Brevet FR2272787A1 — publié le 19751226

la présente invention concerne le soudage et a- notamment pour objet un fil-électrode constitué par une base métallique et un mélange d'additions, ainsi qu'un procédé de fabrication dudit fil-électrode. le fil-électrode objet de l'invention est avantageusement utilisé pour le soudage et le rechargement automatiques et semi-automatiques par électrodes fusibles, de préférence sous gaz protecteurs, pour la fabrication de structures en métaux et alliages divers. En outre, le fil-électrode faisant l'objet de l'invention peut être utilisé en tant que brasure. On connaît uh fil-électrode constitué par une base métallique et un mélange d'additions, dans lequel la base métallique comporte des rainures réalisées sensiblement suivant ses génératrices et dans lesquelles est placé le mélange d'additions. la construction du fil connu prévoit la présence, dans la base métallique, de rainures de largeur augmentant au fur et à mesure que l'on se rapproche de la surface latérale du fil. En fait, les rainures ont une section droite en forme de triangle do#nt un sommet est à l'intérieur du fil. Une telle constitution du fil n'assure pas un bon accrochage des additions dans la base métallique. Il en résulte que lors du déroulement et de l'enroulement du fil en bobines ou en couronnes, lors du glissement du fil à travers les canaux de guidage flexibles et les guide-fil d'amenée de courant des installations de soudage, le mélange d'additions se détache de la base métallique par endroits. L'arrivée irrégulière du mélange d'additions rend le processus de soudage instable et provoque, en conséquence, l'apparition de défauts dans les cordons. En outre, le mélange d'additions détaché engorge les canaux de guidage et les guide-fil d'amenée de courant, ce qui implique leur changement fréquent. Etant donné que les rainures ont une largeur importante à la surface d'un tel fil, la surface de contact du fil avec le guide-fil d'amenée de courant diminue notablement, ce qui nuit aussi à la stabilité du soudage. Pour cette même raison, le fil connu a une faculté accrue d'absorption de l'humidité, ce qui fait ensuite apparaître des porosités dans les cordons. On connaît aussi un procédé de fabrication d'un filélectrode, selon lequel des rainures, sensiblement longitudinales, sont réalisées par déformation plastique dans la surface latérale du fil, puis ces rainures sont remplies de mélange d'additions. Par suite du profil à dépouille de la partie active de l'outil formant les rainures longitudinales et de l'effet de retrait du métal, les rainures ont un grand angle d'ouverture, d'où une retenue insuffisante du mélange d'additions qui y est logé, surtour quand le fil est cintré au cours des opérations préparatoires du soudage. L'échappement du mélange rend difficile la fermeture des rainures par tréfilage après remplissage, car le mélange, qui a en règle générale des propriétés abrasives, pénètre dans le lubrifiant et provoque des ruptures du fil. L'objectif de l'invention était de créer un fil de soudage dont la constitution excluerait l'échappement du mélange d'additions se trouvant dans les rainures, aubmenterait la surface de contact entre le fil et le guide-fil d'amenée de courant et réduirait lthygroscopicité du fil, ainsi que de créer un procédé de fabrication du fil en question avec mise en oeuvre d'une opération de façonnage qui permettrait de diminuer l'angle d'ouverture des rainures et, par cela-même, d'assurer une retenue fiable du mélange d'additions dans les rainures. la solution consiste en un fil de soudage, constitué par une base métallique et un mélange d'additions, dans la base métallique duquel sont réalisées, sensiblement suivant des génératrices, des rainures recevant le mélange d'additions, fil dans lequel d'après l'invention, chaque rainure a une section droite qui se rétrécit au fur et à mesure que l'on se rapproche de la surface latérale du fil. L'avantage essentiel d'un fil ainsi constitué consiste en ce que les rainures, dont la largeur à la surfacé extérieure du fil est plus petite que la largeur à l'intérieur, interdisent l'échappement du mélange lors des cintrages du fil ou de son glissement dans les canaux de guidage des installations de soudage. Un facteur positif du fil conforme à l'invention, comparativement aux fils connus, est l'augmentation de la surface de contact entre le fil et le guide-fil d'amenée de courant, ainsi que la diminution du pouvoir d'absorption de l'humidité résultant de la diminution de la largeur des rainures à surface du fil. Il est avantageux que chaque rainure ait une section droite sensiblement trapézoidale, dont la petite base est à la surface latérale du fil. On peut aussi réaliser chaque rainure de façon que sa section droite soit un triangle, dont un sommet se trouve à la surface latérale du fil. Lors des flexions du fil, les portions subissent les plus fortes extensions et contrtttbns sont celles situées le plus près de la surface du fil. Pour cette raison, afin que le mélange d'additions soit sûrement retenu dans les rainures, il est avantageux de donner aux rainures une profondeur égale à une valeur de 3/10 à 7/10 du rayon du fil et une largeur d'une valeur de 3/10 à 8/10 du rayon du fil. La profondeur des rainures est réalisée égale à 3/1 0, du rayon du fil Si au cours de l'utilisation ultérieure le fil doit subir des flexions à un angle dépassant 1800. Si l'angle de flexion du fil se situe entre 150 et 900, les rainures sont réalisées d'une profondeur de 4/10 à 6/10, du rayon du fil. Si l'angle de flexion est inférieur à 900, 'les rainures doivent titre réalisées d'une profondeur égale à 7/10 du rayon du fil. L'augmentation de la profondeur des rainures au-delà de cette valeur est désavantage#se, par suite de 11 affaiblissement de la section du fil et de sa moins bonne aptitude à la fabrication. Si la largeur des rainures est inférieure à 3/10, du rayon du fil, la quantité de mélange d'additions qui peut y être logée diminue notablement. Si la largeur des rainures est supérieure à 8/10 du rayon du fil, une certaine quantité de mélange d'additions peut s'en échapper. Afin d'obtenir un fil à haut propriétés technologiques pour le soudage, la section totale des rainures se situe entre 5/100 et 3/10 de la section du fil. Les critères limites du choix de ce rapport, qui peut être appelé coefficient de section des rainures Kg sont, d'une part, la nécessité d'avoir un dosage adéquat de mélange, dont la quantité est en général insuffisante quand K5 = 0,05 et d'autre part, la possibilité de fabrication industrielle du fil, qui se trouve notablement compliquée quand E8 = 0,3. S'il est nécessaire d'introduire principalement dans le fil des constituants ionisants, le coefficient K5 de section des rainures est choisi entre 5/100 et 7/100, . S'il est nécessaire d'introduire simultanément dans le fil, par exemple, des constituants ionisants et scorifiants, le coefficient K5 est choisi entre 7/100 et 2/10. Danse cas où l'on introduit simultanément dans le fil des constituants ionisants, scorifiant#s, gazéifiants, désoxydants, d'alliage et autres, le coefficient K5 de section des rainures est choisi entre 2/10 et 3/10. Le procédé- de fabrication du fil électrode suivant l'invention, #ans lequel des rainures sensiblement longitudinales sont réalisées par déformation plastique dans la surface latérale du fils puis sont remplies avec un mélange d'additions, est caractérisé, d'après l'invention, en ce qu'avant de remplir les rainures avec le mélange d'additions le fil est soumis à une rétreinte radiale. Le procédé proposé, grSce à l'opération suppldmantaire de rétreinte dans la direction radiale, permet de diminuer l'angle d'ouverture des rainures et, par cela-m#me, d'assurer une retenue fiable du mélange d'additions dans les rainures. Il est avantageux, après remplissage des rainures avec le mélange d'additions, de tréfiler le fil jusqu'lace que la section des rainures devienne une figure géométrique se rétrécissant au fur et à mesure que l'on se rapproche de la surface latérale du fil. Dans celui suit, l'invention est expliquée par la description détaillée d'exemples de réalisation concrets mais non limitatifs, illustrés par les dessins annexés, dans lequels - la figure 1 représente le fil-électrode conforme à l'invention, d'après un mode de réalisation de l'invention g - figure 2 représente la section Il-Il de la figure 1 - les figures 3 à 7 représentent des sections d'autres variantes de réalisation du fil-électrode conforme à l'invention - la figure 8, représente le schéma de principe du processus de fabrication du fil-électrode, conformément à l'invention ;; - la figure 9 représente la section du fil-électrode avant la réalisation des rainures, conformément à l'invention - la figure 10 représente la section X-X de la figure 8, montrant une variante de réalisation du fil avec deux rainures dans la surface latérale avant la rétreinte du fil dans la direction radiale, conformément à l'invention - la figure 11 représente une variante de réalisation du fil-électrode avec trois rainures dans la surface latérale avant la rétreinte du fil dans la direction radiale, conformément à l'invention (coupe transversale) ;; - la figure 12 représente la section XII-XII de la figure 8, montrant une variante de réalisatien du fil-électrode avec deux rainures dans la surface latérale après rétreinte du fil dans la direction radiale, conformément à l'invention ; - la figure 13 représente une variante de réalisation du fil-électrode avec trois rainures dans la surface latérale après rétreinte du fil dans la direction radiale, conformément à l'invention (coupe transversale) ;; - la figure t4 représente la section XIV-XIV de la figure 8, montrant unevariante de réalisation du fil-électrode avec deux rainures dans la surface latérale après remplissage des rainures avec le mélange d'additions, conformément à l'invention - la figure 15 représente la section d'une variante de réalisation du fil-électrode avec trois rainures dans sa surface latérale, agrès remplissage des rainures avec le mélange d'additions, conformément à l'invention ;; - la figure 16 représente la section XVI-XVI de la figure 8, montrant une variante de réalisation du fil-électrode avec deux rainures dans la surface latérale après tréfilage, conformément à l'invention - la figure 17 représente une vue en coupe illustrant une variante de réalisation du fil-électrode avec trois rainures dans la surface latérale après tréfilage, conformément à l'invention - la figure 18 représente la section XVIII-XVIII de la figure 8, montrant une variante de réalisation du fil- électrode avec deux rainures dans sa surface latérale, après second tréfilage. le fil électrode t (figures 1 à 18) faisant l'objet de l'invention est constitué par une base métallique et un mélange d'additions 2 (figures 1 à 7 et 14 à 18). Dans la base métallique 1 sont réalisés, sensiblement suivant ses génératrices, des rainures 3 recevant le mélange d'additions 2. D'après l'invention, chaque rainure 3 a une section se rétrécissant au fur et à mesure que l'on se rapproche de la surface latérale du fil-électrode. les figures 1 et 2 montrent une variante de réalisation des rainures 3, dans laquelle ces rainures ont une section sensiblement erapéaofdale, dont la petite base est à la surface latérale du fil. Dans le fil montré en figure 3, la section des rainures 3 a sensiblement la forme d'un triangle dont un sommet est à la surface latérale du fil. Dans le- fil montré en figure 4, la section des rainures a la forme d'une goutte d'eau, se rétrécissant au fur et à mesure que l'on se rapproche de la surface latérale. Lorsque le fil est cintré, ses portions subissant la plus forte extension et la plus forte contraction sont celles situées le plus près de sa surface. C'est pourquoi, afin d'assurer une retenue fiable du mélange d'additions, dans le fil, les rainures ont une profondeur de 3/10 à 7/10 du rayon du fil, et leur largeur dans la masse du fil est de 3/10 à 8/10 du rayon du fil. Afin que le fil ait de hautes propriétés technologiques de soudage, le rapport de la section totale des rainures à la section du fil est de 5/100 à 3/10. Le fil-électrode faisant l'objet de l'invention peut être réalisé aussi bien avec une seule rainure qu'avec plusieurs. Toutefois, la condition nécessaire pour qu'il soit utilisable est que le rapport de la section totale des rainures à la section totale du fil soit dé 5/100 à 3/10. il est avantageux, si le rapport de la section totale des rainures à la section totale du fil est de 5/100 de réaliser le fil avec une ou deux rainures, et si ce rapport est de 15/100 à 25/100, de réaliser le fil avec deux, trois ou quatre rainures. Les figures 1 à 4 montrent les sections de variantes de fils réalisés avec deux rainures. Les figures 5, 6 et 7 représentent les sections de variantes de fils réalisés respectivement avec une, deux, trois et quatre rainures. Afin de distribuer uniformément le mélange d-'additions dans-la section du fil, on dispose les rainures symétriquement. Le procédé de fabrication du fil-électrode faisant l'objet de l'invention consiste à réaliser dans la surface latérales du fil, par déformation plastique, des rainures 3, puis à remplir ces rainures avec le mélange d'additions 2. D'après l'invention, la section des rainures allant en se rétrécissant au fur et à mesure que l'on se rapproche de la surface latérale du fil est obtenue par rétreinte radiale du fil avant remplissage des rainures avec le mélange d'additions 2 Les principales opérations du processus de fabrication du fil-électrode conformément à l'invention sont expliquées par la figure 8. Le fil 1 à section ronde, montré en figure #9, est débité par un dérouloir constitué par un bâti 4 (figure 8) et un tambour tournant 5, passe à travers les galets aresseurs 6 et arrive dans une cage à molettes où les molettes 7 forment les rainures 3 dans le fil. Quand le fil 1 sort de la cage à molettes, sa section à la forme représentée, par#exemple,- par la figure 10 (variante de fil à deux rainures) ou par la figure 11 (variante de fil à trois rainures). Le fil 1 est ensuite soumis à une rétreinte dans la direction radiale, par exemple par tirage à travers une filière 8 (figure 8). Après rétrein#te, le fil 1 a une section ronde et ses rainures 3 ont une section qui se rétrécit au fur et à mesure que l'on se rapproche de la surface latérale du fil 1. Ceci est visible sur la figure 12 qui représente une variante de fil à deux rainures, et sur la figure 13 qui représente une variante de fil à trois rainures. Après exécution des opérations indiquées, le fil-1 traverse un dispositif de nettoyage 9 (figure 8) qui le débarrasse de la graisse technologique. Le fil 1 dégraissé arrive dans le dispositif de filage 10, où ses rainures 3 sont remplies sous pression avec le mélange d'additions de composition requise, sous forme de pâte. te fil i dont les rainures 3 sont remplies de mélange dladdi- tions 2 est montré par les figures 14 et 15. te processus de remplissage des rainures est analogue au processus d'enrobage des électrodes. Après remplissage des rainures 3 avec le mélange d'additions, la surface du fil 1 est débarrassée des restes de mélange, par exemple par tirage du fil 1 à travers le trou calibré d'une douille d'acier 11 (figure 8) puis le fil 1 va au four de séchage 12. Après élimination de l'eau, le fil 1 avec le mélange d'additions est tréfilédans le banc multiple 13 et enroulé par un enrouloir 14. Les figures 16 et 17 représentent des variantes réalisation du fil 1, après le tréfilage, grace auquel ltouverture des rainures 3 devient presque nulle. La figure 18 représente la section d'un fil après un second tréfilage qui assure la fermeture totale des rainures 3. te schéma indtué de fabrication du fil-électrode ne doit pas forcément etre continu aux divers stades du processus; Par exemple, le fil peut s'enrouler dans des accumulateurs puis défiler ensuite en plusieurs brins parallèles, etc. te fil-électrode conforme à l'invention a de hautes propriétés technologiques de soudage, et le mélange d'additions ne peut s'en échapper, ce qui accroit la stabilité du processus de soudage et,en conséquence, la qualité des cordons. Un avantage majeur du fil est la possibilité de réduire notablement les projections du métal d'électrode (jusqu'à 2-3%) lors du soudage sous gaz carbonique. En comparaison des fils ccrlrus, constitués par une base métallique et un mélange d'additions, par exemple des fils à ame en poudre, le fil confcrme à l'irventíon est caractérisé par la simplicité de sa fabrication et par le prix plus bas des matériaux utilisés. Bien entendu, l'invention r'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des equivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre des revendicatiors qui suivent REVENDICATIONS 1. Fil-électrode du type constitué par une base métallique et un mélange d'additions et dans la base métallique duquel, sensiblement suivant ses génératrices, sont réalisées des rainures recevant le mélange d'additions, caractérisé en ce que chaque rainure a une section droite qui se rétrécit au fur et à mesure que l'on se rapproche de la surface latérale du fil. 2. Fil-électrode selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque rainure a une section droite sensiblement trapézoidale, dont la petite base se trouve à la surface latérale du fil. 3. Fil-électrode selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque rainure a une section droite en forme de triangle dont l'un des sommets se trouve à iface latérale du fil. 4. Fil-électrode selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la valeur de la profondeur des rainures est comprise entre 3/10 et 7/tordu rayon du fil, la largeur desdites rainures étant comprise entre 3/10 et 8/10 du rayon du fil. 5. Fil-électrode selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le rapport de la section totale des rainures à la section du fil est comprise entre 5/100 et 3/10. 6. Procédé de fabrication du fil-électrode selon l'une des revendications 1 à 6, du type dans lequel des rainures sensiblement longitudinales sont réalisées par déformation plastique dans la surfac#atérale du fil-électrode, puis sont remplies d'un méjanage d'additions, caractérisé en ce qu'avant de remplir les rainures avec le mélange d'additions le fil est soumis à une rétreinte radiale. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que, après remplissage des rainures avec le mélange d'additions, le fil est tréfilé jusqu'à ce que la section des rainures devienne une figure géométrique se rétrécissant au fur et à mesure que l'on se rapproche de la surface latérale du fil.