Brevet FR2746046A1 — publié le 19970919

La présente invention se rapporte à un procédé de soudage TIG sous flux gazeux et avec apport de produits tensioactifs adaptés pour augmenter la profondeur de la zone en fusion entre les pièces à souder. Le soudage TIG est un procédé de soudage largement répandu dans l'industrie. Il consiste à engendrer un arc électrique entre une électrode réfractaire et la région de jonction de pièces à souder accolées. Ce type de soudage permet d'obtenir une soudure de bonne qualité, mais de pénétration limitée. Par exemple il ne permet pas de souder en une seule étape des pièces en acier inoxydable dont l'épaisseur est supérieure à 3 ou 4 mm. On a tenté de pallier cet inconvénient en agissant sur les caractéristiques énergétiques de l'arc électrique, en utilisant un deuxième flux gazeux permettant de rigidifier l'arc. Cette technique permet d'augmenter considérablement l'épaisseur des pièces qu'il est possible de souder en une seule passe. Cependant elle nécessite une installation spécifique à ce type de soudage. Une autre solution consiste à déposer sur les pièces, préalablement à l'opération de soudage, des produits destinés à modifier le gradient de tension superficielle du bain de fusion. Ces produits provoquent la création dans le bain d'un mouvement qui favorise le transfert des calories vers le pied de cordon du bain. Cette technique permet d'augmenter considérablement la profondeur du bain de fusion mais présente l'inconvénient de nécessiter une opération de préparation des pièces, préalable à l'opération de soudage proprement dite, sur une zone dont la surface est supérieure à la surface du cordon. Il y a donc une quantité de produit consommé supérieure à ce qui est effectivement nécessaire. Le but de l'invention est de pallier ces inconvénients. Elle a donc pour objet un procédé de soudage du type précité, caractérisé en ce que lesdits produits sont fournis, dans ladite zone de fusion, au moyen d'un fil fourré constitué d'une âme centrale comprenant lesdits produits tensioactifs et disposée dans une enveloppe métallique externe. Ce procédé peut en outre comporter une ou plusieurs caractéristiques suivantes - ladite âme centrale comporte du rutile - l'âme centrale du fil fourré comporte en outre au moins un élément adapté pour favoriser le détachement du laitier se formant à la surface de ladite zone en fusion, notamment du soufre - l'âme centrale du fil fourré comporte en outre au moins un ferro-alliage - les pièces à souder étant constituées d'acier de construction, l'enveloppe métallique externe du fil fourré est constituée d'acier doux ou faiblement allié - lesdites pièces à souder étant constituées d'acier inoxydable, l'enveloppe métallique externe du fil fourré est constituée d'acier inoxydable. L'invention a également pour objet un fil fourré pour soudage TIG, caractérisé en ce qu'il est constitué d'une âme centrale comprenant du rutile et disposée dans une enveloppe métallique externe, cette âme centrale comportant éventuellement, en outre, un élément adapté pour favoriser le détachement de laitier détachable, notamment du soufre, et/ou au moins un ferro-alliage. Avantageusement, le diamètre du fil fourré est compris entre environ 1,2 mm et environ 2,4 mm. Pour un diamètre de fil fourré égal à environ 1,2 mm, le diamètre de l'âme centrale est compris entre environ 0,4 mm et environ 0,8 mm, et de préférence égal à 0,6 mm et pour un diamètre de fil fourré égal à environ 2,4 mm, le diamètre de l'âme centrale est compris entre environ 0,8 mm et environ 1,6 mm, et de préférence égal à 1,2 mm. Avantageusement, pour le soudage TIG de pièces en acier de construction, l'enveloppe métallique externe du fil fourré est constituée d'acier doux et pour le soudage TIG de pièces en acier inoxydable, l'enveloppe métallique externe du fil fourré est constituée d'acier inoxydable austénitique. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description suivante, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés sur lesquels - la figure 1 est une vue schématique générale d'une installation de soudage TIG selon l'invention; et - la figure 2 est une vue en coupe transversale d'un fil fourré utilisé au cours du soudage TIG selon l'invention. L'installation de soudage représentée sur la figure 1 comporte une électrode réfractaire 10 reliée à une source de courant 12 appropriée pour provoquer l'émission d'un arc électrique 14 entre une extrémité libre de l'électrode 10 et une zone de contact entre des pièces à souder 16 et 18 en vue de provoquer la fusion d'une partie 20 de la zone de contact. On voit également sur cette figure 1 que l'électrode réfractaire 10 est disposée dans une buse 22 coaxiale dans laquelle circule un gaz non oxydant, tel que de l'hélium ou de l'argon ou tout mélange gazeux compatible avec le soudage TIG de l'alliage considéré sans altérer de manière inacceptable l'électrode réfractaire, délivré par une source de gaz externe 24, afin d'isoler l'électrode 10 et le bain 20 de l'atmosphère ambiante. Du rutile (TiO2) fourni au bain de fusion 20 augmente la profondeur de la région en fusion. Le rutile est apporté sous la forme d'un fil fourré 26 alimenté en continu à partir d'une bobine d'alimentation 28. Dans cet exemple, il s'agit d'une installation de soudage automatique. L'ensemble électrode 10-buse 22bobine 28 est porté par un chariot motorisé (non représenté), lequel est équipé d'un dispositif motorisé (non représenté) d'avance du fil 26. On voit sur la figure 2 que le fil fourré 26 comporte une âme centrale 30 constituée principalement de rutile et disposée dans une enveloppe métallique externe 32. L'enveloppe métallique 32 est constituée d'acier doux ou faiblement allié dans le cas où les pièces 16 et 18 à souder sont constituées d'acier de construction, et d'acier inoxydable austénitique dans le cas où les pièces à souder sont en acier inoxydable. Des essais effectués sur des pièces en acier inoxydable de type 304L, ont permis de souder en une seule passe des épaisseurs de pièces comprises entre 6 et 8 mm. En particulier, les conditions de soudage suivantes ont permis de souder deux pièces de 6 mm - intensité de soudage : 165 ampères - tension de soudage : 10,4 volts - vitesse d'avance du fil fourré : 16 cm/mn - vitesse de soudage : 11 cm/mn avec un fil fourré présentant un diamètre compris entre 1,2 et 2,4 mm, de préférence 1,6 mm, le diamètre interne de l'âme centrale de rutile ayant un diamètre compris entre 0,4 et 0,8 mm, de préférence 0,6 mm, pour un diamètre de fil fourré égal à 1,2 mm, et un diamètre compris entre 0,8 mm et 1,6 mm, de préférence 1,2 mm, pour un diamètre de fil fourré égal à 2,4 mm. De même, les conditions de soudage suivantes ont permis de souder deux pièces ayant chacune une épaisseur de 8 mm - intensité de soudage : 230 ampères - tension de soudage : 10,5 volts ; - vitesse d'avance du fil fourré : 36 cm/mn ; - vitesse de soudage : 10 cm/mn en utilisant un fil fourré identique à celui utilisé dans l'exemple précédent. Dans le mode de réalisation décrit précédemment, l'âme centrale du fil fourré est constituée de rutile. On pourrait cependant envisager, en variante, d'utiliser un fil fourré dont l'âme centrale comporte en outre un élément pour favoriser le détachement du laitier, tel que du soufre, permettant d'éliminer très facilement les particules de rutile susceptibles d'apparaître à la surface du cordon de soudure. On pourrait également envisager d'utiliser un fil fourré dont l'âme centrale comporte en outre un ou plusieurs ferro-alliages approprié pour augmenter la résilience de la soudure, tel qu'un ferro-manganèse, un ferro-silicium, du ferrobore,... Dans les exemples de réalisation du fil fourré décrits précédemment, le produit tensioactif destiné à augmenter la profondeur de la zone en fusion entre les pièces à souder est constitué de rutile (tir2). On pourrait également utiliser, en variante, d'autres produits tels que du CaO, du SiO2, du Na3AlF6, ou encore du feldspath de potassium. REVENDICATIONS 1. Procédé de soudage TIG sous flux gazeux et avec apport de produits tensioactifs adaptés pour augmenter la profondeur de la zone en fusion entre les pièces (16,18) à souder, caractérisé en ce que lesdits produits sont fournis, dans ladite zone en fusion, au moyen d'un fil fourré constitué d'une âme centrale (30) comprenant lesdits produits tensioactifs et disposée dans une enveloppe métallique externe (32). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite âme centrale (30) du fil fourré comporte du rutile. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'âme centrale (30) du fil fourré comporte en outre au moins un élément adapté pour favoriser le détachement du laitier se formant à la surface de ladite zone de fusion, notamment du soufre. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'âme centrale (30) du fil fourré comporte en outre au moins un ferro-alliage. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que, lesdites pieces (16,20) à souder étant constituées d'acier de construction, l'enveloppe métallique externe (32) du fil fourré est constituée d'acier doux ou faiblement allié. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que, lesdites pièces (16,28) à souder étant constituées d'acier inoxydable, l'enveloppe métallique externe (32) du fil fourré est constituée d'acier inoxydable. 7. Fil fourré pour soudage TIG, caractérisé en ce qu'il est constitué d'une âme centrale (30) comprenant du rutile disposée dans une enveloppe métallique externe (32), cette âme centrale comportant éventuellement, en outre, un élément adapté pour favoriser le déctachement d'un laitier détachable, notamment du soufre, et/ou au moins un ferro-alliage. 8. Fil fourré selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il a un diamètre compris entre 1,2 et 2,4 mm environ. 9. Fil fourré selon la revendication 7, caractérisé en ce que, le diamètre dudit fil fourré étant égal à 1,2 mm environ, le diamètre de l'âme centrale (30) est compris entre environ 0,4 mm et environ 0,8 mm, et de préférence égal à environ 0,6 mm. 10. Fil fourré selon la revendication 7, caractérisé en ce que, le diamètre dudit fil fourré étant de 2,4 mm environ, le diamètre de l'âme centrale (30) est compris entre environ 0,8 mm et environ 1,6 mm, et de préférence égal à environ 1,2 mm. 11. Fil fourré selon l'une quelconque des revendications 7 à 10, pour le soudage TIG de pièces (16,18) en acier de construction, caractérisé en ce que l'enve- loppe métallique externe (32) du fil fourré est constituée d'acier doux ou faiblement allié. 12. Fil fourré selon l'une quelconque des revendications 7 à 10, pour le soudage TIG de pièces (16,18) en acier inoxydable, caractérisé en ce que l'enveloppe métallique externe (32) du fil fourré est constituée d'acier inoxydable.