Brevet FR2289290A1 — publié le 19760528

La présente invention a pour objet une électrode de soudage réfractaire en tungstène ou en tungstène thorié pourvue d'une insertion destinée à favoriser l'émission d'électrons et contenant plus de 20 % d'oxyde de thorium. On connaît déjà, par le brevet des U.S.A. 2.922.028, des électrodes de soudage en tungstène qui comportent une insertion en tungstène thorié à 2 %. Cette insertion est introduite dans la pointe de ltélectrode constituée de tungstène pur ; elle-a pour rôle de favoriser ltémission d'électrons ainsi que la formation d'un arc de soudage lors de la mise en oeuvre de Ivélectrode. Il s est toutefois avéré qutune addition de 2 % d thorium au tungstène ne suffit pas à garantir un amorçage sûr et répété de lvélec trode. On en est ainsi arrivé à enrober la pointe de ivélectrode d'une masse contenant de l'oxyde de thorium (brevet allemand 1.806.856).Le processus consiste alors à échauffer lentement, jusqu'à la fusion de 'oxyde de thorium, la pointe d'électrode provisoirement recouverte d'oxyde de thorium pulvérulent, puis à amorcer tout d'abord un arc sous faible intensité de courant, et enfin à fixer par frittage la masse en fusion d'oxyde de thorium en accroissant la distance d'électrode et en élevant fortement l'intensité du courant. De telles électrodes s'amorcent de façon très sure, même après un usage prolongé. Il se manifeste toutefois l'inconvénient que ces électrodes sont particulièrement sensibles aux contraintes mécaniques, telles que celles qui peuvent aisément survenir lors d'une opération de soudage au cas d'entrée en contact avec la pièce.La masse se brise alors, en sorte que lvélectrode s'amorce d'un seul cté ou ne s'amorce plus de façon store. Pour palEEr cet inconvénient, il a été déjà proposé d'incorporer dans la pointe d'une électrode de soudage constituée en tungstène thorié une masse de matière favorisant l'émission d'électrons et constituée d'un mélange de plus de 33 % d'oxyde de thorium, de 4 % d'oxyde d'aluminium, et d'une proportion complémentaire de poudre de tungstène.Conformément à une autre proposition antérieure, le processus consiste alors à pratiquer en un premier temps et par électroérosion un perçage dans la pointe de l'électrode d'une profondeur brute d'au moins 10 microns, puis à garnir en un second temps ce perçage de la masse de matière pulvérulente favorisant l'émission d'électrons, et enfin à fixer cette masse par frittage en présence de phase liquide ainsi que décrit ci-dessus. La profondeur du per çage est limitée au maximum à la valeur du diamètre de l'électrode. Crace à la rugosité de surface de la paroi du perçage, ainsi qu'au processus de frittage en présence de phase liquide , la masse de matière s'ancre ainsi de façon ste dans la pointe de l'élec- trode. La poudre de tungstène ne se combine pas, pendant llopéra- tion de frittage, avec la masse en fusion d'oxyde de thorium et a'oxyde d'aluminium ; elle demeure bien au contraire finement répartie dans cette masse en fusion. En fonctionnement, il se forme sans doute à haute température une masse de matière en fusion, laquelle toutefois demeure à l'état pateux par suite de la proportion élevée de poudre de tungstène et ne s'échappe donc pas de la pointe de l'électrode.Une telle électrode remplit correctement sa fonction ; elle est notamment appliquée au soudage de petites pièces en atmosphère inerte avec électrode de tungstène. Dans un tel mode de soudage sont respectivement reliées au potentiel de soudage, d'une part l'électrode, et d'autre part la pièce à souder. Il en résulte que pendant l'opération de soudage des vapeurs métal liques s'échappant de la pièce atteignent le potentiel opposé, à savoir la pointe de l'électrode, et s'y déposent.-De ce fait, la pointe de l'électrode et par conséquent la masse de matière favorisant l'émission d'électrons se trouvent à la longue recouvertes d'une fine couche métallique. La capacité d'amorçage de l'électrode se réduit alors ; la pointe de l'électrode doit alors etre remeulée. Mais du fait que la masse de matière incorporée dans la pointe de l'électrode ne possède qu'une profondeur relativement faible, l'électrode devient inutilisable, par exemple au bout de deux remeulages.La présente invention se donne en conséquence pour but de réaliser une électrode de soudage réfractaire en tunsgtène ou en tungstène thorié pourvue d'une insertion favorisant l'émis- sion des électrons et incluant plus particulièrement au moins 20 % en poids d'oxyde de thorium, du tungstène, et le cas échéant encore d'autres oxydes métalliques, cette électrode conservant son~apti- tude au fonctionnement, meme après plusieurs remeulages. Ce but est atteint, conformément à l'invention, grace au fait que l'insertion de matière introduite au centre du corps de l'électrode s'étend sur au moins la moitié de la longueur de cette électrode, et de préférence mme sur toute la longueur de lvélectrode. La fabrication d'électrodes en tungstène s'effectue le plus souvent en pressant et en frittant sous forme de baguettes le mélange constitué de poudre de tungstène et d'autres matières additives, ainsi qu'en le renforçant mécaniquement à l'état chaud et en lu étirant éventuellement de manière à obtenir la section désirée pour le produit final. Un mode-d'exécution particulièrement avantageux pour la réalisation d'une électrode conforme à ltinven- tion consiste à incorporer la masse de matière favorisant llémis- sion d'électrons dans la masse de poudre lors de la formation de l'ébauche de l'électrode, puis à renforcer mécaniquement sous pres- sion l'ébauche de l'électrode, et enfin à terminer la fabrication selon la méthode connue.La masse de matière insérée dans ltélec- trode, et plus particulièrement composée de plus de 20 %#en poids d'oxyde de thorium et de plus de 35 % en poids de poudre de tungs tène, se trouve ainsi incorporée au corps de l'électrode dès le stade de la fabrication de celle-ci. Lors du renforcement mécanique, que celui-ci soit effectué par martelage et/ou par étirage, il s'établit une liaison intime entre l'enveloppe périphérique de l'insertion et la partie environnante du corps de l'électrode. La fabrication de l'électrode elle-même s'effectue d'une façon connue, en réduisant l'électrode constituée de tungstène thorié et pourvue de son insertion en atmosphère d'hydrogene à environ 7000 C, puis en la forgeant à une température comprise entre 13000 C et 15000 C, et enfin en l'étirant en baguettes. Les électrodes ainsi réalisées peuvent être remeulées, la masse de l'insertion restant contenue de façon absolument stre dans son enveloppe même sous températures élevées. L'invention sera à présent décrite plus en détail à propos de quelques formes de réalisation, données à simple titre d'exemples illustratifs, et avec références aux dessins ci-annexés montrant des électrodes de soudage réfractaires réalisées selon l'invention et destinées au soudage en atmosphère inerte ou sous plasma. La figure 1 reproduit en coupe longitudinale à échelle agrandie une électrode 1, constituée d'une enveloppe ou d'un corps d'électrode 2 formé de tungstène thorié à 2 %, auquel -est incorporée la masse de matière 3 favorisa--t l'émission des électrons. Cette masse de matière 3 est constituée d'au moins 20 7 en poids d'oxyde de thorium ainsi que d'une proportion élevée de poudre de tungstène, supérieure à 35 % en poids. D'autres oxydes métalliques peuvent encore être contenus dans ce mélange, de préférence de l'oxyde d'aluminium. L'insertion s'étend sur au moins la moitié de la longueur 1 de l'électrode, tandis que le diamètre d de la masse de matière ainsi incorporée,ou âme, doit atteindre au maximum la moitié du diamètre D du corps d'électrode 2.La masse de matière 3 favorisant l'émission des électrons est incorporée dans le corps de l'électrode 2 dès le stade de la fabrication de c#électrode, l'électrode étant ensuite réduite de façon en ellemême connue en atmosphère d'hydrogène à environ 7500 C, puis pressée en forme de baguettes, puis forgée sous une température comprise entre 13000 C et 15000 C et/ou transformée par étirage en baguettes présentant la section désirée. La masse de matière incorporée 3 subit une réduction de son diamètre en fonction de la réduction de diamètre imposée à l'électrode. Ainsi qu'il ressort en particulier de la figure 2 des dessins, la partie périphérique 3' de la masse de matière 3 se mélange à la partie de matière 2J du corps d'électrode qui délimite la paroi interne. Il peut se produire au cours du traite ment-thermomécanique des fendillures dans la matière constituant l'ame de l'électrode ; celles-ci ne peuvent toutefois pas influencer le fonctionnement de l'électrode ; l'amorçage de l'électrode s'effectue, ainsi qu'il est connu dans le soudage en atmosphère inerte avec électrode de tungstène, au moyen d'impulsions de haute fréquence qui circulent pour l'essentiel dans la surface périphérique externe, alors que le courant de travail ou de soudage emprunte toute la section conductrice. L'émission d'électrons qui se produit sur la face frontale de l'insertion prend naissance lors de l'application des impulsions de haute fréquence. La figure 3 des dessins représenté une électrode 1 dans laquelle le corps d'électrode 2 est traversé sur toute sa longueur 1 par la masse de matière 3. Il est avantageux, comme représenté à la figure 1 des dessins, de ménager une partie pleine sur la longueur 1' du corps de ltélectrode, laquelle sert à en assurer le serrage. On ne peut en effet éviter que la masse de matière 3 de faible résistance mécanique n'affaiblisse le corps de l'électrode. Il est néanmoins avantageux du point de vue de la fabrication dlinclure la masse de matière 3 sur toute la longueur du corps d'électrode 2. REVENDICATIONS 1. Electrode de soudage réfractaire en tungstène ou en tungstène thorié pourvue d'une insertion introduire au centre du corps d'électrode, destinée à favoriser l'émission dlélec- trons et contenant plus de 20 % en poids d'oxyde de thorium et plus de 35 % en poids de tungstène, caractérisée par le fait que cette insertion (3) s'étend sur au moins la moitié de la longueur (1) de l'électrode (1). 2. Electrode de soudage réfractaire en tungstène ou en tungstène thorié selon la revendication 1, caractérisée par le fait que l'insertion (3) s'étend sur la totalité de longueur (1) de l'électrode (1). 3. Electrode de soudage réfractaire en tungstène ou en tungstène thorié selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée par le fait qu'entre l'insertion (3) et l'enveloppe (2) ou corps d'électrode (1) est interposée une zone périphérique constituée d'un mélange de la matière de l'insertion et de la matière de l'enveloppe. 4. Procédé de fabrication d'une électrode réfractaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que l'on insère lors de la formation de l'ébauche de l'électrode (1) et dans la masse pulvérulente de son enveloppe (2) la masse de matière (3) favorisant l'émission des électrons, que l'on renforce ensuite mécaniquement sous température-et pression appropriées l'ébauche d'électrode, et que l'on termine enfin la fabrication de l'électrode d'une manière en elle-même connue.