Brevet FR2134076A1 — publié le 19721208

La présente invention concerne un procédé amélioré pour le soudage de pièces métalliques par fusion et avec apport de matière. L'invention vise également un produit non essentiellement métallique que l'on fait fondre en place à l'emplacement de la soudure dans le double but de rendre ltexécution de la soudure plus facile et moins coûteuse et d'améliorer la structure métallurgique de la racine de la soudure. L'invention s'applique plus particulierement au soudage de pièces métal liques repaisses. En l'état actuel de la technique, des que l'epaisseur des pièces atteint une certaine valeur, le soudage par fusion tant à 11 arc électrique qu'à la flamme ou au jet de plasma nécessite la mise en place, à l'envers du joint, d'un support subsistant ou non après soudage. C'est le cas, notamment, pour la passe de fond d'une soudure en plusieurs passes et pour la plupart des soudures exécutées par le procédé à l'arc submergé ou à l'arc sous flux en poudre. Sans ce support, le flux en poudre et le bain de métal en fusion risqueraient de couler entre les pièces, ce qui comprometterait la formation du joint soudé. Dans le cas où on utilise un support à l'envers, la racine ou partie in férieure de la soudure présente souvent de nombreux défauts, de sorte qu'il faut éliminer cette partie défectueuse et refaire une nouvelle soudure pour remplacer le métal ainsi supprimé. Ces deux opérations constituent une "reprise à l'envers" toujours coûteuse, surtout, comme c'est le cas pour les ponts des navires en construction, lorsqu'elle doit etre faite par un soudeur travaillant au-dessus de sa tete. Enfin, la mise en place des supports et leur enlèvement exigent que lton ait accès à l'envers du joint, condition qui n' est pas toujours réalisée. L'invention a pour but de pallier ces inconvénients. L'invention a pour objet un procédé de soudage notamment de pièces métalliques épaisses, par fusion et avec apport, caractérisé en ce qu'on forme un joint entre les pièces métalliques à assembler, on dispose dans ledit joint un produit solide aggloméré non essentiellement métallique, fusible et suffisamment visqueux à l'état fondu pour éviter tout écoulement à travers ledit joint, on fait fondre le bord desdites pièces ainsi que le métal d'apport et ledit produit jusqu'a remplissage dudit joint, on laisse refroidir la soudure et, le cas échéant, on élimine le laitier formé en surface. L'invention vise également un produit fusible essentiellement non métallique, pour la mise en oeuvre du procédé précité. Ce produit fusible rigide, par exemple une baguette rigide, rectiligne ou curviligne, est avantageusement façonné sous une forme complémentaire de celle du joint. On peut également utiliser une baguette rigide dans laquelle on a pratiqué des indentations ou fentes transversales à intervalles plus ou moins rapprochés, qui permettent de déformer la baguette pour l'adapter à la forme du joint. En variante, le produit fusible peut être sous une forme souple qu'on adapte in situ à la forme du joint. Ce produit fusible ou baguette se caractérise par sa composition qui est analogue à celle des enrobages ou enveloppes d'électrodes utilisées dans la soudure manuelle à l'arc électrique. Il peut renfermer entre autres - des matières ionisantes qui facilitent l'amorçage de l'arc et en maintiennent la stabilité telles que des sels de sodium, potassium, baryum, titane ou des oxydes métalliques - des désoxydants tels que le manganèse, le silicium, le titane et leurs sels - des fondants formant des laitiers comme le fluorure de calcium - des corps dégageant des gaz de protection tels que l'anhydride carbonique, par exemple le carbonate de calcium ou de magnésium, la dolomite - des cellules-#ou -8 qui affinent le métal déposé - des ferro-alliages de manganèse, chrome, niobium, nickel et/ou titane - des liants tels que le silicate de sodium. Cette liste n'est pas limitative. Par contre, les corps énumérés ci-dessus ne figurent pas nécessairement tous dans le produit selon l'invention. Comme l'enrobage des électrodes pour le soudage manuel, la composition des baguettes selon l'invention varie suivant la nature du métal de base et du métal d'apport, la position du joint, le procédé de soudage employé et les divers paramètres de soudage. Les constituants retenus pour composer le produit selon l'invention sont mélangés à l'état pulvérulent, agglomérés par un liant, moulés ou extrudés, puis, finalement, séchés ou cuits, éventuellement sous pression. Les baguettes ainsi obtenues sont susceptibles d'être mises bout à bout ou, au contraire, tronçonnées pour adaptation à la longueur du joint. Si le joint n'est pas rectiligne, on peut cintrer les baguettes avant séchage ou cuisson, au rayon de courbure voulu. Une variante consiste à utiliser des baguettes qui peuvent etre déformées à volonté après séchage ou cuisson soit par incorporation de matières plastifiantes, telles que le polyéthylène, soit par séchage incomplet, soit encore grâce à la présence de traits de scie transversaux. Si la soudure présente la forme d'un contour fermé, circulaire par exemple, on peut mouler le produit selon l'invention en un ou plusieurs morceaux, à la forme et au diamètre du joint. Accessoirement, on peut noyer partiellement des fils ou feuillards de place en place dans la masse des baguettes afin de faciliter la manutention et/ou le maintien en place de ces dernières. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui suit et à l'examen des dessins annexés qui représentent, dans un but non limitatif, plusieurs modes de réalisation de l'invention. Sur ces dessins la figure 1 est une vue en coupe longitudinale suivant la ligne A-A' de la figure 2, illustrant une opération de soudage suivant l'invention ; la figure 2 est une vue en coupe transversale de deux pièces à souder avec une baguette suivant l'invention les figures 3 à 7 sont des variantes de la figure 2 montrant des baguettes de différentes sections les figures 8 et 9 représentent d'autres modes de réalisation de baguettes suivant l'invention ; la figure 10 représente deux pièces à souder suivant une variante du procédé de l'invention les figures 11 et 12 sont des variantes de la figure 2 montrant l'usage de fils noyés pour la manutention et/ou la fixation des baguettes. La figure 2 représente deux pièces métalliques 10 eD 10' sur lesquelles on a façonné un chanfrein. On a disposé dans ce chanfrein une baguette 1, suivant l'invention, qui a une section transversale de forme complémentaire de celle du joint formé par les chanfreins entre les deux pièces. Lorsqu'on fait fondre la baguette I, par exemple à l'arc électrique, elle prend la forme représentée sur la figure 1. Sur cette figure I, 3 est un fil-électrode et 2 l'ensemble des composants de la baguette 1 et du métal du fil-électrode, fondu et déposé sur les pièces métalliques 10, 10'. Sur la figure 1, le sens d'avancement du soudage est de la droite vers la gauche. Le coulage du bain de fusion ne pourrait se produire qu'à l'emplacement 4 mais la viscosité du bain s'y oppose. La baguette 1 constitue ainsi un support au bain de fusion et lui apporte éventuellement des éléments d'alliage qui modifient sa composition et améliorent ses caractéristiques mécaniques. En outre, cette baguette peut apporter un complément de métal de base qui augmente le volume de la soudure. Les résidus de la fusion de la baguette qui ne sont pas incorporables la soudure forment un laitier qui flotte ì la surface du baits et qlle l'os élimine après refroidissement. Les baguettes de produit, suivant l'invention, rendent ainsi inutiles les supports à l'envers. Apportant en outre des desoxydants et des corps générateur; de gaz qui pro tègent le métal en fusion contre l'oxygène et l'azote le l'air, ce: baguette. diminuent les risques de défauts ou de fissuration dans la racine de la soudure. Les figures 3 à 9 représentent à titre d'exemple quelques rodes de rea- lisation des baguettes suivant l'invention, dont la section transversale épouse le tracé de la partie du joint. La baguette 1 représentée sur la figure 8 comporte des indentations ou traits de scie 11 qui permettent de cintrer la baguette 1. La figure 9 représente une baguette façonnée, par exemple moulée, à la forme et au diamètre d'un joint demi-circulaire. La figure 10 illustre une variante du procédé de l'invention. Dans certains cas, la baguette 1 peut avoir besoin d'être maintenue en position dans le chanfrein pour éviter toute irrégularité de la soudure. Ce maintien en position peut être obtenu au moyen d'un taquet transversal 5 soudé ou crase sur un fil 6 ou un feuillard noyé dans la masse de la baguette. Le taquet 5 s' appuie sur les bords inférieurs 7 et 8 du chanfrein. Le fil ou feuillard 6 est fondu au passage de la torche et sa matière s'incorpore au métal déposé. Après soudage, le taquet peut être détaché à la pince coupante. Il peut aussi tomber de lui-même s'il est fixé au fil par une brasure. .~lle-ci fondant à une température plus basse que le métal de base, libère le taquet lors de la fusion du fil. Des fils ou feuillards analogues, dépassant la face supérieure de la baguette, procurent un moyen commode de suspension, de manutention et de moise en place des baguettes. Les figures 11 et 12 en donnent divers exemples. Le produit de l'invention est utilisable dans tous les cas où l'on soude des étaux, principalement des aciers, d'épaisseur moyenne ou forte et lorsque l'on recherche une diminution du coût de l'opération.Cette diminution provient - de l'absence de support à l'envers, - de la suppression des reprises exemple, est ajoutée aux autres composants de la baguette, - de la possibilité, grâce à la propriété précédente, le r-luire le notre des passes de soudage, - de la possibilité de souder dans l'atmosphère ambiante au moyen d'un fil électrode nu sans apport extérieur de gaz protecteur, en raison de la formation d'un laitier et du dégagement de gaz protecteurs en cours de soudage. EXEMPLE On soude à plat à l'arc électrique un acier doux à environ 0,20% de carbone. A l'emplacement de la soudure, on dispose une baguette ayant la composition pondérale suivante Rutile (oxyde natX7e1 de titane) 34% Ferromanganèse 6% Silicates d'aluminium et de magnésium 12% Spath fluor 2% Poudre de fer 38% Silicate de sodium (liquide) 8% Comme électrode, on utilise un fil d'acier nu sans gaz de protection. La composition de ce fil est la suivante Carbone 0,10 à Manganèse 0,40 à 0,60% Soufre et phosphore o,o4Z au maximum Silicium 0,025% au maximum. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés, elle est susceptible de nombreuses autres variantes, accessibles à l'homme de l'art, suivant les applications envisagées et sans que l'on s'écarte pour cela de l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS 1.- Procédé de soudage, notamment de pièces métalliques épaisses, par fusion et avec apport, caractérisé en ce qu'on forme un joint entre les pièces métalliques à assembler, on dispose dans ledit joint un produit solide aggloméré non essentiellement métallique, fusible et suffisamment visqueux à l'état fondu pour éviter tout écoulement à travers ledit joint; on fait fondre le bord desdites pièces ainsi que le métal d'apport et ledit produit jusqu'à remplissage dudit joint, on laisse refroidir la soudure et, le cas échéant, on élimine le laitier formé en surface. 2.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on façonne le produit fusible sous une forme rigide complémentaire de celle du joint. 3.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on façonne le produit fusible sous une forme rigide comportant des indentations ou fentes à intervalles plus ou moins rapprochés puis qu'on le déforme pour l'adapter à la forme du joint. 4.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on utilise un produit fusible déformable à volonté. 5.- Produit pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que sa composition est analogue à celle des enrobages d'électrodes utilisées dans la soudure à l'arc. 6.- Produit suivant la revendication 5, caractérisé en ce qu'il renferme notamment un ou plusieurs des composés suivants :une substance ionisante, un désoxydant, un fondant, un composé dégageant un gaz protecteur, un ou plusieurs éléments d'alliage, de la poudre de fer, un liant. 7.- Produit suivant la revendication 6, caractérisé en ce que la substance ionisante est notamment un sel de sodium, de potassium, de baryum, de titane ou un oxyde métallique, le désoxydant est notamment le manganèse, le silicium, le titane et/ou un sel desdits métaux, le fondant est du fluorure de calcium, le composé dégageant un gaz protecteur est du carbonate de calcium ou de magnésium, ou la dolomite, l'élément d'alliage est un alliage de fer et de manganèse, chrome, niobium, nickel et/ou titane, le liant est du silicate de sodium. 8.- Produit suivant l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en ee qutil renferme en outre une matière plastifiante. 9.- Produit suivant la revendication 8, caractérisé en ce que la matière plastifiante est du polyéthylène. 10.- Produit suivant l'une quelconque des revendications 5 à 9, caractérisé en ce qu'il est sous forme d'une baguette et qu'il comporte éventuellement des fils ou feuillards destinés à en faciliter la manutention et/ou la fixation.