FR2613650A1 - Nonsacrificial welding electrode based on tungsten - Google Patents
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Abstract
Description
ELECTRODE DE SOUDAGE NON CONSO+2ABLE
A BASE DE TUNGSTENE
La présente invention est relative à la technique des électrodes de soudage dites non consommables utilisées dans le procédé de soudage
TIG et concerne plus particulièrement les électrodes à base de tungstène utilisées pour mettre en oeuvre ledit procédé.NON CONSO + 2ABLE WELDING ELECTRODE
TUNGSTEN BASED
The present invention relates to the technique of so-called non-consumable welding electrodes used in the welding process.
TIG and relates more particularly to the tungsten-based electrodes used to implement said method.
La technique de soudage TIG utilise de façon classique des électrodes constituées d'une tige, généralement circulaire en tungstène pur.The TIG welding technique conventionally uses electrodes consisting of a rod, generally circular in pure tungsten.
Afin d'améliorer la tenue en service de ces électrodes il est connu d'ajouter au tungstène du thorium sous forme d'oxyde de thorium (thorine). Cette thorine, dans les électrodes existant sur le marché, est présente à raison d'environ 2 à 6 % en masse dans le tungstène.In order to improve the service life of these electrodes, it is known to add thorium to the tungsten in the form of thorium oxide (thorine). This thorin, in the electrodes existing on the market, is present at a rate of approximately 2 to 6% by mass in tungsten.
malgré l'augmentation de performance qu'il en résulte, on constate, pour des conditions de fonctionnements données (ampérage, longueur d'arc, matériau à souder, géométrie de ltélectrode) que la tenue en service de ces électrodes est très variable d'un lot à un autre. Cette variation est d'autant plus importante que l'électrode est utilisée pour des conditions de services sévères : tel est le cas lorsqu'on cherche à augmenter, par exemple dans les procédés de soudage automatiques, au delà de la limite ordinairement admise la densité de courant traversant l'electrode ceci pour augmenter la vitesse de soudage ou/et souder des matériaux à haut point de fusion ou/et relativement très conducteurs.Tel est le cas par exemple du soudage des aciers inoxydables ferritiques pour lesquels il est connu que l'apport d'énergie par unité de temps doit être supérieur de l'ordre de 50 % à l'apport d'énergie nécessaire pour un acier austénitique 18-8 classique, tous paramètres égaux par ailleurs.despite the resulting increase in performance, it can be seen, for given operating conditions (amperage, arc length, material to be welded, geometry of the electrode) that the service life of these electrodes is very variable from one batch to another. This variation is all the more important as the electrode is used for severe service conditions: this is the case when one seeks to increase, for example in automatic welding processes, beyond the limit ordinarily accepted the density. of current passing through the electrode this to increase the welding speed or / and to weld materials with high melting point or / and relatively very conductive. Such is the case for example of the welding of ferritic stainless steels for which it is known that the energy input per unit of time must be around 50% higher than the energy input required for a conventional 18-8 austenitic steel, all parameters being equal.
Ces problèmes se manifestent de façon particulièrement aigüe à partir de courants de l'ordre de 250 ampères, ou des énergies de soudure de l'ordre de 1,5 KJ/cm.These problems manifest themselves in a particularly acute manner from currents on the order of 250 amperes, or welding energies on the order of 1.5 KJ / cm.
Les électrodes s'usent alors de façon aléatoire et en général très rapidement. La pointe de l'électrode se déforme de façon incontrôlée souvent à partir de 1 à 2 heures et il devient impossible de contrôler l'arc issu de la pointe de l'électrode et d'assurer une bonne précision géométrique du cordon de soudure. Ceci est particulièrement gênant lorsque on utilise la technique TIG pour fabriquer à partir de feuillard sur une ligne continue des tubes soudés minces de haute précision et soumis à de sévères exigences de qualité.The electrodes then wear out randomly and generally very quickly. The tip of the electrode often deforms in an uncontrolled manner from 1 to 2 hours and it becomes impossible to control the arc coming from the tip of the electrode and to ensure good geometric precision of the weld bead. This is particularly troublesome when using the TIG technique to manufacture from thin strip on a continuous line of thin welded tubes of high precision and subject to severe quality requirements.
Indépendamment des problèmes de qualité, il devient impossible avec de telles électrodes de faire une gestion programmée d'atelier au niveau du suivi et du changement des électrodes.Regardless of the quality problems, it becomes impossible with such electrodes to make a programmed workshop management in terms of monitoring and changing the electrodes.
La présente invention cherche à définir une électrode TIG de soudage de structure et composition telle qu'elle ne présente pas les inconvénients décrits ci-dessus.The present invention seeks to define a TIG welding electrode of structure and composition such that it does not have the drawbacks described above.
On a recherché en particulier à obtenir une électrode résistant pendant une durée maximale et régulière aux très fortes densité de courant.In particular, efforts have been made to obtain an electrode which is resistant for a maximum and regular duration to very high current density.
L'électrode de soudure selon l'invention est constituée d'une matrice en tungstène dans laquelle il est ajouté du thorium sous forme de nodules d'oxyde de thorium ThO2 (appelé thorine) finement répartis, la teneur en thorine étant comprise entre 6 et 12 % en masse, la distance moyenne entre les nodules de thorine mesurée dans un plan quelconque perpendiculaire aux génératrices de l'électrode étant inférieure ou égale à 5,5 microns.The welding electrode according to the invention consists of a tungsten matrix in which thorium is added in the form of finely distributed thorium oxide ThO2 nodules (called thorine), the thorine content being between 6 and 12% by mass, the average distance between the thorinic nodules measured in any plane perpendicular to the generatrices of the electrode being less than or equal to 5.5 microns.
De préférence les nodules ont une forme allongée.Preferably the nodules have an elongated shape.
De préférence la dimension maximale moyenne des nodules de thorine mesurée selon les plans perpendiculaires aux génératrices de l'élec- trode est inférieure ou égale à un micron.Preferably the maximum average dimension of the thorinic nodules measured along the planes perpendicular to the generatrices of the electrode is less than or equal to one micron.
De préférence également, la dimension maximale des nodules de thorine mesurée dans un plan quelconque parallèle aux génératrices de l'électrode est inférieure ou égale à 10 microns.Preferably also, the maximum dimension of the thorin nodules measured in any plane parallel to the generatrices of the electrode is less than or equal to 10 microns.
On cherchera par ailleurs à obtenir comme matrice de base de l'électrode une matrice en tungstène la plus pure possible et ayant une structure à grains aussi fins que possible. Avantageusement l'électrode aura subi, au cours de sa fabrication une déformation dans le sens d'un étirage parallèlement à ses génératrices et les grains présenteront une structure allongée dans le sens des génératrices de l'électrode, le rapport dimension parallèle aux génératrices sur di mension perpendiculaire aux génératrices étant d'au moins 3.We will also seek to obtain as the base matrix of the electrode a tungsten matrix as pure as possible and having a grain structure as fine as possible. Advantageously, the electrode will have undergone, during its manufacture a deformation in the direction of stretching parallel to its generatrices and the grains will have an elongated structure in the direction of the generatrices of the electrode, the dimension ratio parallel to the generatrices on di mension perpendicular to the generators being at least 3.
Avantageusement l'utilisation de l'électrode selon l'invention comportera lors de la première mise en service une phase de préchauffage avec une densité de courant réduite par rapport à la densité de courant en service.Advantageously, the use of the electrode according to the invention will comprise, during the first start-up, a preheating phase with a current density reduced compared to the current density in service.
L'exemple ci-après, donné à titre non limitatif, illustre un mode particulier de réalisation de l'invention.The example below, given without limitation, illustrates a particular embodiment of the invention.
Pour le soudage automatique d'acier inoxydable férritique type Z2CTl8 on utilise une électrode selon l'invention ayant les caractéristiques suivantes
diamètre 3,2 mm angle de service 300
matrice tungstène contenant 7,6 % en masse de thorine
dimensions maximales des nodules de thorium
- parallèlement aux génératrices : 6 microns
- perpendiculairement aux génératrices : 1 micron
distance moyenne séparant les nodules de thorine dans un plan
perpendiculaire aux génératrices : 5 microns.For the automatic welding of ferritic stainless steel type Z2CTl8 an electrode according to the invention is used having the following characteristics
diameter 3.2 mm service angle 300
tungsten matrix containing 7.6% by mass of thorine
maximum dimensions of thorium nodules
- parallel to the generators: 6 microns
- perpendicular to the generators: 1 micron
mean distance separating thorinic nodules in a plane
perpendicular to the generators: 5 microns.
Une telle électrode a tenu en service, à une intensité de 280 ampères sous un voltage de 12 volts correspondant à une énergie de soudage de 1,5 KJ/cm pendant une durée de 15 heures sans retouche et en donnant une qualité de soudure et une régularité d'arc compatibles avec un très haut niveau de qualité des produits obtenus.Such an electrode held in service, at an intensity of 280 amperes at a voltage of 12 volts corresponding to a welding energy of 1.5 KJ / cm for a period of 15 hours without retouching and giving a quality of welding and a regularity of arc compatible with a very high level of quality of the products obtained.
Dans des conditions semblables, c'est-à-dire même dimension, mêmes paramètres de soudage, une électrode à base de tungstène présentant simplement 5,5 % de thorine en masse sous forme de nodules de thorine répartis non régulièrement, a tenu simplement 1 li 30 heures au bout desquelles il a fallu changer l'électrode pour maintenir les qualités de produit et de soudure exigées. Under similar conditions, that is to say the same dimension, same welding parameters, a tungsten-based electrode having simply 5.5% thorine by mass in the form of thorin nodules distributed not regularly, simply held 1 li 30 hours at the end of which it was necessary to change the electrode to maintain the qualities of product and welding required.
On voit ainsi que grâce à l'invention, les pourcentages de thorine associés à la répartition des nodules de thorine permettent d'obtenir de très bonnes performances en service et de résoudre les problèmes à la base de l'invention. It can thus be seen that, thanks to the invention, the percentages of thorin associated with the distribution of thorin nodules make it possible to obtain very good performance in service and to solve the problems underlying the invention.
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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FR8705563A FR2613650B1 (en) | 1987-04-13 | 1987-04-13 | NON-CONSUMABLE TUNGSTEN WELDING ELECTRODE |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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FR8705563A FR2613650B1 (en) | 1987-04-13 | 1987-04-13 | NON-CONSUMABLE TUNGSTEN WELDING ELECTRODE |
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Publication Number | Publication Date |
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FR2613650A1 true FR2613650A1 (en) | 1988-10-14 |
FR2613650B1 FR2613650B1 (en) | 1994-05-20 |
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Family Applications (1)
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FR8705563A Expired - Fee Related FR2613650B1 (en) | 1987-04-13 | 1987-04-13 | NON-CONSUMABLE TUNGSTEN WELDING ELECTRODE |
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FR (1) | FR2613650B1 (en) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2755213A1 (en) * | 1977-12-10 | 1979-06-13 | Duerrwaechter E Dr Doduco | Non-consumable tungsten electrode for arc welding in inert gas - where only the electrode tip contains addn. increasing electron emission |
EP0121786A1 (en) * | 1983-03-14 | 1984-10-17 | Mtu Motoren- Und Turbinen-Union MàNchen Gmbh | Electrode, especially for TIG welding |
-
1987
- 1987-04-13 FR FR8705563A patent/FR2613650B1/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2755213A1 (en) * | 1977-12-10 | 1979-06-13 | Duerrwaechter E Dr Doduco | Non-consumable tungsten electrode for arc welding in inert gas - where only the electrode tip contains addn. increasing electron emission |
EP0121786A1 (en) * | 1983-03-14 | 1984-10-17 | Mtu Motoren- Und Turbinen-Union MàNchen Gmbh | Electrode, especially for TIG welding |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
SCHWEISSEN UND SCHNEIDEN, vol. 18, no. 5, 1966, pages 220-226; D. FLEMMING: "Eigenschaften von Wolframelektroden zum WIG-Schweissen" * |
WELDING JOURNAL, vol. 30, no. 6, juin 1951, pages 529-531; N.A. CHAPIN et al.: "Tungsten-thoria electrodes for inert arc welding" * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FR2613650B1 (en) | 1994-05-20 |
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