Brevet FR2510448A1 — publié le 19830204

La présente invention a pour objet un procédé de découpage de métal dans lequel un arc électrique est formé entre le métal et le chalumeau ou torche de découpage, le découpage étant accompli par soufflage simultané de gaz dans l'entaille. Parmi les procédés de découpage classiques basés sur l'utilisation d'un arc électrique figurent le soudage ous gaz inerte avec électrode en tungstène (procédé TIG) et le soudage a électrode fusible en atmosphère inerte (procédé MIG), dans lesquels l'effet de découpage de l'arc s1exerce avec l'aide d'un jet puissant de gaz. Le premier de ces deux procédés fait appel à une électrode qui est fixée dans le chalumeau de découpage. Dans le second procédé, l'électrode est un fil métallique qui est avancé en continu par 1' #ntérieur du chalumeau en direction du point de découpage. La meilleure façon d'amorcer l'arc est d'amener en contact mutuel l'électrode et le métal en cours de découpage, qui joue le rôle du pole Opposé. Les performances des procédés classiques de découpage à l'arc ci-dessus mentionnés sont satisfaisantes lorsque le découpage peut être effectué dans de bonnes conditions d'exéeution a l'air libre. Par contre, dans les conditions difficiles, telles par exemple que celles du découpage sous l'eau, ces procédés sont incommodes et inefficaces. par exemple, ces procédés ne permettent pas de découper plusieurs couches de plaques métalliques paisses, ceci étant une conséquence de l'effet de refroidissement de l'eau froide qui pénètre dans l'entaille. pour cette raison, lorsqu'il est nécessaire d'effectuer un travail de découpage sous l'eau, comme c'est le cas par exemple das la réparation de navires, de plateformes pétrolière et d'oléoducs sous-marins, il a été fait appel à un procédé de découpage sous gaz qui est basé sur la fusion et la combustion du métal par utilisation d'oxygene et d'un combustible liquide tel que de l'essence. Ce procédé a toutefois I 'inconvénient de donner lieu a la montée de quantités considérables de combustible a la surface de l'eau, ou elles créent un danger d'explosion. Le but de la présente invention est d'éliminer les inconvénients ci-dessus mentionnés et de fournir un procédé de découpage basé sur l'utilisation d'un arc électrique et se prêtant a une mise en oeuvre dans les travaux de découpage effectués sous l'eau ou dans des conditions difficiles à d'autres égards. L'invention se caractérise par le fait que l'on amène par le chalumeau de découpage une pâte dans la région de l'arc, ladite pâte contenant une substance électriquement conductrice finement divisée en mélange avec un agent porteur, ladite substance finement divisée agissant ainsi comme une électrode qui donne lieu à l'établissement d'un arc électrique. Un contact entre le matériau d'électrode et le métal en cours de découpage s'établit donc automatiquement aussitôt après le début de l'alimentation en pâte.L'agent porteur contenu dans la pâte contribue à faire en sorte que même dans des conditions difficiles, la pâte pénètre profondément dans l'entaille et forme un laitier, lequel favorise l'ouverture de l'entaille. Lorsque le procédé est utilisé en découpage sous l'eau, la pâte empêche Q? plus l'eau de venir en contact direct avec le métal en fusion, et elle s'oppose à L'effet de refroidissement de l'eau. Le matériau d'électrode finement divisé contenu dans la pâte peut être par exemple une poudre métallique, de la poudre d'aluminium ou une poudre d'alliage d'aluminium étant les plus appropriées. En outre, la pâte peut avantageusement contenir du carbone et du phosphore sous forme de poudre. Le carbone possède une bonne conductibilité électrique, et il peut être utilisé comme matériau d'électrode en plus ou à la place du métal. Le phosphore accroît à la fois la température et le pouvoir éclairant de l'arc, ce dernier étant d'une importance considérable en soudage sous l'eau. La fonction fondamentale de l'agent porteur dans la pâte est de lier le matériau drelectrode et les autres constituants finement divisés éventuels de façon à conférer à la pâte une consistance convenable pour l'acheminer par un tuyau flexible au chalumeau de découpage, et, de là, à l'arc. En plus de ceci, il est avantageux que l'agent porteur soit une substance qui brûle dans l'arc. L'agent porteur assure alors un accroissement de la température de l'arc et un renforcement de son effet de découpage. De telles matières combustibles comprennent les savons, et par exemple le savon doux à l'huile de talle qui est formé de sels de sodium d'acides d'huile de tall.Dans des essais, une pâte faite avec du savon doux à l'huile de tall, convenablement délayé avec de l'eau, a donné d'excellents résultats. La fonction principale du gaz injecté dans l'arc est de souffler le métal en fusion hors de l'entaille. Si le gaz utilisé est de l'oxygène pur ou un mélange contenant de l'oxygène, il donnera lieu simultanément à la combustion des constituants de la pâte dans la région de l'arc. Dans le procédé, il est en outre avantageux de faire appel à un chalumeau de découpage pourvu de canaux disposés coaxialement, par lesquels la pâte et le gaz sont conduits à l'arc. De préférence, la pâte est acheminée par le canal périphérique, de sorte que le matériau d'électrode finement divisé contenu dans la pâte se trouve en contact avec l'enveloppe du chalumeau, qui est reliée au pale positif du générateur utilisé pour le découpage. Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus amplement de la description détaillée qui est donnée ci-apres à titre d'exemple non limitatif en référence au dessin annexé, qui représente le découpage à l'arc d'une plaque métallique par le procédé selon l'invention. Sur le dessin, la plaque métallique est désignée par le repère numérique 1, l'incision pratiquée dans cette plaque par le repère numérique 2, et l'arc par le repère numérique 3. L'arc est établi entre la plaque métallique 1, qui est reliée au pôle négatif du générateur 4, et le chalumeau ou torche de découpage 5, qui est relié au pôle positif du générateur. Le chalumeau de découpage 5 comporte des canaux 6 et 7 disposés coaxialement, le canal central étant utilisé pour amener le gaz à l'arc. La pâte contenant le matériau d'électrode finement divisé est amenée à l'arc par le canal périphérique. Ainsi, le matériau d'électrode contenu dans le canal périphérique 7 est en contact continu avec l'enveloppe 8 du chalumeau, reliée au générateur 4. L'appareil représenté comprend également un réservoir sous pression 9 qui contient la pâte et qui est relié par un tuyau flexible 10 au canal périphérique 7 du chalumeau 5. Le canal central 6 du chalumeau est relié par un tube longeant intérieurement le tuyau 10 à une source de gaz qui n'est pas représentée sur le dessin. Le démarrage du découpage est opéré en appuyant sur un interrupteur 12 monté sur le chalumeau 5, provoquant l'ouverture de vannes 13 qui sont disposées en liaison avec le réservoir sous pression 9 et permettent alors à la pâte et au gaz d'arriver aux canaux 6 et 7 du chalumeau. Lorsque la pâte qui sort par le canal 7 touche la surface de la plaque métallique 1, un arc jaillit entre la plaque et le chalumeau 5. Cet arc commence à faire fondre le métal, et l'entaille 2 se trouve créée par le jet de gaz sortant par le canal 6, qui disperse par soufflage le métal en fusion en le chassant du point de découpage; en même temps, la pâte injectée dans l'arc se répand sur toute la profondeur de l'entaille et elle favorise la combustion de l'arc tout en renforçant son effet de découpage. La pâte injectée dans l'arc par le canal 7 est un mélange dont les constituants essentiels sont l'agent porteur et le matériau d'électrode finement divisé. En plus de ceux-ci, la pâte peut contenir d'autres constituants propres#à renforcer l'effet de découpage de l'arc ou à faciliter d'autre façon le découpage, notamment dans les conditions régnant sous l'eau. Le procédé a été essayé avec succès en utilisant une pâte contenant environ 50% de poudre d'aluminium, environ 15% de charbon actif, environ 5% de phosphore rouge et environ 30% de savon doux à l'huile de tall. Le savon doux à l'huile de tall contenait dans ce cas de l'eau en addition aux sels organiques, rendant la pâte suffisamment fluide.Cependant, l'invention ne se limite pas à la mise en oeuvre d'une pâte de cette composition particulière, la nature et les proportions des divers constituants pouvant tout au contraire varier dans une large mesure. Ainsi l'agent porteur peut être n'importe quel savon ou substance analogue a base d'acides gras et/ou- d'acides résineux, ou par exemple toute matière à base d'huile minérale présentant des propriétés appropriées. La seule caractéristique essentielle est que la base forme avec le matériau d'électrode une pâte qu'il soit possible d'injecter dans l'arc par le chalumeau de découpage. La quantité et la nature des matières solides contenues sous forme pulvérulente dans la pâte peuvent varier d'une façon similaire; à cet égard, la caractéristique essentielle est que la pâte contienne au moins un constituant électriquement conducteur donnant lieu à l'etablis- sement d'un arc électrique par création d'un court-circuit entre le chalumeau de découpage et le métal en cours de découpage. Le gaz injecté dans l'arc par le canal 6 est le plus avantageusement de l'oxygène, celui-ci produisant une combustion dans la région de l'arc. Néanmoins, il peut être approprié d'utiliser d'autres gaz ou mélanges de gaz se prêtant à ouvrir l'entaille créée dans le métal en fusion. Il sera clair pour l'homme de l'art qu'à d'autres égards,par exemple en ce qui concerne l'équipement utilise, l'invention ne se limite pas aux dispositions ci-dessus décrites à titre d'exemple, mais que l'invention s'étend au contraire à toutes modifications et variantes. Il est par exemple possible d'utiliser un chalumeau ou torche dans lequel le gaz et la pâte sont injectés dans l'arc par un mème canal. REVENDICATIONS 1. Procédé de découpage de métal à l'arc dans lequel un arc électrique (3) est formé entre le métal (1) et le chalumeau de découpage (5), le découpage étant effectué par soufflage simultané de gaz dans l'entaille, caractérisé par le fait qu'une pâte est injectée par le chalumeau (5) dans la région de l'arc (3), ladite pâte contenant une substance électriquement conductrice finement divisée en mélange avec un agent porteur, de sorte que ladite substance finement divisée se comporte comme une électrode provoquant l'établissement de l'arc électrique. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on injecte dans la région de l'arc une pâte contenant une poudre métallique. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé par le fait que la pâte contient de l'aluminium en poudre ou un alliage d'aluminium en poudre. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisé parle fait que la pâte contient en outre du carbone et du phosphore en poudre. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'agent porteur contenu dans la pâte est une substance qui brûle dans l'arc. 6. procédé selon la revendication 5, caractérisé par le fait que l'on utilise un savon comme agent porteur. 7. Procédé selon la revendication 5, caractérisé par le fait que la substance utilisée comme agent porteur est un savon doux à l'huile de tall forme de sels de sodium d'acides d'huile de tall, en association avec de l'eau. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 3, 4 et 7, caractérisé par le fait que la composition de la pâte injectée dans la région de l'arc est d'environ 50% de poudre d'aluminium, environ 15 % de charbon actif, environ 5% de phosphore rouge et environ 30% de savon doux à l'huile de tall. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le gaz qui est injecté dans la région de l'arc contient de l'oxygène. 10. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le chalumeau de découpage (5) comporte des canaux disposés coaxialement par lesquels la pâte et le gaz sont amenés à l'arc. 11. Utilisation du procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, pour le découpage à l'arc sous l'eau.