Brevet FR2705913A1 — publié le 19941209

La présente invention concerne un tube contact pour torche de soudage a l'arc, constitué par un corps en un métal bon conducteur de l'électricité, ayant une partie arrière agencee pour pouvoir être fixée a une torche de soudage et une partie avant de forme allongée recouverte par un moyen protecteur en une matière isolante réfractaire, le corps comportant un alésage axial permettant le passage d'un fil électrode d'apport. En soudage MAG (soudage à l'arc avec électrode consommable sous protection gazeuse) le courant électrique est amené au fil d'apport par l'intermédiaire d'une pièce appelée tube contact, généralement en cuivre. Cette pièce est percée dans toute sa longueur d'un trou ayant un diamètre légèrement supérieur à celui du fil d'apport pour pouvoir servir de guide pour le fil d'apport tout en établissant un contact électrique glissant avec celui-ci. Lors du soudage de deux tôles épaisses bord à bord ou lors du soudage de deux tronçons de pipeline bout a bout, certaines risques existent d'apporter du cuivre dans la soudure. Ceci peut se produire 1 ) soit par amorçage latéral de l'arc entre le tube contact et le chanfrein, c1est-a-aire l'une des deux parois latérales de la gorge formée entre les deux pièces à souder, par suite d'un contact ou d'un rapprochement accidentel entre le tube contact et le chanfrein. Ce risque est accru avec la pratique du soudage sur des chanfreins "étroits" ou le tube contact est tres prés des parois. 2 > soit par une "remontée" de l'arc électrique jusqu'a l'extrémité du tube contact, remontée qui est due, en genéral, à un arrët accidentel du dévidage du fil d'apport. De tels phénomènes doivent absolument être évités, car ils sont souvent à l'origine de défauts inacceptables (inclusions, fissures) dans la soudure. Pour remédier a ces inconvénients, il a déja été proposé de recouvrir au moins la partie avant du tube contact par un revêtement réfractaire en alumine ou autre matière céramique. Un tel revêtement est habituellement forme par projection a chaud ou par émaillage. Dans les deux cas, il en résulte des salissures et/ou une oxydation de l'alésage intérieur du tube contact. Si elles ne sont pas éliminées, ces salissures et/ou oxydation peuvent provoquer une baisse de qualité du contact électrique entre le tube contact et le fil d'apport, ainsi que des frottements indésirables susceptibles de gêner l'avance du fil d'apport dans l'alésage du tube contact. Cela impose ou bien l'effectuer systématiquement des opérations de finition sur les tubes contacts apres l'application du revêtement réfractaire, ou bien d'effectuer d'abord un contrôle de qualité et, ensuite, le cas échéant, des opérations de finition sur les tubes contacts pour en eliminer les salissures et/ou l'oxydation. Dans les deux cas, ces opérations augmentent le coût de fabrication du tube contact, ce qui est incompatible avec leur caractère ae produit consommabie et jetable après usage. Rn outre, la durée de vie de ces tubes contacts reste courte malgre leur revêtement refractaire. La présente invention a donc pour but de fournir un tube contact pour torche de soudage à l'arc, dont le coût de fabrication est sensiblement le même que celui des tubes contacts avec revêtement réfractaire et qui a une duree de vie plus grande que celle des tubes contacts connus. A cet effet, le tube contact selon l'invention est caractérisé en ce que le moyen protecteur se presente sous la forme d'un fourreau qui est rapporte sur la partie avant du corps, et en ce que des moyens sont prévus pour fixer le fourreau au corps. Rotant donné que le revêtement protecteur en matière réfractaire se presente sous la forme d'un fourreau rapporté sur la partie avant du corps du tube contact, fourreau qui peut être réalisé séparément du tube contact lui-même, il n'y a plus de risque a'oxydation ou de dépôt de souillures sur la surface de l'alésage intérieur du tube contact, éliminant ainsi les opérations de controle et/ou de finition qui etaient auparavant nécessaires avec les tubes contacts recouverts d'un revêtement réfractaire par projection a chaud ou par émaillage. En outre, comme le fourreau peut avoir une epaisseur plus grande que celle du revêtement protecteur réfractaire obtenu par projection a chaud ou par émaillage, la durée de vie du tube contact peut déja être prolongée pour cette raison. En outre, étant donne que les moyens permettant la fixation du fourreau sur le corps du tube contact sont de préférence realisés sous la forme d'une fixation détachable, il devient possible de remplacer seulement le fourreau sl des dispositions sont prises pour que ce dernier soit changé avant qu'il n' ait eté complètement perce par un ou plusieurs amorçages d'arc électrique, c'est-å-dire avant que le tube contact lui-même n'ait eté attaqué. Dans ces conditions, la durée de vie du tube contact peut encore être prolongée, ce qui constitue manifestement un avantage économique. D'autres caractéristiques et avantages de la presente invention ressortiront au cours de la description qui va suivre de diverses formes d'exécution du tube contact, en référence aux dessins annexés sur lesquels - la figure 1 est une vue en partie en élévation et en partie en coupe montrant un tube contact selon l'art antérieur; - la figure 2 est une vue semblable à la figure 1 montrant un tube contact selon une première forme de réalisation de l'inventions - les figures 3 à 6 sont des vues semblables à la figure 2 montrant d'autres formes de réalisation du tube contact de l'invention; - la figure 7 montre, à plus grande échelle, un détail du tube contact de la figure 6; - la figure 8 est une vue montrant une variante de réalisation de la partie d'extrémité avant du tube contact selon l'invention. La figure 1 montre un tube contact 1 de type connu, constitué par un corps monobloc en un métal bon conducteur de l'électricité, par exemple en cuivre, qui comporte une partie arrière 2 en gros cylindrique et une partie avant 3 de forme allongée, par exemple tronconique. La partie avant 3 a un diamètre plus petit que celui de la partie 2 et se raccorde a celle-ci par une partie intermédiaire 4 de forme tronconique. La partie arrière 2 est elle-même divisée en une partie extrême arrière 2a, qui est filetée extérieurement pour pouvoir être fixée par vissage a une torche de soudage (non montrée), et une partie 2b, qui a un plus grand diamètre que la partie 2a et qui présente deux méplats 2c diametralement opposés, aptes à cooperer avec un outil, par exemple une clé, au moyen de laquelle le tube contact peut être fixé par vissage à la torche de soudage. Le corps du tube contact est traversé de part en part par un alésage axial 5 dont le diamètre est choisi pour assurer un contact glissant avec un fil électrode (non montre) servant å la fois d'électrode et de fil d'apport pour le soudage. Comme cela a déjà eté indiqué plus haut, au moins la partie avant 3 du tube contact connu peut être recouverte, par projection a chaud (plasma) ou par émaillage, d'un revêtement réfractaire destiné à éviter une contamination de la soudure par le cuivre constituant le corps du tube contact, lorsqu'un arc électrique s'établit accidentellement entre le tube contact et la paroi du chanfrein forme entre les deux pièces à souder. Toutefois un tel revêtement réfractaire n'a pas donné entièrement satisfaction pour les raisons déjà indiquées plus haut. La figure 2 montre un premier mode de realisation du tube contact de la présente invention permettant de remédier aux inconvénients du tube contact connu de la figure 1. Le tube contact 10 montre dans la figure 2 a en gros la mëme forme que le tube contact 1 de la figure l et, par consequent, les éléments qui sont identiques ne seront pas décrits à nouveau en détail. Comme montre dans la figure 2, la partie avant 3 du tube contact 10 est entièrement recouverte par un fourreau 6 en une matiere réfractaire, par exemple une céramique telle que le nitrure de silicium ou l'alumine. Le fourreau 6 a une longueur sensiblement égale a celle de la partie avant 3 du tube contact, et il a une surface intérieure dont la forme, par exemple tronconique, est adaptée à celle de la partie avant 3, avec toutefois un Jeu d'environ 0,1 à 0,2mm sur le diamètre pour permettre la libre dilatation du cuivre de la partie avant 3 dans le fourreau 6. Dans sa partie arrière, le fourreau 6 comporte un collet exterieur 6a dont la forme est adaptée à celle de la partie intermédiaire 4 du corps du tube contact 10. Rn service, le fourreau 6 est engage axialement sur la partie avant 3 du corps du tube contact 10 jusqu'a ce que son collet 6a vienne en appui contre l'épaulement annulaire que forme la partie intermédiaire 4 du corps du tube contact 10, et le fourreau 6 est fixé à celui-ci au moyen d'une bague de fixation 7, par exemple en laiton, qui est filetée intérieurement et qui peut être vissée sur un filetage extérieur 8 formé sur la partie 2b du corps du tube contact. La bague de fixation 7 comporte un collet interne 7a apte à saisir le collet extérieur 6a du fourreau 6 et a le maintenir en appui contre l'épaulement annulaire 4 avec une faible force de serrage pour permettre une dilatation du cuivre. La figure 3 montre une seconde forme de réalisation du tube contact de la présente invention, dans laquelle les éléments qui sont identiques ou qui jouent le même rôle que ceux de la figure 2 sont désignes par les mêmes numéros de référence. Le tube contact 10 de la figure 3 diffère essentiellement de celui montre dans la figure 2 en ce que les surfaces mutuellement en contact de l'épaulement annulaire 4 et du collet Sa sont perpendiculaires a l'axe longitudinal du tube contact 10. Dans ces conditions, en service, le cuivre du corps du tube contact lO a toute liberté pour se dilater radialement par rapport au collet Sa du fourreau 6 dans la zone de contact entre l'épaulement annulaire 4 et le collet 6a. La figure 4 montre une troisième forme de réalisation du tube contact de la présente invention, qui diffère essentiellement des formes de réalisation précédentes par le fait que la bague de fixation 7 et son collet intérieur 7a sont également en une matière réfractaire et sont formes d' une seule pièce avec le fourreau 6. Bien que dans la forme de réalisation montrée dans la figure 4 l'épaulement annulaire 4 et la surface de l'ensemble fourreau-bague 6, 7 avec laquelle l'épaulement annulaire 4 vient en contact aient une forme tronconique, il va de soi que les surfaces mutuellement en contact de l'épaulement annulaire 4 et de l'ensemble fourreau-bague 6, 7 pourraient s'étendre perpendiculairement a l'axe longitudinal du tube contact 10 comme dans la figure 3. La figure 5 montre un quatrième mode de réalisation du tube contact 10 de la présente invention, dans lequel la fixation du fourreau 6 au corps du tube contact ne s'effectue plus au moyen d'une bague de fixation comme dans les figures 2 à 4, mais au moyen dlun jonc annulaire 9, qui est élastiquement déformable radialement et qui-est logé dans deux gorges circulaires il et 12 formées respectivement dans la surface interne du fourreau 6 et dans la surface externe de la partie avant 3 du corps du tube contact 10. Les deux gorges 11 et 12 sont mutuellement en regard l'une de l'autre lorsque le fourreau ô est en place sur la partie avant 3 du corps du tube contact. Bien que cela ne soit pas montre dans la figure 5, l'extrémité arrière au fourreau 6 peut être avantageusement legérement évasée ou elle peut présenter un fraisage conique pour faciliter le franchissement du jonc annulaire 9 lorsque le fourreau 6 est engage sur la partie avant 3 du corps du tube contact. La figure 6 montre une cinquième forme de réalisation au tube contact de la présente invention, dans laquelle la fixation du fourreau ô sur la partie avant 3 du corps du tube contact est assuree au moyen d'une goupille a ressort 13. La figure 7 montre, à plus grande échelle, une forme possible de réalisation de la goupille a ressort 13. Comme montre dans la figure 7, la goupille a ressort 13 peut être constituée par un boitier cylindrique en deux parties 13a et 13b emboitées l'une dans l'autre de manière téléscopique, la partie 13a pouvant être enfoncée dans la partie 13b contre la force de rappel d'un ressort 14. La partie 13b est logée dans un trou borgne 15 de la partie avant 3 du corps du tube contact 10 et, lorsque le ressort 14 est détendu, la partie 13a fait saillie sur la surface extérieure de la partie avant 3 du corps. Rn service, lorsque le fourreau 6 est engagé axialement sur la partie avant du corps, l'extrémité du fourreau 6, qui est de préférence bisautée ou munie d'un fraisage conique, agit sur la partie 13a de la goupille en la repoussant à l'intérieur de la partie 13b de la goupille contre la force de rappel du ressort 14 et, lorsque le fourreau 6 est en place, le ressort 14 repousse la partie 13a dans un trou 15 prevu dans la paroi du fourreau 6. Bien que dans les formes de réalisation représentées dans les figures 2 à 6, le fourreau 6 ait une longueur égale à celle de la partie avant 3 du corps du tube contact 10, c'est-a-dire que le fourreau 6 ne recouvre que la surface périphérique latérale de la partie avant 3, le fourreau 6 peut, suivant une variante de réalisation, également recouvrir la face frontale de la partie avant 3 comme montré dans la figure 8. Dans ce cas, le fourreau 6 comporte une partie avant 6b qui comporte un trou ôc ayant un diamètre égal ou tres légèrement plus grand que le diamètre de l'alésage 5 de la partie avant 3 pour laisser passer le fil électrode sans gêne, tout en protégeant la face frontale de la partie avant 3 contre les effets indésirables d'un arc électrique. Un Jeu e est amenage entre la face frontale de la partie avant 3 et la partie avant Sb du fourreau 6 pour permettre la libre dilatation axiale du cuivre de la partie avant 3 dans le fourreau 6. Le jeu e peut avoir par exemple une valeur de 0,3mm. Des essais effectués avec le tube contact 10 muni du fourreau 6 ont montré qu'il avait une durée de vie nettement plus grande que celle du tube contact 1 muni d'un revêtement réfractaire obtenu par projection ou par émaillage. Le fourreau 6 avait une épaisseur de paroi de 0,7mm. Les essais ont été effectués dans les conditions suivantes - Diametre du fil électrode lma - Courant continu, polarité positive 24V, 240A - Vitesse du fil lOmXmin - Vitesse d'avance de la torche de soudage 45cmXmin - Oscillations 16O/min sur largeur de 1,8mm - Gaz de protection mélange Ar-20% C0 Dans ces conditions, le tube contact 10 muni du fourreau 6 a permis de réaliser environ 16m de soudure, alors que le tube contact 1 avec revêtement réfractaire ne permettait de réaliser qu'environ 5m de soudure dans les mêmes conditions de travail. I1 va de soi que les formes de réalisation de l'invention qui ont été décrites ci-dessus ont été données a titre d'exemple purement indicatif et nullement limitatif, et que de nombreuses modifications peuvent être apportées par l'homme de 1' art sans pour autant sortir du cadre de l'invention. REV CATIONS 1. Tube contact pour torche de soudage a l'arc, constitué par un corps en un métal bon conducteur de l'électricité, ayant une partie arrière (2) agencée pour pouvoir être fixée a une torche de soudage et une partie avant (3) de forme allongée, recouverte par un moyen protecteur en une matiere isolante réfractaire, le corps comportant un alésage axial (5) permettant le passage d'un fil électrode d'apport, caracterise en ce que le moyen protecteur se présente sous la forme d'un fourreau (6) qui est rapporté sur la partie avant (3) du corps, et en ce que des moyens (7, 8; 9; 13) sont prévus pour fixer le fourreau au corps. 2. Tube contact selon la revendication 1, dans lequel la partie avant (s) du corps a un diamètre extérieur plus petit que celui de la partie arrière (2) et se raccorde à cette dernière par un epaulement annulaire C4) F caractérisé en ce que le fourreau (6) comporte dans sa partie arrière un collet exterieur (6a) qui prend appui sur l'épaulement annulaire (4). 3. Tube contact selon la revendication 2, caractérisé en ce que la partie arrière (2) du corps comporte un filetage (8) dans sa région C2b) proche de l'épaulement annulaire (4) et en ce qu'il est prévu une bague de fixation (7) filetée intérieurement, qui est munie d'un collet interne (7a) apte a saisir le collet extérieur (6a) du fourreau (6) et a le maintenir en appui contre l'épaulement annulaire (4) du corps quand elle est vissee sur le filetage (8) de la partie arrière c2) du corps. 4. Tube contact selon la revendication 2, caractérisé en ce que la partie arrière (2) du corps comporte un filetage (8) dans sa region (2b) proche de l'épaulement annulaire (4 > , et en ce que le fourreau C6) est prolongé axialement vers l'arrière par une partie cylindrique creuse (7) qui fait partie intégrante du fourreau (S > , est filetée intérieurement et peut être vissée sur le filetage c8) de la partie arrière (2) du corps. 5. Tube contact selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que la surface de l'épaulement annulaire 6. Tube contact selon la revendication 1, caractérisé en ce que deux gorges circulaires (11 et 12) sont formees en regard l'une de l'autre respectivement dans la surface interne du fourreau et dans la surface externe de la partie avant (3) du corps et en ce qu'un jonc annulaire déformable (9) est loge dans les deux gorges pour fixer le fourreau et le corps l'un à I' autre. 7. Tube contact selon la revendication 1, caractérisé en ce que le fourreau (6) et le corps sont fixés l'un a l'autre par une goupille (13) à ressort (14) logée dans des trous (15, 16) formes en regard l'un de l'autre respectivement dans le fourreau (6) et dans la partie avant (3) du corps. 8. Tube contact selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caracterise en ce que l'extrémité avant (6b) du fourreau (6) est conformee de manière a recouvrir la face frontale de la partie avant (3 ) du corps et comporte un orifice (6c) dont le diametre est sensiblement égal à celui de l'alésage (5) du corps.