FR3105935A1 - Torch intended for a single-source bicathode TIG welding machine - Google Patents
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Abstract
Titre : Torche destinée à une machine de soudage TIG bicathodes monosource Torche (1) destinée à une machine de soudage TIG reliée à une source de courant électrique, comportant un circuit de liquide de refroidissement (8) et délimitant à sa partie interne un alésage ouvert vers l’extérieur connecté à une alimentation en gaz inerte de protection (12) et dans lequel s’étendent des électrodes en tungstène (20), faisant office de cathode, cette torche (1) comportant un corps de torche isolé (3), un diffuseur (5) du gaz inerte de protection et une buse d’évacuation (6) vissée sur le diffuseur (5), caractérisée en ce que le corps de torche (3), le diffuseur (5) et, le cas échéant, la buse (6) sont constitués par des éléments métalliques, le corps de torche (3) comporte au moins deux puits (19) dans lesquels sont montées au moins deux électrodes en tungstène (20) maintenues au moyen de coins de serrage (21). Figure 3Title: Torch intended for a single-source bicathode TIG welding machine Torch (1) intended for a TIG welding machine connected to an electric current source, comprising a cooling liquid circuit (8) and delimiting at its internal part an open bore outwards connected to a supply of inert protective gas (12) and in which extend tungsten electrodes (20), acting as a cathode, this torch (1) comprising an insulated torch body (3), a diffuser (5) of the protective inert gas and an evacuation nozzle (6) screwed onto the diffuser (5), characterized in that the torch body (3), the diffuser (5) and, where appropriate, the nozzle (6) consist of metal elements, the torch body (3) comprises at least two wells (19) in which are mounted at least two tungsten electrodes (20) held by means of clamping wedges (21) . Figure 3
Description
DOMAINE DE L’INVENTIONFIELD OF THE INVENTION
La présente invention a pour objet une torche bicathodes monosource destinée à une machine de soudage TIG adaptée au soudage ou au rechargement de pièces métalliquesThe subject of the present invention is a single-source dual-cathode torch intended for a TIG welding machine suitable for welding or hardfacing metal parts.
ETAT DE LA TECHNIQUESTATE OF THE ART
Les spécialistes dans le domaine du soudage ont développé et utilisent depuis plusieurs dizaines d’années des machines de soudage dites TIG ("Tungsten Inert Gaz") permettant d’effectuer des opérations de soudage ou de rechargement à l’arc électrique avec une cathode en tungstène sous atmosphère d’un gaz inerte de protection.Specialists in the field of welding have developed and have been using so-called TIG ("Tungsten Inert Gas") welding machines for several decades, making it possible to carry out welding or electric arc recharging operations with a cathode in tungsten under an inert protective gas atmosphere.
De telles machines de soudage TIG conventionnelles sont classiquement équipées d’une torche comportant un circuit de liquide de refroidissement et notamment d’eau de refroidissement.Such conventional TIG welding machines are conventionally equipped with a torch comprising a cooling liquid circuit and in particular cooling water.
Le corps d’une telle torche comprend un alésage central renfermant une pince portant une électrode qui est immobilisée par l’action d’un bouchon.The body of such a torch comprises a central bore containing a clamp carrying an electrode which is immobilized by the action of a plug.
Du côté opposé, l’alésage est obstrué par un diffuseur qui, d’une part, bloque l’électrode et d’autre part, permet la diffusion laminaire d’un jet de gaz inerte de protection qui arrive en règle générale dans la partie supérieure de l’alésage central qui est connectée à une alimentation extérieure.On the opposite side, the bore is obstructed by a diffuser which, on the one hand, blocks the electrode and on the other hand, allows the laminar diffusion of a jet of inert protective gas which generally arrives in the part top of the center bore which is connected to an external power supply.
Une buse, en règle générale, en céramique canalise et oriente le flux de gaz inerte de protection à la sortie du diffuseur.A nozzle, as a rule, made of ceramic channels and directs the flow of inert protective gas at the outlet of the diffuser.
Il est à noter que l’électrode fait office de cathode et permet d’établir l’arc électrique avec la pièce à souder ou à recharger.It should be noted that the electrode acts as a cathode and makes it possible to establish the electric arc with the part to be welded or to be recharged.
Le corps de telles torches est isolé par enrobage ou intégré dans un boîtier isolant.The body of such torches is insulated by coating or integrated into an insulating casing.
La buse permettant de canaliser et d’orienter le gaz inerte de protection est, en règle générale, essentiellement symétrique en rotation notamment cylindrique et est vissée sur le diamètre extérieur du diffuseurThe nozzle for channeling and directing the inert shielding gas is, as a general rule, essentially rotationally symmetrical, in particular cylindrical, and is screwed onto the outside diameter of the diffuser.
Les spécialistes ont cherché à améliorer de telles machines de soudage TIG conventionnelles et ont ainsi développé des machines de soudage TIG dites "bicathodes" qui permettent la génération d’un arc fusionné qui présente des caractéristiques différentes d’un arc TIG simple avec de nombreux avantages qui permettent un accroissement des performances, en particulier du taux de dépôt tant en soudage qu’en rechargement.Specialists have sought to improve such conventional TIG welding machines and have thus developed so-called "bicathode" TIG welding machines which allow the generation of a merged arc which has characteristics different from a simple TIG arc with many advantages. which allow an increase in performance, in particular in the rate of deposition both in welding and in hardfacing.
De telles machines de soudage TIG bicathodes comportent deux torches jumelées totalement indépendantes et isolées l’une de l’autre et nécessitent deux sources distinctes pour l’alimentation en courant de chacune des deux cathodes, ce qui a pour conséquence que ces machines sont particulièrement lourdes et complexes.Such dual-cathode TIG welding machines comprise two twin torches which are totally independent and insulated from each other and require two separate sources for supplying current to each of the two cathodes, which has the consequence that these machines are particularly heavy. and complex.
BUT DE L’INVENTIONPURPOSE OF THE INVENTION
L’idée à la base de l’invention a consisté à chercher à remédier à ces inconvénients grâce au développement d’une torche bicathodes monosource susceptible d’être montée sur une machine de soudage TIG conventionnelle donc de permettre de transformer une machine TIG conventionnelle en une machine bicathodes de façon à diminuer considérablement la complexité, le poids et les coûts d’une telle machine par rapport aux machines bicathodes existantes du fait de la suppression d’une des deux sources de courant de soudage, de la simplification des réseaux de câbles de puissance et de la simplicité de la programmation qui reste quasi identique à celle utilisée en soudage TIG.The idea underlying the invention consisted in seeking to remedy these drawbacks by developing a single-source dual-cathode torch capable of being mounted on a conventional TIG welding machine, thus making it possible to transform a conventional TIG machine into a a dual-cathode machine so as to considerably reduce the complexity, the weight and the costs of such a machine compared with existing dual-cathode machines due to the elimination of one of the two sources of welding current, the simplification of the cable networks of power and the simplicity of the programming which remains almost identical to that used in TIG welding.
L’enjeu consiste donc à transformer une machine TIG conventionnelle en une machine TIG bicathodes par un moyen simple, en l’occurrence le changement de la torche, pour accroître considérablement ses performances tant pour le soudage que pour le rechargement.The challenge therefore consists in transforming a conventional TIG machine into a dual-cathode TIG machine by a simple means, in this case changing the torch, to considerably increase its performance both for welding and for hardfacing.
EXPOSE ET AVANTAGES DE L’INVENTIONDESCRIPTION AND ADVANTAGES OF THE INVENTION
La présente invention a ainsi pour objet une torche destinée à une machine de soudage TIG bicathodes monosource du type susmentionné c’est-à-dire équipée d’une torche comportant un circuit de liquide de refroidissement et délimitant à sa partie interne un alésage ouvert vers l’extérieur connecté à une alimentation en un gaz inerte de protection et dans lequel s’étendent des électrodes en tungstène faisant saillie sur un côté ou premier côté de cette torche, faisant office de cathode et coopérant avec une pièce métallique à souder ou à recharger faisant office d’anode pour produire un arc électrique.The present invention thus relates to a torch intended for a single-source dual-cathode TIG welding machine of the aforementioned type, that is to say equipped with a torch comprising a cooling liquid circuit and delimiting in its internal part a bore open towards the outside connected to a supply of an inert protective gas and in which extend tungsten electrodes projecting from one side or first side of this torch, acting as a cathode and cooperating with a metal part to be welded or to be reloaded acting as an anode to produce an electric arc.
Selon l’invention, une telle torche qui comporte un corps de torche isolé un diffuseur du gaz inerte de protection et une buse d’évacuation de ce gaz essentiellement symétrique en rotation vissée sur le diffuseur est caractérisée en ce que le corps de torche, le diffuseur et, le cas échéant, la buse sont constitués par des éléments métalliques en règle générale, en un alliage à base de cuivre d’aluminium ou de titane et le corps de torche comporte au moins deux puits s’étendant parallèlement ou obliquement par rapport à l’axe de la buse dans lesquels sont montées au moins deux électrodes en tungstène permettant la production d’un arc fusionné maintenues au moyen de coins de serrage.According to the invention, such a torch which comprises an insulated torch body, an inert protective gas diffuser and an essentially rotationally symmetrical gas discharge nozzle screwed onto the diffuser, is characterized in that the torch body, the diffuser and, where applicable, the nozzle are made of metal elements as a general rule, of an alloy based on copper, aluminum or titanium, and the torch body comprises at least two wells extending parallel or obliquely with respect to to the axis of the nozzle in which are mounted at least two tungsten electrodes allowing the production of a fused arc maintained by means of clamping wedges.
Il est à noter que, selon les cas d’emploi, la buse peut être métallique ou en un matériau isolant, en règle générale, en céramique ou être constituée par un élément mixte ayant une partie haute en un matériau isolant et un nez conique en métal.It should be noted that, depending on the case of use, the nozzle may be metallic or made of an insulating material, as a general rule, ceramic or be made up of a mixed element having an upper part made of an insulating material and a conical nose made of metal.
Selon l’invention, le corps de torche, le diffuseur et le cas échéant, la buse sont au même potentiel négatif.According to the invention, the torch body, the diffuser and, where applicable, the nozzle are at the same negative potential.
Selon l’invention, les coins de serrage sont avantageusement réglés au moyen de vis de serrage et de desserrage des électrodes dont la tête est dégagée sur un second côté de la torche.According to the invention, the clamping wedges are advantageously adjusted by means of screws for clamping and loosening the electrodes, the head of which is exposed on a second side of the torch.
Ces vis de serrage et de desserrage des électrodes sont, de préférence constituées par des vis à double filetage et à pas différentiel.These screws for clamping and unclamping the electrodes preferably consist of screws with double threads and with differential pitch.
Les électrodes peuvent ainsi être introduites dans les puits du corps de torche et extraites par le premier côté de la torche et être fixées à partir du second côté de celle-ci.The electrodes can thus be introduced into the wells of the torch body and extracted by the first side of the torch and be fixed from the second side thereof.
Selon une autre caractéristique de l’invention, l’angle des puits dans lesquels sont montées les électrodes et donc des électrodes par rapport à l’axe de la buse est compris entre 0° et 40°.According to another characteristic of the invention, the angle of the wells in which the electrodes and therefore of the electrodes are mounted with respect to the axis of the nozzle is between 0° and 40°.
Ces électrodes ont, en règle générale, un diamètre de 2,4, 3,2;4,0ou 4,8 mm et la distance entre leurs deux génératrices qui correspond à un paramètre essentiel est, en règle générale, située entre 0,6 et 1,8 mm en fonction du type de travail à effectuer, du diamètre de ces électrodes et des intensités maximum recherchées.These electrodes have, as a general rule, a diameter of 2.4, 3.2, 4.0 or 4.8 mm and the distance between their two generatrices which corresponds to an essential parameter is, as a general rule, situated between 0.6 and 1.8 mm depending on the type of work to be done, the diameter of these electrodes and the maximum intensities sought.
Sur ce point, il est à noter que ces intensités peuvent aller jusqu’à 550 ampères, voire 750 ampères au maximum.On this point, it should be noted that these intensities can go up to 550 amps, or even 750 amps at the most.
Selon une caractéristique préférentielle de l’invention, le circuit de liquide de refroidissement est constitué par un canal de circulation de liquide de refroidissement essentiellement en forme de segment annulaire s’étendant sur la périphérie du corps de torche et respectivement relié à ses extrémités à deux conduites d’alimentation latérales, à savoir une conduite d’arrivée de liquide de refroidissement et une conduite de sortie de liquide de refroidissement.According to a preferred characteristic of the invention, the coolant circuit is constituted by a coolant circulation channel essentially in the form of an annular segment extending over the periphery of the torch body and respectively connected at its ends to two side supply lines, namely a coolant inlet line and a coolant outlet line.
Il est à noter que la conduite d’arrivée de liquide de refroidissement peut, avantageusement être combinée à une tresse d’alimentation en courant.It should be noted that the coolant inlet pipe can advantageously be combined with a current supply braid.
Selon l’invention, le canal de circulation de liquide de refroidissement est dégagé en direction du premier côté de la torche et fermé à ce niveau par le diffuseur de gaz inerte de protection qui constitue ainsi parallèlement un couvercle d’obturation permettant de garantir l’étanchéité de ce canal par l’intermédiaire de deux joints annulaires toriques montés de part et d’autre de celui-ci.According to the invention, the coolant circulation channel is freed in the direction of the first side of the torch and closed at this level by the protective inert gas diffuser which thus constitutes in parallel a closing cover making it possible to guarantee the sealing of this channel by means of two O-ring seals mounted on either side of it.
Le diffuseur du gaz inerte de protection est fixé au corps de torche au voisinage du canal de circulation de liquide de refroidissement par l’intermédiaire de vis de fixation et délimite à sa partie interne une chambre de diffusion du gaz inerte de protection qui communique avec l’alésage de la torche.The inert shielding gas diffuser is fixed to the torch body in the vicinity of the coolant circulation channel by means of fixing screws and delimits at its internal part an inert shielding gas diffusion chamber which communicates with the torch bore.
Il est à noter que cette chambre de diffusion du gaz inerte de protection renferme au moins une grille de diffusion ainsi que des entretoises et des chicanes nécessaires au bon écoulement de ce gaz inerte de protection.It should be noted that this inert shielding gas diffusion chamber contains at least one diffusion grid as well as spacers and baffles necessary for the proper flow of this inert shielding gas.
Les vis de fixation passent avantageusement au travers d’orifices traversants du diffuseur et sont vissées dans des taraudages correspondants du corps de torche.The fixing screws advantageously pass through through holes in the diffuser and are screwed into corresponding threads in the torch body.
Ce corps de torche comporte, quant à lui, avantageusement, une conduite d’introduction latérale du gaz inerte de protection située entre les conduites d’alimentation latérales en liquide de refroidissement et reliée à un perçage médian débouchant dans la chambre de diffusion du gaz inerte de protection.This torch body comprises, for its part, advantageously, a pipe for the side introduction of the protective inert gas located between the side supply pipes with cooling liquid and connected to a central bore opening into the diffusion chamber of the inert gas protection.
Il est à noter que le débit de ce gaz est en règle générale compris entre 5 et 40 litres par minute.It should be noted that the flow rate of this gas is generally between 5 and 40 liters per minute.
PRESENTATION DES DESSINSPRESENTATION OF DRAWINGS
Les caractéristiques de la torche bicathodes monosource qui fait l’objet de l’invention seront décrites plus en détail en se référant aux dessins non limitatifs annexés dans lesquels:The characteristics of the single-source dual-cathode torch which is the subject of the invention will be described in more detail with reference to the attached non-limiting drawings in which:
DESCRIPTION D’UN MODE DE REALISATION DE L’INVENTIONDESCRIPTION OF AN EMBODIMENT OF THE INVENTION
Selon la figure 1, la torche 1 est intégrée dans le bloc 2 d’un outil de soudage TIG.According to figure 1, torch 1 is integrated in block 2 of a TIG welding tool.
Selon la figure 2, la torche 1 est schématiquement constituée par un corps de torche essentiellement parallélépipédique 3 intégré dans un boîtier isolant 4 du bloc 2 de la machine de soudage TIG comme représenté sur la figure 1, par un diffuseur du gaz inerte de protection 5 et par une buse d’évacuation de ce gaz 6 vissée sur le diffuseur 5 et comportant un nez conique 7.According to Figure 2, the torch 1 is schematically constituted by an essentially parallelepipedic torch body 3 integrated in an insulating casing 4 of block 2 of the TIG welding machine as shown in Figure 1, by a diffuser of the inert protective gas 5 and by an evacuation nozzle for this gas 6 screwed onto the diffuser 5 and comprising a conical nose 7.
Selon le mode de réalisation représenté sur les figures, le corps de torche 3, le diffuseur 5 et la buse 6 sont constitués par des éléments en un alliage de cuivre.According to the embodiment shown in the figures, the torch body 3, the diffuser 5 and the nozzle 6 consist of elements made of a copper alloy.
Il est à noter que, selon une variante, la buse 6 peut être non pas en métal, mais en une matière isolante ou encore en un matériau mixte matière isolante / métal.It should be noted that, according to a variant, the nozzle 6 may not be made of metal, but of an insulating material or even of a mixed insulating material/metal material.
Selon les figures 2 et 3, le corps de torche 3 comporte à sa partie interne un circuit de liquide de refroidissement 8 relié à une conduite d’arrivée de liquide de refroidissement latérale 9 et à une conduite de sortie de liquide de refroidissement latérale 10, ainsi qu’un perçage médian 11 relié à une conduite d’introduction latérale d’un gaz inerte de protection 12 située entre les conduites d’alimentation latérales 9, 10 de liquide de refroidissement.According to Figures 2 and 3, the torch body 3 comprises at its internal part a coolant circuit 8 connected to a side coolant inlet pipe 9 and to a side coolant outlet pipe 10, as well as a central bore 11 connected to a pipe for the side introduction of an inert protective gas 12 situated between the side supply pipes 9, 10 of cooling liquid.
De façon non représentée sur les figures, la conduite d’arrivée de liquide de refroidissement 9 est combinée à une tresse d’alimentation en courant.In a manner not shown in the figures, the coolant inlet pipe 9 is combined with a current supply braid.
Selon les figures 3 et 4, le circuit de liquide de refroidissement est constitué par un canal de circulation de liquide de refroidissement en forme de segment annulaire 8 s’étendant sur la périphérie du corps de torche 1 et respectivement relié à ses extrémités à la conduite d’arrivée de liquide de refroidissement 9 et à la conduite de sortie de liquide de refroidissement 10.According to FIGS. 3 and 4, the coolant circuit is constituted by a coolant circulation channel in the form of an annular segment 8 extending over the periphery of the torch body 1 and respectively connected at its ends to the pipe coolant inlet 9 and the coolant outlet line 10.
Ce canal de circulation de liquide de refroidissement 8 est dégagé en direction de la buse 6 et est fermé par le diffuseur du gaz inerte de protection 5 qui constitue ainsi parallèlement un couvercle d’obturation de ce circuit de circulation de liquide de refroidissement 8.This coolant circulation channel 8 is cleared in the direction of the nozzle 6 and is closed by the inert protective gas diffuser 5 which thus constitutes in parallel a closing cover for this coolant circulation circuit 8.
L’étanchéité à ce niveau est garantie par deux joints annulaires toriques 13 montés de part et d’autre du canal de circulation de liquide de refroidissement 8 et représentés plus en détail sur la figure 2.Sealing at this level is guaranteed by two O-ring seals 13 mounted on either side of the coolant circulation channel 8 and shown in more detail in Figure 2.
Selon la figure 2, le diffuseur du gaz inerte de protection 5 est fixé au corps de torche 3 au voisinage du canal de circulation de liquide de refroidissement 8 par des vis de fixation 14 qui passent au travers d’orifices traversants 15 de ce diffuseur 5 et sont vissées dans des taraudages correspondant non représentés du corps de torche 3.According to FIG. 2, the inert protective gas diffuser 5 is fixed to the torch body 3 in the vicinity of the cooling liquid circulation channel 8 by fixing screws 14 which pass through through holes 15 of this diffuser 5 and are screwed into corresponding threads, not shown, of the torch body 3.
Selon les figures 2 et 3, le diffuseur 5 délimite à sa partie interne une chambre de diffusion du gaz inerte de protection 16 équipée de grilles de diffusion 17 ainsi que d’entretoises et de chicanes dans laquelle débouche le perçage médian 11 du corps de torche et qui communique avec la cavité interne 18 de la buse 6 de façon à définir un alésage continu.According to Figures 2 and 3, the diffuser 5 delimits at its internal part a diffusion chamber for the inert protective gas 16 equipped with diffusion grids 17 as well as spacers and baffles into which the central bore 11 of the torch body opens. and which communicates with the internal cavity 18 of the nozzle 6 so as to define a continuous bore.
Par ailleurs et selon la figure 3, le corps de torche 3 comporte deux puits 19 orientés obliquement par rapport à l’axe de la buse 6 dans lesquels sont respectivement montées deux électrodes en tungstène 20 permettant la production d’un arc fusionné.Furthermore and according to Figure 3, the torch body 3 comprises two wells 19 oriented obliquely with respect to the axis of the nozzle 6 in which are respectively mounted two tungsten electrodes 20 allowing the production of a fused arc.
Ces électrodes 20 qui sont introduites au niveau de la buse 6 sont maintenues au moyen de coins de serrage 21 qui sont réglés par des vis de serrage et de desserrage à double filetage et à pas différentiel 22 dont la tête 23 est dégagée vers l’extérieur.These electrodes 20 which are introduced at the level of the nozzle 6 are held by means of clamping wedges 21 which are adjusted by tightening and loosening screws with double thread and differential pitch 22 whose head 23 is released towards the outside. .
NOMENCLATURE DES ELEMENTS PRINCIPAUX
NOMENCLATURE OF THE MAIN ELEMENTS
1 Torche1 Torch
2 Bloc d’un outil de soudage TIG2 Block of a TIG welding tool
3 Corps de torche3 Torch body
4 Boîtier isolant4 Insulating box
5 Diffuseur du gaz inerte de protection5 Inert shielding gas diffuser
6 Buse d’évacuation6 Exhaust nozzle
7 Nez conique7 Tapered nose
8 Circuit de liquide de refroidissement8 Coolant circuit
9 Conduite d’arrivée de liquide de refroidissement9 Coolant inlet line
10 Conduite de sortie de liquide de refroidissement10 Coolant outlet line
11 Perçage médian11 Center hole
12 Conduite d’introduction d’un gaz inerte de protection12 Pipeline for introduction of inert shielding gas
13 Joints annulaires toriques13 O-ring seals
14 Vis de fixation14 Fixing screws
15 Orifice traversant15 Through hole
16 Chambre de diffusion du gaz inerte de protection16 Inert shielding gas diffusion chamber
17 Grille de diffusion17 Diffusion grid
18 Cavité interne de la buse18 Nozzle internal cavity
19 Puits19 Wells
20 Electrodes20 Electrodes
21 Coin de serrage21 Clamping wedge
22 Vis de serrage et de desserrage22 Clamping and releasing screws
23 Tête de vis23 Screw head
Claims (7)
Priority Applications (2)
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Patent Citations (2)
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| GB778963A (en) * | 1954-10-22 | 1957-07-17 | Gen Electric Co Ltd | Improvements in or relating to electric welding apparatus |
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