Brevet FR2537480A2 — publié le 19840615

FR 2537480 A2 19840615 FR 8220880 A 19821213 Tube de guidage pour fil de métal d'aPport, notamment dans une machine de soudage à l'arc. L'invention concerne le soudage et notamment les dispositifs de soudage à arc électrique dans lesquels on fait jaillir l'arc à l'extrémité d'un fil de metal d'apport convenablement guidé à l'intérieur d'un tube dit "tube contact". On a décrit dans le Brevet principal un tube contact muni à son extrémité d'un embout résistant aux remontées de métal d'apport en fusion en cas d'incident au cours de lopéra- tion de soudage. L'embout, par exemple en un matériau réfractaire tel qu'une céramique, est notamment caractérisé par son absence de soudabilité à l'égard du matériau apport en fu sion. Il est monté à l'intérieur d'une gaine de protection entourant le corps du tube contact proprement dit. Il comprend une partie antérieure qui fait saillie à l'avant de cette gaine. La gaine elle-même peut avoir une surface extérieure dépourvue d'adhésivité à l'égard des projections en fusion en provenance du bain de soudure. Cette gaine permet avantageusement de maintenir une extrémité d'un ressort conique logé dans un passage transversal dans la paroi du corps de tube contact L'autre extrémité du ressort appuie sur une pièce telle qu'une bille qui fait saillie dans le canal de guidage du fil et applique en permanence ce fil contre la paroi interne de ce canal. Il en résulte qu'est maintenu en permanence un bon contact électrique entre la paroi interne du canal et le fil et ceci en dépit de l'usure progressive de cette paroi sous l'effet de l'avance du fil. La gaine assure également une protection de ce dispositif de rattrapage de Jeu contre les températures élevées qui règnent dans l'environnement du tube contact. On prévoit avantageusement d'isoler au moins la surface externe de -cette gaine par rapport au tube contact, ce qui empêche la formation d'arc parasite entre Ja gaine et une buse à l'intérieur de laquelle est fréquemment monté le tube contact. Ainsi, cette gaine, outre sa fonction de montage d'un embout neutralisant à l'extrémité du tube contact peut remplir simultanément une multiplicité de fonctions. L'invention vise des perfectionnements aux dispositifs de tube contact décrits au Brevet principal et constitués selon les principes qui viennent d'être rappelés. Selon un aspect, dans lequel l'embout comprend une partie postérieure montée à l'avant du corps de tube contact à l'intérieur de la gaine, cette partie étant retenue à l'intérieur de la gaine par un rétrécissement à l'extrémité de celle-ci, il est prévu un jeu permettant un déplacement transversal dudit embout à l'intérieur de la gaine. Cette disposition permet en effet un autocentrage de l'embout dans l'alignement du canal de guidage au fur et à mesure de l'usure de celui-ci. Avec un tube contact à rattrapage de jeu, le fil d'apport se trouve progressivement décentré par rapport à l'axe du tube au fur et à mesure de l'usure de la paroi interne du tube. Grâce au jeu prévu, l'embout tend à suivre le décalage transversal du fil. Il ne s'oppose pas à ce dernier. Selon un autre aspect, le trou percé à l'intérieur de l'embout a une section variable le long de sa dimension longitudinale. Cette disposition a pour effet d'empêcher que le fil de métal d'apport, qui traverse ce trou, ne dépose sur toute la paroi de celui-ci une couche de particules métalliques. Dans un trou de section uniforme un tel dépôt forme à la longue une couche conductrice continue entre la sortie de l'embout et le tube contact à l'arrière de celuici. Cette pellicule conductrice favorise le passage du courant et les remontées d'arc électrique à l'intérieur du trou ménagé dans l'embout. Dans un trou à section variable, le dépôt se forme seulement dans la partie du trou la plus étroite. Un profil tronconique peut être utilisé avec avantage, qui se retrécit soit vers l'avant, soit vers l'arrière. D'autres explications et une de-scription de différents modes de réalisation non limitatifs sont donnés ci-après en référence aux dessins ci-annexés sur lesquéls la figure 1 est une vue schématique d'une installation de soudage équipée d'un tube de guidage d'un fil de métal d'apport la figure 2 est une vue en coupe éclatée d'une forme de réalisation d'un tube contact pour un fil de métal d'apport les figures 3A et 33 illustrent une variante de réalisation de l'embout ; Une machine de soudage à l'arc électrique 10 (figure 1) fonctionnant selon le procédé MIG (Metal Inert Gas) ou MAG (Metal Active Gas) comprend une tête métallique 12 dont l'ex. trémité inférieure se termine en forme de buse 13, définissant un espace interne 14 dans lequel peuvent circuler des gaz dans le sens indiqué par la flèche 15. Ces gaz sont inertes ou actifs à l'égard du bain de soudure en fusion selon 1 Le fil cylindrique de métal d'apport 23 est maintenu, au voisinage de son extrémité 22, et guidé par un tube 25, dit tube contact, qui est monté axialement à l'intérieur de la chambre 14 délimitée par la buse 13. Ce tube est vissé par un filetage 26 à son extrémité supérieure dans un support 30 conducteur traversé par un passage longitudinal 32.Le fil 23 est avancé au fur et à mesure de la consommation de métal d'apport à l'extrémité dgélectrode 22 par deux galets entraineurs 33 qui le déroulent à partir d'une bobine 35 et le font avancer à 11 intérieur du passage longitudinal 32 jusque dans le canal traversant le tube contact 25 à l'avant duquel son extrémité 22 fait saillie Le support cylindrique 30 est alimenté électriquement par un câble 38 connecté à une source d'énergie électrique à laquelle est raccordée la pièce 17 par un conducteur 39. Le canal interne du tube contact 25 est d'un diamètre calibré à celui du fil de métal d'apport 23. Il assure le guidage de ce dernier et son alimentation électrique par contact contre sa paroi comme il sera exposé plus en détail ciaprès. Autour du support 30, le corps de la tête 12 définit une chambre annulaire 40 comportant une ouverture d'admission 42, dans une des parois latérales de la tête 12, à laquelle peut etre raccordée une conduite 44 d'alimentation en gaz approprié à la technique de soudage adoptée. La chambre annulaire 40 est reliée à la chambre 14 dans la buse 13 par des canaux longitudinaux 46 à travers un matériau isolant 48 séparant le support 30 du corps de tete 12. L'extrémité inférieure de la buse 13 est légèrement rétrécie vers son axe, son ouverture circulaire 16 entourant un embout neutralisant en céramique 50 dont il sera question plus en détail ci-après et fixé à l'extrémité antérieure du tube 25, d'où sort l'extrémité 22 du fil d'apport 23. L'arc électrique 20 et la zone de soudure 18 sont baignés par le gaz insufflé par la buse 13 dans le -sens des flèches 15. Le tube contact 25 (figure 2) comprend un corps tubulaire 80 en un métal conducteur de l'électricité tel que du cuivre, qui est traversé par un canal cylindriqùe 82 longitudinal reliant ses faces postérieures 83 et 85 respectivement. Le diamètre de ce canal est uniforme sauf dans la partie postérieure du tube ou il s'élargit en 86, la face postérieure 83 ayant une forme évasée pour faciliter lQin- troduction du fil de métal d'apport 23.En suivant ce tube depuis son extrémité postérieure 83 vers son extrémité antérieure 85, on rencontre tout d'abord, à sa surface extérieure le filetage 26 puis une portée cylindrique 88 pourvue de deux méplats diamétralement opposés permettant le serrage du tube à l'aide d'une clé, puis une partie cylindrique antérieure 90 raccordée à la partie 88 par un épaulement 92. Une gorge 93 est taillée dans la partie 90 à pro imité de l'épaulement 92. Deux passages tronconiques 95 sont pratiqués dans une direction perpendiculaire au canal 82 dans lequel ils débouchent à leur extrémité étroite, leur extrémité large étant taillée dans la surface 90 dans une zone environ à mi-chemin entre l'épaulement 92 et l'ex trémité antérieure 85.Ces passages 95 sont alignés selon une génératrice du tube. Dans chacun d'eux est montée une bille respective 96 dont le diamètre est légèrement superieur au petit diamètre des passages 95 respectifs. Chacune de ces billes est sollicitée vers une position où elle fait saillie dans le canal 82 par un ressort de compression à spires coniques 97 dont la spire de petit diamètre est en contact avec la bille. La spire de grand diamètre est logée dans l'ouverture de grand diamètre du passage 95. Elle y est maintenue par une gaine cylindrique 100, dont le diamètre interne est sensiblement égal au diamètre externe de la partie 90.Cette gaine peut être emmanchée autour de la surface cylindrique 90 en enfilant son extrémité an térieure 102 à l'avant du corps tubulaire 80. Sa longueur est telle que l'extrémité 102 vienne en butée contre l'épaulement 92. Son épaisseur est sensiblement égale à la hauteur de cet épaulement 92 de façon que, lorsque la gaine 100 est enfilée autour de la partie cylindrique externe 90 du corps de tube 80, la surface externe de la gaine 100 soit en prolongement de la surface cylindrique externe 88 du tube. L'embout neutralisant 50 est une pièce de céramique monobloc qui comprend deux parties cylindriques coaxiales juxtaposées respectivement postérieure 110 et antérieure 120, traversées par un canal axial 115 de même diamètre que le canal 82. Dans le tube 25 assemblé, la face postérieure 112 de l'embout 50 est appliquée contre la face antérieure 85 du corps de tube 80. Sa partie cylindrique 110, dont le diamètre est légèrement inférieur au diamètre interne de la gaine 100, est logée à l'extrémité avant de cette dernière. Le diamètre de la partie cylindrique 120 est inférieur à celui de la partie 110, ces deux parties se raccordant l'une à l'autre par un épaulement 118.A son extrémité antérieure, la gaine 110 présente un bord rabattu 104 contre lequel peut venir buter intérieurement l'épaulement 118, ce bord rabattu délimitant une ouverture 105 par laquelle sort l'extrémité cylindrique 120 de l'embout 50 sur une longueur d'environ 5 mm. Ainsi, lorsque le tube contact est monté, la gaine 100, en butée contre l'épaulement 92, maintient d'une part les ressorts 97 dans leurs logements respectifs 95 en appui contre les billes 96 et d'autre part l'embout neutralisant 50 en prolongement du corps de tube 80 à l'extrémité antérieure de celui-ci. En fonctionnement, dans une installation telle que représentee à la figure l, le tube 25 permet de guider le fil de métal d'apport-23 en le laissant coulisser d'une manière continue et sans à-coup à l'intérieur du canal 82. Le fil est maintenu en bon contact conducteur de l'électricité avec la paroi interne 99 de ce canal à l'opposé des passages 95 par l'appui des billes 96. Ces dernières se soulèvent de leur siège au passage du fil 23 en comprimant les ressorts 97, provoquant par réaction de ces derniers sur les billes une ferme application du fil 23 contre la paroi 99. La gaine 100 est réalisée par exemple en un acier refractaire capable de subir des températures aux environs de 11000 sans dommage Elle est entièrement revetue, extérieurement et intér#Leurement, d'un matériau réfractaire électriquement isolant qui, dans cet exemple, est du bioxyde de chrome. Gracie à cette disposi- tion les projections de métal en fusion qui jaillissent du bain de soudure 18 (figure 1) en cours d'opération de soudage et tendent à pénétrer à l'intérieur de la buse 13, n'adherent pas sur la'gainé 100.On évite ainsi la formation d'accumulations de matières solides sur le tube coneact qui risqueraient d'entraîner toul tes sortes de perturbations de fonctionnement, par exemple par obturation d'une partie de l'ouverture de soufflage des gaz 16. On évite aussi les amorçages d'arcs parasites entre la surface externe du tube contact 25 et la buse 13. Enfin, la gaine 100 isole thermiquement le corps de tube 80 et notamment le dispositif de rattrapage de jeu. La buse 13 est elle-meme de préférence recouverte d'un revêtement en céramique. Dans le cas d'une buse métallique en cuivre ou en laiton, on effectue avantageusement ce revetement par projection d'une céramique en poudre, par exemple à l'aide d'un pistolet du type CHPOLANSKY, tant à l'intérieur qu'à l'extérieur et sur la lèvre d'embouchure de cette buse. Ce revêtement de céramique fournit à la fois une isolation électrique et une protection contre les projections de métal en fusion en provenance du bain de soudure qui empechent cette dernière de coller à la surface de la buse. Dans l'exemple de la figure 2, la gaine 100 est solidarisée au corps de tube 80 par sertissage en trois points au niveau de la gorge 93 à la surface 90. Elle assure ainsi à la fois le maintien des ressorts 97 dans leurs logements, de l'embout 50 à l'extrémité antérieure du corps de tube 80 et la protection latérale externe de ce dernier. Sur les figures 3A et 3B, on a conservé les memes numéros de référence pour les memes éléments que sur la figure 2. Un embout neutralisant 200 (figure 3A) est monté à l'avant du tube métallique 85. Il comprend une partie postérieure 202 et une partie antérieure 204 raccordées par un épaulement 205. Celui-ed est en butée contre le bord rabattu 104 à l'extrémité avant de la gaine 100 de façon à maintenir la face postérieure de l'embout pratiquement en contact avec l'avant 85 du corps de tube 80 Le diamètre de la partie postérieure 202 est légèrement inférieur au diamètre interne de la gaine 100 de façon à laisser subsister un jeu transversal 208. De même, le diamètre externe de la partie antérieure 204 de l'embout est légèrement inférieur au diamètre de l'ouverture 105 à l'extrémité de la gaine 100. Ainsi il existe pour l'embout 200 une possiblité de débattement transversal à l'intérieur de la gaine 100 qui le retient en place.Cette disposition permet à l'embout de s'aligner en permanence avec le fil de métal d'apport qui le traverse quel que soit le décentrage éventuel de celui-ci en raison de l'usure. L'em#bout 200 est traversé par un trou 210 pour le passage du fil de métal d'apport sortant du canal de guidage 82. La section du trou 210 n'est pas uniforme. Dans le cas de la figure 3A, ce trou va en s'élargissant depuis son extre- mité postérieure 211A vers son extrémité antérieure 212A. A son extrémité postérieure 211A le diamètre du trou 210 est sensiblement égal au diamètre du canal 82. Le profil du trou est tronconique. Dans le cas de la figure 3B, le trou 210 est également conique mais il se rétrécit de son extrémité postérieure 211B vers son extrémité antérieure 212B. Ainsi le fil de métal d'apport ne dépose pas une pellicule continue de matière conductrice sur les parois du trou 210. Revendi-cations. 1. Tube pour le guidage d'un fil de métal d'apport dans un dispositif de soudage, notamment de soudage à l'arc électrique du type comprenant un corps tubulaire (80) metallique, traversé par un canal (82) de guidage du fil et prolongé à sa partie antérieure par un embout (50), dépourvu d'adhérence à l'égard du métal en fusion et percé d'un trou dans le prolongement du canal de guidage, caractérisé en ce que cet embout comprend une partie postérieure montée à l'avant du corps tubulaire à l'intérieur d'une gaine de protection enfilée autour de celui-ci, cette partie postérieure étant retenue à l'intérieur de la gaine par un rétrécissement à l'extrémité de celle-ci, la partie anté- rieure de l'embout se prolongeant au-delà de cette extrémité vers la zone de soudure et en ce que la section du trou dudit embout varie le long de sa dimension longitudinale. 2. Tube selon la revendication 1 caractérisé en ce que ledit trou a un profil longitudinal sensiblement conique. 3. Tube selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit embout est monté avec un jeu transversal à l'extrémité de ladite gaine de protection. 4. Tube pour le guidage d'un fil de métal d'apport dans un dispositif de soudage, notamment de soudage à l'arc électrique du type comprenant un corps tubulaire (80) métallique, traversé par un canal (82) de guidage du fil et prolongé à sa partie antérieure par un embout (50), dépourvu d'adhérence à l'égard du métal en fusion et percé d'un trou dans le prolongement du canal de guidage, caractérisé en ce que cet embout comprend une partie postérieure montée à l'avant du corps tubulaire à l'intérieur d'une gaine de protection enfilée autour de celui-ci, cette partie postérieure étant retenue à l'intérieur de la gaine par un ré trécissement à l'extrémité de cell-e-ci, la partie antérieure de l'embout se prolongeant au-delà dé cette extrémité vers la zone de soudure, et en ce que ledit embout est monté avec un jeu transversal par rapport à ladite gaine de protection. 5. Tube selon la revendication 4, comprenant un dispositif à rattrapage de jeu, -caractérisé en ce que ladite gaine participe au montage et/ou à la protection dudit dispositif de rattrapage de jeu.