FR2764220A1 - Procede et appareil de soudage sous gaz protecteur isolant et a electrode de tungstene - Google Patents

Abstract

L'invention concerne le soudage sous gaz protecteur isolant et à électrode de tungstène.Elle se rapporte à un procédé dans lequel deux protections gazeuses interne et externe sont formées coaxialement autour d'une électrode (17) de tungstène pour la création d'un arc, et plusieurs fils (5, 6) d'un matériau de charge avancent de façon continue vers la partie de création d'arc pour l'exécution d'une opération de soudage sous gaz protecteur isolant et à électrode (17) de tungstène. L'un au moins des fils (5, 6) avance en étant chauffé, sous forme d'un fil chaud (5), et un autre au moins des fils (5, 6) avance à un état non chauffé, sous forme d'un fil froid (6), afin qu'il refroidisse une mare fondue.Application au soudage de grandes structure avec toutes les orientations.

Description

La présente invention concerne un procédé et un appareil de soudage sous gaz protecteur isolant et à électrode de tungstène convenant au soudage d'un bâtiment ou d'une structure de grande dimension tel qu'une centrale électrique, en particulier pour assurer la mise à une attitude complète de soudage, y compris des attitudes verticale et ascendante de soudage d'un appareil de soudage, d'une manière stable et avec un rendement élevé de fusion.

Le procédé de soudage sous gaz protecteur isolant et à électrode de tungstène est très utilisé, comme procédé bien connu de soudage, pour divers travaux de soudage qui nécessitent une qualité élevée d'une partie soudée car, au cours du soudage sous gaz protecteur isolant et à électrode de tungstène, une partie à souder est séparée de l'air de l'atmosphère par un gaz protecteur projeté autour de l'électrode si bien qu'il empêche l'oxydation et la nitruration de cette partie. Cependant, le rendement de soudage n'est pas très bon dans un tel procédé de soudage sous gaz protecteur isolant et à électrode de tungstène, puisqu'il met en oeuvre une électrode infusible de tungstène, par rapport au procédé de soudage sous gaz protecteur isolant et à électrode métallique ou un autre procédé mettant en oeuvre une électrode fusible. Cependant, lorsque la vitesse d'avance d'un fil constituant un matériau de charge augmente excessivement, au-delà d'une limite de profondeur de pénétration de soudage du fil, il peut arriver qu'une partie du fil qui n'a pas été totalement fondue soit en butée contre une partie de fond (partie qui ne doit pas être soudée ou partie solide, telle qu'un cordon soudé auparavant) d'une mare fondue, si bien que l'état soudé est instable.

On a déjà essayé dans la technique de résoudre les problèmes précités. Par exemple, on a mis en oeuvre un procédé à double gaz protecteur dans lequel de doubles protections gazeuses interne et externe sont formées autour de l'électrode de tungstène afin que l'effet de pincement thermique soit accru et ainsi qu'un état d'étranglement de l'arc soit créé et accroisse la profondeur de pénétration de soudage. Des exemples de procédés de soudage sous gaz protecteur isolant et à électrode de tungstène mettant en oeuvre une telle technique à double protection par un gaz sont décrits dans la demande publiée et mise à l'inspection publique de brevet japonais n" Hei 6-71 446 qui a pour objet de rendre constante la profondeur de pénétration de soudage par réglage de la quantité de gaz transmis, et dans la demande publiée et mise à l'inspection publique de brevet japonais n Hei 7-227 673 selon laquelle une augmentation du rendement de fonctionnement est recherchée par accroissement de la masse volumique du gaz transmis.

Par ailleurs, on a aussi essayé d'envisager la nature du fil appliqué. Par exemple, on a proposé un procédé dans lequel plusieurs fils sont transmis simultanément afin qu'ils assurent une pénétration importante de soudage à haute tension, ou un procédé dans lequel le fil de soudage est chauffé par conduction du courant afin que la fusion du fil soit plus facile et que la pénétration de soudage soit accrue. Cependant, comme indiqué précédemment, dans ces procédés connus, on a essayé uniquement d'augmenter la pénétration du soudage par le fil, et ces procédés ont été mis en oeuvre séparément.

Pour le raccordement ou la jonction d'une grande structure, telle que la construction d'un grand bâtiment notamment d'une centrale électrique et/ou pour le raccordement ou la jonction d'une structure ayant une grande épaisseur, par exemple pour le raccordement de conduites, il faut que l'utilisation du soudage sous gaz protecteur isolant et à électrode de tungstène augmente la stabilité de soudage sans défaut de soudage, la vitesse de soudage, la vitesse de fusion du fil, etc. Cependant, à l'emplacement de soudage de la construction d'une centrale électrique par exemple, il faut que le soudage soit réalisé avec une position ou attitude de soudage pouvant prendre toutes les orientations pour l'appareil de soudage, par exemple une attitude normale descendante, une attitude verticale ou une attitude ascendante. Cependant, dans le soudage dans lequel l'appareil de soudage a une attitude verticale ou ascendante, la surface de la mare fondue au cours du soudage sous gaz protecteur isolant et à électrode de tungstène est dirigée horizontalement ou vers le bas si bien qu'il peut arriver que l'équilibre des forces agissant sur la mare fondue ne puisse être conservé convenablement et que la mare fondue puisse s'égoutter, même dans le procédé d'augmentation de l'amplitude de pénétration du fil de soudage de la technique antérieure indiqué précédemment. En conséquence, dans le cas où l'appareil de soudage doit pouvoir être utilisé avec toutes les attitudes, il est difficile d'utiliser les technologies classiques de soudage telles quelles si bien que, dans le procédé classique habituel de soudage sous gaz protecteur isolant et à électrode de tungstène, le soudage est réalisé à une vitesse de fusion qui est seulement de 10 ou 20 g/min pour le soudage d'acier. Ainsi, dans le procédé classique de soudage sous gaz protecteur isolant et à électrode de tungstène, bien qu'on puisse obtenir une partie soudée de haute qualité, le rendement de fusion est très faible, si bien que l'application de ce soudage sous gaz protecteur isolant et à électrode de tungstène présente une limite en pratique pour le soudage de structures importantes ou de grande épaisseur.

La présente invention a pour objet l'élimination en pratique des défauts ou inconvénients des procédés de la technique antérieure et elle concerne un procédé et un appareil de soudage sous gaz protecteur isolant et à électrode de tungstène permettant une augmentation remarquable du rendement de fusion avec une meilleure stabilité même lorsque l'appareil de soudage a une attitude verticale ou ascendante, avec un meilleur rendement de fonctionnement en pratique.

Ces objets peuvent être atteints selon l'invention grâce aux caractéristiques suivantes.

Dans le procédé classique de soudage, on a essentiellement tenté d'augmenter la dimension de la mare fondue par transmission de plusieurs fils ou par chauffage du fil.

Cependant, dans ce procédé classique, il est impossible de résoudre suffisamment le problème de l'égouttage de la matière fondue lors du soudage avec une attitude verticale ou ascendante de l'appareil de soudage, la mare fondue ne pouvant pas garder un état d'équilibre. Ce défaut n'apparaît pas si la mare fondue peut se refroidir rapidement afin que sa tension superficielle augmente. Ce résultat peut être obtenu par utilisation de la chaleur latente du fil lui-même ou en combinaison avec la capacité de fusion du soudage sous gaz protecteur isolant et à électrode de tungstène à double protection.

L'invention a été réalisée essentiellement compte tenu de ces problèmes.

La présente invention concerne, dans un premier aspect, un procédé de soudage sous gaz protecteur isolant et à électrode de tungstène dans lequel deux protections gazeuses interne et externe sont formées coaxialement autour d'une électrode de tungstène pour la création d'un arc, et plusieurs fils d'un matériau de charge avancent de façon continue vers la partie de création d'arc pour l'exécution d'une opération de soudage sous gaz protecteur isolant et à électrode de tungstène, dans lequel l'un au moins des fils avance en étant chauffé, sous forme d'un fil chaud, et l'un au moins des autres fils avance à un état non chauffé, sous forme d'un fil froid, afin qu'il refroidisse une mare fondue.

Dans un exemple préféré, le fil chaud est formé d'un fil plein, et le fil froid est formé d'un fil à filaments retordus. Lorsqu'un soudage de gorge en U est exécuté avec une pénétration complète du fil de soudage, le rapport L/h de la longueur L de la partie parallèle de pied d'un matériau à souder et de l'épaisseur h de la face de pied du matériau est réglé à une valeur supérieure à 2,4 et inférieure à 5,3, la longueur L étant réglée à une valeur supérieure à 6 mm et inférieure à 8 mm, et l'angle de gorge étant réglé à une valeur supérieure à 2" et inférieure à 8 .

Le procédé de soudage sous gaz protecteur isolant et à électrode de tungstène est appliqué avec un appareil de soudage sous gaz protecteur isolant et à électrode de tungstène ayant toutes les attitudes de soudage, y compris une attitude verticale et une attitude ascendante.

Dans l'aspect précité de l'invention, les fils qui doivent avancer sont classés en fils chauds et en fils froids, un fil chaud étant transmis à l'état chauffé et un fil froid sans être chauffé. Ainsi, le fil chaud a une vitesse de fusion accrue par l'effet de pincement thermique et l'opération de chauffage par transmission du gaz de double protection, si bien que la mare fondue a tendance à prendre une plus grande dimension. Cependant, selon l'invention, le fil froid est transmis simultanément afin qu'il refroidisse la mare fondue et empêche son augmentation de dimension. En conséquence, la dimension de la mare fondue peut rester convenable même lorsque la vitesse de fusion du fil chaud augmente. Grâce à ce réglage de la dimension de la mare fondue, cette dimension reste aussi convenablement faible même lorsque l'appareil de soudage fonctionne avec une attitude verticale ou ascendante, sans égouttage de la mare fondue et cependant avec conservation d'une vitesse élevée de fusion. Ainsi, l'opération de soudage peut être stable sans défaut de soudage et avec une vitesse stable et élevée de fusion.

Le fil à filaments retordus utilisé comme fil froid a une grande surface apparente si bien que les performances de fusion sont accrues et l'effet de refroidissement de la mare fondue est facilité. Le fil retordu a une propriété d'avance linéaire si bien qu'il peut être introduit en toute sécurité dans la mare fondue. L'utilisation du fil plein comme fil chaud permet une augmentation de la densité de courant assurant le chauffage par conduction du courant, par rapport à un fil retordu.

En outre, en ce qui concerne le réglage du rapport L/h, de la longueur parallèle du pied L, de l'épaisseur de la face du pied h et de l'angle de la gorge aux valeurs précitées, il faut noter les remarques suivantes. La partie parallèle du pied désigne des parties destinées à être soudées bout à bout, appartenant à deux matériaux à souder pour la formation d'une gorge en U et, dans le cas d'une grande longueur L, la largeur de la gorge augmente, si bien qu'il faut plus de remplissage au moment de la formation initiale (première formation) de la couche fondue et de plus grands nombres de trajets de soudage de l'appareil. Au contraire, dans le cas d'une petite longueur L, la largeur de la gorge est réduite si bien que la formation de la mare fondue est insuffisante et, dans un cas désavantageux, une partie évidée peut se former du côté de la face arrière de la gorge en donnant une condition instable de soudage. Dans le cas d'une grande épaisseur h de la face du pied, il est difficile d'obtenir un état de fusion stable, et le côté de la surface arrière de la gorge peut avoir un état suspendu et, au contraire, dans le cas d'une petite épaisseur h, le côté de la surface arrière peut être fondu. Cependant, ces inconvénients ou défauts peuvent être corrigés par réglage des valeurs précitées aux indications de l'invention dans le cas où la chaleur fournie lors du soudage pour la formation de la première couche est réglée entre 2 250 et 2 700 J/cm.

Le soudage de la gorge en U est réalisé pour l'obtention d'un soudage efficace avec un nombre réduit de trajets de soudage de l'appareil et, dans le cas d'un grande angle de gorge, le nombre de trajets est accru lors de la formation des couches supérieures soudées et, dans le cas d'un petit angle de gorge, le défaut de soudage risque d'apparaître dans les parties de coin des trajets respectifs de soudage de l'appareil. De tels problèmes peuvent être résolus par utilisation d'un angle de gorge ayant la valeur précitée selon l'invention.

Dans le cas d'une attitude verticale ou ascendante de soudage de l'appareil, selon l'invention, un état stable et suffisant de soudage peut être obtenu avec un état convenable de la mare fondue et sans égouttage de la matière fondue.

Dans un autre aspect, l'invention concerne un appareil de soudage sous gaz protecteur isolant et à électrode de tungstène qui comprend
une alimentation en courant de soudage destinée à transmettre un courant électrique pour l'exécution d'un soudage,
un dispositif d'alimentation en gaz protecteur destiné à transmettre deux types de gaz,
une électrode de tungstène connectée au dispositif d'alimentation en courant de soudage,
un chalumeau de soudage placé coaxialement autour de l'électrode de tungstène et ayant deux protections gazeuses interne et externe obtenues avec des buses de projection de gaz par lesquelles des gaz sont projetés,
plusieurs fils destinés à avancer vers une partie sur laquelle les gaz sont projetés par les buses de projection de gaz,
un dispositif d'avance de fils destiné à faire avancer de façon continue les fils vers la partie dans laquelle l'arc de soudage est créé à l'aide des gaz projetés, et
un dispositif de chauffage connecté aux fils, sauf à au moins un fil, et destiné à chauffer les fils.

Dans un exemple préféré de cet aspect, ledit fil au moins est composé d'un fil froid qui n'est pas chauffé. Les fils sont sous forme de deux fils comprenant un fil chaud qui est chauffé par le dispositif de chauffage et un fil froid qui n'est pas chauffé. Le fil chaud est composé d'un fil plein et le fil froid est composé d'un fil de filaments retordus. La buse de projection de gaz de la protection gazeuse externe a une partie d'extrémité qui se rétrécit vers l'intérieur afin qu'elle projette le gaz de protection qui converge.

Dans l'appareil de soudage ayant la structure précitée, on peut obtenir pratiquement les mêmes effets et résultats avantageux qu'indiqués précédemment en référence au procédé de soudage sous gaz protecteur isolant et à électrode de tungstène selon l'invention.

Dans un aspect plus concret, l'invention concerne un procédé de soudage sous gaz protecteur isolant et à électrode de tungstène mis en oeuvre par un appareil de soudage qui comprend un dispositif d'alimentation en courant de soudage destiné à transmettre un courant électrique, un dispositif d'alimentation en gaz protecteur destiné à transmettre des gaz protecteurs, une électrode de tungstène connectée à l'alimentation en courant de soudage, un chalumeau de soudage placé coaxialement autour de l'électrode de tungstène et ayant deux protections gazeuses interne et externe possédant des buses de projection de gaz par lesquelles des gaz sont projetés, plusieurs fils destinés à avancer vers une partie sur laquelle les gaz sont projetés par les buses de projection de gaz, un dispositif d'avance de fils, et un dispositif de chauffage connecté aux fils sauf à un fil au moins, pour le chauffage des fils, et le procédé de soudage sous gaz protecteur isolant et à électrode de tungstène comprend les étapes suivantes
la transmission de gaz protecteurs dans les protections gazeuses interne et externe et la projection des gaz protecteurs par les buses de projection vers une partie à laquelle est créé un arc de soudage,
l'avance constante des fils, sauf un fil au moins, a l'état chauffé par le dispositif de chauffage vers ladite partie lorsque les fils chauds passent dans les dispositifs d'avance de fils, et
l'avance continue dudit fil au moins qui n'est pas chauffé, vers ladite partie, sous forme d'un fil froid par l'intermédiaire du dispositif d'avance de fils, pratiquement en même temps que l'avance des fils chauds.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'exemples de réalisation, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels
la figure 1 est un schéma illustrant un procédé de soudage sous gaz protecteur isolant et à électrode de tungstène dans un mode de réalisation de l'invention, par mise en oeuvre d'un appareil de soudage sous gaz protecteur isolant et à électrode de tungstène selon l'invention
la figure 2 est une vue schématique de l'ensemble d'un appareil de soudage sous gaz protecteur isolant et à électrode de tungstène de la figure 1
la figure 3 représente la forme d'une gorge de soudage dans le mode de réalisation précité
la figure 4 est une vue représentant un état de soudage du mode de réalisation précité
la figure 5 est une vue représentant un trajet de soudage dans le mode de réalisation précité ; et
la figure 6 est un graphique représentant une relation entre la vitesse de soudage et la vitesse de fusion, sous forme du résultat d'un essai dans le mode de réalisation précité.

La figure 1 représente la structure essentielle (chalumeau de soudage) de l'appareil de soudage sous gaz protecteur isolant et à électrode de tungstène selon l'invention, et la figure 2 représente l'ensemble de la structure.

Sur la figure 2, l'appareil de soudage sous gaz protecteur isolant et à électrode de tungstène selon l'invention comprend un ensemble 2 à rails placé le long du pied de soudage d'un matériau à souder, et un chariot ou bogie mobile 3 monté afin qu'il se déplace sur l'ensemble à rails 2 par l'intermédiaire de roues, non représentées. Un chalumeau de soudage 4 ayant une double structure protectrice de gaz de soudage sous gaz protecteur isolant et à électrode de tungstène est disposé sur le bogie 3. Deux dispositifs 7 et 8 d'avance de fils métalliques 5 et 6 constituant un matériau de charge sont placés à l'avant et à l'arrière, à des positions qui se trouvent de part et d'autre du chalumeau de soudage 4, comme indiqué sur la figure 2, dans la direction A de déplacement du bogie 3 afin que l'un des fils 5 transmis par le dispositif 7 placé à la partie avant dans la direction d'avance du chalumeau soit chauffé par un dispositif 9 de chauffage par conduction d'un courant, composé d'une alimentation 10 de chauffage de fil et d'un organe 11 de connexion. L'appareil de soudage comporte en outre une alimentation 12 de soudage destinée à transmettre un courant de soudage et deux bouteilles 13 et 14 de gaz destinées à transmettre les gaz protecteurs qui forment la double protection gazeuse. Un dispositif 15 de la commande de soudage est aussi destiné à régler le déplacement du bogie 3, le fonctionnement du chalumeau 4, l'avance des fils 5 et 6 et le fonctionnement de l'alimentation 12 de soudage et de l'alimentation 10 de chauffage. Ces commandes avec transmission de gaz et transmission d'énergie sont réalisées par l'intermédiaire d'un dispositif à câbles comprenant des tubes souples, des câbles, des conduites ou analogues.

Comme l'indique la figure 1, le chalumeau 4 de soudage comporte une électrode 17 de tungstène et des coupelles interne et externe 18 et 19 de protection qui sont placées coaxialement autour de l'électrode 17 de tungstène. Ces coupelles 18 et 19 constituent une double structure de protection gazeuse ayant des extrémités avant (inférieures sur la figure) constituant des buses 20 et 21 de projection de gaz. La buse externe de projection de gaz a une forme qui se rétrécit vers l'intérieur afin qu'elle fasse converger le gaz protecteur externe projeté.

Un gaz central 22 constituant un gaz protecteur interne, par exemple de l'argon, de l'hélium, de l'hydrogène ou un mélange de ces gaz, est transmis dans la coupelle interne 18 au centre de laquelle est placée l'électrode 17 de tungstène, et un gaz protecteur externe 23, tel que l'argon ou analogue, est transmis entre les coupelles 18 et 19. Ces gaz 22 et 23 sont transmis depuis la partie supérieure sur la figure et sont projetés vers l'extérieur par les buses 20 et 21 respectivement pour la formation d'un arc 24 de soudage sous gaz protecteur isolant et à électrode de tungstène. Les gaz projetés convergent par transmission obliquement vers l'intérieur du gaz protecteur externe 23.

Deux fils 5 et 6 sont introduits dans la partie 24 d'arc de soudage sous gaz protecteur isolant et à électrode de tungstène. L'un des fils 5 est un fil plein et il est introduit par le dispositif 7 d'avance depuis la partie avant du chalumeau 4. Le fil 5 est chauffé par le dispositif 9 de chauffage de fil et constitue un fil chaud. L'autre fil 6 est un fil retordu et il est introduit par le dispositif 8 d'avance depuis l'arrière du chalumeau 4. Le fil 6 est un fil froid qui n'est pas chauffé.

Lorsque le soudage sous gaz protecteur isolant et à électrode de tungstène est réalisé, le chalumeau 4 est transporté par le bogie 3 dans la direction A de déplacement sur la figure 2, et le soudage sous gaz protecteur isolant et à électrode de tungstène est réalisé sur la partie de matériau 1 (organe) à souder, si bien qu'un cordon soudé 25 se forme comme l'indique la figure 1.

Le procédé de soudage sous gaz protecteur isolant et à électrode de tungstène selon l'invention mis en oeuvre à l'aide de l'appareil de soudage ayant la structure précitée est maintenant décrit en référence au résultat d'un essai exécuté par la demanderesse.

La figure 3 représente une forme de gorge du matériau 1 utilisé pour le soudage, la figure 4 représente l'état de l'arc de soudage 24 et des gaz protecteurs au niveau de la partie de gorge, et la figure 5 représente un état soudé par des trajets de soudage de l'appareil, de la couche initiale à la couche finale soudées.

Bien que, au cours de l'essai considéré, le soudage sous gaz protecteur isolant et à électrode de tungstène soit exécuté sur divers types d'aciers inoxydables et d'aciers au carbone, on décrit l'invention dans la suite dans le cas d'une plaque d'acier SUS 316 (épaisseur de plaque de 40 mm) comme matériau à souder, les fils 5 et 6 étant formés de la même substance que le matériau 1 (avec un diamètre de 0,9 à 1,2 mm), et les opérations de soudage ont été réalisées avec l'appareil de soudage ayant des attitudes verticale et ascendante pour le soudage bout à bout de la gorge en U à pénétration totale de soudage sur toutes les surfaces pratiquement des parties des matériaux à souder.

Dans ce cas, la gorge représentée sur la figure 3 a été réglée afin que la partie parallèle de pied 26 du matériau à souder ait une longueur L dépassant 6 mm mais inférieure à 8 mm, avec une face de pied d'épaisseur h supérieure à 1,5 mm mais inférieure à 2,5 mm, c'est-à-dire que le rapport
L/h était supérieur à 2,4 et inférieur à 5,3. L'angle () (angle d'inclinaison) a été réglé à plus de 2" et moins de 8 , et le rayon interne R de la partie parallèle de pied 26 a été réglé à plus de 1 mm et moins de 3 mm.

Comme l'indique la figure 4, l'électrode 17 de tungstène du chalumeau 4 a alors été introduite à une partie inférieure de la gorge afin que les buses 20 et 21 de projection de gaz des coupelles 18 et 19 se trouvent sur la partie ouverte de la gorge. Dans ces conditions, le soudage sous gaz protecteur isolant et à électrode de tungstène a été réalisé. L'état de soudage a été observé pendant l'opération de soudage. Au cours de cette observation, l'arc 24 qui a convergé a été formé par écoulement du gaz central 22, tel que l'argon, l'hélium, l'hydrogène ou un de leurs mélanges, à l'intérieur de la coupelle interne 18, et une condition de transmission d'une quantité élevée de chaleur a été créée par l'arc 24. La quantité de chaleur fournie était comprise entre 2 250 et 2 700 J/cm.

Le fil chaud 5 transmis par l'un des dispositifs 7 d'avance de fils a subi la fusion sous l'action de cette quantité élevée de chaleur avec un coefficient de fusion et une mare fondue stable 27 s'est formée. D'autre part, grâce à la transmission de l'autre fil froid 6 à l'aide de l'autre dispositif 8, la mare fondue 27 a été refroidie si bien que, dans le cas où l'appareil de soudage avait une attitude verticale ou ascendante, le matériau fondu ne s'est pas égoutté.

Grâce aux opérations précitées, dix couches soudées allant d'une couche initiale (1) à une couche finale (10) représentées sur la figure 5 ont été formées suivant un trajet pour chaque couche de l'appareil de soudage le long de la partie du matériau à souder.

A la suite de ces opérations de soudage, lorsqu'un soudage vers le bas a été réalisé, on a obtenu un rendement élevé de fusion à une vitesse de soudage de 150 à 350 mm/min et une vitesse de fusion d'environ 60 g/min avec un courant de soudage (courant moyen) de 390 à 400 A.

En outre, lors d'un soudage avec une attitude verticale ou ascendante, on a obtenu un rendement élevé de fusion à une vitesse de soudage de 60 à 160 mm/min et une vitesse de fusion d'environ 40 g/min avec un courant de soudage (courant moyen) de 260 à 300 A.

A titre de comparaison, un essai identique a été réalisé par mise en oeuvre d'un procédé classique de soudage sous gaz protecteur isolant et à électrode de tungstène a un seul fil. A la suite de cet essai, on n'a obtenu qu'une faible vitesse de fusion de 10 à 15 g/min lors des soudages avec l'appareil ayant chacune des attitudes descendante, verticale et ascendante, si bien que le rendement de fusion obtenu par mise en oeuvre du procédé classique de soudage sous gaz protecteur isolant et à électrode de tungstène était faible. Ainsi, dans le mode de réalisation décrit de l'invention, la vitesse de fusion est plus de deux fois celle qui peut être obtenue avec le procédé classique si bien que le rendement de fusion peut être remarquablement accru.

La figure 6 est un graphique représentant les caractéristiques de mise en oeuvre de l'invention, au cours d'un résultat d'essai représentant la relation entre la vitesse de soudage portée en ordonnées en millimètres par minute (mm/min) et la vitesse de fusion portée en abscisses en grammes par minute (g/min) dans le cas où le fil chaud 5 et le fil froid 6 étaient utilisés séparément. Cet essai a été réalisé lorsque l'appareil de soudage avait une attitude verticale.

Sur la figure 6, dans le cas du soudage sous gaz protecteur isolant et à électrode de tungstène uniquement avec le fil chaud 5, on a obtenu un état de soudage de qualité stable sans défaut de soudage dans la région des vitesses de soudage d'environ 60 mm/min avec une vitesse de fusion supérieure à 40 mm/min, comme indiqué par les cercles sombres. On constate ainsi que, lorsque seul le fil chaud 5 est utilisé, la zone stable de soudage se trouve du côté des vitesses élevées de soudage et des vitesses élevées de fusion. D'autre part, dans le cas du soudage sous gaz protecteur isolant et à électrode de tungstène avec uniquement le fil froid 6, l'état de soudage de qualité stable se trouve dans la région de la vitesse de soudage de 40 à 80 mm/min avec une vitesse de fusion de 25 à 30 mm/min, comme indiqué par les cercles clairs. On constate d'après ce fait que, lorsque seul le fil froid 6 est utilisé, la zone stable de soudage se trouve du côté des vitesses élevées de soudage et des vitesses élevées de fusion. En outre, dans un autre essai dans lequel seul le fil froid 6 a été utilisé avec une plus grande vitesse de fusion de 25 à 40 mm/min, les parties soudées avaient une qualité défectueuse, comme indiqué par les triangles clairs.

D'après les résultats des essais de la figure 6, il apparaît que les fonctions et effets perfectionnés suivants de soudage peuvent être obtenus grâce à l'invention.

Ainsi, dans le soudage sous gaz protecteur isolant et à électrode de tungstène à double protection gazeuse, l'arc 24 converge à cause de l'effet de pincement thermique obtenu par augmentation de la vitesse du courant du gaz central 22 si bien que la chaleur de soudage peut être transmise avec une densité élevée d'énergie. En conséquence, la profondeur de pénétration de soudage devient grande par rapport à la valeur obtenue par le soudage sous gaz protecteur isolant et à électrode de tungstène classique effectué avec le même courant d'arc. Dans le soudage sous gaz protecteur isolant et à électrode de tungstène classique, à cause de la limite de profondeur de pénétration de soudage, lorsque la vitesse d'avance du fil augmente, une partie d'extrémité avant du fil qui est introduite, qui n'a pas subi une fusion totale, est en butée contre la partie inférieure (partie solide) de la mare fondue, si bien que la condition de soudage est instable.

Au contraire, dans le soudage sous gaz protecteur isolant et à électrode de tungstène à double protection gazeuse, la profondeur de pénétration de soudage peut être importante, si bien que l'état stable de soudage peut être créé même lorsque le fil avance à une plus grande vitesse d'avance. Cependant, dans le cas où la pénétration élevée est obtenue par le soudage sous gaz protecteur isolant et à électrode de tungstène à double protection, il existe une limite à la vitesse d'avance du fil. Selon l'invention, le fil 5 est chauffé par conduction d'un courant, sous forme d'un fil chaud, afin que la vitesse de fusion du film 5 luimême soit accrue, si bien qu'il est possible d'augmenter encore la vitesse d'avance du fil.

En outre, lorsque la vitesse de fusion doit être accrue par chauffage par conduction d'un courant dans le procédé de soudage sous gaz protecteur isolant et à électrode de tungstène à double protection gazeuse, un problème est posé par les attitudes de l'appareil de soudage. Ainsi, dans le cas d'une attitude descendante de l'appareil, l'état de soudage stable peut être obtenu même avec une plus grande mare fondue formée grâce à la plus grande vitesse de fusion.

Cependant, dans le cas où l'appareil de soudage a une attitude verticale ou ascendante, lorsque la vitesse de fusion augmente, il peut arriver qu'un bon équilibre des forces agissant sur la mare fondue ne soit pas conservé et que l'état de soudage stable ne puisse pas être obtenu.

Au contraire, selon l'invention, le fil chaud 5 et le fil froid 6 avancent et la mare fondue 27, qui a tendance à augmenter à cause du chauffage par conduction du courant par le fil chaud 5, est refroidie et est donc réduite par insertion du fil froid 6. En conséquence, la dimension de la mare fondue 27 peut être faible même avec une plus grande vitesse de fusion par rapport au cas où seul le fil chaud 5 est introduit.

Comme indiqué précédemment et par les résultats de l'essai, selon l'invention, le procédé de soudage sous gaz protecteur isolant et à électrode de tungstène à double protection gazeuse est mis en oeuvre par avance et insertion du fil chaud 5 avec le fil froid 6. Selon l'invention, la mare fondue peut garder une dimension convenable même avec une plus grande vitesse de fusion pour toutes les attitudes de l'appareil de soudage, même les attitudes verticale et ascendante, si bien que la matière fondue ne peut pas tomber et l'état de soudage peut être stable avec un rendement élevé de fusion.

En outre, comme le fil froid 6 est constitué d'un fil à filaments retordus, la totalité de la surface peut être accrue par rapport à l'utilisation d'un fil plein, et le rendement de fusion est accru. En outre, le fil retordu a une excellente propriété d'avance linéaire si bien que le fil froid peut avancer et être introduit de façon très stable et le soudage obtenu peut encore être réalisé avec un rendement stable et élevé de fusion.

En outre, dans le soudage d'une gorge en U, lors du fonctionnement avec une pénétration totale, le rapport L/h (longueur L de la partie parallèle 26 de pied/épaisseur h de la face du pied) est réglé à une valeur supérieure à 2,4 et inférieure à 5,3, la longueur de la partie parallèle de pied est réglée à plus de 6 mm et moins de 8 mm, et l'angle d'inclinaison (angle de gorge) est réglé à moins de 8 , si bien qu ' une pénétration stable de soudage et une forme stable du cordon peuvent être obtenues avec une quantité de chaleur introduite comprise entre 2 250 et 2 700 J/cm.

Il faut noter que l'invention n'est pas limitée par l'exemple précité et ainsi, bien que seuls un fil chaud 5 et un fil froid 6 soient utilisés dans l'exemple préféré, plusieurs fils chauds 5 et plusieurs fils froids 6 peuvent aussi être utilisés le cas échéant.

Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux procédés et appareils qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemple non limitatif sans sortir du cadre de l'invention.

Claims (10)

REVENDICATIONS

1. Procédé de soudage sous gaz protecteur isolant et à électrode de tungstène, caractérisé en ce que deux protections gazeuses interne et externe sont formées coaxialement autour d'une électrode (17) de tungstène pour la création d'un arc, et plusieurs fils (5, 6) d'un matériau de charge avancent de façon continue vers la partie de création d'arc pour l'exécution d'une opération de soudage sous gaz protecteur isolant et à électrode (17) de tungstène, dans lequel l'un au moins des fils (5, 6) avance en étant chauffé, sous forme d'un fil chaud (5), et l'un au moins des autres fils (5, 6) avance à un état non chauffé, sous forme d'un fil froid (6), afin qu'il refroidisse une mare fondue (27).

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le fil chaud (5) est formé d'un fil plein, et le fil froid (6) est formé d'un fil à filaments retordus.

3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un soudage de gorge en U est exécuté avec une pénétration complète du fil de soudage, le rapport L/h de la longueur L de la partie parallèle de pied d'un matériau à souder et de l'épaisseur h de la face de pied du matériau est réglé à une valeur supérieure à 2,4 et inférieure à 5,3, la longueur L étant réglée à une valeur supérieure à 6 mm et inférieure à 8 mm, et l'angle de gorge étant réglé à une valeur supérieure à 2" et inférieure à 8".

4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le procédé de soudage sous gaz protecteur isolant et à électrode (17) de tungstène est appliqué avec un appareil de soudage sous gaz protecteur isolant et à électrode (17) de tungstène ayant toutes les attitudes de soudage, y compris une attitude verticale et une attitude ascendante.

5. Appareil de soudage sous gaz protecteur isolant et à électrode de tungstène, caractérisé en ce qu'il comprend

une alimentation en courant de soudage destinée à transmettre un courant électrique pour l'exécution d'un soudage,

un dispositif d'alimentation en gaz protecteur destiné à transmettre deux types de gaz,

une électrode (17) de tungstène connectée au dispositif d'alimentation en courant de soudage,

un chalumeau (4) de soudage placé coaxialement autour de l'électrode (17) de tungstène et ayant deux protections gazeuses interne et externe obtenues avec des buses (20, 21) de projection de gaz par lesquelles des gaz sont projetés,

plusieurs fils (5, 6) destinés à avancer vers une partie sur laquelle les gaz sont projetés par les buses (20, 21) de projection de gaz,

un dispositif (7, 8) d'avancede fils (5, 6) destiné à faire avancer de façon continue les fils (5, 6) vers la partie dans laquelle l'arc de soudage est créé à l'aide des gaz projetés, et

un dispositif de chauffage connecté aux fils (5, 6), sauf à au moins un fil, et destiné à chauffer les fils.

6. Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit fil au moins est composé d'un fil froid (6) qui n'est pas chauffé.

7. Appareil selon la revendication 6, caractérisé en ce que les fils (5, 6) sont sous forme de deux fils comprenant un fil chaud (5) qui est chauffé par le dispositif de chauffage et un fil froid (6) qui n'est pas chauffé.

8. Appareil selon la revendication 7, caractérisé en ce que le fil chaud (5) est composé d'un fil plein et le fil froid (6) est composé d'un fil de filaments retordus.

9. Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que la buse (20, 21) de projection de gaz de la protection gazeuse externe a une partie d'extrémité qui se rétrécit vers l'intérieur afin qu'elle projette le gaz de protection qui converge.

10. Procédé de soudage sous gaz protecteur isolant et à électrode de tungstène mis en oeuvre par un appareil de soudage qui comprend un dispositif d'alimentation en courant de soudage destiné à transmettre un courant électrique, un dispositif d'alimentation en gaz protecteur destiné à transmettre des gaz protecteurs, une électrode (17) de tungstène connectée à l'alimentation en courant de soudage, un chalumeau (4) de soudage placé coaxialement autour de l'électrode (17) de tungstène et ayant deux protections gazeuses interne et externe possédant des buses (20, 21) de projection de gaz par lesquelles des gaz sont projetés, plusieurs fils (5, 6) destinés à avancer vers une partie sur laquelle les gaz sont projetés par les buses (20, 21) de projection de gaz, un dispositif (7, 8) d'avancede fils (5, 6), et un dispositif de chauffage connecté aux fils sauf à un fil au moins, pour le chauffage des fils, le procédé de soudage sous gaz protecteur isolant et à électrode (17) de tungstène étant caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes

la transmission de gaz protecteurs dans les protections gazeuses interne et externe et la projection des gaz protecteurs par les buses (20, 21) de projection vers une partie à laquelle est créé un arc de soudage,

l'avance constante des fils (5, 6), sauf un fil au moins, a l'état chauffé par le dispositif de chauffage vers ladite partie lorsque les fils chauds passent dans les dispositifs (7, 8) d'avancede fils (5, 6), et

l'avance continue dudit fil au moins qui n'est pas chauffé, vers ladite partie, sous forme d'un fil froid (6) par l'intermédiaire du dispositif (7, 8) d'avancede fils (5, 6), pratiquement en même temps que l'avance des fils chauds.