Brevet FR2757436A1 — publié le 19980626

PROCEDE ET TORCHE DE SOUDAGE A L'ARC ELECTRIQUE SOUS GAZ INERTE L'invention concerne un procédé et une torche de soudage à l'arc électrique sous gaz inerte. Elle s'applique dans la plupart des domaines industriels tels que le spatial, l'aéronautique et le nucléaire et peut être mise en application au sein d'un système de soudage automatique. Dans les procédés de soudage TIG, un arc électrique est créé entre une électrode réfractaire fixe et deux pièces métalliques à souder. La formation d'un bain de fusion est alors obtenue par transfert de l'énergie de l'arc dans la matière des pièces métalliques. La protection de l'arc et du15 bain de fusion est réalisée par une atmosphère inerte. Le soudage des pièces métalliques est effectué soit par déplacement des pièces face à l'arc immobile, soit par avance de l'arc électrique sur les pièces, les pièces restant fixes. Cependant sous l'effet de l'avance relative de l'arc par20 rapport aux pièces, le bain de fusion présente une dispersion de températures qui peut provoquer des défauts de soudure. Ces défauts peuvent être des soufflures constituées par des gaz piégés dans la soudure, ou un mauvais état de surface des cordons de soudure. Les soufflures sont particulièrement25 pénalisantes pour la tenue mécanique des soudures car elles créent des porosités qui les fragilisent. Ces défauts de soudure sont d'autant plus importants, dans le cas d'un soudage de deux pièces réalisées en des matériaux différents, et dans le cas de pièces de fortes épaisseurs. L'invention a30 pour but de résoudre ces problèmes, d'améliorer les qualités des soudures, d'éliminer les soufflures, de faciliter le soudage des pièces de fortes épaisseurs ou de pièces réalisées en des matériaux différents. Pour cela l'invention consiste,pendant l'opération de soudage TIG, à entrainer l'électrode réfractaire en rotation sur elle-même. Cette rotation est maintenue en permanence pendant le soudage de manière à permettre à l'arc électrique crée à l'extrémité de l'électrode de tourner sur lui-même et de brasser localement et continuellement la surface du bain de fusion. Le bain de fusion ainsi brassé par l'arc tournant sur lui- même présente alors une température homogène au niveau du point de soudure ce qui permet l'amélioration de la qualité de la soudure et de son état de surface. Le brassage du bain de fusion permet également d'évacuer les gaz et d'éliminer les soufflures.10 Selon l'invention le procédé de soudage à l'arc électrique sous gaz inerte consistant à créer un arc électrique entre une électrode réfractaire montée dans un corps de torche et deux pièces métalliques à souder, et à déplacer relativement15 l'arc électrique par rapport aux pièces à souder est caractérisé en ce qu'il consiste en outre, pendant l'opération de soudage, à entrainer continuellement l'électrode réfractaire en rotation sur elle-même. L'invention concerne aussi une torche de soudage à l'arc électrique sous gaz inerte comportant un corps de torche d'axe longitudinal XX' et une électrode réfractaire montée, dans le corps de torche suivant l'axe longitudinal XX', l'électrode étant apte à créer un arc électrique entre deux25 pièces métalliques à souder, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre un arbre d'entrainement en rotation axiale de l'électrode monté longitudinalement dans le corps de torche par l'intermédiaire de roulements, l'arbre d'entrainement en rotation axiale étant solidaire de30 l'électrode. D'autres particularités et avantages de l'invention apparaitront clairement dans la suite de la description donnée à titre d'exemple non limitatif et faite en regard des35 figures annexées qui représentent; - la figure 1, un exemple de configuration de la torche de soudage, selon l'invention; - la figure 2, une vue en coupe longitudinale de la structure interne de la torche de soudage, selon l'invention. La torche de soudage adaptée au soudage sous gaz inerte avec une électrode de tungstène (appelé soudage TIG) comporte un corps de torche cylindrique 1, prolongé en une extrémité proche du plan de soudage, par une buse 2 d'éjection d'un gaz inerte. Une électrode réfractaire 3 apte à former un cordon de soudure est montée dans le corps de torche suivant l'axe10 longitudinal XX' de la torche et est maintenu en position au moyen d'une pince de serrage 4. L'électrode 3 se termine par une pointe 5 permettant de créer un arc électrique qui est à l'origine d'un bain de fusion s'établissant entre deux pièces à souder. L'électrode est solidaire d'un arbre 6 d'entrainement en rotation axiale monté longitudinalement dans le corps de torche par l'intermédiaire de roulements 7. L'arbre 6 comporte une extrémité 8 débouchant à l'extérieur du corps de20 torche, cette extrémité 8 étant destinée à être raccordée à des moyens d'actionnement en rotation, non représentés. Lors du déclenchement d'une opération de soudage, l'arbre 6 est actionné en rotation sur lui-même et entraine l'électrode en rotation sur elle- même; seule l'électrode est mise en25 mouvement de rotation axial, le corps de torche restant fixe axialement. La rotation de l'électrode est alors maintenue en permanence jusqu'à la fin de l'opération de soudage. L'arc électrique30 créé en permanence à l'extrémité de l'électrode en rotation sur elle-même est un arc tournant sur lui-même qui vient brasser localement et continuellement la surface du bain de fusion obtenu. La surface du bain de fusion se trouve alors dans un état de35 vibration qui favorise la capillarité du bain, améliore l'homogénéité de la zone fondue et accélère le dégazage du bain. L'état de surface des cordons de soudure obtenus est régulier et les raccordements de la zone fondue au métal des pièces soudées sont progressifs. L'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation précisément décrit. En particulier il est possible de prévoir un ensemble torche et électrode entrainé en rota ion axiale bien que cela pose des problèmes au niveau des connexions électriques entre la torche et l'installation de soudage à laquelle elle est reliée, et des problèmes au niveau de l'alimentation de la torche en gaz inerte et en fluide de refroidissement. REVENDICATIONS 1. Procédé de soudage à l'arc électrique sous gaz inerte consistant à créer un arc électrique entre une électrode réfractaire montée dans un corps de torche et deux pièces métalliques à souder, et à déplacer relativement l'arc électrique par rapport aux pièces à souder, caractérisé en ce qu'il consiste en outre, pendant l'opération de soudage, à entrainer continuellement l'électrode réfractaire en rotation10 sur ellemême. 2. Torche de soudage à l'arc électrique sous gaz inerte comportant un corps de torche (1) d'axe longitudinal XX' et une électrode réfractaire (3) montée dans le corps de torche15 (1) suivant l'axe longitudinal XX', l'électrode (3) étant apte à créer un arc électrique entre deux pièces mécaniques à souder, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre un arbre (6) d'entrainement en rotation axiale de l'électrode (3) monté longitudinalement dans le corps de torche (1) par l'intermédiaire de roulements (7), l'arbre (6) d'entrainement en rotation axiale étant solidaire de l'électrode (3). 3. Torche de soudage selon la revendication 2, caractérisée en ce que l'arbre (6) d'entrainement en rotation axiale de l'électrode (3) comporte une extrémité (8) débouchant à l'extérieur du corps de torche (1), cette extrémité (8) étant destinée à être raccordée à des moyens d'actionnement en rotation axiale.