Brevet FR2320160A1 — publié le 19770304

la présente invention concerne les produits d'apport pour le soudage et a notamment pour objet un fil-électrode pour le soudage des aciers sous gaz carbonique. il est avantageux d'employer le fil-électrode proposé pour le soudage automatique et semiautomatique des structures en aciers doux de construction, en aciers faiblement alliés et en aciers à haute résistance. On connaît déjà des fils-électrodes pour le soudage des aciers sous gaz carbonique, se présentant sous la forme d'une gaine en acier doux remplie de poudre. La poudre a la composition pondérale suivante : fluorure de calcium 16 bioxide de titane 31% ferromanganèse g% ferrosilicium 2% poudre de fer 42 (le reste). (voir par Exemple le brevet français n0 1173590, ClHO5b, p.4, exemple 2b). Un tel fil réunit en soi' les avantages des fils du type contenant du rutile ou du fluorure de calcium. Toutefois, lors du soudage avec ce fil, il se dégage une grande quantité de gaz fluorotiques nuisibles à la santé des soudains. Il s'agissait donc de créer un fil-électrode dont la poudre aurait une composition telle qu'elle permettrait de réduire sensiblement le dégagement de gaz fluoritiques au cours du soudage tout en conservant les bonnes propriétés technologiques de soudage propres aux fils de ce genre. La solution consiste en un fil-électrode pour le scudage des aciers sous atmosphère de gaz carbonique, se présentant sous la forme d'une gaine en acier doux remplie de poudre contenant du fluorure de calcium, du bioxide de titane, du ferromanganèse, du ferrosilicium, de la poudre de fer, ledit fil-électrode étant caractérisé, d'après l'invention, en ce qu'outre ces constituants introduits dans les proportions pondérales suivantes: fluorure de calcium 4 à 5,5% bioxide de titane 14 à 20 ferromanganèse 6 à 10 ferrosilicium 1,5 à 3% poudre de fer le reste. il contient de la magnésite frittée en proportion de 4 à 8% en poids et du feldspath en proportion de 6 à 9 en poids. Le fi-électrode ayant la composition conforme cl l'inventioniermet de souder des aciers sous gaz carbonique sans dégagement considérable de gaz fluoritiques, tout en conservant les bonnes propriétés technologiques de soudage des fils connus du méme type. Pour prévenir la formation de pores dans les cordons lors du soudage des aciers couverts de rouille ou de calamine, il est avantageux que la poudre du fil-électrode contienne aussi jusqu'à 2% en poids de silicofluorure de sodium. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris a la lecture de la description qui va suivre d'un mode de réalisation non limitatif de l'invention. Le fil-électrode conforme à l'invention, pour le soudage des aciers sous atmosphère de gaz carbonique, se présente sous la forme d'une gaine en acier doux remplie d'une charge pulvérulente contenant (en poids) magnésite frittée 4 à 8 feldspath 6 à 9% fluorure de calcium 4 à 5,5 bioxyde de titane 14 à 20 ferromanganèse 6 à 10 ferrosilicium 1,5 à 3% poudre de fer le reste. la composition de la poudre du fil-électrode conforme à l'invention assure l'obtention d'un métal à hautes propriétés mécaniques et technologiques dans le cordon de soudure, ainsi qu'une réduction du dégagement de gaz fluoritiques comparativement aux fils connus du même type. La présence de magnésite frittée en proportions inférieures à 4% en poids ne permet pas d'abaisser sensiblement le dégagement de gaz fluoritiques, et une proportion de magnésite frittée supérieure à 8% en poids provoque un abaissement de la fluidité de la scorie et une altération de la formation du cordon, la présence, dans la poudre du fil-électrode, de magnésite frittée en association avec du feldspath contribue à une forte réduction du dégagement de gaz fluoritiques sans affecter les bonnes propriétés technologiques de soudage du fil. On obtient une stabilité améliorée de l'arc et de bonnes propriétés technologiques de soudage quand la poudre du fil-électrode conforme à l'invention contient du feldspath en proportions de 6 à 9 en poids. La teneur de la poudre du fil-électrode en bioxyde de titane sous forme de concentré de rutile en proportions supérieures à 14 en poids assure les bonnes propriétés technologiques de soudage propres aux fils-électrodes du type contenant du rutile. Les proportions de bioxyde de titane supérieures à 20% dn poids provoquent une altération de la capacité de raffinage de la scorie. Les proportions de fluorure de calcium supérieures à 5,5% en poids conduisent à une diminution de la plage de solidification des scories, et des proportions de fluorure de calcium inférieures à 4 en poids n'assure pas une bonne capacité de raffinage de la scorie, ce qui est indispensable pour 11 obtention d'un métal de cordon et d'une soudure à caractéristiques mécaniques élevées. la présence de ferromanganése (à teneur en manganèse d'au moins 85fui) dans les limites de 6 à 10% en poids et de ferrosilicium (k teneur en silicium d'au moins 70*) dans les limites de 1,5 à 3 en poids est nécessaire pour obtenir la teneur requise du métal déposé en additions d'alliage en vue d'obtenir de bonnes propriétés mécaniques et technologiques dans le métal du cordon. Pour prévenir la formation de pores dans les cordons dans le cas de soudage d'un métal couvert de diamine ou de rouille, le fil-électrode proposé contient du silicofluorure de sodium en proportions allant jusqu'à 2% en poids ; une teneur en silicofluorure de sodium supérieure à cette proportion est inadmissible, par suite du dégagement accru de gaz fluoritiques. D'excellentes propriétés mécaniques et technologiques du cordon de soudure, ainsi qu'un faible dégagement de gaz fluoritiques sont obtenus dans le cas où les constituants de la poudre du fil-électrode sont introduits dans les proportions pondérales suivantes s magnésite frittée 4 à 8% feldspath 6 à 9% fluorure de calcium 4 à 5,5% bioxyde de titane 14 à 20% ferrosilicium (teneur en sili dium d'au moins 70%) 1,5 à 3% silicofluorure de sodium O à 2% ferromanganèse (teneur en manga nèse d'au moins 85%) 6 à 1096 poudre de fer le reste. Les avantages de fil-électrode proposé, comparativement aux fils-électrodes connus, ressortiront plus clairement à la lecture des exemples concrets mais non limitatifs suivants. EEMPR 1. On emploi un fil-électrode de 2,5 mm de diamètre, dont la gaine formée par une bande d'acier doux constitue 70% du poids total du fil et renferme une poudre ayant la composition suivante, en poids s bioxyde de titane (sous forme de concentré de rutile) 14,7% fluorure de calcium (sous forme de concentré de fluorine 4% magnésite frittée 7,7% feldspath 6,7% ferromanganèse (teneur en manganèse de 90g) 8,6% ferrosilicium (teneur en silicium de 80%) 2,3% poudre de fer 56%. Le soudage exécuté avec le fil proposé assure l'obtention de bonnes propriétés technologiques de soudage dinG le cordon. Les résultats des essais des caractéristiques mécaniques du métal du cordon et dessa soudure sont donnés dans le tableau ci-dessous. Caractéristiques mécaniques du métal du cordon et de la soudure (courant de soudage 400 à 440A, tension de l'arc de 28 à 30 V). Acier à limite éla- Résistan- Allonge- Striction Résilience, souder stique, ce à la ment, % % en kg/mm2 kg/mm2 traotion kg/mm2 à + 20 C à - 20 C à -40 C à-60 C Acier doux 39,2-39,9 50,1-50,4 31,3-31,3 64-71,3 15,0-15,1 14,1-14,4 10,6-16,6 7,9-11,2 de construc- --------- --------- ----------- --------- --------- --------- --------- --------tion 39,4 50,2 31,3 67,1 15,0 14,3 13,6 9,5 Acier faible- 47,9-48,8 57,9-59,5 23,3-24,6 66-67,1 15,6-17,1 12,8-13,1 4,4-14,9 7,5-9,5 ment allié à ----------- ----------- ----------- --------- --------- ----------- ---------- --------1, 2-1,7% de 48,3 58,7 23,9 66,6 16,3 12,9 10,0 8,7 manganèse Acier fai- 42,4-44,1 52,6-55,1 24,3-32 41,2-69,8 17,7-19,0 15,3-15,6 12,0-14,2 9,5-13,0 blement allié ----------- ----------- --------- ---------- ----------- ----------- ----------- ---------à 0,3 - 0,6% 43,2 53,7 27,3 54-7 18,3 15,4 13,0 10,4 de silicium et à 1,4 - 1,8% de manganèse Le dégagement de gaz-fluoritiques se situe entre les limites suivantes gaz fluorique silicé 20 à 65 mg/mn hydrogène fluroé 35 à 50 mg/mn ce qui réduit de 20 à 50 fois le dégagement de gaz pour le gaz fluorique silicé et de 1,5 à 2 fois pour l'hydrogène fluoré comparativement au dégagement de gaz lors du soudage avec le fil-électrode du type contenant du rutile et de la fluorine, fabriqué suivant le brevet français précité. EXEMPIE 2. On emploie un fil-électrode de 2,2 mm de diamètre, dont la gaine formée par une bande d'acier doux constitue 74% du poids total du fil et renferme unè poudre ayant la composition suivante, en poids bioxyde de titane (sous forme de concentré de rutile 16% fluorure de calcium (sous forme de fluorine) 5,5% magnésite frittée 7,8% feldspath 7,3% ferromanganèse (teneur en manganèse de 90%) 7,4% ferrosilicium (teneur en silicium de 80 3 1,8% poudre de fer 54s3y Dans le cas du soudage au moyen d'un tel fil-électrode on obtient une excellente formation des soudures d'angle et bord à bord, une séparation facile de la croate de scorie.Les projections latérales du métal et de la scorie, dans ce cas, sont minimaleset le dégagement de gaz fluoritiques est faible. EXEMPLE 3. On emploie un fil-électrode de 2,5 mm de diamètre, dont la gaine en acier doux constitue 72% du poids total du fil et renferme une poudre eryriurt la composition suivante en poids bioxyde de titane 17,7% fluorure de calcium 4,8% magnésite frittée 4,4% feldspath 8% silicofluorure de sodium ferromanganèse (teneur en manganèse de 90% 68 ferrosilicium (teneur en silicium de 80ffi) 2S2 poudre de fer le reste. Le soudage exécuté avec un tel fil assure l'obtention de bonnes propriétés technologiques de soudage dans le cordon. En cas de soudage d'un métal couvert de calamine ou de rouille, les cordons sont exempts de pores. En cas de soudage bord à bord, les caractéristiques mécaniques du métal du cordon et de la soudure pour acier doux se situent à un niveau -élevé, ce dont témoignent les données ci-dessous : limite élastique 45 à 48 kg/mm2 résistance à la traction 54 à 56 kg/mm2 allongement 26 à 30 % résilience à +20PCJ 19 à 23 kgm/cm2 Le rendement du soudage au moyen de ce fil dépasse de 2 à 2,5 fois celui qu'on obtient en utilisant des électrodes enrobées, du type contenant du fluorure de calcium, ayant un diamètre de 4 à 5 mm. Le rendement est le même que celui du soudage réalisé avec un fil-électrode du type contenant du rutile et de la fluorine. Les dégagements de gaz fluoritiques sont constitués de gaz fluorique silicé en proportions de 45 à 130 mg/mn et d'hydrogène fluoré en proportions de 30 à 100 mg/mn, De ce qui précède, on peut conclure que le fil-électrode proposé axe la composition précitée assure de bonnes propriétés mécaniques et technologiques du métal du cordon, ainsi que de faibles dégagements de gaz fluoritiques nuisibles, comparativement aux fils connus du même type. 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-ci sont exécutées selon l'esprit de l'invention et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent. REVENDICATIONS 1. Fil-électrode pour le soudage des aciers sous atmosphère de gaz carbonique, se présentant sous forme d'une gaine en acier doux remplie d'un mélange pulvérulent contenant du fluorure de calcium, du bioxyde de titane, du ferromanganèse, du ferrosilicium, de la poudre de fer, caractérisé en ce que ledit mélange pulvérulent, outre les constituants précité introduits dans les proportions pondérales suivantes fluorure de calcium 4 à 5,5% bioxyde de titane 14 d 20% ferromanganèse 6 à 104 ferrosilicium 1,5 à 3% pqudre de fer le reste. contient de la magnésite frittée en proportion de 4 à 8% én poids et du feldspath en proportion de 6 à 9% en poids. 2. Fil-électrode suivant la revendication 1, caractérisa en ce que ledit mélange pulvérulent contient jusqu'à 2% en poids de silicofluorure de sodium.