Brevet FR2613650A1 — publié le 19881014

ELECTRODE DE SOUDAGE NON CONSO+2ABLE A BASE DE TUNGSTENE La présente invention est relative à la technique des électrodes de soudage dites non consommables utilisées dans le procédé de soudage TIG et concerne plus particulièrement les électrodes à base de tungstène utilisées pour mettre en oeuvre ledit procédé. La technique de soudage TIG utilise de façon classique des électrodes constituées d'une tige, généralement circulaire en tungstène pur. Afin d'améliorer la tenue en service de ces électrodes il est connu d'ajouter au tungstène du thorium sous forme d'oxyde de thorium (thorine). Cette thorine, dans les électrodes existant sur le marché, est présente à raison d'environ 2 à 6 % en masse dans le tungstène. malgré l'augmentation de performance qu'il en résulte, on constate, pour des conditions de fonctionnements données (ampérage, longueur d'arc, matériau à souder, géométrie de ltélectrode) que la tenue en service de ces électrodes est très variable d'un lot à un autre. Cette variation est d'autant plus importante que l'électrode est utilisée pour des conditions de services sévères : tel est le cas lorsqu'on cherche à augmenter, par exemple dans les procédés de soudage automatiques, au delà de la limite ordinairement admise la densité de courant traversant l'electrode ceci pour augmenter la vitesse de soudage ou/et souder des matériaux à haut point de fusion ou/et relativement très conducteurs.Tel est le cas par exemple du soudage des aciers inoxydables ferritiques pour lesquels il est connu que l'apport d'énergie par unité de temps doit être supérieur de l'ordre de 50 % à l'apport d'énergie nécessaire pour un acier austénitique 18-8 classique, tous paramètres égaux par ailleurs. Ces problèmes se manifestent de façon particulièrement aigüe à partir de courants de l'ordre de 250 ampères, ou des énergies de soudure de l'ordre de 1,5 KJ/cm. Les électrodes s'usent alors de façon aléatoire et en général très rapidement. La pointe de l'électrode se déforme de façon incontrôlée souvent à partir de 1 à 2 heures et il devient impossible de contrôler l'arc issu de la pointe de l'électrode et d'assurer une bonne précision géométrique du cordon de soudure. Ceci est particulièrement gênant lorsque on utilise la technique TIG pour fabriquer à partir de feuillard sur une ligne continue des tubes soudés minces de haute précision et soumis à de sévères exigences de qualité. Indépendamment des problèmes de qualité, il devient impossible avec de telles électrodes de faire une gestion programmée d'atelier au niveau du suivi et du changement des électrodes. La présente invention cherche à définir une électrode TIG de soudage de structure et composition telle qu'elle ne présente pas les inconvénients décrits ci-dessus. On a recherché en particulier à obtenir une électrode résistant pendant une durée maximale et régulière aux très fortes densité de courant. L'électrode de soudure selon l'invention est constituée d'une matrice en tungstène dans laquelle il est ajouté du thorium sous forme de nodules d'oxyde de thorium ThO2 (appelé thorine) finement répartis, la teneur en thorine étant comprise entre 6 et 12 % en masse, la distance moyenne entre les nodules de thorine mesurée dans un plan quelconque perpendiculaire aux génératrices de l'électrode étant inférieure ou égale à 5,5 microns. De préférence les nodules ont une forme allongée. De préférence la dimension maximale moyenne des nodules de thorine mesurée selon les plans perpendiculaires aux génératrices de l'élec- trode est inférieure ou égale à un micron. De préférence également, la dimension maximale des nodules de thorine mesurée dans un plan quelconque parallèle aux génératrices de l'électrode est inférieure ou égale à 10 microns. On cherchera par ailleurs à obtenir comme matrice de base de l'électrode une matrice en tungstène la plus pure possible et ayant une structure à grains aussi fins que possible. Avantageusement l'électrode aura subi, au cours de sa fabrication une déformation dans le sens d'un étirage parallèlement à ses génératrices et les grains présenteront une structure allongée dans le sens des génératrices de l'électrode, le rapport dimension parallèle aux génératrices sur di mension perpendiculaire aux génératrices étant d'au moins 3. Avantageusement l'utilisation de l'électrode selon l'invention comportera lors de la première mise en service une phase de préchauffage avec une densité de courant réduite par rapport à la densité de courant en service. L'exemple ci-après, donné à titre non limitatif, illustre un mode particulier de réalisation de l'invention. Pour le soudage automatique d'acier inoxydable férritique type Z2CTl8 on utilise une électrode selon l'invention ayant les caractéristiques suivantes diamètre 3,2 mm angle de service 300 matrice tungstène contenant 7,6 % en masse de thorine dimensions maximales des nodules de thorium - parallèlement aux génératrices : 6 microns - perpendiculairement aux génératrices : 1 micron distance moyenne séparant les nodules de thorine dans un plan perpendiculaire aux génératrices : 5 microns. Une telle électrode a tenu en service, à une intensité de 280 ampères sous un voltage de 12 volts correspondant à une énergie de soudage de 1,5 KJ/cm pendant une durée de 15 heures sans retouche et en donnant une qualité de soudure et une régularité d'arc compatibles avec un très haut niveau de qualité des produits obtenus. Dans des conditions semblables, c'est-à-dire même dimension, mêmes paramètres de soudage, une électrode à base de tungstène présentant simplement 5,5 % de thorine en masse sous forme de nodules de thorine répartis non régulièrement, a tenu simplement 1 li 30 heures au bout desquelles il a fallu changer l'électrode pour maintenir les qualités de produit et de soudure exigées. On voit ainsi que grâce à l'invention, les pourcentages de thorine associés à la répartition des nodules de thorine permettent d'obtenir de très bonnes performances en service et de résoudre les problèmes à la base de l'invention. REVENDICATIONS 1) Electrode de soudure non consommable constituée d'une matrice de tungstène et de nodules de thorine caractérisée en ce que la quantité de thorine est comprise entre 6 et 12X en masse, la distance moyenne entre les nodules d'oxyde de thorium mesurée dans un plan quelconque perpendiculaire aux génératrices de l'électrode est inférieure ou égale à 5,5 microns. 2) Electrode selon revendication 1 caractérisée en ce que la dimension maximale moyenne des nodules de thorine mesurée selon les plans perpendiculaires aux génératrices de l'électrode est inférieure ou égale à un micron. 3) Electrode selon revendication 1 ou 2 caractérisée en ce que la dimension maximale des nodules de thorine mesurée dans un plan quelconque parallèle aux génératrices de l'électrode est inférieure ou égale à 10 microns. 4) Electrode selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisée en ce que la matrice de tungstène présente une structure allongée parallèlement aux génératrices. 5) Electrode selon revendication 4 caractérisée en ce que le rapport dimension parallèle aux génératrices sur dimension perpendiculaire aux génératrices des grains de tungstène est d'au moins 3.