Brevet FR3106076A1 — publié le 20210716

TITRE : : « Buse porte électrodes destinée à une torche TIG monosource conventionnelle » Buse destinée à une torche (1) d’une machine de soudage TIG, cette torche (1) comportant un corps de torche isolé (2) muni d’un perçage médian (3) relié à une conduite d’introduction d’un gaz inerte de protection (4), ainsi qu’un diffuseur (5) délimitant à sa partie interne une chambre de diffusion du gaz inerte de protection (13), et une buse d’évacuation du gaz inerte de protection (6), vissée sur le diffuseur (5) dont l’alésage central (15) est obstrué et comportant une cavité interne (7) qui communique avec la chambre de diffusion du gaz inerte de protection (13) de façon à définir un alésage continu ouvert vers l’extérieur dans lequel s’étendent des électrodes en tungstène (10), buse caractérisée en ce qu’elle est constituée par une pièce métallique comportant au moins deux alésages (9, 9’) s’étendant obliquement dans lesquels sont respectivement montées au moins deux électrodes en tungstène (10) bloquées au moyen de vis permettant la production d’un arc fusionné. Figure 3 « Buse porte électrodes destinée à une torche TIG monosource conventionnelle » DOMAINE DE L’INVENTION La présente invention a pour objet une buse porte électrodes permettant de transformer une torche TIG conventionnelle en une torche TIG bicathodes pour permettre de modifier les performances de machines de soudage TIG existantes pour des applications de soudage ou de rechargement. ETAT DE LA TECHNIQUE Les spécialistes dans le domaine du soudage ont développé et utilisent depuis plusieurs dizaines d’années des machines de soudage dites TIG (« Tungsten Inert Gaz ») permettant d’effectuer des opérations de soudage ou de rechargement à l’arc électrique avec une cathode en tungstène sous atmosphère d’un gaz inerte de protection. De telles machines de soudage TIG conventionnelles sont classiquement équipées d’une torche reliée à une source de courant électrique et comportant un circuit de liquide de refroidissement, et notamment d’eau de refroidissement. Une telle torche comprend un alésage central renfermant une pince portant une électrode qui est immobilisée par l’action d’un bouchon. Du côté opposé l’alésage est obstrué par un diffuseur qui d’une part bloque l’électrode et d’autre part permet la diffusion laminaire d’un jet de gaz inerte de protection arrivant en règle générale dans la partie supérieure de l’alésage central qui est connecté à une alimentation extérieure. Une buse classiquement en céramique canalise et oriente le flux de gaz inerte de protection à la sortie du diffuseur. Il est à noter que l’électrode fait office de cathode et permet d’établir l’arc électrique avec la pièce à souder ou à recharger. Le corps de telles torches est isolé par enrobage ou intégré dans un boîtier isolant. La buse permettant de canaliser et d’orienter le gaz inerte de protection est, en règle générale essentiellement symétrique en rotation, notamment cylindrique et est vissée sur le diamètre extérieur du diffuseur. Les spécialistes ont cherché à améliorer de telles machines de soudage TIG conventionnelles et ont ainsi développé des machines de soudage TIG dites « bicathodes » qui permettent la génération d’un arc fusionné qui présente des caractéristiques différentes d’un arc TIG simple avec de nombreux avantages qui permettent un accroissement des performances, en particulier du taux de dépôt tant en soudage qu’en rechargement. De telles machines de soudage TIG bicathodes comportent deux torches jumelées totalement indépendantes et isolées l’une de l’autre et nécessitent deux sources distinctes pour l’alimentation en courant de chacune des deux électrodes, ce qui a pour conséquence que ces machines sont particulièrement lourdes et complexes. BUT DE L’INVENTION L’idée à la base de l’invention a consisté à chercher à remédier à ces inconvénients grâce au développement d’une buse porte électrodes susceptible d’être montée sur une torche TIG conventionnelle, donc de permettre de transformer une machine TIG monosource conventionnelle en une machine bicathodes de façon à diminuer considérablement la complexité, le poids et les coûts d’une telle machine par rapport aux machines bicathodes existantes du fait de la suppression d’une des deux sources de courant de soudage, de la simplification des réseaux de câbles de puissance et de la simplicité de la programmation qui reste quasi identique à celle utilisée en soudage TIG. L’enjeu consiste donc à transformer une machine TIG conventionnelle en une machine TIG bicathodes par un moyen simple, en l’occurrence le remplacement de la buse classique en règle générale en céramique par une buse spéciale porte électrodes. EXPOSE ET AVANTAGES DE L’INVENTION La présente invention a ainsi pour objet une buse destinée à une machine de soudage TIG du type susmentionnée. Une telle torche est reliée à une source de courant électrique, est équipée d’un circuit de liquide de refroidissement et comporte un corps de torche isolé muni d’un perçage médian relié une conduite d’introduction d’un gaz inerte de protection, ainsi qu’un diffuseur équipé d’évents à sa partie centrale et délimitant à sa partie interne une chambre de diffusion du gaz inerte de protection alimentée par le perçage médian du corps de torche puis par l’intermédiaire des évents de la partie centrale du diffuseur et une buse d’évacuation du gaz inerte de protection essentiellement symétrique en rotation, vissée sur le diffuseur et comportant une cavité interne. Cette cavité interne communique avec la chambre de diffusion du gaz inerte de protection de façon à définir un alésage continu ouvert vers l’extérieur dans lequel s’étendent des électrodes en tungstène faisant saillie sur un côté ou premier côté de la torche, faisant office de cathodes et coopérant avec une pièce métallique à souder ou à recharger faisant office d’anode pour produire un arc électrique. L’utilisation de la buse est rendue possible par le fait d’obstruer le passage de l’électrode à l’extrémité du diffuseur (par une électrode raccourcie ou un bouchon) pour permettre la diffusion par l’intermédiaire des évents de la partie centrale du diffuseur. Selon l’invention, une telle buse est caractérisée en ce qu’elle est constituée par une pièce métallique, notamment en cuivre comportant au moins deux alésages s’étendant obliquement par rapport à l’axe de celle-ci, dans lesquels sont respectivement montées au moins deux électrodes en tungstène bloquées au moyen de vis permettant la production d’un arc fusionné. Ces vis de blocage des électrodes s’étendent avantageusement perpendiculairement aux axes de celles-ci. L’invention permet ainsi de modifier de façon particulièrement simple une torche TIG conventionnelle en une torche TIG bicathodes monosource par simple suppression de l’électrode insérée dans la pince montée dans le corps de torche et par remplacement de la buse TIG conventionnelle par une buse métallique particulière directement vissée sur le diffuseur classique et faisant office de porte électrodes. Selon ce mode de réalisation, le courant d’alimentation des électrodes passe par la buse. Selon une autre caractéristique de l’invention l’angle des alésages dans lesquels sont montées les électrodes et donc des électrodes par rapport à l’axe de la buse est compris entre 20° et 40°. Ces électrodes ont, en règle générale un diamètre de 2,4 ; 3,2 ; 4,0 ou 4,8mm et la distance entre leurs deux génératrices qui correspond à un paramètre essentiel est en règle générale située entre 0,6 et 1, 8mm en fonction du type de travail à effectuer, du diamètre de ces électrodes et des intensités maximum recherchées. Sur ce point, il est à noter que ces intensités peuvent aller jusqu’à 550 ampères, voir 750 ampères au maximum. Selon une caractéristique préférentielle de l’invention la buse porte électrodes est équipée d’un circuit de circulation de liquide de refroidissement annexe qui lui est propre, intégré à celle-ci. Ce circuit de circulation de liquide de refroidissement annexe est de préférence constitué par un canal annulaire s’étendant à la périphérie de la buse et relié à des conduites d’alimentation et de sortie du liquide de refroidissement branchées sur celle-ci. Selon l’invention la géométrie de la cavité interne de la buse porte électrodes est sélectionnée de manière à optimiser les caractéristiques du flux de gaz inerte de protection sortant au niveau de la première extrémité de la torche. De surcroit, et selon une autre caractéristique de l’invention la buse porte électrodes est orientable autour du corps de torche. Cette caractéristique permet en particulier de régler l’orientation de la torche et donc des électrodes par rapport au fil de métal d’apport ce que l’arrivée de ce fil soit prévue latéralement, par l’avant ou par l’arrière. Selon d’autres caractéristiques de l’invention, la buse porte électrodes peut avantageusement être équipée d’un nez notamment conique interchangeable ou encore être recouverte d’un revêtement isolant, notamment d’une couche de céramique pour éviter des amorçages d’arc avec l’environnement. Il est à noter que la présence d’un nez interchangeable faisant office de pièce d’usure permet d’améliorer la qualité des états de surface pour les écoulements gazeux. Les caractéristiques de la buse porte électrodes qui fait l’objet de l’invention seront décrites plus en détail en se référant aux dessins non limitatifs annexés dans lesquels : vue en perspective d’une torche TIG équipée d’une buse porte électrodes conforme à l’invention vue similaire à la figure 1 dans laquelle la buse porte électrode est représentée en coupe représente le détail A de la figure 1. DESCRIPTION D’UN MODE DE REALISATION Selon les figures 1 et 2, la torche TIG 1 comporte un corps de torche 2 relié à une source de courant électrique, équipé d’un circuit de liquide de refroidissement non représentés et relié à une conduite d’introduction 4 d’un gaz inerte de protection ainsi qu’un diffuseur 5 et une buse d’évacuation du gaz inerte 6 essentiellement symétrique en rotation qui est vissée sur le diffuseur 5. Selon la figure 3 le corps de torche 2 est muni d’un perçage médian 3 relié à la conduite d’introduction du gaz inerte de protection 4 et le diffuseur 5 est équipé d’évents 16 à sa partie centrale et délimite à sa partie interne une chambre de diffusion du gaz inerte de protection 13 alimentée par le perçage médian 3 du corps de torche 2 puis par les évents 16 de la partie centrale du diffuseur 5. Il est à noter que selon l’invention, l’utilisation du diffuseur d’origine (consommable standard de la torche conventionnelle à équiper) est rendue possible par le fait d’obstruer l’alésage 15 pour le passage de l’électrode à l’extrémité du diffuseur par une électrode raccourcie ou un bouchon non représenté. Ce mode de réalisation permet le passage du gaz par les évents 16 de la partie centrale du diffuseur 5 pour remplir la chambre de diffusion 13 et bénéficier de la capacité de diffusion de ce diffuseur 5. La buse 6 comporte quant à elle une cavité interne 7 qui communique avec la chambre de diffusion du gaz inerte de protection 13 de façon à définir un alésage continu ouvert vers l’extérieur sur un premier côté 14 de la torche 1 correspondant au côté externe de la buse 6. Selon la figure 3 la buse 6 est constituée par une pièce métallique orientable autour du corps de torche 2 équipée d’un nez conique interchangeable 8 et comportant deux alésages 9, 9’ s’étendant obliquement par rapport à l’axe X, X’ de celle-ci. Deux électrodes en tungstène 10 bloquées au moyen de vis non représentées sont respectivement montées dans les alésages 9, 9’. Selon les figures 1 à 3 la buse porte électrodes 6 est équipée d’un circuit de circulation de liquide de refroidissement annexe 12 qui lui est propre intégré à celle-ci et relié à des conduites d’alimentation et de sortie 11 du liquide de refroidissement qui sont directement branchées sur celui-ci. Selon la figure 3, ce circuit de circulation de liquide de refroidissement annexe est constitué par un canal annulaire 12 s’étendant à la périphérie de la buse porte électrodes 6. NOMENCLATURE DES ELEMENTS PRINCIPAUX 1 Torche TIG 2 Corps de torche 3 Perçage médian 4 Conduite d’introduction d’un gaz inerte de protection 5 Diffuseur 6 Buse porte électrodes 7 Cavité interne 8 Nez conique 9, 9’ Alésage 10 Electrodes 11 Conduite d’alimentation et de sortie 12 Canal annulaire 13 Chambre de diffusion du gaz inerte de protection 14 Côté externe de la buse porte électrodes 15 Alésage pour le passage de l’électrode dans un diffuseur conventionnel 16 Events du diffuseur Buse destinée à une torche (1) d’une machine de soudage TIG adaptée au soudage ou au rechargement de pièces métalliques, cette torche (1) étant reliée à une source de courant électrique, équipée d’un circuit de liquide de refroidissement et comportant un corps de torche isolé (2) muni d’un perçage médian (3) relié à une conduite d’introduction d’un gaz inerte de protection (4), ainsi qu’un diffuseur (5) dont l’alésage central (15) est obstrué, équipé d’évents (16) à sa partie centrale et délimitant à sa partie interne une chambre de diffusion du gaz inerte de protection (13), alimentée par le perçage médian (3) du corps de torche (2) puis par l’intermédiaire des évents (16) de la partie centrale du diffuseur (5) et une buse d’évacuation du gaz inerte de protection (6) essentiellement symétrique en rotation, vissée sur le diffuseur (5) et comportant une cavité interne (7) qui communique avec la chambre de diffusion du gaz inerte de protection (13) de façon à définir un alésage continu ouvert vers l’extérieur dans lequel s’étendent des électrodes en tungstène (10) faisant saillie sur un côté ou premier côté (14) de la torche (1), faisant office de cathodes et coopérant avec une pièce métallique à souder ou à recharger faisant office d’anode pour produire un arc électrique, buse caractérisée en ce qu’elle est constituée par une pièce métallique notamment en cuivre comportant au moins deux alésages (9, 9’) s’étendant obliquement par rapport à l’axe de celle-ci dans lesquels sont respectivement montées au moins deux électrodes en tungstène (10) bloquées au moyen de vis permettant la production d’un arc fusionné. Buse porte électrodes conforme à la revendication 1, caractérisée en ce que les vis de blocage des électrodes (10) s’étendent perpendiculairement aux axes de celles-ci. Buse porte électrodes conforme à l’une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que l’angle des alésages (9, 9’) dans lesquels sont montées les électrodes (10) et donc des électrodes (10) par rapport à l’axe de la buse (6) est compris entre 20° et 40°. Buse porte électrodes conforme à l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu’ elle est orientable autour du corps de torche (2). Buse porte électrodes conforme à l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu’ elle est équipée d’un circuit de circulation de liquide de refroidissement annexe (12) qui lui est propre, intégré à celle-ci. Buse porte électrodes selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu’ elle est équipée d’un nez interchangeable (8) notamment essentiellement conique. Buse porte électrodes conforme à l’une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce qu’ elle est recouverte d’un revêtement isolant.