Brevet FR2590192A1 — publié le 19870522

BAGUETTE SOUPLE DE SOUDAGE A AME METALLIQUE ENROBEE, PROCEDE ET DISPOSITIF POUR SA REALISATION La présente invention concerne les produits de soudure pour soudage à l'aide d'une source extérieure d'énergie telle qu'une flamme chimique ou une flamme plasma. Par exemple, la source dénergie peut être un chalumeau oxyacétylénique, un procédé TIG, un chalumeau dit à hydrogène atomique, ou autres variantes faisant appel à l'ionisation d'un gaz. Le brevet US 2 219 462 décrit des exemples de produits de soudure, qui se présentent généralement sous forme de baguettes rigides, de quelques dizaines de centimètres de longueur. Les baguettes compren- nent une âme métallique revêtue d'un enrobage contenant les constituants de soudure sous forme de poudre liés ensemble et à l'âme métallique par des liants silicates. On connatt également des baguettes composites constituées de tubes métalliques remplis d'un élément d'apport de composition diffé- rente, contenant par exemple des carbures de tungstène. De telles baguettes sont également rigides, et de longueur limitée. Le fait que les baguettes sont discontinues réduit sensiblement la productivité des opérations manuelles de soudage nécessitant l'emploi de grandes quantités de produits, comme par exemple l'opération de rechargement dur de surfaces de pièces de dimensions importantes. En effet, à chaque baguette, l'opérateur est contraint d'abandonner une chute d'extrémité pour éviter de se brûler, ou alors il doit rabouter la chute à l'extrémité de la baguette suivante, opération fastidieuse qui peut s'avérer difficile. La présente invention a notamment pour objet d'éviter les inconvénients des procédés et dispositifs connus, en proposant des moyens permettant d'améliorer sensiblement la productivité des opéra- tions de soudage. En particulier, l'invention permet de réaliser un produit de soudure de grande longueur, appelé baguette continue, par exemple de plusieurs dizaines de mètres, suffisamment souple pour &tre conditionné en bobine, être enroulé et déroulé. Les utilisateurs sont habitués à des baguettes rigides et relativement solides. Ainsi, l'invention a également pour objet de réaliser des baguettes souples à âme métallique enrobée qui peuvent être manipulées et transportées sans précautions particulières, c'est à dire dans lesquelles on n'observe pas de rupture importante et gênante de l'enrobage ou de la totalité du produit dans les conditions habituelles de manutention et d'utilisation. Il est en effet important que l'enrobage ne présente pas de rupture, car cela conduit à un soudage irrégulier et de mauvaise qualité. L'invention vise également à éviter l'influence néfaste, au plan du soudage, du fil métallique formant l'âme de la baguette. En effet, le fil métallique fond en général à une température plus élevée que l'enrobage. Selon l'invention, on cherche des moyens pour réduire le diamètre de ce fil et accélérer ainsi sa fusion. Cependant, en cherchant à réduire le diamètre du fil, on se heurte au problème de son guidage lors de la fabrication de la baguette. Le guidage de l'âme dans la machine doit s'effectuer sans flambage ni enrayage. L'invention vise à résoudre ce problème en prévoyant des moyens permettant le passage d'une âme très mince dans une machine à enrober les électrodes, machine bien connue dans la technique et utilisée pour réaliser les produits de soudure. Il faut en particulier assurer un approvisionnement régulier en fil métallique dans la machine. Un tel approvisionnement régulier est plus facile à réaliser dans le cas de baguettes continues, de préférence enroulées en bobines. Selon un autre objet de l'invention, la baguette doit pouvoir être fabriquée par extrusion de l'enrobage autour du fil d'âme, procédé a priori approprié pour les produits de grande longueur. Pour cela, l'enrobage doit contenir un type de liant dont les caractéristiques spécifiques permettent une fabrication par extrusion. Simultanément, la baguette doit procurer une soudure correcte, et en particulier, les composants de soudure liés par le liant ne doivent pas être "soufflés" par la flamme, mais véritablement se rassembler en une goutte en fusion assurant un mélange correct avant dépôt sur la pièce à souder. L'invention vise également à permettre d'utiliser des liants dont la décomposition, lors de la soudure, ne dégage que des produits inoffensifs, par exemple de l'eau et du gaz carbonique. On améliore ainsi considérablement les conditions de travail. Pour atteindre ces objets ainsi que d'autres, la baguette à âme enrobée selon l'invention comprend une âme formée d'un fil métallique continu, et un enrobage dans lequel les constituants de soudure sont 2590 192 liés par un mélange contenant au moins un liant organique d'un type présentant la propriété d'absorber un solvant et de le restituer par évaporation, et contenant au moins un élément à effet plastifiant, lui conférant une souplesse lui permettant de conditionner la baguette sous forme de bobine de dimension aisément manipulable à la main, par exemple d'un diamètre de quelques dizaines de centimètres. On entend par élément à effet plastifiant un élément qui procure à l'enrobage un aspect lisse et homogène. Un tel résultat est obtenu par exemple en utilisant un liquide miscible à l'eau ou au solvant, et ayant une très faible tension de vapeur à la température ambiante. Un liquide de ce type est par exemple la glycérine ou le glycol. Lors d'un usage avec un liant mélangé à l'eau ou au solvant, le séchage après extrusion entraîne l'élimination de l'eau ou du solvant, mais le plastifiant reste et confère au liant organique une grande souplesse. Selon une autre caractéristique, le liant organique comprend au moins l'un des constituants suivants: hydroxyéthylméthylcellulose, galactomanose, carboxymnéthylcellulose. Les résultats les meilleurs ont été obtenus avec l'hydroxyéthylméthylcellulose, liant qui procure nettement le meilleur compromis entre les qualités principales recher- chées pour la baguette: une souplesse pour être bobinée, une résistance suffisante pour éviter l'apparition de ruptures d'enrobage, et un rapprochement suffisant des constituants de soudure pour éviter l'ap- parition de soufflage. Toutefois, l'utilisation de l'hydroxyéthyl- méthylcellulose apparaît comme une caractéristique non évidente pour l'homme du métier. En effet, les baguettes de soudure rigides habituel- lement utilisées, et par exemple les baguettes décrites dans le brevet US 2 219 462, comprennent toujours un liant à base de silicate de soude ou de potasse. Or, la présence d'un liant silicaté est incompatible avec la présence d'hydroxyéthylméthylcellulose pour réaliser une soudure, et l'on ne pouvait pas s'attendre à un bon résultat dans le cadre de la présente invention. J Selon une autre caractéristique de l'invention, l'effet plasti- fiant d'un liant absorbant l'eau est obtenu par un liquide soluble à l'eau et présentant une faible tension superficielle à la température ambiante. On a utilisé avec succès la glycérine, le glycol, la triéthanolamine. Selon l'invention, et simultanément aux compositions permettant d'obtenir un enrobage souple, on constate une amélioration sensible des qualités de souplesse en employant, dans l'enrobage, une certaine proportion de produits de soudure sous forme sphéroidale. On entend par particule sphéroidale, dans la description qui suit et dans les revendications, une particule arrondie dépourvue d'angles et d'arêtes vives. De bons résultats sont obtenus en utilisant des particules réalisées par pulvérisation. De préférence, les particules de forme sphéroldale doivent représenter au moins 30 % en volume de l'ensemble des produits de soudure. Si cette condition n'est pas remplie, l'obtention d'enrobage véritablement souple est difficile. Il est possible de réaliser des enrobages souples avec des particules non sphéroidales. Il suffit pour cela d'augmenter la proportion de liants organiques. Mais alors on observe que le soudage n'est plus possible. Les particules se trouvent en effet soufflées avant d'avoir eu le temps de s'agglomérer et de fondre. Ainsi, le liant organique doit être présent dans l'enrobage selon une proportion suffisamment grande pour permettre l'extrusion et participer aux propriétés mécaniques de la baguette, cette proportion devant toutefois être suffisamment faible pour éviter l'apparition des phénomènes de soufflage. Une proportion comprise entre O, 5 et 1, 5 % en poids, par rapport au total de l'enrobage est convenable. Il est préférable d'utiliser un liant organique d'un type pouvant absorber au moins cinq fois son poids d'eau en gonflant. De cette manière, on facilite l'extrusion, et, après séchage, le retrait du liant provoque le rapprochement des particules de produits de soudure, améliorant la qualité de soudage. Selon une autre caractéristique de l'invention, le fil d'âme métallique est réalisé en un métal élastique. On a utilisé avec succès un nickel semi écroui. Ainsi, lorsque des contraintes mécaniques sont appliquées sur la baguette, l'élasticité du fil d'âme répartit les déformations sur une longueur relativement importante de la baguette, évitant l'apparition de coudes qui provoquerait la cassure de l'enro- bage. D'autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description suivante de modes de réalisa- 2590 1 92 tion particuliers faite en relation avec les figures jointes, parmi lesquelles: - la figure 1 représente une baguette selon l'invention enroulée en bobine; et - la figure 2 représente une vue en coupe transversale d'une baguette selon l'invention. Comme le représente la figure 1, la baguette de soudure 1 selon l'invention est souple et peut être enroulée sur elle-même en forme de bobine. Dans les conditions usuelles de soudage, on peut prévoir une souplesse suffisante pour donner à la baguette une forme de bobine dont le diamètre est de quelques dizaines de centimètres. On a représenté sur la figure 2 une vue en coupe transversale à plus grande échelle de la baguette selon l'invention. La baguette comprend une âme métallique 2, de forme cylindrique, enveloppée d'un enrobage 3 également de forme cylindrique. Dans l'enrobage 3, on a représenté schématiquement des particules sphéroidales 4 de produits de soudure, par exemple des particules métalliques ou des particules de carbure de tungstène fondu. On peut choisir des particules de produits de soudure dont la granulométrie est comprise entre 5 millimètres et 0,04 millimètre. Le fil d'âme métallique 2 doit, de préférence, avoir un diamètre inférieur à 1,5 millimètres. La baguette peut avoir un diamètre extérieur de 5 à 10 millimètres. Ainsi, on voit que le fil d'âme métallique occupe relativement très peu de volume par rapport à l'enrobage, de sorte que le produit présente un maximum d'éléments actifs. On indique ci-dessous un exemple de procédé pour la réalisation des baguettes. Dans cet exemple, le procédé comprend les étapes suivantes: a - mélanger les constituants de soudage, sous forme de poudre, avec au moins un liant organique, au moins un solvant du liant éliminable par séchage, et au moins un élément à effet plastifiant; b - extruder le mélange autour d'un fil d'âme métallique continu; c - éliminer le solvant par séchage. La composition du mélange, permettant de réaliser par exemple un rechargement de stabilisateurs de forage pétrolier, est la suivante: carbure de tungstène fondu: 60 à 68 %; - alliage pulvérisé comprenant 1,5 % de silicium, 1,5 % de bore, 7 % de chrome, et le reste en nickel; l'alliage représente 32 à 40 % du total; - hydroxyéthylméthylcellulose: 0, 5 à 1,5 %; - eau, en quantité à ajuster pour extrusion et qualité de soudage: 2 à 10 %; - glycérine: 0,2 à 17; le total devant être égal à 100 %. Pour la mise en oeuvre du procédé de réalisation des baguettes, on utilise une machine à enrober les électrodes, machine bien connue dans la technique. Par exemple, une machine vendue par OERLIKON sous une référence telle que EP 12 convient pour cette mise en oeuvre. Cette machine comprend une presse à extruder, des moyens pour entraîner un fil d'âme à travers la presse et à travers la filière d'extrusion, des moyens pour pousser les constituants de l'enrobage à travers la filière. Selon l'invention, on adapte, à l'entrée de la machine, un dispositif pour le déroulage et l'alimentation en continu d'un fil d'âme enroulé sur une bobine, et on adapte, en sortie de la machine, un dispositif pour l'enroulement en continu de la baguette enrobée. La baguette enrobée peut être enroulée sur une bobine. De préférence, la bobine de sortie est entraînée en rotation par des moyens d'entraInement pour tirer le fil hors de l'extrudeuse et le tendre pendant la traversée de la filière selon une tension déterminée. De cette manière, on arrive à entraîner correctement un fil même lorsqu'il est de petit diamètre, c'est à dire inférieur à 1, 5 millimètres. La présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisa- tion qui ont été explicitement décrits, mais elle en inclut les diverses variantes et généralisations contenues dans le domaine des revendica- tions ci-après. 2 5 9 0 1 92 REVENDICATIONS 1 - Baguette pour soudage à l'aide d'une source extérieure d'énergie, baguette comprenant une âme métallique (2) revêtue d'un enrobage (3) comportant les constituants (4) de soudure sous forme de poudre liés ensemble et à l'âme par un mélange assurant la fonction de liant, caractérisée en ce que: a - l'âme est un fil métallique continu, b - le mélange contient au moins un liant organique d'un type présentant la propriété d'absorber un solvant et de le restituer par évaporation, au moins un élément à effet plastifiant, pour conférer à l'enrobage une souplesse permettant de conditionner la baguette sous forme de bobine manipulable à la main. 2 - Baguette selon la revendication 1, caractérisée en ce que le liant organique comprend au moins l'un des constituants suivants: hydroxyéthylméthylcellulose, - galactomanose, - carboxyméthylcellulose. 3 - Baguette selon l'une des revendications 1 ou 2, caracté- risée en ce que l'élément à effet plastifiant est un liquide soluble à l'eau et présentant une faible tension superficielle à la température ambiante, tel que la glycérine, le glycol ou la triéthanolamine. 4 - Baguette selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que les constituants de soudure de l'enrobage sont en partie sous forme de particules de forme sphéroldale (4). - Baguette selon la revendication 4, caractérisée en ce que les particules de forme sphéroldale représentent plus de 30 % en volume des constituants de soudure de l'enrobage. 6 - Baguette selon la revendication 5, caractérisée en ce que le liant organique est présent dans l'enrobage selon une proportion comprise entre 0,5 et 1, 5 % en poids. 7 - Baguette selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que le liant organique est d'un type pouvant absorber au moins cinq fois son poids d'eau en gonflant. 8 - Baguette selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que l'enrobage contient une proportion en volume de 2590 1 92 0,5 à 1,5 % d'hydroxyéthylméthylcellulose, et de 0,2 à 1 % de glycérine. 9 - Baguette selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que le fil d'âme (2) est élastique, pour répartir les déformations habituelles de la tige et éviter les coudes et les cassures de l'enrobage. - Procédé pour la réalisation de baguettes selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: a - mélanger les constituants de soudage sous forme de poudre avec au moins un liant organique d'un type présentant la propriété d'absorber un solvant et de le restituer par évaporation, au moins un solvant du liant éliminable par évaporation, et au moins un élément à effet plastifiant, b - extruder le mélange autour d'un fil d'âme métallique continu, c - éliminer le solvant par séchage. 11 - Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que, pendant l'extrusion, le fil d'âme est tiré en sortie d'extrudeuse. 12 - Dispositif pour la mise en oeuvre d'un procédé selon l'une des revendicaitons 10 ou 11, caractérisé en ce qu'il comprend une machine à enrober les électrodes, à laquelle on adapte, - à l'entrée de la machine, un dispositif pour le déroulage et l'alimentation en continu d'un fil d'âme enroulé sur une bobine, - en sortie de la machine, un dispositif pour l'enroulement en continu de la baguette enrobée. 13 - Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce que le dispositif pour l'enroulement de la baguette enrobée comprend une bobine de sortie et des moyens d'entraînement pour solliciter la bobine en rotation.