CH617111A5 - - Google Patents
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Description
La présente invention concerne une électrode enrobée pour la soudure notamment de pièces en fonte grise, ainsi que l'utilisation de cette électrode pour le rechargement et l'assemblage sans préchauffage de pièces en fonte grise.
Lors du rechargement de la surface d'une pièce en fonte grise, ou lors de l'assemblage de deux pièces en cette matière à l'arc électrique au moyen d'une électrode à base de fer, on est souvent obligé et il est toujours désirable de travailler sans préchauffage des pièces de base. Cependant, il se produit alors une diffusion du carbone contenu dans la pièce de base vers le matériau d'apport et provoque dans celui-ci la formation de carbure de fer Fe3C qui est très stable et très dur. La présence de ce carbure de fer diminue notamment la malléabilité et la ductilité dans la zone de transition entre la pièce de base et le matériau d'apport et rend la partie soudée dure, fragile et difficile à usiner.
On a déjà proposé des électrodes de soudage enrobées composées d'une âme en acier doux et d'un enrobage renfermant au moins un élément générateur de carbures spéciaux stables, choisis parmi le titane, la vanadium et le niobium, permettant d'éviter la formation de carbure de fer Fe3C. Cependant, l'utilisation d'électrodes ayant les compositions proposées ne permet pas dans la pratique d'obtenir des résultats satisfaisants. En effet, la composition des enrobages prévus est telle que le soudage nécessite l'emploi d'un arc de grande énergie et conduit ainsi à un échauffement important de la pièce de base. Ainsi, la zone de fusion dans le métal de base devient relativement profonde et, par conséquent, la teneur en carbone dans le dépôt trop importante, ce qui conduit à une quantité des carbures trop élevée. La soudure obtenue de cette façon ne présente donc pas les propriétés requises.
La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients susmentionnés et de fournir une électrode pour le soudage à froid de la fonte grise ayant une âme constituée de fer ou d'un alliage à base de fer et qui permette d'obtenir une soudure ayant d'excellentes propriétés mécaniques, notamment une très bonne malléabilité et une résistance à la fissuration très élevée.
A cet effet, l'électrode suivant l'invention comportant une âme constituée de fer ou d'un alliage à base de fer est caractérisée en ce que son enrobage comprend, outre un liant à base de silicates de métaux alcalins formant 5 à 10% de l'enrobage à l'état sec, un mélange dont la composition pondérale est la suivante:
25 à 50% de ferrovanadium, renfermant 40 à 85% de vanadium, 20 à 40% de fer en poudre,
15 à 20% de BaC03,
10 à 20% de CaF2,
1 à 3% de ferrosilicium, renfermant 30 à 80% de silicium, et 1 à 2% de liant organique.
Selon une forme d'exécution préférée, ledit mélange contient en outre jusqu'à 20% de ferroniobium renfermant 40 à 85% de niobium, jusqu'à 10% de CaCOj et jusqu'à 2% de ferromanganèse renfermant de 50 à 90% de manganèse. Des résultats particulièrement favorables ont été obtenus par l'utilisation dans les proportions indiquées de ferrovanadium à 50% de vanadium, de ferrosilicium à 45% de silicium, de ferroniobium à 60% de niobium et de ferromanganèse à 80% de manganèse. L'âme centrale de l'électrode est de préférence en acier doux contenant au maximum 0,2% de carbone, moins de 1% de silicium, de 0,4 à 0,6% de manganèse, moins de 0,03% de phosphore, moins de 0,03% de soufre et les traces habituelles accompagnant les aciers.
La proportion pondérale de l'enrobage par rapport au poids total de l'électrode est de préférence comprise entre 45 et 55%.
L'utilisation d'une telle électrode permet de réaliser des assemblages ou des rechargements de pièces en fonte grise sans préchauffage avec un échauffement très faible des pièces de base, ce qui réduit l'étendue de la zone de mélange et évite en outre la production de tensions internes par le soudage.
Les avantages inhérents de la composition de l'électrode selon l'invention peuvent être encore accentués par un martelage du cordon au fur et à mesure du dépôt du matériau d'apport. Plus particulièrement, dans le cas du rechargement d'une pièce en fonte grise, on effectue l'application du matériau d'apport en disposant la pièce de base de façon que sa surface recevant le matériau d'apport soit inclinée selon un angle compris entre 30 et 60° par rapport à la direction de l'arc de soudage. Ainsi, l'énergie thermique de l'arc n'est pas appliquée directement sur la pièce de base, mais la surface de celle-ci se trouve isolée de l'arc par le cordon de soudure, permettant d'obtenir une réduction supplémentaire substantielle de réchauffement de la pièce de base.
D'autres propriétés, avantages et formes de réalisation de l'électrode selon l'invention ressortiront des exemples suivants.
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
3
617111
Exemple 1 :
On effectue le rechargement d'une pièce de fonte grise en utilisant une électrode enrobée ayant une âme centrale d'un diamètre de 3,2 mm en acier doux ayant la composition suivante:
C:0,05%
Si :0,5%
Mn :0,5%
P:0,02%
S:0,02% ,o
Fe et traces habituelles : le reste.
L'enrobage de cette électrode comprend environ 7% de matières solides résiduelles d'un liant habituel à base de silicate de sodium et de potassium et un mélange dont la composition pondérale est la suivante: >5
30% de ferrovanadium renfermant 50% de vanadium,
16% de CaF2,
1% de ferromanganèse,
2% de ferrosilicium renfermant 45% de silicium,
30% de poudre de fer,
5% de CaC03,
15% de BaC03, et
1% d'un liant organique (alginate).
Les proportions relatives en poids de l'âme et de l'enrobage 25 sont les suivantes: âme 51%, enrobage 49%.
On utilise un poste de soudage à l'arc à courant continu, en branchant l'électrode de soudage au pôle positif et en faisant passer un courant de 110 A. Pendant le soudage, la surface de la pièce de base est maintenue inclinée, d'un angle de 45°, par rap- 30 ' port à la direction de l'arc. Après chaque application du cordon de soudure, on effectue un martelage de ce cordon de la manière usuelle.
' On dépose ainsi trois couches successives de matériau d'apport. La couche ainsi obtenue est exempte de fissures et de pores 35 et elle se prête très bien au meulage superficiel, sans s'effriter,
ainsi qu'à l'usinage au moyen d'outils à enlèvement de copeaux.
Exemple 2:
On procède de la même manière que dans l'exemple 1, avec une électrode ayant la même âme, mais dont l'enrobage contient dans ledit mélange selon l'exemple 1 :
25% en poids de ferrovanadium à 50% de vanadium, et 5% en poids de ferroniobium à 60% de niobium,
la composition de l'enrobage étant par ailleurs la même que dans l'exemple 1.
La couche d'apport ainsi obtenue présente également d'excellentes propriétés mécaniques et peut être facilement usinée.
Les avantages de l'électrode selon l'invention reposent, d'une part, sur la présence dans l'enrobage des quantités indiquées de ferrovanadium, le vanadium formant des carbures stables très fins qui confèrent à la soudure les propriétés mécaniques mentionnées. Il est à remarquer qu'on peut également ajouter à ce vanadium ou remplacer une partie de celui-ci par du niobium ou encore par du zirconium, du titane ou du tantale, toujours sous forme d'alliages ferriques. En effet, une quantité relativement faible de niobium, par exemple, qui forme des grains de carbure plus gros que le vanadium, est tout à fait acceptable et contribue à assurer une bonne malléabilité de la soudure. D'une façon générale, les électrodes les plus avantageuses se sont révélées celles qui fournissent, dans le matériau déposé, entre 5 et 15% en poids d'éléments formateurs de carbure stable, en particulier vanadium et niobium.
Une autre caractéristique importante pour les avantages obtenus dans la présente électrode est la présence de fer en poudre qui absorbe, lors de sa fusion, une importante partie de l'énergie de l'arc et permet de réduire ainsi réchauffement de la pièce de base.
Il est cependant à remarquer également que les propriétés de soudure obtenues par l'électrode selon l'invention reposent sur le choix et les proportions des différents composants dans leur ensemble. Il convient également de remarquer que l'âme de l'électrode peut être un acier faiblement allié, de préférence avec des éléments contenus également dans l'enrobage.
R
Claims (9)
1% de ferromanganèse à 80% de manganèse.
1% de liant organique,
1 à 3% de ferrosilicium renfermant 30 à 80% de silicium, 1 à 2% de liant organique.
1. Electrode enrobée pour la soudure, notamment de pièces en fonte grise, comportant une âme constituée de fer ou d'un alliage à base de fer, caractérisée en ce que son enrobage comprend,
outre un liant à base de silicates de métaux alcalins formant 5 à 10% en poids de l'enrobage à l'état sec, un mélange dont la composition pondérale est la suivante:
25 à 50% de ferrovanadium renfermant 40 à 85% de vanadium, 20 à 40% de fer en poudre,
15 à 20% deBaC03,
10 à 20% de CaF2,
2% de ferrosilicium à 45% de silicium,
2. Electrode selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit mélange contenu dans l'enrobage comprend jusqu'à 20% de ferroniobium renfermant 40 à 85% de niobium.
2
REVENDICATIONS
3. Electrode selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que ledit mélange contenu dans l'enrobage comprend jusqu'à 10% de CaCOj.
4. Electrode selon l'une des revendications 1, 2 ou 3, caractérisée en ce que ledit mélange contenu dans l'enrobage comprend jusqu'à 2% de ferromanganèse renfermant 50 à 90% de manganèse.
5% de CaC03,
5. Electrode enrobée selon les revendications 1, 2 et 4, caractérisée en ce que ledit ferrovanadium renferme 50% de vanadium, le ferrosilicium renferme 45% de silicium, le ferroniobium renferme 60% de niobium et le ferromanganèse renferme 80% de manganèse.
6. Electrode enrobée selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que le poids de l'enrobage représente 45 à 55% du poids total de l'électrode.
7. Electrode enrobée selon la revendication 1, caractérisée en ce que la composition pondérale dudit mélange est la suivante: 30% de ferrovanadium à 50% de vanadium,
30% de fer en poudre,
15% de BaCC>3,
16% de CaF2,
8. Electrode enrobée selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'âme centrale est en acier doux.
9. Utilisation de l'électrode selon la revendication 1 pour le rechargement d'une pièce en fonte grise, caractérisée en ce que l'on applique le matériau sur la pièce de base en disposant celle-ci de façon que sa surface recevant le matériau d'apport soit inclinée selon un angle compris entre 30 et 60° par rapport à la direction de l'arc de soudage.
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