FR 2047024 A1 19710312 FR 7023023 A 19700622 70 23023 i 2047024 A l'heure actuelle, on a tendance à souder des pièces •• et des matériaux de plus en plus épais et en conséquence les opérations de soudage se compliquent. Pour ce motif, on exécute le soudage non seulement dans la position à plat mais également en 5 position horizontale, verticale ou au plafond. En conséquence, il est nécessaire d'améliorer le rendement de soudage en vue de pouvoir souder dans d'autres positions que la position à plat et d'améliorer la. fiabilité en ce qui concerne le résultat de soudage. Jusqu'à maintenant différents essais ont été faits pour 10 mettre en pratique les procédés classiques de soudage à l'arc en toutes positions. Au cours de ces essais, différents procédés de soudage ont été mis au point en perfectionnant les électrodes qui, pour certaines, se trouvent sur le marché; c'est ainsi qu'on a trouvé un procédé de soudage à l'arc qui utilise une électrode 15 enrobée, un procédé de soudage à l'arc dans lequel un arc est é-tabli pour courtcircuitâge du courant de soudage et un procédé de soudage à l'arc dans lequel un courant de soudage est appliqué sous forme d'impulsions électriques. Cependant, lorsqu'on désire effectuer le soudage dans des positions quelconques autres que la 20 position à plat en utilisant les procédés précités, le courant de soudage doit être réduit à une valeur inférieure à celle qui est utilisée lors d'un soudage à plat. Cependant, en général, une réduction du courant de soudage se traduit non seulement par une réduction du rendement de 25 soudage mais également par l'établissement d'un arc- Instable qui produit des soudures défectueuses. En conséquence, le soudeur doit apporter une attention beaucoup plus soutenue pendant l'opération de soudage et il doit avoir une grande expérience dans ce domaine. En fait, dans le procédé de soudage à l'arc avec élec-JO trode consommable qui peut être utilisé pour le soudage d'aciers, on a rencontré des difficultés lors de l'exécution de soudures dans des positions autres que la position à plat. Cela est imputable aux éclaboussures de métal de soudure pendant l'opération de soudage. Cependant on utilise nécessairement le procédé de sou-35 dage à l'arc à électrode consommable dans des positions autres que la position à plat. Dans ce cas le courant de soudage est souvent réduit à une valeur relativement faible et des efforts ont été faits par les spécialistes de soudage en vue de compenser les inconvénients majeurs résultant d'une réduction de la valeur du cou-40 rant de soudage par une technique spéciale de manipulation d'éléc- 70 23023 2„ 2047024 trode. Malgré cela, la réduction du courant de soudage entraîne ime diminution du rendement qui provoque à son tour 1'établissement d'un arc instable- Egalement, du fait que la quantité de chaleur fournie est relativement faible,, il existe souvent un 5 risque d'insuffisance de pénétration du métal de soudure, d'une mauvaise liaison du joint et/ou d'une inclusion de laitier dans le joint soudé. De toute manière, dans le procédé classique de soudage à l'arc avec électrode consommable, le soudage ne peut ê-tre exécuté sans qu'on rencontre les défauts mentionnés plus haut 10 et en conséquence, on ne peut pas opérer avec un rendement élevé. On a toujours cherché à améliorer le rendement du soudage. Du fait que la vitesse de solidification d'un bain de métal de soudure en fusion dépend plutôt de la valeur du courant de soudage que de la matière de la pièce à souder et/ou du type des 15 procédés de soudage, un facteur important pour améliorer le ren-'dement de soudage consiste à augmenter la valeur du courant de soudage appliqué. Parmi toutes les positions de soudage, la position verticale dans laquelle une soudure est faite depuis une partie infé-20 rieure jusqu'à une partie supérieure du joint est généralement mise en oeuvre en réduisant le courant de soudage à une valeur très faible. Au contraire la position verticale dans laquelle* une soudure est faite depuis.une partie supérieure jusqu'à une partie inférieure du joint , est mise en oeuvre en augmentant le courant 25 de soudage à la valeur maximale admissible. En conséquence, une opération de soudage qui est exécutée dans la position verticale depuis une partie supérieure jusqu'à, -une partie inférieure du . joint a acquis une grande réputation d'efficacité. Cependant, il est nécessaire d'utiliser un. soudeur spécialisé pour exécuter une 30 telle opération car autrement il risque de se produire tm défaut-de pénétration en dépit de la valeur relativement'élevée du courant de soudage. • • • En outre, dans le procédé de soudage en position verti- • cale depuis une partie supérieure jusqu'à une partie inférieure 35 d'un joint (ce procédé étant appelé dans la suite "procédé de soudage en descendant") un cordon irrégulier a tendance à se former, et l'épaisseur du cordon formé en une passe diminue dans des proportions tellement fortes, qu'il ne se produit pas de pénétration suffisante du métal.dans lejoint qui ne présente alors pas la 40 résistance nécessaire. 70 23023 3 2047024 Du fait de ces défauts, 1'application industrielle du procédé de soudage en descendant est très difficile, malgré son efficacité. On peut' dire que les défauts intrinsèques au procédé de soudage en descendant constituent la cause primaire des pro-5 Sections du métal de soudure pendant l'opération de soudage. ïïn procédé de soudage avec arc dégagé présente l'avantagé qu'il peut être exécuté sans nécessiter une source externe de gaz protecteur. D'autre part, les fils-éiectirodes et les machines de soudage ont maintenant été améliorés suffisamment pour 10 permettre d'élargir le champ d'application du procédé de soudage avec arc dégagé. Cependant, tant que ce procédé de soudage avec arc dégagé utilise une source de courant continu ou de courant • alternatif classique, on obtient, lorsque le procédé est appliqué au soudage en position verticale en vue d'exécuter une soudure 15 depuis une partie supérieure jusqu'à une partie inférieure du joint, un cordon résultant de profil irrégulier qui présente une réduction de profondeur et par conséquent un défaut de pénétration du métal de soudure. L'invention a pour but de remédier aux inconvénients 20 des réalisations connues et elle conserve un procédé de soudage à l'arc avec électrode consommable qui peut être appliqué aisément et efficacement dans toutes les positions de soudage sans nécessiter une main-d'oeuvre expérimentée pour donner de bons résultats de soudage. 25 Ir' invention a également pour but de fournir une élec trode consommable agencée pour permettre l'application simple et sûre dudit procédé de soudage à l'arc avec électrode consommable. L'invention a également pour but de fournir un générateur de courant de soudage présentant une durée de service suffi-30 santé pour être aisément manipulée et pour être commercialisée à grande échelle. Ce problème est résolu suivant l'invention par le fait que le soudage est exécuté par application d'un courant de soudage, de manière que l'arc de soudage soit arrêté pendant des pério-35 des extrêmement courtes se produisant à intervalles répétés au cours d'une opération de soudage. Plus spécifiquement, suivant l'invention, le courant de soudage est appliqué cycliquement pendant l'opération de soudage de manière à obtenir alternativement une période d'arrêt d'arc et une période d'établissement d'arc, 40 ladite période d'arrêt ou de coupure d'arc ayant une valeur com 70 23023 4. 2047024 prise entre l/1000ème et l/100ème de seconde et correspondant à un pourcentage de- 10 à 70 % du cycle du courant de soudage, c'est-à-dire de la période s'écoulant entre un intervalle d'arrêt d'arc et 1®intervalle.d'arrêt d'are suivant. Lé terme "période d'arrêt 5 d'arc" désigne une période répétitive dans laquelle une valeur du courant de soudage est réduite à zéro, c'est-à-diré dans laquelle lrarc est interrompu, ou bien une valeur suffisamment faible pour qu'aucun courtcircuit ne soit établi par contact entre la pointe de l'électrode et une pièce à souder ou bien la masse de métal de 10 soudure fondu, alors qu'une conduction électrique entre ces parties est encore maintenue du fait de l'atmosphère à haute température établie par l'arc engendré dans la période précédente d'établissement d'arc. Lorsqu'on utilise un tel courant de soudage, qui sera 15 appelé dans la suite un "courant puisé" puisqu'il est caractérisé "par une période d'éclatement d'arc et par une période d'arrêt» d1--arc ou de "coupure", le bain de métal de soudure peut se solidifier relativement rapidement par réduction de sa température Moyenne pendant la période d'arrêt d'arc, d'où il résulte que la f 20 viscosité du bain de métal de soudure et sa tension superficiell*, peuvent être respectivement améliorés en vue de réduire les écla-t boussures de métal ou les coulures imputables à la gravité. - ' Par comparaison à un courant de soudage du type continu:. ou à forme d'onde sinusoïdale, le courant puisé a une valeur ef~ | 25 ficace relativement élevée de sorte que l'échauffement par rési»-* tance est accéléré dans la pointe de l'électrode, ce qui permet [ d'augmenter la vitesse de soudage. En conséquence, l'application ; du courant puisé suivant l'invention est très efficace pour ob%#—| nir les avantages mentionnés plus haut. » 30 Dans le procédé de soudage à l'arc avec électrode con--; sommable suivant l'invention, le soudage est effectué par applica-»-tion d'un courant présentant une valeur de crête relativement é-levée. En conséquence, l'application d'un tel courant de soudage -permet d'améliorer la concentration de l'arc, la pénétration en 35 profondeur du métal dans les parois latérales du chanfrein d'une pièce à souder et la capacité de réglage de l'arc par rapport à l'écoulement du métal de soudure fondue dans le bain. En outre, même lorsque le courant a une valeur située en dessous de la moyenne, l'application d'un tel courant permet d'entretenir un arc : 40 stable. BAD ORIGINAL 70 23023 5. 2047024 Suivant l'invention, l'électrode consommable qui peut maintenir une condition de conduction entre elle et la pièce à souder pendant la période d'arrêt d'arc contient du potassium et du magnésium sous forme de métal ou d'alliage, la quantité des 5 composants de ce mélange par rapport au poids total de l'électrode ayant une valeur telle que le produit de la quantité de potassium utilisée, multiplié ■ par le carré de la quantité de magnésium, soit supérieur à 0,2. Lorsqu'on utilise une telle électrode dans la mise en 10 pratique du procédé de soudage à électrode consommable suivant l'invention,- le transfert entre la période d'arrêt et la période d'établissement d'arc peut être aisément réalisé sans avoir à appliquer un courant à haute fréquence où une procédure opérationnelle mécanique. 15 Suivant l'invention, il est prévu un générateur de cou rant de soudage dans lequel un circuit associé à un enroulement secondaire d'un transformateur (qui sera appelé dans la suite "secondaire") comprend un ou plusieurs éléments redresseurs commandés semiconducteurs qui sont reliés en série avec l'électrode 20 et un circuit commandé par électrode de commande et capable de permettre à l'élément ou aux éléments redresseurs d'assurer une commande de phase. Ce générateur de courant de soudage est avantageusement utilisé pour engendrer le courant puisé du type décrit-plus haut. En outre, la machine est d'une construction sirn-25 pie et-elle peut être fabriquée à un faible prix de revient avec une durée de service suffisante de sorte qu'elle peut être avantageusement commercialisée. En outre, ce générateur de courant de soudage permet le réglage à volonté de la durée de la période d'arrêt d'arc, ce qui permet de régler le courant de soudage à tou-50 te valeur appropriée. Pour réduire les projections de métal de soudure, on a trouvé qu'il convenait de. réduire la valeur de la période d'arrêt d'arc ou le taux de coupure en-dessous d'une certaine limite minimale admissible. 35 Si la valeur de la période d'arrêt d'arc est élevée, la - stabilité d'arc-est fortement altérée. On pense que, pendant la période d'arrêt d'arc, la pointe,de l'électrode utilisée et l'atmosphère' environnant 1'arc sont respectivement refroidies suffisamment intensément pour qu'un rétablissement de. l'arc devienne 40 difficile. Lorsqu'on utilise un courant de soudage soumis à in 70 23023 6 2047024 tervalle"répété à. une coupure d'arc, le taux de coupure d'arc" é-tant supérieur à 0,80, l'arc perd sa stabilité. Dans ce cas, non seulement la période d'arrêt d'arc est allongée mais également on obtient une intensité instantanée du courant d'une valeur extrê-. 5 mement élevée, pour la- même-valeur moyenne de courant efficace à appliquer du-fait que le rapport d'application de courant a une faible valeur, d'où il résulte que les projections de métal se produisent souvent lorsque l'arc est instable. Avec un courant de soudage présentant une période d'ar-10 rêt d'arc de valeur correcte, on peut utiliser toutes les positions de soudage sans qu'il se produise de projections du métal de soudure du bain. On pense que, pendant la période d'arrêt d'arc, lorsque le métal de soudure se solidifie, la solidification du bain de soudure est également accélérée, avec augmentation de 15 la viscosité et de la tension superficielle du métal de soudure, lorsqu'on doit exécuter une opération de soudage vertical descendant en utilisant un courant de soudage présentant une intensité efficace constante, le fait de prévoir une période d'arrêt d'arc dans le courant de soudage facilite l'a.ugmentation de sa valeur 20 instantanée pendant l'application du courant; cela s'accompagne par une amélioration des effets de pincement électromagnétique de sorte que le bain de soudure est entretenu par un arc fortement concentré. Une des raisons pour lesquelles le procédé suivant 1'-25 invention peut être mis en pratique dans toutes, les positions de soudage dépend.de la valeur efficace relativement élevée du courant de soudage qui est soumis à une coupure ou arrêt de l'arc-à intervalles répétés, par comparaison à un courant continu ou à un courant de forme d'onde sinusoïdale de même, intensité. D'une fa-30 çon générale, dans tin procédé de soudage à l'arc avec électrode -consommable, la vitesse de fusion, de l'électrode consommable varie linéairement avec l'intensité du courant de soudage appliqué. Il en résulte que la vitesse de fusion de l'électrode sous l'influence de la chaleur de l'arc peut être proportionnelle à la va-35 leur moyenne du courant de soudage. D'autre part, il est bien connu que la vitesse de. fusion d'une électrode varie en fonction des dimensions d'un prolongement de l'électrode, c'est-à-dire de la longueur d'une partie; .conductrice de l' électrode aboutissant à sa" pointe. Dans ce. cas,, si on utilise un- courant de soudage de 4-0 même intensité, une augmentation des dimensions de l'embout d'é- 7D 23023 7. 2047024 îectroue se urauuit par une augmentation de la vitesse de fusion de l'électrode, du fait du préchauffage de l'électrode par effet ohmique. La quantité de chaleur engendrée dans un conducteur présentant une certaine résistance électrique est proportionnelle au 5 carré de l'intensité du courant de soudage. Cependant, lorsque l'intensité du courant varie cycliquement, la quantité de chaleur peut être exprimée en fonction dë la valeur..moyenne. efficace du eourant de soudage. La chaleur produite dans l'embout d'électrode contribue 10 à augmenter la vitesse de fusion de l'électrode. Cependant, une simple augmentation de cet embout augmente d'une part la quantité d^îhaleur et d'autre part la quantité de chaleur rayonnée, de soi*-te que par conséquent la température de l'électrode proprement dite est limitée. Au contraire, un courant de soudage d'une inten-15 sité efficace élevée tel que celui utilisé dans le procédé de l'invention produit une grande quantité de chaleur par unité de longueur de l'embout d'électrode et pour une intensité moyenne du courant de sorte qu'on peut obtenir une augmentation relativement forte de la température de l'électrode et une amélioration de sa 20 vitesse de fusion. Ainsi, alors que la chaleur d'arc conserve la même valeur, le courant de soudage d'une intensité relativement élevée utilisé suivant le procédé de l'invention permet d'augmenter la quantité de métal fondu et par conséquent de réduire la température de ce métal. 25 II en résulte une réduction des projections ou coulures du métal de soudure du bain. Un procédé de soudage dans lequel un courant continu est superposé avec un autre courant de forme d'onde pulsatoire en vue d'assurer le transfert du métal de soudure de là pointe de 30 l'électrode sur la pièce a été déjà utilisé en pratique. Suivant ce procédé, le transfert du métal de soudure est facilité pour u-ne faible intensité du courant de soudage sans réduction de la stabilité dfarc et en conséquence le soudage peut être réalisé dans toutes les positions. Cependant, le rendement de soudage est 35 très faible du fait que 1'application*du courant de soudage est limité au domaine des petites intensités et en outre, du fait qu'on empêehe des coulures du métal de soudure transférées par sa propre gravité, on ne peut pas obtenir les mêmes effets qu'avec le procédé de l'invention. Cela constitue la différence essentiel-40 le entre le procédé précité et le procédé suivant l'invention. 70 23023 8. 2047024 Suivant l'invention, on peut obtenir des avantages intéressants en ce que le procédé peut .être appliqué dans toutes les positions de soudage en utilisant un "courant de soudage d'une intensité relativement élevée et sans qu'il se produise de pro- . 5 factions ou de coulures du métal de soudure. D'autre part, le procédé de soudage suivant l'invention dans lequel on utilise un courant de soudage faisant intervenir une période d'arrêt d'arc à intervalles répétitifs permet le rétablissement de l'arc pendant l'opération de soudage. Dans le ■ 10 procédé où l'arc est établi par court-circuitage du courant, l'arc est arrêté par courtcircuitâge d'une gouttelette de soudure entre l'électrode et la pièce à souder. Cependant dans ce cas, au saorneartrdu court-circuit, un courant de grande intensité s'écoule entre les deux parties et en conséquence il se produit facilement 15 un rétablissement d'arc du fait de l'absence de période d'arrêt d'arc dans le courant. Au contraire, en utilisant un courant de soudage dans lequel il est prévu une période d'arrêt d'arc à intervalles répétitifs, le soudage peut être réalisé de façon continue sans qu*-20 il se produise de court-circuit entre l'électrode et la pièce à , souder. En d'autres termes, tout en maintenant un espacement-entre la pointe d'électrode et la pièce à souder, l'établissement d'un arc et sa coupure sont répétés à intervalles récurrents. Dans ce cas, pendant la période d'arrêt d'arc, l'atmosphère en-25 tourant la pointe d'électrode, l'électrode êt la pièce stafcbrefroidie En particulier la zone entourant la pointe d'électrode présente une faible capacité thermique de sorte que, même si la période d'arrêt d'arc a une faible durée, le taux de refroidissement est très rapide, l'arc se trouve dans un état de plasma dans 30 lequel les atomes de l'atmosphère environnante sont chauffés à -une température très élevée en s'ionisant. En conséquence, l'arc a une très bonne conductivité électrique si le nombre d'atomes ionisés a une valeur élevée, c'est-à-dire si la concentration en ' plasma a une valeur élevée. Ainsi, tant que l'arc est maintenu à 35 une température relativement élevée, il présente une bonne conductivité électrique. Un procédé dans lequel le courant de soudage est fourni par intermittence et dans lequel par conséquent, pendant la période d'arrêt d'arc., l'arc établi est refroidi, présente diffé-40 rents inconvénients du fait que le réamorçage de l'arc est diffi—. 70 23023 9. 2047024 cile ou bien dans le cas où l'on utilise une électrode consommable classique, un réamorçage de l'arc ne s'effectue pas, l'instabilité de l'arc faisant en sorte qu'on n'obtient pas une bonne soudure» 5 D'autres avantages et caractéristiques de l'invention seront mis en évidence dans la suite de la description, donnée à titre d'exemple non-limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels î 3Tig. 1 est un schéma d'un circuit de commande de courant 10 de soudage qui est utilisé pour la mise en pratique du procédé de soudage à l'arc avec électrode consommable suivant l'invention. ïig. 2 est un diagramme représentant différentes formes d'onde du courant de soudage engendré par le circuit de commande de la Fig. 1. 15 Fig. 3 est lin diagramme montrant des formes d'onde du courant de soudage, utilisées à des fins de comparaison. 3?ig. 4 est un graphique donnant les caractéristiques d'une électrode consommable utilisée dans le procédé de l'invention. 20 La 3?ig. 1 représente un exemple d'un circuit de comman de de courant de soudage utilisable pour la mise en pratique du - procédé de soudage à l'arc avec électrode consommable suivant l'invention; il comprend un transformateur pour produire un courant de soudage servant à établir un arc entre l'électrode 1 et 25 une pièce à souder 2. L'enroulement primaire du transformateur est relié à une source de courant 4 tandis que l'enroulement secondaire du transformateur est relié par sa borne 5 à la pièce 2 et par son autre borne 6 à l'électrode de commande d'éléments redresseurs SCR^ et SCRg. L'élément redresseur SGR-^ est relié par 50 son anode à une borne 7 connectée électriquement à la borne 6 de l'enroulement secondaire du transformateur alors que sa cathode est reliée à une borne 8 connectée à l'électrode 1. L'élément redresseur SCB2 est relié par sa cathode à la borne 7 et par son a-node à la borne 8. 35 Un transformateur Tg es^ Prévu pour fournir un signal électrique capable d'exciter un circuit de génération de courant qui assure à son tour l'excitation des éléments redresseurs SCE^ et oCRy. L'enroulement primaire du -transformateur est relié à 40 la même source de courant alternatif que l'enroulement primaire 70 23023 2047024 du transformateur.T^. L'enroulement secondaire du transformateur ^2 est connecté par ses deux bornes 10 et 9 à un circuit de conformation d'ondes comprenant quatre éléments redresseurs D^, Dg, et D^. Une tension de soudage ayant la forme d'onde indiquée -5 sur la Fig. 2 a et profilée dans ce circuit de conformation est ensuite appliquée à une diode ZD à tension constante par l'intermédiaire d'une résistance R-^. La tension Vg obtenue aux bornes de la diode ZD a une forme d'onde trapézoïdale, comme indiqué sur la Fig. 2b. Un condensateur G-^ reçoit-la tënsion Vg en provenance de 10 la diode ZD par l'intermédiaire d'une résistance variable Rg. Cependant la tension de sortie du condensateur C-^ varie en fonction d'une valeur de charge déterminée par la capacité du condensateur C^ et la valeur ohmique de la résistance variable R-^. D'autre part, la tension Yg de la diode ZD est également appliquée 15 aux bases B-^ et Bg d'un transistor unijonction UJT par l'intermédiaire d'une résistance Rg et d'une borne de l'enroulement primaire d'un transformateur d'impulsions. Lorsque la tension entre la base B-^ et un émetteur E du transistor UJT atteint une valeur de crête V définie par une valeur de la tension entre les bases P 20 B^. et Bg le transistor UJT est rendu conducteur et la valeur de la résistance entre l'émetteur E et la base B^ est rapidement réduite. de sorte que le condensateur C-^ est déchargé rapidement ~ dans l'émetteur E et dans la base B^ du transistor UJT puis dans l'enroulement primaire du transformateur d'impulsions T^. Pour 25 cette raison, la tension Vg aux bornes du condensateur T^ a une forme d'onde telle que celle indiquée sur la Fig. 2c. Lorsque le condensateur C-^ est ainsi déchargé, l'enroulement secondaire du transformateur T^ produit un courant pulsatoire I ayant la forme d'onde indiquée sur la Fig. 2d. JO Le courant de sortie de l'enroulement secondaire du transformateur T^ est ensuite appliqué aux électrodes de commande des éléments redresseurs SCR^ et SCR^ de façon à assurer leur a-morçage. La cathode de l'élément redresseur SCR^ est reliée à l'électrode de commande de l'élément redresseur SCR^ de sorte que 35 lorsque l'élément SCR^ est excité pour produire un courant IQ, l'élément SCR^ est également excité. Bien que l'élément SCR^ reçoive un courant en provenance du transformateur Tg, l'élément SCR^ est excité par des impulsions électriques I fournies par le transformateur seulement lorsque la tension est transmise de 40 son anode à sa cathode-. En conséquence, l'impulsion électrique Iq 70 23023 ii 2047024 passant dans G-^ a une forme d'onde telle que celle de la Fig. 2e» De façon similaire, la cathode de l'élément redresseur SCR^ est reliée'à l'électrode de commande G^ de l'élément redresseur SCR^ par l'intermédiaire d'une résistance R^ de sorte que, 5 lorsque l'élément SCR^ est excité, l'élément SCR^ est également excité. Bien que l'élément redresseur SCR^ reçoive du courant fourni par le transformateur Tg» courant IR passant dans Gg à la forme d'onde indiquée sur la Fig. 2f puisque le courant s'é-10 coule dans la direction opposée à celui appliqué à l'élément redresseur SCR^, le déphasage étant de 180°. En d'autres termes, -les éléments redresseurs SCR^ et SCR^ sont reliés entre eux de manière que les courants appliqués entre.les anodes et les cathodes s'écoulent dans la même direction. L'élément redresseur SCRg 15 peut amplifier une phase donnée de l'impulsion électrique fournie par le transformateur par rapport à l'élément SCR^, cette impulsion étant transmise à l'électrode de commande G^ de l'élément SCR-^ en vue d'exciter cet élément redresseur. De façon similaire l'élément redresseur SCR^ peut exciter l'élément redresseur SCRg. 20 Dans un exemple typique de transformateur de soudage ordinaire, la tension de l'enroulement primaire est déphasée par rapport au courant passant dans l'enroulement primaire du transformateur, ce déphasage étant désigné par 6 sur la Fig. 2g et en conséquence le courant de soudage passant dans les éléments re-25 dresseurs SCR-^ et SCRg correspond à la forme d'onde indiquée sur la Fig. 2g. ■Lorsque l'enroulement primaire du transformateur Tg est relié avi: bornes 6, 6 de l'enroulement secondaire du transformateur de courant de soudage, le déphasage entre le courant de com-30 mande et le courant de soudage peut être sensiblement diminué et le courent de soudage peut être réduit en phase de 180° environ à l'aide ds- la résistance variable R-^. Les impulsions de courant appliquées aux électrodes de commande G^ et G^ des éléments redresseurs 3CR^ et SCR^ restent dans la même phase du fait que ces 35 éléments sont reliés en commun à l'enroulement primaire du transformateur T-p Avec le circuit de génération d'impulsionsr les phases de commande des éléments redresseurs SCR^ et SCR^ peuvent être modifiées indépendamment. En outre l'un des éléments redresseurs SGRj ou SCR^ peut être maintenu dans la condition de conduc-40 tion complète ou dans la condition de .blocage. 70 23023 12 2047024 Comme indiqué plus haut, en réglant la résistance variable' la phase à1excitation des éléments SCR^ et SCRg peut être commandée en vue de régler le courant de"soudage. En d'autres termes, le transformateur de courant de soudage peut régler le 5 courant de soudage sans noyau magnétique mobile, comme un circuit ou mécanisme de modification de la réactance, et en conséquence le générateur de courant de soudage suivant 1* invention peut être fabriqué à un faible prix de revient du fait qu'il présente une construction simplifiée et relativement légère et qu'il permet uxi 10 écoulement instantané du courant de soudage. La Fig. 3 représente différentes fornes d'ondes du courant de soudage, la Fig. 3A représentant une forme d'onde de courant alternatif de soudage utilisé de façon classique et la Fig. 3B représentant une forme d'onde de courant de soudage utilisé 15 dans le procédé suivant l'invention. Sur la Fig. 3B» t-^ représen-' te la période d'arrêt d'arc pendant laquelle la tension a une valeur nulle tandis que tg représente la période d'établissement d'arc. Dans le cas de la Fig. 3A, la tension prend instantanément la valeur nulle lorsque le courant est inversé de sorte que la 20 période pendant laquelle la tension est nulle peut être considérée comme négligeable par comparaison au cas de la Fig. 3B. La forme d'onde représentée sur la Fig. 2g est une ~on&c sinusoïdale dont des parties sont tronquées et, avec cette fomet on voit qu'au moment du transfert entre la période d'arrêt d'arc 25 et la période d'établissement d'arc, la tension augmente rapidement. Cependant.sur la Fig. 3B, le taux d'augmentation de la tension est légèrement réduit du fait de la réaetance du circuit ou du transformateur, ce qui est la caractéristique du procédé classique de soudage dans lequel on utilise un transformateur ordi-30 naire comme machine de soudage. La Fig. 3Ç représente une forme * d'onde qui peut être obtenue lorsqu'un dès éléments SCR^ ou SCBg se trouve dans l'état complètement conducteur ou est remplacé par un élément redresseur. ' Sur là Fig. 3, si la valeur moyenne de la tension est 35 la même entre (A) et (B), la valeur de crête obtenue dans (B) est supérieure à celle obtenue dans (A) et en conséquence plus la période d'arrêt d'arc t^. est longue, plus la valeur de crête est é-levée. _ Dans le cas de (B), le rapport de la période d'arrêt 40 d1 arc à ua cycle d'application du courant de soudage peut être ex 70 .23023 13. 2047024 primée parla formule suivante a = ti + tg . 5 ou a représente le rapport, t^ la valeur de la période d'arc et tg la valeur de la période d'établissement d'arc. En utilisant le courant de soudage présentant la forme d'onde de la Fig. 3B, on a réalisé des expériences de soudage dont les résultats sont indiqués dans le tableau 2 alors que les conditions de soudage sont 10 données dans le tableau 1. TABLEAU 1. . CONDITIONS DE SOUDAGE. Type de procédé : 15 Electrode î Bainure : Position de soudage: Intensité,efficace moyenne : 20 Parcours d'électrode : Polarité : TABLEAU 2. Procédé de soudage semi-automatique à arc. - Fil électrode de 3 mm pour soudage à l'arc. - Rainure en T (12^). - Position à plat. - 300 ampères. - une passe. - Directe. Valeur de la pé Rapport (a) Stabilité d'arc 4, Projection de riode d'arrêt * métal de sou 25 d'arc (secondes) dure •£ 0 0,00 0 X 1/2.000 0,05 0 X 1/1.000 0,10 0 0 1/500 0,20 0 0 30 1/200 : 0,-50 0 0 1/150 0,67 - 0 0 1/125 0,80 z 0 UOTE-fc 0 représente un résultat similaire tandis que Z représente un résultat mauvais, par comparaison à ce qui est obtenu par ap-35 plication d'un courant alternatif de soudage correspondant à la forme d'onde de la Fig. 3A. Des expériences de soudage similaires ont été exécutées en utilisant le courant de soudage présentant la forme d'onde de la Fig. 3ç et en opérant "dans les mêmes conditions de soudage que 40 celles du tableau 1. On â obtenu les résultats du tableau 3. 70 23023 14 » 2047024 TABLEAU 3» ' " r - Valeur de la pé- • Rapport (&) Stabilité d'arc Projection de riode d'arrêt . * # métal de sou d'arc (sec ondes) dure -# 5 1/1,000 0,05 . 0 X 1/500 0,10 -o . . 0 1/200 0,25 ■ 0 0 1/125 0,40 0 0 1/100 0,50 0 0 10 1/75 0.67 X G NOTE^. on a effectué les mêmes mesures que dans le tableau 2. Les tableaux 2 et 3 montrent clairement que, si la valeur de la période d'arrêt d'arc dépasse une certaine valeur admissible, ou bien si la valeur du rapport dépasse une certaine 15 limite admissible, la stabilité de l'arc est réduite par compa-'raison au procédé dans lequel on utilise un courant de soudage d«j forme d'onde sinusoïdale. L'électrode qui peut être efficacement utilisée pour permettre la mise en pratique du procédé suivant l'invention dan ~ 20 toutes les positions de soudage sans réduction de la stabilité do l'arc a été mise au point en même temps que le procédé. Cette é-lectrode contient une quantité appropriée d'un mélange de potassium avec du magnésium métallique ou allié. Cependant, pour mettre au point une telle électrode, on a effectué une série d'expé-25 riences dont les résultats sont indiqués dans le tableau 4. Le tableau 4 montre que l'électrode qui contient du potassium et du magnésium métallique ou allié dans une proportion, par. rapport- au poids total de l'électrode, telle que-le produit de la quantité de potassium multiplié par le carré de la quantité de magnésium 30 (AKxAMg ) soit supérieur à 0,02, permet d'obtenir un bon résultat en ce qui concerne la stabilité de l'arc. La Figo'4 représente un graphique obtenu en reportant les valeurs indiquées dans le ta- 2 bleau 4 en même temps qu'une courbe représentant AKxAMg = 0,02. ' On a fabriqué au cours des essais différentes électro-35 des-échantillons qu'ont été numérotées de 1 à 16 et auxquelles on a donné un diamètre de 2,4 mm, l'électrode étant constituée par un fil métallique enrobé par un flux pulvérulent. Chacune de ces électrodes-échantillons a été utilisée avec le procédé de l'invention en faisant intervenir un courant 40 de soudage présentant une période d'arrêt d'arc de 1/200 de se- 70 23023 15. 2047024 coude et un rapport de 0,50 pour 300 ampères de valeur moyenne de courant efficace, comme indiqué sur le tableau 2. On a utilisé dans le flux un composé de magnésium constitué par une poudre de magnésium d'une pureté de 98 % et on a utilisé.un composé de po-5 tassium constitué par du feldspath amorphe contenant 8,3 % d'atomes de potassium. La quantité totale de flux a .été réglée à 15 % par rapport au poids total de fil-électrode. Le flux du fil-électrode a également été mélangé à un agent désoxydant, à un agent de suppression d'azote, à un agent de protection et à un agent de 10 formation de laitier autres que le composé de magnésium et le composé de potassium cités plus haut. On a obtenu pour les élec- p trodes-échantillons des valeurs de AKxAMg indiquées dans le ta-. bleau 4-, AMg représentant le pourcentage en poids de magnésium par rapport au poids total du fil-électrode et il représentant le 15 pourcentage en poids de potassium par rapport au poids total de fil-électrode. On a effectué des mesures de stabilité d'arc, comme indiqué par une croix, un rond ou un carré, la croix représentant l'interruption de l'arc, le rond représentant le maintien satisfaisant de l'arc et le carré représentant une interruption 20 fréquente de l'arc. TABLEAU 4. Fil-électrode échantillon magnésium : feldspath ; amorphe Composition du flux :A£xAMg' ;2: Stabilité :de l'arc 25 1 2 3 4 5 G 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 15 % : 0 % : 0,000 0,000 : X 0,050 : 0 0,000 : X 0,026 s 0 0,051 0 0,130 : 0 0,000 : X 0,024 : O 0,034 : 0 0,068 : 0 0,007 : X 0,012 : □ 0,025 : 0 0,049 : 0 0,005 : X 0.003 : X 40 35 30 15 10 10 10 10 5 5 5 5 3 3 3 3 1 1 1 0 1 2 5 0 2 5 10 3 •5 10 20 20 10 70 23023 • le. 2047024 Ira Figure 4 est.un graphique où l'on a porté en abscisses le pourcentage en poids de magnésium.AMg et en ordonnées le pourcentage en poids de potassium. Les croix correspondent à la composition avec axe inter--5 rompu. Les ronds correspondent à la composition pour laquelle l'are est maintenu de façon satisfaisante. Les carrés représentent la composition avec éclatement d'arc intermittent. La courbe tracée sur le graphique représente la fonction AMg2xAE: = 0,02.. 10 Comme le montre la Fig. 4, la propdrtion de potassium et de magnésium dans le mélange doit être nécessairement supérieure à 0,02, en correspondance à la formule AMg- xAK. Le magnésium métallique est xme substance susceptible de s'oxyder et, une fois qu'elle a été oxydée, elle émet une vapeur oxydée. Dans le cas où 15 la période d'arrêt d'arc est comprise entre l/1000è et 1/lQOè de seconde et pair conséquent même si la chaleur produite par l'arc est interrompue pendant cette période, la vapeur oxydée qui a été produite peut contribuer à accélérer le refroidissement de l'électrode ou de l'arc tout en maintenant une atmosphère à tempéra-20 ture relativement élevée autour de la pointe d'électrode. En outre le magnésium métallique a un point' d'ébullition d'une valeur de 1100°C qui est suffisamment faible pour que la vapeur oxydée agisse en formant un plasma d'arc et pour maintenir la chaleur d'arc. En conséquence, si le magnésium est utilisé sous forme d'-25 un oxyde tel, que MgO, les effets mentionnés plus haut ne peuvent pas être obtenus; cela s'explique par la nature du MgO qui n'émet pas une vapeur oxydée d'un point d'ébullition de 3 600°G, cette valeur étant si élevée qu'elle ne permet pas d'obtenir"les effets mentionnés plus haut. 30 Par comparaison à l'oxygène qui a une tension d'ionisa tion de 13,6 eV et à l'oxygène qui a une tension d'ionisation de 14,5 eV, la tension d'ionisation du potassium a une valeur réduite de 4,3 eY de sorte qu'on peut non seulement maintenir un plasma à une température extrêmement basse mais qu'on peut également 35 obtenir ion réamorçage d'arc* Un procédé de soudage dans lequel une tension à haute fréquence est appliquée de manière à établir un arc sans faire toucher l'électrode et la pièce est bien connu. Cependant dans ce cas, la machine de soudage utilisée pour la mise en pratique de 40 ce procédé est très encombrante et elle.affecte d'autres circuits 70 2^023 17. 2047024 électriques de sorte que sa commercialisation est mise en question. Au contraire, avec 11 électrode consommable suivant l'invention, on peut maintenir un arc stable pendant l'opération de 5 soudage sans utiliser de moyens électriques ou mécaniques autres que le courant de soudage donné et il se produit à intervalles répétitifs une période d'arrêt d'arc et une période d'établissement d'arc. Comme décrit plus haut, en utilisant le courant de souda-10 ge et l'électrode consommable suivant l'invention, on peut exécuter une opération de soudage avec facilité dans toutes les positions sans réduction du rendement. Cependant il est à noter qu'à là place du potassium on peut aussi utiliser du sodium, du lithium ou du baryum. • 70 23023 îe. 2047024 BEYEgDIGAglOKS, 1. Procédé de soudage à l'arc avec électrode consommable, caractérisé en ce qu'on applique un'courant de soudage à intervalles répétitifs pendant 1'opération de soudage de manière à 5 obtenir alternativement une période d'arrêt d'arc et une période d'établissement d'arc, la période d'arrêt d'arc ayant une valeur comprise entre l/l'OCOèet l/100è de seconde et correspondant à Tin pourcentage de 10 à 70 % àu cycle de courant de soudage, c'est-à-dire la période s'écoulant entre un intervalle d'arrêt d'arc et 10 l'intervalle d'arrêt d'arc suivant, de manière que le soudage puisse être exécuté dans toutes les positions. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'électrode consommable contient du potassium et du magnésium métallique ou allié, la quantité de ce mélange par rapport 15 au poids total de l'électrode ayant une valeur telle que le pro-'duit de la quantité de potassium multiplié par le carré de la quantité de magnésium soit'supérieur à 0,02. 3. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le courant de soudage est engendré par une machine de sou- 20 dage dans laquelle un circuit associé à un enroulement secondaire de son transformateur comprend un ou plusieurs éléments redresseur» semi-conducteurs commandés qui sont reliés en série avec l'électrode et un circuit,commandé permettant aux éléments redresseurs d'assurer une commande de phase.