CH285860A - Procédé pour la soudure d'une pièce en un métal très oxydable. - Google Patents

Description

  Procédé pour la soudure d'une pièce en un métal très oxydable.    lia présente invention a pour objet un  procédé pour la soudure d'une pièce en un  métal très oxydable, par exemple en alumi  nium ou en un alliage d'aluminium. Par  alliage d'aluminium, on entend un alliage  dont l'aluminium représente le constituant.  principal.  



  Pendant de nombreuses années, la soudure  d'une pièce en aluminium ou en un alliage       d'aluminium    était considérée comme impossi  ble par suite de la facilité avec laquelle des  oxydes d'aluminium se forment à haute tem  pérature.     Cependant,    on     eonnait    maintenant  des procédés permettant de souder cette pièce,  procédés dans lesquels on utilise une flamme  de gaz ou un arc électrique et un fondant  lourd pour protéger la soudure. Le fondant.  est ordinairement prévu sous forme de revête  ment de l'électrode. Des procédés connus plus  récents ont permis d'éviter l'emploi d'un fon  dant, en protégeant une électrode de tungs  tène ou de carbone non consommée pendant  la soudure avec un gaz inerte tel que l'argon.  



  C'es procédés connus présentent certains  désavantages et comportent certaines limita  tions. Quand on     -utilise    un fondant, il est né  cessaire de nettoyer soigneusement la soudure  effectuée, parce que tout. résidu de fondant.  corrode     rapidement    le métal. Un nettoyage  efficace est parfois impossible, car une par  tie du fondant peut être emprisonnée dans la  soudure ou se trouver sur une partie inacces  sible de la soudure.

   Pour des sections minces    où aucun métal d'apport n'est nécessaire, on  peut utiliser avantageusement un arc protégé  par un gaz     inerte    et obtenu au moyen d'une  électrode de tungstène, mais si un métal d'ap  port est nécessaire, comme c'est le cas pour  souder des pièces relativement épaisses, le pro  cédé est relativement lent par le fait que le  chauffage de la tige de métal d'apport est  indirect. Ces procédés connus ne constituent  pas, par     conséquent,    des procédés rapides  pour la soudure d'une pièce en aluminium  ou en un alliage d'aluminium.  



  Des essais ont. été faits pour souder une  pièce en aluminium avec une électrode en  aluminium. ou en un alliage     d'afuminium    qui  est consommée pendant le procédé. Ces essais       navaient    pas été satisfaisants jusqu'ici, par  le fait que le métal     lie    pouvait pas passer  facilement à travers l'arc j     usqii'à,    la soudure.  



  La présente     invention    vise à remédier à  ces inconvénients, et le procédé qui fait l'objet  de cette invention est caractérisé en ce qu'on  amène continûment un fil d'un métal très  oxydable     depuis    une réserve jusqu'à. proxi  mité immédiate de la pièce à souder,     eri    ce  qu'on maintient un are électrique entre le fil  et la pièce à souder et en ce     qu'on    amène       un        -az        inerte    autour de l'arc et des parties  adjacentes de la pièce à souder, de manière  à former dans cette zone une atmosphère d'arc  contenant une quantité négligeable d'impu  retés.

        Le dessin annexé représente schématique  ment, à titre d'exemple, une forme d'exécu  tion d'une installation pour la mise en     ceuvre     du procédé objet de l'invention.  



  Dans l'installation     représentée,    un fil 5       d'aluminium    ou d'un alliage d'aluminium est  déroulé     continûment    d'un dévidoir 6 pivotant  autour d'un axe 7 sur un support 8, au  moyen de deux rouleaux 9 qui sont entraînés  à vitesse     constante    par un moteur 10. La  vitesse du moteur peut être réglée par tout.       moyen    approprié pour que le fil 5 soit en  traîné à la vitesse requise.  



  Le fil 5 passe dans un patin de contact 11  prévu dans un support d'électrode 12 présen  tant une chambre 13 pour l'amenée d'un gaz  inerte et     urne    tuyère     1-I    à. travers laquelle ce       gaz    est envoyé sous forme d'un courant à  écoulement laminaire autour du fil 5 qui cons  titue l'électrode pour la soudure. Le patin de  contact 11 est relié par un câble 15 à un       'roupe    de soudure 16.

   Ce groupe est con  necté par un câble 17 à une pièce à souder  18 en aluminium ou en un alliage     d'alumi-          iiium.    Le gaz inerte est contenu dans un  cylindre 19 et il est envoyé, à travers une       s        ou        p        ape        -10,        dans        le        détendeur        21        et,        de        là,     dans un tuyau 22 commandé par la soupape  23 et conduisant à la chambre 1.3.

   Des mano  mètres     ?4    et 25 indiquent la pression du gaz  dans le cylindre 19 et dans le tuyau 22. Le  gaz inerte     petit    être ainsi envoyé à la, vitesse  requise et sous forme d'un courant stable  dans la chambre 13 et en quantité suffisante  pour entourer l'arc et les parties adjacentes  de la. pièce à souder, cet arc s'établissant  entre l'extrémité     dit    fil 5 et lesdites parties de  la pièce à souder 1.8. Ce gaz crée une atmo  sphère d'arc entre l'extrémité du fil 5 et la  soudure de la pièce 18 et évite efficacement  le contact de l'oxygène de l'air avec le métal  fondu au point de soudure.  



  Il est important que le gaz inerte soit  amené en quantité suffisante et d'une manière  telle que l'atmosphère d'arc ne contienne pas  plus de 20/9 d'impuretés en volume,     c'est-          à-dire    que la     pureté    de cette atmosphère ne  doit pas être inférieure à     981/o.    On a trouvé    que la difficulté rencontrée jusqu'ici pour  souder     l'aluminium        avec    une électrode d'alu  minium ou d'un alliage     d'aluminium,    consom  mée pendant l'opération,

   était     dite    au fait  que l'atmosphère     d'are    contenait trop d'im  puretés par suite de la turbulence du courant       gazeux.    Cette turbulence, qui résulte de chan  gements brusques de la direction du     courant,     d'obstructions dans les parois du conduit pour  le gaz ou d'autres causes, attire de l'air     dans     l'atmosphère d'arc. il     faut    que le courait       gazeux    soit laminaire et non turbulent comme  dans les procédés antérieurs.

   En outre, on a  trouvé que le gaz inerte agit sur le courant  des particules de métal provenant d'une     éle.-          trode        consommée    tout différemment qu'il ne  le fait dans le cas d'une électrode ion con  sommée, de tungstène par exemple. Dans     c-          dernier    cas, le métal qui doit être fondu et  amené pour la soudure est introduit de       ]'extérieur    et il est     simplement    fondu par la  chaleur de l'arc. Avec une électrode     eonsoiu-          mée,    le métal est amené dans un état fine  ment divisé depuis l'extrémité de l'électrode  dans ]'atmosphère d'arc.

   Le gaz inerte ionisé  de     l'atmosphère    d'are joue un rôle important  en dirigeant, et en transportant le métal. Le  métal finement divisé forme une partie des  impuretés présentes dans l'atmosphère d'arc.       Il        suffit        de        0,5        à.        1%        d'oxygène        ou        d'azote     provenant de l'atmosphère ambiant pour     con-          taniiner        l'atmosphère    d'are.

   On veillera à ce  que le débit. du gaz soit tel que l'atmosphère       d'arc        ne        contienne        pas        plus        de        0,5        %        en        vo-          ]unie    de gaz de     i'atinosplière        ambiant.     



       Ire    fil 5 peut avoir un     diamètre    de 4,8     min     et être constitué par de     l'aluminium    pur ou  par un alliage d'aluminium, par exemple un       alliage        contenant    5     %        de        silicium.        Le        fil        peut     être déplacé à une vitesse de     1.\10        cm/min.,    le  courant de soudure étant par exemple un cou  rant continu de     -100    à 500 ampères avec une  tension d'arc de 21 à. 2-1 volts.

   La tuyère     1\1     peut être tenue très près de la pièce à souder,  les éclaboussures de soudure d'aluminium  n'adhérant pas facilement à la tuyère. On       petit    prévoir que la pièce à sonder constitue  le pôle positif, mais on a remarqué que l'arc      est le plus stable     quand    l'électrode est posi  tive et la pièce à souder négative.     tTn    autre  avantage d'utiliser la     pièce    à souder comme  cathode réside dans le fait que le film d'oxyde  protecteur sur la pièce est éliminé par un  effet de     nettoyage    dû à une émission d'élec  trons et à un bombardement d'ions positifs  qui se produisent à la soudure.

   L'atmosphère  de gaz inerte autour de l'arc prévient     l'oxv-          dation    du métal fondu et ainsi la soudure est  propre et brillante. Bien que le courant. con  tinu soit préféré, on peut utiliser aussi un  courant     alternatif,    mais ce dernier donne lieu  à     un    arc moins stable qu'avec le courant con  tinu. Il suffit d'environ 0,03     m-"    d'un gaz  inerte tel (lue l'argon par minute pour proté  ger la     soudure        quand    la     tuyère    est à une dis  tance de 10 mm de la surface de la pièce à       .souder.     



  Les     conditions        particulières        indiquées    sont  les meilleures pour obtenir le résultat désiré  avec une longueur d'arc variant de 'a<B>à</B> 4,8 min.  De     nombreuses    modifications peuvent être  apportées à ces conditions, selon la vitesse re  cherchée pour l'opération de soudure et la       dimension    de la soudure qui doit être faite.  Le procédé décrit convient particulièrement  bien pour des sections de soudure     d'alumi-           iizm    d'une épaisseur de 3     111m    ou plus. Dans  cette opération, il faut amener le métal de  remplissage nécessaire à. la soudure.

   Cela se  t'ait, comme on l'a vu, par l'avance continue  du fil 5 au fur et à     mesure    qu'il est con  sommé. La     chaleur    produite par l'are fond le  fil aussi     rapidement        due   <I>ce</I> dernier avance,  et le métal fondu est amené à la soudure qui  est complètement protégée par l'écran de gaz  inerte qui l'entoure.     r11    utilisant ce procédé,  on peut souder des plaques     d'aluminium    et  d'alliages     d'aluminium    d'une épaisseur supé  rieure à 10     min    au moyen d'un seul passage  à la vitesse de 40 cm/ min., avec un courant  continu de 480 ampères, sans préparation des  bords autre que le sciage.

   La pénétration de  la soudure dans des sections d'aluminium  épaisses est difficile à obtenir par suite de la  haute conductivité calorifique du métal. La  chaleur intense et concentrée de l'arc métal-    ligue est par conséquent très     avantageuse.    Le       chauffage    préalable des fortes sections peut  être réduit de     200    à 65  C ou moins.  



  L'intensité du courant peut être comprise  entre 75     ampères    pour un fil de     1.,2    mm et  1050 ampères pour des fils de plus grands  diamètres, ceci sous une différence de poten  tiel de 14 à 30 volts entre le fil et la pièce  à souder.  



  La. densité du courant     dans    l'électrode doit  être d'au moins 22,5 ampères par min? de sec  tion efficace.     [-'ne    telle densité de courant  correspond, par     exemple,    à l'alimentation  d'un are consommant     -100    ampères à travers  une électrode présentant un diamètre de  4,8 mm. Lorsqu'un courant de 75 ampères est  fourni à une électrode de     1,?    mm de diamètre,  la densité du courant dans cette électrode  est d'environ 66,6     ampères    par     inm2.     



  Bien que l'argon soit préféré comme gaz  inerte dans le procédé décrit, on peut utiliser  d'autres gaz inertes tels que l'hélium ou tout.  <B>t</B> autre     ga.z    inerte de l'atmosphère ayant un  poids atomique supérieur à celui de l'argon,  ou encore un mélange de ces gaz. La vitesse  d'avance     du    fil peut être modifiée pour main  tenir une longueur d'arc constante, mais il  est possible aussi de faire avancer le fil à une  vitesse constante et de faire varier l'énergie  électrique de soudure en conséquence. Le pro  cédé décrit peut s'appliquer pour des sou  dures à. la main, semi-automatiques ou en  tièrement automatiques.  



  Les atmosphères d'arc de la composition  indiquée ci-dessus assurent non seulement un  transport d'aluminium à travers l'arc sans       formation    d'oxydes, de nitrures ou d'autres  inclusions fâcheuses, mais elles assurent aussi  un nettoyage des surfaces d'aluminium à sou  der. Cette action de nettoyage et particulière  ment prononcée     quand    on utilise des atmo  sphères d'arc à l'argon, et elle consiste en un  véritable soufflage du film d'oxyde de la sur  face d'aluminium par bombardement des ions  d'argon. L'intensité de cette action dépend du  poids atomique du gaz, et c'est pour cette rai  son que l'argon et les autres éléments de      poids     atomique    élevé sont préférables à.  l'hélium, comparativement léger.  



  Le fil 5 est de préférence un fil nu. Il peut  cependant présenter un revêtement de protec  tion. Ce dernier doit être distingué d'un revê  tement de fondant     -d'une    épaisseur définie qui  est utilisé parfois pour introduire des éléments  d'alliage dans la soudure. Les revêtements de  protection ne sont. pas     -utilisés    dans ce but.  



  Dans la description ci-dessus, lorsqu'on  parle d'un fil d'aluminium nu, on envisage  l'utilisation d'un fil d'aluminium ou d'alliage  d'aluminium recouvert au tremper aussi bien  que celle d'un fil d'aluminium ou d'alliage  d'aluminium non recouvert.  



  Le procédé décrit ci-dessus est. également  applicable pour la soudure d'une pièce en un  métal très oxydable     antre    que l'aluminium  ou un de ses alliages.

Claims (1)

1. REVENDICATION: Procédé pour la soudure d'une pièce en un métal très oxydable, caractérisé en ce qu'on amène continûment un fil d'un métal très oxydable depuis une réserve jusqu'à proximité immédiate de la pièce à. souder, en ce qu'on maintient un arc électrique entre le fil et la pièce à souder et en ce qu'on amène un gaz inerte autour de l'arc et des parties adjacentes de la pièce à souder, de manière à former dans cette zone une atmosphère d'arc contenant une quantité négligeable d'im puretés. SOUS-REVENDICATIONS 1.

   Procédé selon la revendication, caracté risé en ce qu'on amène ledit. gaz de façon que l'atmosphère d'arc ne contienne pas plus de 0,5% en volume de gaz de l'atmosphère ambiant. ?. Procédé selon la revendication, earac.té- risé en ce que l'arc électrique est produit par iui courant de 75 à 1050 ampères sous une différence de potentiel de 14 à 30 volts entre le fil et la pièce à souder. 3.

   Procédé selon. la revendication, caracté risé en ce que l'arc est produit par un cou rant continu, la pièce à souder constituant le pôle négatif. 4. Procédé selon la revendication, caracté risé en ce que l'are est produit par un cou rant continu, la pièce à souder constituant le pôle positif. 5. Procédé selon la revendication, caracté risé en ce qu'on maintient. ledit arc au moyeu d'un courant tel que la densité de ce courant dans ledit fil soit. d'au moins 22,5 ampères par mm2. 6. Procédé selon la revendication, caracté risé en ce qu'on utilise du fil d'aluminium présentant. un diamètre compris entre 1,2 et 4,8 mm. 7.

   Procédé selon la revendication, caracté risé en ce qu'on amène ledit gaz inerte à tra vers un conduit libre d'obstacles et à raison de 30 litres par minute environ. 8. Procédé selon la revendication, caracté risé en ce qu'on forme ladite atmosphère d'are en entourant l'arc d'un courant à écoulement laminaire dudit gaz inerte. 9.

   Procédé selon la revendication, caracté risé en ce que ledit gaz inerte utilisé est an gaz d'un groupe comprenant l'hélium, l'argon et les gaz inertes de l'atmosphère présentant un poids atomique supérieur à celui de l'ar gon, et en ce qu'on amène le gaz inerte sous forme d'un courant à écoulement laminaire et de manière à. maintenir autour de l'are une atmosphère d'an ni oins 98 % de ce gaz.