Brevet FR2043829A1 — publié le 19710219

La présente invention est relative à un procédé de sou- dage à l'arc électrique, dans lequel l'on utilise une contre-passe pour supporter le bain de fusion, en particulier pour le soudage de la passe de fond dans le cas de la soudure en plusieurs passes de pièces à traiter qui présentent de façon dominante des parois épaisses. Le soudage de la passe de fond ou de la première couche, lors de la Jonction par soudage de deux pièces à traiter, k l'aide du procédé de soudage à l'arc électrique, requiert, outre une grande dextérité, le maintien de fentes de dimensions invariables et relativement étroites. Pour réaliser une base de soudure parfaite, il est néanmoins nécessaire de soumettre la passe de fond à un traitement de parachèvement, dans la plupart des cas. Le parachèvement et le resoudage entratnent des frais supplémentaires. Pour éliminer cet inconvénient, l'on a utilisé et mis à l'épreuve toute une série de bases ou de contre-passes différentes. Parmi ces bases, l'on compte des rails de cuivre refroidis à l'eau et non-refroidis. Les grands inconvénients liés à l'utilisation de ces rails sont la diffusion inévitable du cuivre à l'intérieur du Joint de soudure et les modifications de structure indésirables qui se produisent dans le Joint de soudure, en raison de la grande vitesse de refroidissement. L'on connatt par ailleurs des bases en tôle d'acier qui présentent toutefois l'inconvénient de se lier à la pièce à traiter et de provoquer de ce fait des effets d'entaille. U est fréquemment nécessaire d'éliminer ultérieurement ces bandes de renforcement de soudure. L'on a tenté d'éviter les inconvénients qui viennent d'être mentionnés, en utilisant comme base de joint de soudure, des rubans adhésifs comportant par exemple des fibres de verre. De tels rubans ne remplissaient cependant pas les conditions requises. En raison des températures de soudage élevées, ils se détachent de la pièce à traiter ou sont brûlés. Il est en outre connu d'utiliser dela poudre à souder pour supporter le bain de fusion, ou encore d'appliquer une couche d'alumine sur des bandes métalliques qui servent alors de bases. Les expériences faites de la sorte n'ont pas été satisfaisantes elles non plus, En particulier, l'utilisation de masses pulvérulentes pour la soudure par passes forcées,n' est le plus souvent pas possible. La présente invention a pour but de pourvoir à un procédé de soudage dans lequel la passe de fond ne doit pas stre parachevee et qui ne présente pas les inconvénients qui ont été mentionnés plus haut. Ce but est atteint à l'aide d'un procédé de soudage dans lequel au moins un corps moulé en matériau céramique est inséré dans le Joint de soudure préparé à l'avance, ou est placé contre ce Joint, de telle manière qu'une partie du corps moulé fond sous l'action de la chaleur engendrée parle soudage réalisé à la maniè Pe usuelle. Le nouveau procédé conforme à l'invention donne, d'une façon surprenante, du catie qui est au voisinage du corps moulé, des Joints de soudure tout à fait lisses et parfaits à tous égards, et peut être mis en oeuvre par ailleurs dans presque tous les cas de soudure qui peuvent survenir. Le procédé conforme à la présente invention présente un autre avantage supplémentaire qui consiste en ce que l1on peut établir, dans ce procédé, une largeur de fente plus grande et que l'on pellt, de ce fait, souder les premières passes avec des électrodes plus épaisses que dans les procédés usuels. Comme l'angle Intérieur du Joint de soudure peut être maintenu plus petit, l'on économise le métal déposé et le temps de soudage. En outre, 41 se produit de plus faibles retraits de soudure et moins de tensions Internes de soudure. Gomme le parachèvement du cordon de soudure etun nouveau dépit du métal déposé coûtent plusieurs fois ce que coûte le corps moulé inséré, ce procédé de soudage conforme à l'invention permet de réaliser des économies importantes. L'utilisation du nouveau procédé de soudage ne se limite pas au soudage manuel à l'arc avec des électrodes enrobe mais s'étend également aux procédés de aoudnge oonnus, partiellement ou totalement mécanisés, par exemple au soudage électrique sous laitier, sous poudre protectrice, et au soudage à enveloppe de gaz. Son utilisation pour le soudage électrique sous laitier, en position verticale, est particulièrement avantageusa Dans ce procédé, l'on peut réaliser des soudages en plusieurs passes qui permettent d'obtenir des Joints de soudure de meilleure qualité. Quelques exemples de réalisation des corps moulés utilisés en liaison avec différents Joints de soudure, sont représentés au dessin, dans lequel - la figure 1 représente un joint de soudure en X prépa ré, vu en coupe, dans lequel est inséré un corps moulé, - la figure 2 est une vue en coupe suivant II-II de la figure 1, - les figures 3, 4 et 5 représentent respectivement un joint de soudure préparé en forme de K, de V et d'X, dans lequel est inséré un corps moulé réalisé chaque fois différemment, - la figure 6 est une vue en coupe d'u#n autre corps moulé, et - la figure 7 représente un agencement pour le soudage par reehargelent d'une arête d'une pièce à traiter. Les ligures 1 et 2 représentent en coupe des corps ioulés 1 qui sont sensiblement triangulaires,- et qui sont insérés dans le joint de soudure en forme de X d'un élément de construction incurvé, de dimensions relativement importantes, du côté convexe 2 dudit élément. Les corps ioulés 1 comportent des alésages 3 et sont pontés sur un fil iétalique 4 à l'aide duquel ils sont naintenus cIL position. La passe de fond terminée est indiquée par la ligne 5 en traits discontinus. Il ressort de ces figures que l'art 6 du corps ioulé 1 qui est voisine du bain de fusion, fond durant le soudage de la passe de fond 5.Une fois la passe de fond 5 achevée, les corps moulés 1 sont retirés. Les résidus du matériau céramique fondu qui adhèrent au joint de soudure, peuvent Gtre aisément éli- minés. Sur cette face, la passe de fond 5 est totalement lisse et ne requiert aucun traitement de parachèvement. Le soudage des autres passes peut ainsi être poursuivi des deux côtEs, immédiate- ment, à la manière usuelle. Il ressort en outre de la figure 1 que l'on a choisi pour le Joint de soudure un très petit angle et une fente de fond relativement importante. Les lignes 7 discontinues en traits et points représentent, par contre, les contours du Joint de soudure qui devait être réalisé avec les procédés de soudage mis en oeuvre antérieurement à la présente invention. Dans ces procédés, ainsi qu'on peut le voir nettement, la fente de fond était -sensiblement plus étroite, tandis que le volume de soudage qui devait être mis en oeuvre était sensiblement plus élevé. Dans exemple de réalisation représenté à la figure 3, dans lequel il s'agit de l'assemblage d'une poutre transversale 8 sur une poutre longitudinale 9 à l'aide d'un cordon de soudure en forme de K, un corps moulé 10 présentant une section rectangulaire, est inséré dans le Joint de soudure. Les contours de la passe de fond sont désignés, dans cette figure, par la référence 11. Le corps moulé 13 utilisé pour le soudage de la passe de fond 12 d'un Joint de soudure en forme de V, représenté à la figure 4, comporte une gorge 14. Le cordon de soudure terminé comporte, dans cet exemple de réalisation, sens9iement les contours externes de cette gorge et sa surface est en outre parfaitement lisse. Une gorge correspondant à la gorge 14 n'est toutefois pas nécessaire pour tous les cas de soudure analogues. Le corps moulé 15 représenté à la figure 5, qui présente une section#cIrculaire et est également utilisé pour le soudage d'un Joint en forme de X, peut Atre utilisé de multiples manières, de même que le corps moulé représenté à la figure 6, dont la section est sensiblement celle d'un triangle irrégulier. La figure 7 représente une autre possibilité d'utilisation du procédé conforme i la présente invention, pour le soudage par rechargement; en pareil cas, il n'est pratiquenent pas nécessaire de faire subir un traitement ultérieur au cordon de soudure déposé. La fixation des corps moulés peut être réalisée, outre à ide d'un fil métallique, comme mentionné plus haut, également à l'aide d'autres moyens, tels que des aimants, des crampons et d'autres moyens analogues, également en coopération avec des rails sous-Jacents. I1 va de soi que des éléments de support peuvent également être fixés sur les pinces à traiter. Les corps moulés peuvent également être pourvus de crochets ou d'autres éléments d'accouplement qui réalisent une Jonction des corps moulés entre eux. Pour réaliser les corps moulés, il 8 s'est avéré qu'une masft constituée essentiellement par de l'oxyde d'aluminium (A12O3) et par de la silice (sio2), convient particulièrement bien. L'on peut utiliser comae matières premières pour la réalisation des corps moulés, des quantités variables d'aluzine, de silicates, de quartz, de zircone et d'autres-oxydes à point de fusion élevé. Après avoir préparé la masse de façon appropriée, on peut la modeler par compression, pilonnage, moulage, pulvérisation ou immersion, suivis d'un sèchage etd'un traitement de recuit. En modifiant la composition et/ou la structure des corps moulés, l'on peut adapter la fusibilité de ceux-ci au procédé de soudage; mis en oeuvre et au matériau à souder. C'est ainsi, par exemple, qu'il est possible d'élever le point de fusion du corps moulé en élevant sa teneur en A1203, et de réaliser ainsi un cordon de soudure plus plat dans la pus. de fond. Il peut d'autre part être souhaitable de réaliser une soudure de fond plus complètement fondue. Dans ce but, l'on a avantage k utiliser des corps moulés dont le point de fusion est plus bas. En abaissant la teneur en A1203 du corps moulé, tout en élevant simultanément sa teneur en Si02, l'on peut obtenir l'effet reoher- ché. L'on peut également réaliser une adaptation de la fusibilité en aJoutant d'autres additifs à la masse du corps moulé, par exemple des silicates contenant des fractions relativement élevées de Na2 0 ou de K20. L'on a réalisé, par exemple, des corps moulés convenant bien à l'usage dans le cadre de la présente invention, à partir d'un mélange de chamotte pulvérisée et de kaolin, d'argile, d'alumine, de quartz en poudre et de feldspath potassique, par compression, sèchage et cuisson. Les corps moulés contiennent ainsi essentiellement de l'oxyde d'aluminium (A120)) et de la silice (siO2) comme constituants chimiques. Il s'est avéré que des corps moulés contenant environ 40 à 70 % d'AleO3, et de préférence 45 à 55 % d'Al203, le reste étant essentiellement de#la SiO2, convenaient particulière- ment bien. L'utilisation du procédé de soudage conforme à la présente invention, convient essentiellement à l'acier et aux alliages d'acier. R E V E N D I C A T I O N S 1 - Procédé de soudage à l'arc électrique, dans lequel l'on utilise une contre-passe pour supporter le bain de fusion, en par ticulier pour le soudage de la passe de fond dans le cas de la soudure en plusieurs passes de pièces à traiter qui présentent de fa çon dominante des parois épaisses, lequel procédé est caractérisé en ce qu au moins un corps moulé en matériau céramique est inséré dans le Joint de soudure préparé à 11 avance, ou est placé contre ce Joint, de telle manière qu'une partie du corps moulé fond sous l'action de la chaleur engendrée par le soudage réalisé à la manière usuelle. 2 - Procédé selon la Revendication 1, caractérisé en ce que l'on adapte la fusibilité du corps moulé aux matériaux à souder et au procédé de soudage mis en oeuvre, en faisant varier sa composition chimique et/ou sa structure. 3 - Procédé selon l'une quelconque des Revendication 1 et 2, caractérisé en ce que plusieurs corps moulés sont montés en série dans la direction du Joint de soudure. 4 - Procédé selon l'une quelconque des Revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les corps moulés sont réalisés de manière que leur section corresponde#à la forme géométrique du Joint de soudure préparé à l'avance. 5 - Procédé selon l'une quelconque des Revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les corps moulés sont pourvus de moyens de fixation propres à assurer le serrage des corps moulés sur les piè- ces à traiter et/ou d'éléments d'accouplement ou de support propres à assurer-la Jonction des corps moulés entre eux. 6 - Procédé selon la Revendication 5, caractérisé en ce que les corps moulés#comportent des alésages continus dans le sens de leur longueur.