Brevet FR2037294A1 — publié le 19701231

La présente invention concerne le soudage continu à l'arc " et plus particulièrement des électrodes enrobées destinées à être utilisées avec une machine comportant un appareil d'entraînement semi-automatique d'électrodes par l'action de la gravité ou d'un 5 ressort, les électrodes étant reliées à une seule source de courant de soudage de la machine et étant disposées en une rangée de manière à pouvoir former un cordon continu lorsqu'un arc est engendré le long du joint de soudage. On sait qu'un tel procédé semi-automatique de soudage conti-10 nu à l'arc entraîne différents avantages, par exemple l'amélioration du rendement de soudage avec utilisation d'électrodes peu coûteuses. Cependant,on a constaté que selon ledit procédé classique, la matière de soudage et les conditions opératoires affectaient la soudahilité lors du déplacement-d'un arc, comme on 15 l'a indiqué plus haut. Pour donner au cordon de soudure, selon le procédé usuel de soudage à l'arc avec électrodes enrobées une corrugation appropriée, l'arc doit être déplacé ou transféré dans la direction de la ligne de soudage tandis que la pointe 4 de 1J électrode anté-20 rieure se trouve dans une position située au-dessus de la pointe 5 de l'électrode arrière(fig.2a). Cependant,1a relation entre les positions de l'électrode antérieure et de l'électrode arrière peut varier en fonction de la composition de la matière d'enrobage d'électrode, de l'épaisseur de cette matière d'enrobage, du 25 profil de la pointe de chaque.électrode et/ou des conditions de soudage. En pratique,on a souvent constaté que,comme représenté à la figure 2b, l'arc est déplacé ou transféré avant un rapprochement suffisant de la pointe 4 de l'électrode antérieure par rapport à la pointe 5 de 11 électrode arrière. On. a. également cons-30 taté que,suivant le cas, un certain état de soudage facilite une solidification complète du métal en fusion apporté par 1'électrode antérieure avant la solidification complète du métal en" fusion apporté par l'électrode arrière,ce qui provoque la formation d'une partie évidée sur le trajet du transfert de l'arc et ce qui ou 35 bien nuit à l'aspect du cordon résultant ou bien nécessite une opération de reprise de soudure 0 L'invention se propose de remédier aux inconvénients des procédés semi-automatiques usuels de soudage continu à l'arc;elle a pour but de fournir des électrodes enrobées destinées à être 40 utilisées dans un procédé semi-automatique continu de soudage à 70 11226 2 2037294 l'arc dans lequel l'arc est déplacé ou transféré lors d'un rapprochement suffisant de la pointe de l'électrode antérieure par rapport à la pointe de l'électrode .arrière dans des conditions telles qu'il se forme un laitier de haute viscosité recou-5 vrént le "bain de métal fondu pour produire le cordon résultant de corrugation correcte, chaque électrode étant enduite sur sa partie d'extrémité d'une couche d'épaisseur appropriée d'un agent contenant essentiellement en.une proportion .de 10% un ou plusieurs des éléments SiO^, et MgO,ledit agent étant 10 électriquement isolant à la température.atmosphérique normale» L'agent contenant les composés précités-a la propriété d'être électriquement isolant à la température atmosphérique normale et il peut être .aisément fondu pour former un laitier de hau-té viscosité lors du transfert ou déplacement de l'arc, 15 Au dessin annexé: 3?ig.l est une vue en coupe longitudinale de l'extrémité d'une électrode enrobée selon l'invention; ]?ig.2a et fig„2b sont des vues latérales représentant des positions de l'électrode antérieure par rapport à l'élec- 20 trode arrière au cours du transfert d'un arc dans un appareil semi-automatique d'entraînement d* électrode incorporé à une machine de soudage continu à l'arc. Tel que représenté particulièrement en référence-à la figure 1,' la couche 3 d'épaisseur appropriée, est selon l'invention, 25 déposée sur la pointe de l'électrode dans une zone -adjacente à l'âme 1 et à l'enrobage 2, ladite çouche contenant l'agent constitué des composés précités et auquel est incorporée une substance assurant sa cohésion. . -, . - ; - Dans une opération semi-automatique de soudage en continu 30 avec des électrodes selon l'invention, même si-l'électrode antérieure est suffisamment consumée pour-déplacer sa position par rapport à l'électrode a,rrière, l'agent cité reu -premier assure un isolement électrique entre la pointe . de l'-électrode- antérieure et la pièce, qui empêche suffisamment la•génération accidentelle 35 d'un arc. ' . - " . . -■ En outre, lorsque l'électrode antérieure.est encore plus décalée et occupe la position représentée à la figure -2a", la température élevée produite par l'arc supprime la .propriété isolante électrique de l'agent déposé sur la pointe d1 électrode suivante, 40 ce qui permet d'obtenir, une transition uniforme entre l'électrode 70 11226 3 2037294 consumée et l'électrode suivante.A ce moment, l'agent est fondu en tua laitier recouvrant les cratères produits lors du déplacement ou transfert de l'arc de manière telle que le métal en fusion est retardé dans sa solidification jusqu'à ce qu'il dur-5 cisse au contact du laitier fondu. On peut donc obtenir entre un cordon et l'autre , une transition uniforme sans évidements intermédiaires. - En tous cas, la position de l'électrode antérieure par rapport à l'électrode arrière est maintenue comme représenté à la •10 figure 2a pendant toute l'opération de soudage, même lorsqu'il y a transfert ou déplacement d'arc pendant cette opération. La raison pour laquelle les composés contenus dans l'agent déposé sur la pointe de l'électrode et dont chacun a une propriété d'isolement électrique, sont limités comme indiqué ci-dessus, 15 s'explique par le fait que chacun des composés présente une viscosité suffisamment élevée pour que, lorsque les composés ont été transformés en laitier lors du déplacemaife de l'arc et sont mélangée avec un autre laitier formé à partir de l'enrobage,ils obligent le laitier à recouvrir des cratères sur taie étendue suffi-20 santé. En d'autres termes, chacun des composés tels que SiOgtAlgO^ et MgO a une propriété isolante électrique à la température atmosphérique normale et il contribue pour cette raison au transfert de l'arc en une position appropriée au soudage. En outre, ces com-25 posés prennent une viscosité relativement grande à température élevée qui provoque leur fusion de manière à amener le métal fondu de soudure à se solidifier uniformément pour éliminer des défauts tels que piqûres, criques ou irrégularités de forme du cordon résultant, tous défauts qui sont inhérents aux procédés 30 usuels de soudage. De tels composés peuvent être utilisés séparément ou sous.forme d'un mélange contenant l'un ou plusieurs d'entre eux mais ils doivent être ajoutés à l'agent dans une propor-.. tion au moins égale à 10$. L'électrode revêtue de l'agent précité contenant 1'un des 35composés suivants a été soumise à des essais, dont les résultats sont indiqués dans le tableau ci-dessous,en même temps que les dé- fauts rencontrés, Composé Défaut Alumine aucun 40 'Sable siliceux aucun 70 11226 4 203*294 Composé Défaut Mica aucun Oxyde de magnésium aucun Oxyde de potassium présence 5 Carbonate de calcium présence Carbonate de baryum présence Perchlorate de potassium présence NOTE: Les électrodes soumises aux essais ontfselon la définition. de la norme japonaise JIS D4327, 6 mm de diamètre. 10 Mode d'enduction: la pointe d'électrode a été enduite d'une pâte contenant une quantité appropriée 7. d'eau et 25.cnr de silicate de sodium pour 100 g dfun des composas spécifiés puis sé-chée à une température de 100° C pendant tren-15 teéinutes. Le-tableau ci-dessus fait clairement apparaître qu'un des composés appliqués selon l'invention fournit tin résultat suffisant. Cependant,il est préférable d'utiliser un seul composé ou bien un mélange de plus de deux composés, ajouté» à l'agent 20 dans une proportion au moins égale à 10^. Bien évidemment,parmi les agents de désoxydâtion,les combinaisons Fe-Àl ou Fe-Si qui se transforment en Al^O^ ou SiO^ sous forme de laitier, peuvent être ajoutées à l'agent d'enduction selon l'invention, en proportion suffisante pour ne pas altérer la propriété d'isolement' 25 électrique de l'agent d'enduction... L'invention est mise en oeuvre avec, les composés précités comme composant principal,mais l'agent peuiç être formé d'un flux pouvant être utilisé dans une soudure contenant normalement un oxyde métallique et un désoxydant® Cependant,dans ce cas, le com-30 posé carbonique et la substance minérale hydratée sont craqués thermiguement pour donner du gaz carbonique et de la vapeur d'eau pendant l'opération de soudage, ce qui se traduit par une instabilité de l'arc qui peut produire une zone de transition de profil défavorable entre un cordon et un autre. Pour cette raison,de 55 tels composés doivent être limités à une proportion relativement faible. On a donné ci-après divers exemples de mise en oeuvre de l'invention détaillée en référenee à des exemples non-limitatifs : 70 11226 5 2037294 EXEMPLE I- Sable siliceux Silicate de soude 5 EXEMPLE II- Sable siliceux CaO Silicate de soude 10 EXEMPLE III- Sable siliceux Oxyde de magnésium Silicate de soude 15 EXEMPLE IV-Alumine Oxyde de magnésium Silicate de soude 100 g 20 em^ (masse spécifique s 1,4-2) 60 g 4-0 g 20 cm5 (masse spécifique: 1,4-2) / 50 g ' ■' 50 g _ '20 cm5 (masse spécifique :1 .,42) 80 g 20 g 20 cm^ (masse spécifique îl?42) 20 Chacun des agents'd'enduction "des exemples I à IY a été déposé comme enduit ou peinture sur"la pointe d'une électrode en-• robée (comme spécifié dans la norme Japonaise JIS D4327)sous forme d'une couche de 0,5 mm d'épaisseur et, en utilisant une telle électrode, on a effectué un soudage continu à l'arc» On a 25 constaté que le transfert de l'arc entre une électrode et l'autre s'effectuait uniformément et qu'on obtenait un cordon sans "zones de transition visibles. 70 11226 6 2037294 -REVENDICATION - Electrode enrobée pouvant être utilisée dans le soudage semi-automatique à l'arc en continu, et caractérisée en ce qu'elle est enduite sur sa'partie de pointe avec une couche d'une épaisseur appropriée, formée d'un agent contenant un ou plusieurs des composés SiC^ , AlgOj ^6^ »dans une proportion de 10% par rapport au poids total dudit agent, et en ce que ledit agent a une propriété d'isolement électrique à la température atmosphérique normale.