Brevet FR2595279A1 — publié le 19870911

PROCEDE POUR LE CHAUFFAGE D'UNE ELECTRODE DE SOUDURE ENROBEE, DISPOSITIF POUR LA MISE EN OEUVRE DE CE PROCEDE ET ELECTRODE TRAITEE PAR CE DISPOSITIF La présente invention est relative à un procédé pour le chauffage d'une électrode de soudure enrobée et a un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé. L'invention vise également les électrodes enrobées traitées conformément g ce procédé au moyen de ce dispositif. On utilise couramment dans les techniques de soudage, des électrodes qui sont constituées d'une âme métallique, réfractaire ou fusible, entourée d'une couche d'un enrobage, dite flux solide, destinée t assurer la protection du bain de soudure obtenu par l'arc électrique créé entre l'âme de l'électrode et les pièces a souder, en améliorant notamment les caractéristiques métallurgiques de ce bain.Le flux d'enrobage de l'électrode, généralement appliqué sur l'âme métallique par extrusion avec une épaisseur déterminée, sert plus particulièrement a stabiliser l'arc produit, en fournissant par sa propre fusion une couche de gaz et de matière, propre a protéger l'arc lui-même en contrôlant les réactions entre la soudure et le métal, tout en permettant, le cas échéant, d'introduire des éléments d'addition dans la soudure et le laitier surmontant celle-ci pour aboutir a la formation d'un cordon symétrique et homogbne. On sait également que l'enrobage des électrodes de soudure peut être réalisé au moyen de substances nombreuses et variables selon la nature des piNces t souder; en particulier, un tel enrobage peut être constitué de cellulose, d'oxyde de titane, de silicates minéraux, d'oxyde de fer, de carbonates basiques tels que la chaux, le spathfluor, le ferrosillcium, etc. selon des compositions chimiques déterminées qui, après mélange et malaxage avec un liant, généralement du silicate de soude, est ensuite extrudé autour de l'âme métallique puis seche et cuit dans des fours continus. Or, si l'enrobage comporte, soit lors de sa fabrication, soit après une période de stockage plus ou moins longue, un taux d'humidité résiduelle notable, la température de l'arc provoque une dissociation de cette humidité en produisant de l'hydrogène naissant qui, en s'alliant au métal de l'âme de l'électrode et des pièces a souder, nuit aux qualités métallurgiques de la soudure et à son aspect extérieur. Il est donc nécessaire de faire subir a ces électrodes, avant emploi, un traitement de séchage approprié. La présente invention vise a permettre l'élimination de la majeure partie, voir de la totalité de cette humidité résiduelle, en évitant pour ce faire l'emploi d'étuves a température donnée du type de celles qui sont utilisées dans les techniques habituelles et qui sont difficiles d'emploi, représentent des investissements notables et, au total, limitent le rendement des installations de soudure. Plus particulièrement, l'invention vise à obtenir un chauffage des électrodes préalable à leur utilisation, qui permette de facon sure, rapide et économique, de réduire le taux d'humidité résiduelle de l'enrobage a une valeur minimale, en pratique négligeable, évitant les inconvénients des solutions antérieures et les défauts des soudures réalisées avec des enrobages présentant au contraire un taux d'humidité significatif. Selon l'invention, le procédé de chauffage d'électrodes enrobées considéré, se caractérise en ce qu'il consiste à faire circuler un courant électrique produit par le générateur de soudage lui-même à travers un circuit incorporant l'électrode et fermé au moyen d'au moins un plot conducteur mis en contact électrique temporaire avec l'électrode. Gracie à ces dispositions, mises en oeuvre juste avant son utilisation pour une opération de soudure, l'électrode de soudure enrobée qui présente une résistance électrique plus élevée que le reste du circuit, en particulier supérieure à la résistance interne du générateur de soudage et z celle du ou des plots de contact, devient ainsi le siège d'un dégagement calorifique par l'effet Joule produit dans celle ci par le passage du courant électrique.Il en rbsulte, du fait de cette élévation de température au sein même de l'électrode enrobée, un chauffage immédiat de son enrobage qui se libère de son humidité, cette électro- de étant disponible au bout d'un temps de chauffage prédéterminé pour son usage normal sans que subsiste au sein de l'enrobage de l'électrode un taux résiduel d'humidité préjudiciable. L'invention vise également un dispositif de chauffage d'électrodes enrobées pour la mise en oeuvre du procédé ci-dessus, caractérisé en ce qu'il comporte un générateur de soudage réuni par un conducteur électrique à une pince de support de l'extrémité de l'électrode enrobée à chauffer et par un autre conducteur à un premier plot fixe conducteur, l'extrémite opposée de l'électrode étant apte à être mise en contact avec le plot fixe ou avec un second plot de transfert conducteur isolé et mobile propre A venir en contact avec le plot fixe pour fermer le circuit sur le générateur de soudage. Avantageusement et selon une caractéristique particulière du dispositif selon l'invention, le premier plot fixe est réuni 3 la masse. Selon une autre caractéristique avantageuse du dispositif consi der, le premier plot est monté sur la semelle métallique d'un bati comportant deux bornes de connexion respectivement avec le conducteur relié au générateur de soudage et avec un fil de mise à la masse, et une colonne isolante de support d'un organe de liaison élastique, reliant cette colonne au second plot de transfert de telle sorte que le contact du premier et du second plot soit réalisé ou interrompu par suite respectivement de l'application ou du relachement d'un effort exerce par l'extrémité de l'électrode enrobée, faisant fléchir ou libérant l'organe de liaison élastique. De préférence, la semelle métallique portant le premier plot est coiffée par un capot isolant contenant le second plot et entretoisé vis-a-vis de la semelle par la colonne de support de l'organe élastique, le capot présentant une ouverture au droit du second plot pour le passage de l'extrémité de l'electrode. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, la colonne isolante est constituée de rondelles isolantes superposées, A emboitement maintenues par une vis de fixation, traversant les rondelles et vissée dans un trou fileté ménagé dans la semelle. Selon encore une caractéristique particulière du dispositif consldéré,l'organe élastique est constitué au moyen d'une lame souple, maintenue d'un cóté entre deux rondelles de la colonne isolante et supportant du côté opposé le second plot de transfert. De préférence, le plot fixe et le plot de transfert-sont réalisés en carbone ou en un matériau carboné permettant d'éviter la détérioration de ces plots lors des arcs d'amorçage et de rupture au contact ou A la séparation des deux plots l'un avec l'autre, et le dépôt d'une particule métallique sur l'extrémité de l'électrode en contact avec le plot de transfert lors de l'établissement du contact, cette particule métallique étant d'une matière autre que le métal de l'amie de l'electrode pourrait souiller le bain de soudure. Selon une autre caractéristique également, le plot de transfert comporte une encoche en V ménagée dans sa surface, dirigée en regard de l'extrémité de l'électrode enrobée, et recevant celle-ci pour faire fléchir l'organe de liaison élastique et assurer le contact électrique entre les deux plots. Selon une autre caractéristique enfin, le dispositif de chauffage selon l'invention comporte une minuterie ou un organe témoin, permettant de contrôler la durée de fermeture du circuit électrique incorporant l'électrode et le chauffage de celle-ci. D'autres caractéristiques du procédé de chauffage d'électrodes enrobées et du dispositif de mise en oeuvre de ce procédé selon llinvention, apparaitront encore à travers la description qui suit d'un exemple de réalisation, donné à titre indicatif et non limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels: - les figures 1 à 5 sont des vues schématiques du dispositif considéré, permettant la mise en oeuvre des étapes successives du procédé selon l'invention, explicitant ses caractéristiques générales; - la figure 6 est une vue en coupe transversale, à plus grande échelle, d'un mode de réalisation préféré du disposi tif des figures 1 à 5. Dans ltexemple représenté sur ces dessins, la référence 1 désigne une électrode de soudure à "flux de soudage", constituée d'une manière bien connue dans la technique, au moyen d'une ame métallique 2, fusible, entourée d'un enrobage 3 obtenu généralement par extrusion du matériau approprié de la façon rappelée précédemment, cet enrobage pouvant présenter apurés une période de stockage plus ou moins longue, un taux d'humidité résiduelle préjudiciable, que se proposent d'éliminer les dispositions de la présente invention. A cet effet, l'électrode ainsi enrobée est fixée par une des extrémités de l'ame métallique conductrice, préalablement dénudée, a l'intérieur d'une pince 4 connue de façon à permettre a la fois d'amener à l'ame de l'électrode un courant électrique approprié et, d'autre part, que l'utilisateur puisse saisir cette pince sans danger et diriger l'électrode vers la pièce à souder lors de l'utilisation de l'électrode. La pince 4 est réunie par un conducteur électrique 5 à un générateur de soudage 6 d'un type en lui-meme connu, permettant de fournir un courant électrique approprié, ce générateur étant également réuni par un autre conducteur 7 a un plot fixe 8 conducteur de l'électricité, de préférence en carbone ou autre matériau carboné, lui-même connecté par un fil 9 à la masse 10, la liaison entre le fil 9 et la masse étant réalisée par une pince de connexion 11 approprié. Le plot conducteur 8 est associé, conformément à l'invention, a un second plot de transfert conducteur 12,isolé du circuit électrique, de préférence de même nature et de même structure que le plot fixe 8, ce plot 12 dit de transfert étant susceptible de venir en contact avec le plot 8 pour assurer la continuité du circuit électrique de chauffage de l'électrode de la manière précisée ci-après, ou au contraire une fois séparé, d'ouvrir ce circuit. Dans la position illustrée sur la figure 1, l'électrode de soudure 1 est représentée maintenue 8 l'intérieur de la pince 4 mais hors de contact avec les plots 8 et 12, ces derniers étant eux-mêmes séparés l'un de l'autre de telle sorte que le circuit constitué par l'électrode 1 le générateur de soudage 6 et les plots 8 et 12, ne soit pas fermé sur lui-même. Dans un deuxième temps, illustré par la figure 2, l'utilisateur au moyen de la pince 4 supportant l'électrode 1 abaisse celle-ci pour appliquer son extrémité opposée sur le plot de transfert conducteur 12, en établissant avec ce dernier un contact direct, le circuit électrique restant ouvert. Dans la position illustrée sur la figure 3, l'utilisateur poursuivant le mouvement d'abaissement de l'électrode, amène le plot 12 au contact du plot fixe conducteur 8 en fermant alors le circuit électrique sur lui-même, le matériau des deux plots permettant avantageusement de réaliser cette mise en contact sans#déterioratlon. La résistance électrique de l'électrode 1 étant notablement supérieure à la résistance interne du générateur 6 ainsi qu'a celle des plots# carbonés 8 et 12, devient ainsi le siège d'un dégagement calorifique par effet Joule suffisant pour permettre, conformément à l'invention, d'éliminer l'humidité résiduelle de l'ame 2.Dans cette position des diverses pièces, le courant électrique est maintenu A travers de l'électrode pendant un temps donné, défini par l'expérience ou le calcul, ou un moyen visuel, crayon thermochrome par exemple, pour réaliser l'élimina- tion pratiquement totale de l'humidité résiduelle. Dans l'étape suivante Illustrée sur la figure 4, et une fois écoulé le temps nécessaire a l'opération précédente, la pince 4 supportant l'électrode 1 est déplacée en sens inverse de manière à provoquer en premier lieu la séparation des deux plots de contact 8 et 12 et à interrompre en conséquence le courant électrique dans le circuit. A noter que, là également, la constitution des plots 8 et 12 A l'aide de carbone ou d'une matière carbonée, permet d'assurer cette séparation sans détérioration ni collage de ces plots. Enfin, comme représenté sur la figure 5, l'électrode 1 est dans un dernier temps séparée du plot 12 et, en restant maintenue dans la pince 4, peut alors être utilisée immédiatement pour assurer toute opération de soudure souhaitée, cette soudure étant ainsi réalisée avec un enrobage particulièrement sec, donc sans risque de détérioration ou de malformation de la soudure réalisée, dOs à l'élimination de l'humidité et a la production d'hydrogène naissant à laquelle cette dernière donnerait lieu. Dans l'exemple de réalisation plus spécialement illustré sur la figure 6, on retrouve naturellement les éléments essentiels permettant d'assurer, à l'aide du générateur de soudage et avant utilisation de l'électrode enrobée, la mise en oeuvre des étapes assurant le séchage de l'enrobage et l'élimination de son humidité résiduelle. Sur cette figure, on retrouve ainsi l'électrode 1, la pince 4, le générateur de soudure 6 et les deux conducteurs de liaison 7 et 9 permettant de relier le générateur au premier plot fixe 8 et ce dernier à la masse 10. Le plot 8 conducteur est dans ce mode de réalisation immobilisé dans une semelle conductrice 13 allongée formant socle pour l'appareil et reposant sur des supports isolants 14. Le conducteur 7 amenant le courant du générateur de soudage 6 est connecté avec la semelle 13 A travers une borne de liaison 15 où l'extrémité de ce conducteur est immobilisée par une vis de blocage 16. De la même manier, le conducteur 9 reliant le plot 8 et la semelle 13 a la masse 10 est réuni A cette semelle a travers une borne 17 et immobilisé dans celle-ci par une vis 18. Le plot de transfert 12 est supporté au dessus du plot fixe 8 par une colonne isolante 19 formée au moyen de trois rondelles isolantes superposées respectivement 20, 21 et 22, enboltées l'une dans l'autre, ces rondelles étant immobilisées et fixées contre la semelle 13 au moyen d'une vis 23 dont l'extrémité filetée 24 coopère avec un trou taraudé 25 prévu dans cette semelle. Entre les rondelles 20 et 21, est immobilisée l'extrémité d'une languette élastique 26 dont l'autre côté supporte, le plot 12 qui, grace A une cambrure appropriée de la lame 26 est ainsi normalement maintenu en position écartée du plot 8. Ce plot 12 comporte avantageusement une encoche centrale 27 en V disposée~ en regard d'une ouverture 28 ménagée dans la paroi d'un carter de protection isolée 29 entourant l'appareil.L'ouverture 28 est déterminée avec des dimensions diamétrales telles qu'elle permette le libre passage de l'électrode enrobée 1 portée par la pince 4, en permettant ainsi a l'extrémité de cette électrode de s'engager à l'intérieur du carter 29 dans l'encoche 27, puis d'exercer sur le plot 12 un effort de poussée vers le bas, propre a amener ce plot au contact du plot fixe 8, ou à séparer ces plots, conformément aux dispositions décrites en relation avec les figures 1 a 5. En fin d'opération, l'électrode 1 est retirée du carter 29, la lame élastique 26 assurant automatiquement la séparation des plots 8 et 12 et l'arrêt du chauffage de l'électrode.Une minuterie ou un dispositif analogue 30, par exemple du genre crayon thermochrome, est avantageusement prévu afin de contrôler la durée de chauffage nécessaire pour éliminer l'humidité résiduelle de l'électrode enrobée traitée. On réalise ainsi un dispositif de chauffage d'une électrode enrobée qui présente l'avantage d'utiliser directement le générateur de soudage sans avoir a modifier la structure de ce dernier. L'appareil peut donc être utilisé sur les lieux mêmes du soudage, quelle que soit la nature des électrodes utilisées, l'opération nécessaire à l'élimina- tion de l'humidité résiduelle pouvant être effectuée Immédiatement avant l'usage de cette électrode, la durée du chauffage de celle-ci étant variable naturellement en fonction des conditions d'utilisation et de la nature de l'enrobage lui-même. En particulier et ainsi qu'illustré dans le mode de réalisation de la figure 6, l'appareil muni de ses contacts carbonés peut être inclus dans le poste de soudure lui-même avant la sortie de celui-ci reliée A la masse, en en constituant un accessoire simple et peu coûteux présentant, pour les utilisateurs, l'avantage considérable de garantir la qualité des soudures ultérieurement réalisées. Bien entendu, l'invention ne se limite pas aux modes de réalisation décrits et représentés, donnés a titre d'exemples non limitatifs; elle en embrasse au contraire toutes les variantes. Egalement, il va de sol que l'invention s'applique non seulement au procédé plus spécialement considéré et à l'appareil permettant sa mise en oeuvre mais vise également les électrodes de soudure enrobées ayant été traitées conformément au procEdd et au moyen de cet appareil. REVENDICATIONS 1.- Procédé pour le chauffage d'une électrode de soudure enrobée, en vue d'éliminer l'humidité résiduelle contenue dans l'enrobage, caractérisé en ce qu'il consiste à faire circuler un courant électrique produit par le générateur de soudage (6) lui-même a travers un circuit incorporant l'électrode (1) et fermé au moyen d'au moins un plot conducteur (8-12) mis en contact électrique temporaire, avec l'électrode. 2.- Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un générateur de soudage (6) réuni par un conducteur électrique (5) à une pince de support (4) de l'extrémité de l'électrode enrobée (1) 3 chauffer et par un autre conducteur à un premier plot fixe (8), l'extrémité opposée de l'électrode étant apte à être mise en contact avec le premier plot ou avec un second plot de transfert (12) mobile, conducteur et isole, propre à venir en contact avec le premier plot pour fermer le circuit sur le générateur de soudage. 3.- Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le premier plot fixe (8) est réuni A la masse (10). 4.- Dispositif selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que le premier plot (8) est monte sur une semelle métallique (13) d'un bati, comportant deux bornes de connexion (15-17) respectivement avec le conducteur (7) relié au générateur de soudage et avec un fil de mise A la masse et une colonne isolante (19) de support d'un organe de liaison élastique (26) reliant cette colonne au second plot de transfert (12) de telle sorte que le contact du premier et du second plots soit réalisé ou interrompu par suite respectivement de l'application ou du relâchement d'un effort exerce par l'extrémité de l'électrode enrobée (11) faisant fléchir ou libérant l'organe de liaison élastique, solidaire du second plot 12. 5.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 a 4, caractérisé en ce que la semelle métallique (I3) portant le premier plot (8) est coiffée par un capot isolé (29) contenant le second plot (12) et entretoise vis à vis de la semelle par la colonne de support (19) de l'organe élastique (26), le capot présentant une ouverture (28) au droit du second plot (12) pour le passage de l'extré- mité de l'électrode (1). 6.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que la colonne isolante (19) est constituée de rondelles superposées (20,21,22) a emboitement, maintenues par une vis de fixation (23) traversant les rondelles et visse dans un trou fileté (25) ménagé dans la semelle (13). 7.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que l'organe élastique (26) est constitue au moyen d'une lame souple, maintenue d'un côté entre deux rondelles (20-21) de la colonne isolante (19) et supportant du côté opposé le second plot de transfert (12). 8.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 a 7, caractérisé en ce que le premier plot fixe (8) et le second plot de transfert (8-12) sont réalisés en carbone ou en un matériau carbone permettant d'éviter la détérioration et le collage de ces plots lors des arcs d'amorçage et de rupture au contact ou a la séparation de ces plots. 9.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 a 8, caractérisé en ce que le second plot de transfert (12) comporte une encoche en V (28) ménagée dans sa surface dirigée en regard de l'extrémité de l'électrode enrobée (1) et recevant celle-ci pour faire fléchir l'organe de liaison élastique (26) et assurer le contact électrique entre les deux plots (8-12). 10.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 9, caractérisé en ce qu'il comporte une minuterie ou un organe témoin (30) permettant de contrôler la durée de fermeture du circuit électrique incorporant l'électrode et le chauffage de celle-ci. 11.- Electrode enrobée traitée selon le procède de la revendication 1.