au corps de la pièce est également très mince.The layer of the metal of the part used for bonding the filler metal to the body of the part is also very thin.

On a constaté également que, dans de nombreux cas, il n'était pas nécessaire d'usiner postérieurement les pièces ainsi revêtues.It has also been found that, in many cases, it was not necessary to machine the parts thus coated subsequently.

Dans d'autres cas, la pièce revetue du métal d'apport est usinée.In other cases, the part coated with the filler metal is machined.

Les électrodes sont avantageusement en tungstène. The electrodes are advantageously made of tungsten.

Claims

1. A method for coating, by melting, a metal part with a layer of a filler metal, characterized in that one first carries out the surface fusion of a patch of the part, then on said range is provided # of molten filler metal.

2. Method according to claim 1, characterized in that one and the other of the fusions are made by electric arc.

3. Method according to claim 2, characterized in that the arc for melting the filler metal is a pulsed arc.

4. Apparatus for implementing the method according to one of claims 1 to 3 for coating a metal part with a filler metal, characterized in that it comprises a first electrode (15) placed in look of the part (11) playing the role of electrode of opposite polarity, the arc formed <30) causing a surface range to merge

(26) of said piece, and in that it comprises a second electrode (16) placed next to the first (15) and suitable for melting by an electric arc (27) a wire or the like (22) of metal input interposed between the second electrode (16) and the part <11).

5. Apparatus according to claim 4, characterized in that for the second electrode (16) it is also the part (H) which plays the role of electrode of opposite polarity.

6. Apparatus according to claim 5, characterized in that the two electrodes are at different distances from the workpiece.

7. Apparatus according to claim 4, characterized in that the first electrode (15) and the second electrode (16) have different electrical supplies (17,18).

8 Apparatus according to claim 7, characterized in that the supply of the second electrode (16) is adapted to provide a pulsed arc.

9. Apparatus according to claim 4, characterized in that the first and second electrodes (1,16) are carried by a head (13) comprising a nozzle (14) in which a protective gas circulates and surrounding the electrodes (15 , 16).

10. Apparatus according to claim 9, characterized in that the head (13) moves relative to the part (11).

11. Apparatus according to claim 9, characterized in that the te is fixed to you and the part is mobile.