Brevet FR2232401A1 — publié le 19750103

La présente invention concerne le soudage industriel, plus prisement les fils-électrodes à poudre pour le soudage de métaux réfractaires. lie domaine le plus intéressant d'application de l'invention est le soudage du titane et de ses alliages au moyen d'une électrode non consommable, en atmosphère de gaz protecteurs. On connaît déjà des fils-électrodes à poudre composés d'une gaine métallique (en fer) et d'un garnissage de flux comprenant du rutile, du fluorure de calcium, de l'aluminiums du titane, du zirconium, du manganèse, du nickel et des stabilisants d'arc. Un fil de ce genre est destiné au soudage de l'acier ( voir le brevet anglais N 1143600, classe B23k). Ce fil ne peut être utilisé pour le soudage du titane et de ses alliages sous une atmosphère de gaz protecteurs, car il contient des élements comme le fer, le nickel, le manganese, qui forment avec le titane, au cours de son soudage, des composés intermétalliques qui renrent fragile le cordon de soudure. La présence de dioxyde de titane (rutile) compromet , elle aussi, les caractéristiques mécaniques du cordon de soudure. Ainsi, la mise envre, pour le soudage du titane d'un fil-électrode à poudre ayant la composition indiquée ne permet pas d'obtenir un assemblage soudé de bonne qualité. On connaît d'antre part une électrode tubulaire comportant une gaine en acier doux et un noyau comprenant des stabilisants d'arc tels que : rutile, spath-fluor, des carbonates, ainsi que de l'alumlnium, du nickel, du rnarqèse, bu graphite. Cette électrode tubulaire est utilisée d'ailleurs Eanr; protection extérieure supplémentaire de l'arc et sert à l'obtention d'un métal déposé dur. L'électrode tubulaire précité ne peut stempleJrer or le soudage du titane en milieu de gaz protecteurs, car elle contient des éléments tels que le fer, le manganèse, le nickel, l'alnmininm, qui au cours du sondage du titane, forment avec lui des inclusions intermétalliques qui rendent fragile le cordon de soudure obtenu. En outre, la présence, dans le noyau du rutile et des carbonates qui contiennent de l'oxygène contribue elle-anssi à rendre fragile le cordon de soudure. Ainsi, un cordon de soudure exécuté avec une telle électrode a des caractéristiques mécaniques insuffisantes et notamment une faible résilience et une plasticité nulle. La présente invention vise à éliminer les inconvénients précités. On s'est donc proposé de créer un fil-électrode à poudre dont les constituants seraient choisis de manière à permettre de réduve le courant de soudage. La solution consiste en ce que dans un fil-électrode à poudre destiné au soudage de métaux par fusion sous une atmosphère de gaz protecteurs, comprenant une gaine métallique et un garnissage de flux constitué par des composés fluorés, selon l'invention la gaine métallique est -exe'cutée en titane ou en un alliage de titane, tandis que le garnissage de flux a la composition suivante en en poids) fluorure de calcium 25 à 52 fluorure de magnésium 45 à 60 fluorure de strontium 3 à 15 De telles proportions des constituants du garnissage de flux du fil-électrode à poudre permettent, lors de son introduction dans la zone de fonctionnement de l'arc, d'obtenir une contraction de la zone de l'arc de soudage qui est contigüe à l'électrode et d'élever la concentration de l'énergie thermique se dégageant sur la pièce grâce à la contraction de l'arc directement à l'endroit du soudage. Suivant une autre caractéristique de ltinvention, le rapport de la masse du garnissage de flux à la masse de la gaine métallique est compris entre l et 1,3. Ce rapport de la masse du flux à la masse de la gaine métallique permet d'obtenir une efficacité maximale d'utilisation de la puissance thermique de l'arc de sondage, en vue de l'obtention d'un cordon de soudure de haute qualité. Tout autre rapport des masses du garnissage de flux et de la gaine métallique, notamment une réduction de la masse relative du garnissage de flux, compromet l'efficacité d'utilisation de la puissance thermique de l'arc. La mise en oeuvre du fil-électrode à poudre conforme à l'invention permet de souder, en une seule passe, des métaux réfractaires, notamment le titane ou ses alliages, d'épaisseur allant jusqu'à 16 mm. Le soudage s'effectue bout-à-bout, sans chanfreinage préalable des bords, ce qui permet de réduire les frais d'ustsyp pour la préparation du joint de soudage. L'obtention d'un cordon de soudure normal en une seule passe supprime la nécessité d'utiliser un matériau d'addition, ce qui améliore la qualité du cordon de soudure et permet d'économiser les matériaux de soudage. lia réduction du courant de soudage de 1,5 à 2 fois et la diminution correspondante de la quantité de chaleur apportée au cours du soudage réduisent sensiblement les déformations propres au soudage. lie retrécissement du cordon de soudure et de la zone d'influence thermique facilitent considérablement la protection aussi bien du métal fondu que de la zone d'échauffement ce qui simplifie le sondage. L'interaction du garnissage de flux avec le métal en fusion améliore l'assemblage soudé grâce à l'absence totale de pores dans le cordon de soudure. lie soudage au moyen du fil- électrode proposé n'exige pas . l'emploi d'un équipement spécial et peut être exécuté à l'aide d'un équipement de sondage de type usuel. lie fil-électrode conforme à l'invention peut-être utilisé pour l'esécution de cordons de configuration compliquée, par soudage manuel à l'arc électrique, tant à l'air que dans des chambres à atmosphère contralée. D'autres caractéristiques et avantages de 11 invention apparattront à la lecture de la description détaillée qui va suivre de plusieurs exemples non limitatifs de réalisation du soudage du titane et de ses alliages à l'aide du fil-électrode de l'invention EXENPliS 1 On effectue le soudage de pièce en titane faiblement allié, d'une épaisseur de 5 à 7mm, salis chanfreinage des bords, avec un fil-électrode à poudre de 2 à 2,2 mm de diamètre. lie rapport de la masse de garnissage de flux à la masse de la gaine métallique en titane est de 1 à 1,1. lie garnissage de flux a la composition suivant (% en poids). fluorure de calcium 52 fluorure de magnésium 45 fluorure de strontium 3 EXEMPLE 2 On effectue le soudage de pièces en titane faiblement allié, de 8 à 12 mm d'épaisseur, sans chanfreinage des bords, avec un fil-électrode à poudre de 2,8 à 3mm de diamètre. lie rapport de la masse du garnissage de flux à la masse de la gaine métallique en titane est de 1,1 à 1,2. lie garnissage de flux a la composition suivante ( en poids) fluorure de calcium 42 fluorure de magnésium 50 fluorure de strontium 8 xE::PliE 3 On effectue le soudage de pièces en titane faiblement allié de 13 à 16 mm d'épaisseur, sans chanfreinage des bords, avec un fil-électrode à poudre de 3 à 3,5 mm de diamètre. lie rapport de la masse du garnissage de flux à la masse de. la gaine de titane est de 1,2 à 1,3. lie garnissage de flux a la composition suivante .1 en poids ) fluorure de calcium 25 fluorure de magnésium 60 fluorure de strontium 15 EXEMPLE 4. Pour le soudage de pièces en titane technique, d'une épaisseur maximale de 16 mm, le garnissage de flux du fil-électrode à poudre peut avoir la composition suivante ( % en poids fluorure de calcium 35 fluorure de magnésium 55 fluorure de strontium 10 EXEMPLE 5 Pour le soudage d'un alliage de titane d'une épaisseur de 5mm, contenant du molybdène ou du niobium, le garnissage de flux du fil-électrode à poudre peut avoir la composition suivante en enpoids fluorure de calcium 40 fluorure de magnésium 55 fluorure de strontium 5 lie diamètre du fil-électrode est de 2mm. Le rapport de la masse du garnissage de flux à la masse de la gaine de titane est de 1 à 1,1. On fabrique le fil-électrode à poudre sur une machine-outil spéciale à vitesse de tréfilage réglable, sans mise en oeuvre de lubrifiants spéciaux. lia gaine du fil-électrode est en titane ou en alliage de titane, le garnissage de flux se compose de particules dont les dimensions ne dépassent pas 0,05 à 0,06 mm. Au cours du soudage du titane et de ses alliages au moyen d'une électrode non consommable sous une atmosphère de gaz protecteurs, on admet le fil-électrode à poudre dans la zone de fonctionnement de l'arc de la même façon que pour un fil de métal d'apport ordinairer à une vitesse comprise entre les limites de la vitesse de soudage. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits, qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. En particulier , elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits, ainsi que leurs combinaisons, si celles-cl sont exécutées selon l'esprit de l'invention. REVENI)ICTI0N8 1. Fil -électrode à poudre pour le soudage de métaux par fusion sous une atmosphère de gaz protecteurs, du type comprenant une gaine métallique et un garnissage de flux constitué par des composés fluorés, caractérisé en ce que la gaine métallique est constituée de titane ou d'un alliage de titane, tandis que le garnissage de flux contient les constituants suivants. ( en poids) fluorure de calcium 25 à 52 fluorure de magnésium 45 à 60 fluorure de strontium 3 à 15 2. Fil-électrode à poudre suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le rapport pondéral du garnissage de flux à la gaine métallique est compris entre 1 et 1,3.