Brevet FR2490982A1 — publié le 19820402

La présente invention se rapporte à un procédé de préparation de poudres à souder basiques, fondues au préalable, pour soudure sous poudre protectrice (en abrégé ci-après "procédé UP" - Unterpulver) présentant à l'analyse la composition suivante: 0,5 à 20%/ en poids de SiO2, à 35% en poids d'Al203, 0,05 à 10% en poids de TiO2, jusqu'à 10% en poids de ZrO2, 0,01 à L1o en poids de MnO, 0,1 à 3% en poids d'oxydes de fer, à 40%/l en poids d'oxydes de métaux alcalino-terreux, à 35% en poids de fluorures, de préférence du spath- fluor, 0,3 à 3% en poids d'oxydes de métaux alcalins, avec des impuretés provenant des matières premières. On trouve des poudres à souder à cette composition dans le commerce; on les utilisait déjà antérieurement pour la soudure sous poudre protectrice. Avec le procédé UP, il faut utiliser des pou- dres à souder basiques si l'on veut parvenir à des qualités aussi hautes que possible dans le métal soudé, et en particulier si l'on veut parvenir à de hautes valeurs de ténacité. Or, les pou- dres à souder basiques sont hygroscopiques. Les problèmes qui en découlent sont bien connus: dans la soudure sous poudre protectrice, un arc électri- que sur lequel on averse de la poudre à souder brale en faisant fondre un fil d'électrode. Les gouttes métalliques pulvérisées dans l'arc électrique réagissent avec l'humidité contenue dans la poudre à souder avec formation d'hydrogène. Celui-ci se dissout dans l'acier mais sa solubilité dans le métal dépend très forte- ment de la température de sorte qu'au refroidissement de la piè- ce il se forme fréquemment des fissures dans la soudure ou au voisinage de la poudre (fissures à côté du joint de soudule). Ces problème se rencontrent en particulier lors du travail avec des aciers de construction à grains fins, de haute valeur. Par suite, les exigences posées en matière de teneur en humidité aux poudres à souder destinées à être utilisées dans la soudure sous poudre protectrice sont extrêmement sévères. Habituellement, les poudres à souder basiques sont prépa- rées par fusion des matières premières à la composition voulue pour le produit final, coulée dans la masse fondue dans des cuvet- tes en acier et broyage du produit à la dimension de grain voulue. Ces poudres à souder attirent rapidement l'humidité en surface. Par suite, avant de les utiliser, on les sèche à 2500C. Avec de telles poudres à souder, on parvient à des teneurs en hydrogène, déterminées conformément au projet de norme allemande DIN 8 572, de 8 ml pour 100 g de fil fondu. Toutefois, il serait souhaitable de descendre à moins de ppm. Cette différence faible en apparence, peut pourtant être déterminante dans la soudure des aciers de construction à grains fins et haute résistance à l'égard de l'apparition éventuelle de fissures dans le métal soudé. On peut parvenir aux basses valeurs recherchées avec des poudres à souder qui, après broyage à la di- mension de grain voulue, sont encore recuites à 10000C environ. Mais une telle opération de chauffage est pénible et coûteuse. La Demanderesse a cherché à mettre au point un procédé de préparation de poudres à souder fondues basiques pour le procédé UP qui répondent aux exigences posées en matière de teneur en hu- midité telles qu'elles sont satisfaites par les poudres à souder recuites à 1000WC mais en évitant ce traitement. On a trouvé avec surprise qu'on pouvait obtenir des pou- dres à souder basiques fondues au préalable répondant à ces exi- gences en fondant séparément les composants du type oxydes et les composants du type fluorures correspondant à la composition voulue. L'invention a donc pour objet un procédé de préparation de poudres à souder basiques pour la soudure sous poudre protec- trice, procédé caractérisé en ce que l'on obtient les poudres à souder par mélange de composants principalement du type oxydes, dont la teneur en composants du type fluorures est au maximum de 5% en poids, avec des composants principalement du type fluorures, dont la proportion en composants du type oxydes est au maximum de 5% en poids, les composants principalement du type oxydes et les composants principalement du type fluorures ayant été fondus séparément avant le mélange. On a obtenu des résultats satisfaisants dans le procédé UP avec des poudres à souder basiques présentant à l'analyse la composition suivante: 0,5 à 20% en poids de SiO2, à 35% en poids d'Al203, 0,05 à 10% en poids de TiO2, jusqu'à 10% en poids de ZrO2, 0,01 à 10% en poids de MnO, 0,1 à 3% en poids d'oxydes de fer, à 40% en poids d'oxydes alcalino-terreux, à 35% en poids de fluorures, en particulier du spath-fluor, 0,3 à 3% en poids d'oxydes alcalins, et des impuretés provenant des matières premières. Pour préparer les poudres à souder selon l'in- vention, on utilise les matières premières déjà utilisées anté- rieurement pour la préparation de poudres à souder basiques, fondues au préalable, pour le procédé UP. Les composants principalement du type oxydes peuvent contenir au maximum 5% en poids de composants du type fluorures. Ils sont fondus par exemple dans des fours revêtus de carbone, la limite inférieure des températures à observer étant naturellement la température de fusion du mélange. En général, les températures vont de 1500 à 18001C. Le produit liquéfié par fusion est coulé dans des cuvettes en fer; après refroidissement, il est broyé à la dimension de grain voulue, en général inférieur à 2 mm. Le traitement des composants principalement dt type fluorures, qui ne peuvent contenir au maximum que 5% en poic de composants du type oxydes, est analogue. La poudre à souder basique fondue au préalable est fina- lement obtenue par simple mélange des composants fondus au préa- lable et broyés. Les proportions relatives en poids entre les com- posants sont fixées par la composition finale voulue pour la pou- dre à souder. Les poudres à souder selon l'invention per- mettent de parvenir dans le métal soudé à des teneurs en hydro- gène qui sont au moins aussi basses que celles auxquelles on parvient avec des poudres fondues et recuites ensuite à 1000IC. Par conséquent,le procédé de préparation selon l'invention per- met d'éviter le recuit subséquent, pénible et coûteux. Les exemples suivants illustrent l'invention sans toutefois la limiter; dans ces exemples, les indications de parties et de % s'entendent en poids sauf mention contraire. EXEMPLE 1 On fond à 17001C dans un four revêtu de car- bone un composant du type oxyde à la composition suivante SiO2 18,90% A1203 19,33% FeO 0,50% TiO2 5,89% MnO 3, 19% CaO 7,62% MgO 33,78% CaF2 2,86% ZrO2 5, 61% Na20 0,72% K 20 0,67% et impuretés provenant des matières premières. Après une opération de fusion de 2 à 4 heures et une fusion complète, le mélange encore liquide est coulé dans une cuvette en fer; après refroidissement, il est broyé à une dimension de grain de 0,3 à 1,75 mm. 249v982 On fond par ailleurs à 1600 C dans un four re- vêtu de carbone un composant du type fluorure à la composition ci-après. SiO2 0,73 % CaF2 97,89 % K20 0,95 % K20 et les impuretés provenant des matières premières. Après une opération de fusion de 2 à 4 heures et fusion complète, on coule le mélange fondu; après refroidisse- ment, on broie à une dimension de grain de 0,3 à 1,75 mm. La poudre à souder recherchée est obtenue par - mélange de 83% du composant du type oxyda et 17% du composant du type fluorure. La composition globale de la poudre à souder est alors la suivante ,81% de SiO2 16,04% de A1203 0,41% de FeO 4,89% de TiO2 2,65% de MnO 6,32% de CaO 28,04% de MgO 19,02% de CaF2 4,66% de ZrO2 0,60% de Na20 0,72% de K20 et impuretés provenant des matières premières. Lorsqu'on utilise la poudre selon l'invention pour la soudure, on trouve après le séchage préalable usuel à 250 C une teneur en hydrogène de 3,8 ml pour 100 g de fil fondu, la détermination étant faite conformément au projet de norme allemande DIN 8572. EXEMPLE COMPARATIF 1 A titre de comparaison, on utilise une poudre à souder du commerce obtenue par fusion homogène, c'est-à-dire sans séparation des composants, avec une composition analytique voisine: cette composition analytique est la suivante: 17,12% de SiO2 16,27% de A1203 0,38% de FeO ,13% de TiO2 2, 97% de MnO 6,25% de CaO 27,37% de MgO 18,17% de CaF2 ,00% de ZrO2 0,35% de Na20 0,76 % de K20 et impuretés provenant des matières premières. Le contrôle de la teneur en hydrogène est réalisé comme décrit dans l'exemple 1. On trouve 7,8 ml pour 100 g de fil fondu. EXEMPLE COMPARATIF 2: On répète l'opération de l'exemple comparatif 1, mais on soumet en outre la poudre à souder à un recuit à 10000 C. La teneur en hydrogène est de 4,3 ml pour 100 g de fil fondu. REVENDICATION Procédé de préparation de poudres à souder basiques fondues au préalable pour la soudure sous poudre protectrice, à la composition analytique suivante: 0,5 à 20% en poids de SiO2, à 35% en poids d'A1203, 0,05 à 10% en poids de TiO2, jusqu'à 10% en poids de ZrO2, 0,01 à 10% en poids de MnO, 0,1 à 3% en poids d'oxydes de fer, à 40% en poids d'oxydes de métaux alcalino-terreux, à 35% en poids de fluorures, de préférence du spathfluc 0,3 à 3% en poids d'oxydes de métaux alcalins, et impuretés provenant des matières premières, procédé caractérisé en ce qu'on obtient les poudres à souder par mélange de composants principalement du type oxydes dont la te- neur en composants du type fluorures est au maximum de 5% en poic avec des composants principalement du type fluorures dont la te- neur en composants du type oxydes est au maximum de 5% en poids, les composants principalement du type oxydes et les composants principalement du type fluorures ayant été fondus séparément avar le mélange.