Brevet FR2229496A1 — publié le 19741213

L'invention est relative à un procédé pour la réalisation de poudres de soudage agglomérées essentiellement minérales et de composition usuelle. Tant dans le domaine du soudage rapide sous poudre que dans le domaine du soudage à superposition au moyen d'une élec trode-ruban , il faut que les poudres de soudage soient spécifiquement légères. Les poudres specifiquement légères présentent des particulièrement bonnes propriétés pour le soudage rapide. Ceci est valable tant en ce qui concerne la formation de la chenille, c'est-à-dire la surélévation de la chenille et les angles de pression, qu'en ce qui concerne l'exemption d'entailles à vitesses de soudage élevées. Pour le soudage à superposition au moyen d'une électrode-ruban on met, de préférence,en oeuvre des poudres spécifiquement légères, et ce, en raison des grands bains de fusion se formant lors de l'utilisation de ce procédé, afin de garantir la géométrie la plus avantageuse de la chenille et le chevauchement le plus avantageux. De la fabrication de poudres fondues il est connu que le poids spécifique peut être réduit par un moussage. Cependant, on ne peut mousser que des poudres acides jusqu'à neutres, ainsi qu'il ressort, par exemple, du brevet allemand publié -N 1.193.774. Lorsqu'il s'agit de poudres de soudage agglomérées, un tel posttraitement n'est pas possible. La seule possibilité pour réduire le poids spécifique des poudres agglomérées est la mise en oeuvre de matières premières légères. Par les rapports sur des essais de UDSSR on sait qu'à cette fin on peut utiliser de la pierre ponce. La pierre ponce présente un poids spécifique de 0,2 à 0,4 kp/dm3. Cependant le désavantage lors de l'utilisation de la pierre ponce pour les poudres de soudage agglomérées, réside dans le fait que la pierre ponce présente une teneur élevée en soufre. Cette teneur en soufre agit défavorablement sur les propriétés technologiques de la soudure. L'invention vise donc à procurer un procédé pour la réalisation de poudres de soudage agglomérées essentiellement minérales et de composition usuelle et qui permet d'obtenir une poudre de soudage d'un poids spécifique très faible sans que cette poudre ne contienne des constituants qui agissent defavorablernent sur les propriétés technologiques de la soudure. Conformément à l'invention, ceci est obtenu du fait qu' au mélange de matières premières on ajoute de la perlite ou des produits contenant de la perlite, et ce, en une proportion de 2 à 70% en poids. na perlite est une liparite volcanique, ou un verre de porphyre quartzifère à nombreuses petites inclusions d'eau. Lorsque la perlite est chauffée à des températures supérieures à l.2000C, elle est expansée à environ vingt fois son volume en une mousse minérale très légère, et ce, en raison de l'évaporation de l'eau. Le poids spécifique de la perlite, traitée à la chaleur de cette manière, est d'environ 0,02 kp/di#3. La perlite peut être réalisée à partir de liparite volcanique naturelle ou de verres de porphyre quartzifère ou synthétiquement. La perlite contient environ 70 à 75 % en poids de Si02 et environ 10 à 15 % en poids de A1203. Les teneurs en soufre et en phosphore sont chaque fois inférieures à 0,01 % en poids. Un produit contenant de la perlite est, par exemple, le ciment de perlite. Suivant que la poudre de soudage doit être utilisée pour le soudage à fil d'apport ou pour le soudage à superposition, on prévoit des valeurs préférées, différentes de la teneur en perlite. Une poudre de soudage présentant de bonnes propriétés de soudage rapide contient 2 à 25 % en poids, de préférence 6 à 10 % en poids de perlite.De ce fait il est possible d'atteindre des vitesses jusqu'à 4 m/min. lors d'un soudage à plusieurs fils et de tôles à paroi d'une épaisseur supérieure à 8 mm. Une telle poudre de soudage présente approximativement la composition suivante A1203 10 - 30 % en poids CaO 5 - 20 % en poids XnO 10 - 30 % en poids MgO O - 10 % en poids Ti02 O - 20 % en poids CaF2 4 - 15 % en poids SiO2 25 - 50 2 en poids Perlite 5 - 10 % en poids Oxydes alcalins 0 - 10 % en poids En outre, la poudre contient également des éléments d'alliage . Par rapport à une poudre de la même composition chimique, cependant sans la perlite, la poudre conforme à l'invention permet d'accroître la vitesse de soudage de 50 - 60 %. Le soudage sous poudre à superposition au moyen d'une électrode -ruban se caractérise par un rendement de fusion élevé et une faible pénétration dans la matière de base. Cette seconde propriété est plus particulièrement importante lors de la superposition de matières d'espèce analogue. Le domaine de mise en oeuvre principal du soudage sous poudre à superposition au moyen d'une électrode-ruban est la superposition de couches d'espèce analogue, le blindage de couches résistant à l'usure et le plaquage de couches résistant à la corrosion. On utilise principalement des électrodes-ruban à sections transversales de 60 mm x 0,5 mm. En raison des grands bains de fusion, une poudre de soudage extrêmement légère est souhaitable lors du procédé de soudage sous poudre au moyen de larges électrodes-ruban. Actuellement, ces poudres de soudage sont principalement fabriquées par fusion et moussage subséquent. En opposition à ces poudres, les poudres de soudage agglomérées réalisées suivant le procédé conforme à l'invention sont également extrêmement bien appropriées pour le soudage à superposition par ruban. Ces poudres contiennent 10 à 70 % en poids, de préférence 10 à 30 % en poids de perlite 3 et présentent une densité apparente de 0,2 à 0,7 kp/dm3. Une poudre conforme à l'invention, appropriée pour le soudage a superposition par ruban, présente la composition suivante A1203 10 - 30 % en poids CaF2 15 - 30 % en poids MgO 15 - 35 % en poids CaO 5 - 15 % en poids Si 2 10 - 30 % en poids TiO2 5 - 20 % en poids Oxydes alcalins 0 - 15 % en poids Perlite 10 - 30 % en poids Outre les constituants cités ci-dessus, la poudre contient également des éléments d'alliage. Une poudre composée de cette manière présente une densi 3 té apparente comprise entre 0,3 et 0,5 kp/dm3. De ce fait, lors du plaquage au moyen d'une electrode-ruban, on obtient des chenilles de soudure d'une géométrie excellente et à bons chevauchenents exempts d'entailles. La densité apparente des poudres réalisées conformément à l'invention est essentiellement inférieure aux densités apparentes des poudres de soudage fondues et moussées 3 (densité apparente d'environ 0,7 kp/dm ) et, de ce fait, elle est très bien appropriée pour -la soudure même au moyen d'électrodesruban très larges jusqu'à des sections transversales de 250 mm x 0,5 mm. Un avantage du procédé conforme à l'invention réside dans le fait qu'il est maintenant possible de réaliser également des poudres de soudage basiques de très faible densité-apparente. Un autre avantage réside dans le fait que les soudures, exécutées au moyen de la poudre de soudage conforme à l'invention, ne contiennent pas de micro-retassures. Par contre, des soudages d'essai, exécutés à grande échelle dans le passé, prouvent que les poudres fondues et moussées ont une tendance à former des inclusions dans la chenille de soudure et des micro-retassures directement sous la surface de la chenille. En raison du rendement de fusion élevé et de la faible pénétration, le soudage au moyen d'une électrode-ruban est particulièrement approprié pour des soudages à superposition à grande surface et résistants à l'usure. Les essais avec des rubans alliés et des poudres de soudage neutres ne pouvant pas être al- - liées donnent lieu à des résultats insatisfaisants en ce qui concerne la géométrie de la chenille et le chevauchement de deux chenilles. La voie inverse promet un meilleur résultat, du fait que l'on utilise une électrode-ruban -non allié ou faiblement allié et une poudre de soudage à allier. Comme éléments d'alliage en ce qui concerne les poudres réalisées conformément à l'invention, il faut prendre en considération : le chrome , le molybdène, le silicium, le vanadium et le tungstène. Ces éléments peuvent être présents également sous la forme de carbures dans la poudre et dans la fusion. Au moyen d'une poudre de soudage, réalisée conformément à l'invention suivant la composition indiquée plus haut, et avec une électrode-ruban de qualité S 1 de dimension 60 mm x 0,5 mm, on a pu souder des chenilles de soudure d'une géométrie favorable et avec un chevauchement exempt d'entailles. Suivant le choix des éléments d'alliage ajoutés par l'intermédiaire de la poudre, on a pu obtenir des duretés jusqu'à HV 30 égal 650 kp/mm2 dans la ma tière soudée. R E V E N D I C A T I O N S 1.- Procédé pour la réalisation de poudres de soudage essentiellement minérales et de composition usuelle, caractérisé en ce qu'au mélange des matières premières on ajoute de la perlite ou des produits contenant de la perlite, et ce, en une proportion de 2 à 70 % en poids. 2.- Procédé suivant la revendication 1 pour la réalisation d'une poudre appropriée au soudage sous poudre à fil d' apport, caractérisé en ce qu'on ajoute 2 à 25 % en poids de perlite. 3.- Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce qu'on ajoute 6 à 10 % en poids de perlite. 4. - Procédé suivant la revendication 1 pour la réalisation d'une poudre de soudage appropriée pour le soudage sous poudre à superposition au moyen d'une électrode-ruban, caractérise en ce qu'on ajoute 10 à 70 % en poids de perlite. 5.- Procédé suivant la revendication 4, caractérisé en ce qu'on ajoute 10 à 30 % en poids de perlite. 6.- Poudre de soudage pour le soudage sous poudre à fil d'apport, caractérisoeen ce qu'elle est constituée par 10 - 30 % en poids de A1203, 5 - 20 % en poids de CaO, 10- 30 % en poids de MnO, O - 10 % en poids de MgO, O - 20 % en poids de TiO2, 4 - 15 % en poids de CaF2 , 25 - 50 % en poids de SiO2 O - 10% en poids d'oxydes alcalins et 5 - 10 % en poids de perlite. 7.- Poudre de soudage pour le soudage à superposition sous poudre, caractérisée en ce qu'elle est constituée par 10 - 30 % en poids de A1203, 15 - 30 % en poids de CaF2 15 - 35 % en poids de MgO, 5 - 15 % en poids de CaO, 10 - 30 % en poids de SiO2 , 5 - 20 % en poids de TiO2, O - 15 % en poids d'oxydes alcalins et 10 - 30 % en poids de perlite.