Procédé de Bénardos et Howard. — En 188 1, M. de

Bénardos a eu l'idée d'appliquer la chaleur de l'arc voltaique à la soudure autogène du plomb. Il a étendu ce procédé aux autres métaux usuels. Les pièces à souder sont placées côte à côte sur une table en fonte en relation avec l'un des pôles d'une machine ou d'une batterie d'accumulateurs. Un crayon de charbon communiquant par un conducteur souple avec l'autre pôle est amené en contact avec le point à souder, puis écarté légèrement de manière à développer, au-dessus de ce point, un arc voliaïque dont la chaleur fond le métal et provoque la réunion des pièces en contact.

On évite l'oxydation en disposant, au-dessus des pièces à souder, un fondant siliceux qui soustrait le métal à l'accès de l'oxygène de l'air.

Ce procédé permet de souder deux tôles de fer par leurs abouts. Dans ce but, on biseaute ceux-ci, puis on remplit la cuvette ainsi ménagée entre les tôles au moyen de limaille de fer qu^on fond en provoquant un arc entre le joint et un crayon de charbon, comme précédemment. Si les tôles sont disposées verticalement, on supporte la limaille par un coussinet en charbon.

Pour percer un trou dans une tôle, il suffit de la mettre en contact avec le générateur et de provoquer un arc entre le point à percer et un crayon de charbon. Le métal fond et, si la durée de Tare est suffisante, celui-ci perfore la pièce.

Pour river deux tôles ainsi percées , il suffit d'introduire une tige métallique dans le trou. En fondant les extrémités, on obtient des masseloties tenant lieu de têtes. On peut aussi remplir l'ouverture de rognures de métal qu'on fond au moyen de Tare.

M. de Bénardos se sert d'accumulateurs en relation constante avec un générateur électrique dont l'énergie s'emmagasine ainsi jusqu'au moment de Tutilisaiion. On évite par ce procédé les à-coups provoqués par l'emploi direct des machines.

SOUDURE ÉLECTRIQUE. 5gj

Examinons les objections que peut soulever le procédé de M. de Bénardos.

Le métal est fondu à la surface, où Tare voltaïque prend naissance. Cependant, il ne paraît pas que le métal soit brûlé en cet endroit, car sa volatilisation , provoquée par la haute température, forme autour de la surface fluide une atmosphère réductrice qui protège cette surface contre Toxygène de Tair. Cependant , la texture du métal ainsi soumis à la chaleur est cristalline. En outre , la température élevée atteinte peut provoquer une sorte de rochage et le départ des gaz occlus rend le métal spongieux.

A ces deux défauts, texture cristalline et porosité , on peut apporter deux palliatifs. Le martelage de la matière encore chaude restitue du nerf au métal et resserre le grain. Le recuit au rouge, suivi d'un refroidissement lent, corrige Taigreur provoquée par la fusion et Técrouissage.

Ces remèdes sont-ils suffisants ? C'est ce que l'expérience peut seule décider.

Les procédés de M. de Bénardos ont été essayés dans plusieurs pays du continent. En France, où ils ont cependant été mis dans les mains d'ingénieurs distingués , ils ne paraissent pas avoir donné de résultats décisifs, car ils sont restés à l'état expérimental. En Russie , il semble qu'on se soit borné à la réparation des pièces défectueuses et à la soudure des petits récipients métalliques.

Il y a deux ans, la firme Lloyd and Lloyd, de Combs Wood (Birmingham) acquit une licence pour la fabrication des réservoirs en fer des freins Westinghouse. Après des tâtonnements assez longs, cette firme, qui constitue l'une des plus importantes du monde pour la fabrication des tuyaux en fer, a réussi non seulement les réservoirs Westinghouse, mais encore des soudures très variées. Ce succès est dû en grande partie à M. Tingénieur Howard, attaché depuis quelques mois à la firm^ susdite et qui a compris Pimportance qu'il y a à réduire le plus possible la fusion des pièces soudies. Dans cet ordre d'idéjs, il a avisé les ouvriers maniant les charbons d'avoir à passer ceux-ci rapidement sur les surfaces à chauffer, afin de répartir la chaleur voltaïque sur une masse assez grande pour éviter une concentration trop forte de la

598 ÉLECTROMÉTALLURGIE.

chaleur. Il a fait plus: il a créé des outils spéciaux destinés à donner aux charbons un mouvement de translation rapide; ainsi les couches profondes de métal arrivent graduellement à la température voulue pour la soudure. Il y a toutefois une limite à la portée du procédé. Il est évident que, comme la chaleur pénètre de Textérieur à l'intérieur, il existe une épaisseur à partir de laquelle la pénétration ne peut se faire sans détérioration excessive de la surface.

Pour les pièces épaisses, M. Howard a imaginé de faire travailler plusieurs arcs à la fois , en vue d'attaquer le mitai de plusieurs côtés et d'arriver plus rapidement à la tempirature générale voulue.

Grâce à ces deux artifices, déplacement rapide de l'arc et emploi simultané de plusieurs arcs, on est arrivé à Combs Wood à des résultats sans précédents, ce qui montre que le succès d'un procédé tient souvent à des détails d'exécution.

L'installation de soudure électrique de Combs Wood comporte une machine à vapeur compound de i5o chevaux, attaquant par un arbre intermédiaire trois dynamos Crompton développant respectivement i5o, 200 et 3oo ampères sous une tension uniforme de 140 à i5o volts.

La production et l'arrêt instantanés des arcs puissants exigés par la soudure électrique occasionneraient des chocs trop violents aux appareils générateurs ; c'est pourquoi l'on utilise une batterie d'accumulateurs placée en dérivation sur les dynamos et destinée à satisfaire aux demandes très variables de courant.

La batterie a une importance exceptionnelle; elle comporte I 800 éléments de Bénardos pesant chacun 3i kg avec l'acide. Ces éléments, du type Planté, comprennent des plaques formées de bandes de plomb alternativement droites et plissées , soudées par leurs bouts dans un cadre de même métal. La soudure autogène des lames est effectuée par le procédé électrique ; c'est même Cette opération qui a donné à M. de Bénardos l'idée de la soudure par l'arc voltaïque. Ainsi le moyen est devenu plus important que le but. Les éléments travaillent à faible débit, 1 ampère au maximum par kg de plaques, ce qui assure la conservation de celles-cî sous le régime très variable auquel elles sont soumises. Malgré l'emploi des accumulateurs , les dynamos Crompton crachent beaucoup plus que celles utilisées dans les applications à l'éclairage.

SOUDURE ÉLECTRIQUE. Sqq

De la batterie d'accumulateurs partent deux séries de conducteurs qui se rendent dans la halle des soudures contiguë à rinstallation mécanique.

Cette halle est divisée en un certain nombre d'ateliers pourvus d'enclumes et de machines-outils à souder. On a soin d'abriter chaque atelier par des écrans , de manière à éviter que les rayons de l'arc ne frappent les yeux des ouvriers qui traversent la halle.

Les ouvriers soudeurs protègent eux-mêmes leurs yeux par des lunettes en verre d'un rouge rubis et par des écrans à main munis également de verres rouges destinés à intercepter les rayons actiniques. La main qui tient le porte-charbon est aussi préservée par un écran.

Ces précautions sont indispensables , car les arcs de 3oo à 5oo ampères exercent, sur les yeux et sur l'épiderme, un effet analogue à celui des rayons solaires dans les pays tropicaux. Ces arcs produisent sur la peau Tinflammation connue sous le nom de coup de soleil. On juge par là de leur effet sur le nerf optique. Les rayons obliques mêmes provoquent, sur la rétine, une impression douloureuse.

Vus à travers un verre rouge, ces puissants arcs constituent un phénomène d'une splendeur admirable. L'arc proprement dit, dont la longueur varie de 5 à lo mm, a la forme d'une coulée incandescente presque droite, d'un centimètre de diamètre. Tout autour est une gerbe de flamme due à la combustion du fer et du carbone volatilisés. Les objets éclairés voisins ont une teinte nettement violette.

On cherche à produire les arcs les plus longs possibles, afin de pouvoir étaler le plus complètement l'action calorifique, les longs arcs étant les plus faciles à déplacer sans rupture.

Les conducteurs positifs venant des accumulateurs sont reliés aux enclumes sur lesquelles appuient les pièces à souder. Les conducteurs négatifs arrivent aux charbons en passant par des rhéostats composés de bandes de fer enroulées en hélice. C'est en variant le nombre de ces bandes qu'on gradue l'intensité du courant suivant l'importance des pièces à souder. Ces résistances sont d'ailleurs nécessaires pour éviter la mise en court-circuit des dynamos.

6oO ÉLECTROMÉTALLURGIE.

Les charbons s'échauffent en quelques minutes de fonctionnement. On les plonge dans Teau après les avoir remplacés par des pièces de rechange.

Voici quelques unes des opérations auxquelles on procède à Combs Wood. Il est à remarquer que chaque opération exige un tour de main et parfois un outillage spécial. On verra ciaprès un certain nombre d'artifices employés.

1 . — L'usine de Combs Wood ayant la spécialité des tuyaux en fer, c'est particulièrement à ces pièces que la soudure électrique a été appliquée.

Les tuyaux sont faits d'une bande repliée et soudée longitudinalement. Pour les diamètres atteignant 25 à 3o cm, cette opération est extrêmement difficile par les procédés ordinaires et jusque dans ces derniers temps elle avait été remplacée par la rivure.

M. Howard est arrivé à souder électriquement de la manière suivante. Le charbon, amené au-dessus des bords superposés de la tôle, est porté par une pièce à laquelle un moteur électrique imprime un mouvement combiné de rotation et de translation de manière à faire lécher par l'arc une surface de 4 cm sur 10 cm environ. Lorsque la température de Tincandescence est atteinte, la partie chauffée est glissée sur une enclume cylindrique et un marteau, mû par un moteur électrique, bat les lèvres à réunir. On peut ainsi souder des tubes très longs par sections de 10 cm.

2. — Les réservoirs à air comprimé du système Westinghouse sont des cylindres, de 25 cm de diamètre et de 60 cm de longueur, portant deux fonds soudés.

L'opération comporte la soudure longitudinale du cylindre par le procédé ci-dessus décrit et la soudure des fonds bombés.

Auparavant , ces opérations se faisaient exclusivement à l'aide de chalumeaux à gaz montés en vue de cet objet. Bien que ce moyen fournit des résultats satisfaisants , la firme préfère le système électrique. Elle en donne deux raisons. La soudure par le gaz exige des ouvriers forgerons spéciaux payés très cher, alors que la soudure électrique se fait par des ouvriers ordinaires. En outre, le chalumeau à gaz doit brûler d'une manière

SOUDURE ÉLECTRIQUE. 6oi

continue, tandis que Tare électrique est éteint aussitôt que la chauffe est terminée.

3. — Une opération très fréquente à CombsWood est la soudure de collets et de tubulures latérales sur des tuyaux.

Pour des tuyaux dont le diamètre n'est pas trop grand, la soudure des collets se fait par un seul arc. Pour les tuyaux de gros diamètre, on opère autrement. Le tuyau sur l'extrémité duquel on a chassé le collet est placé sur le tour et animé d'un mouvement de rotation pendant lequel 2 ou 3 arcs provoqués par des charbons fixes sont entretenus sur la jointure. Pour un tuyau de 6 mm d'épaisseur et de i3 cm de diamètre, le* chauffage par 3 arcs dure environ 5 minutes. On appuie alors, à l'aide d'un levier, un galet contre l'extrémité intérieure du tuyau. La pression exercée suffit pour déterminer la soudure.

Un raccord latéral à un tuyau est préparé en découpant une ouverture convenable à l'aide d'un arc qu'on laisse agir Jusqu'à la fusion du métal. Les bords de l'orifice sont relevés au marteau et rapprochés des bords correspondants du raccord. Les deux lèvres sont alors soudées à l'arc et martelées.

On fait des travaux de ce genre extrêmement compliqués; entr'autres, des serpentins en fer enfermés dans des cylindres de même métal, présentant un grand nombre de soudures qui seraient presque irréalisables par tout autre procédé.

L'arc est une source de chaleur qui occupe un volume très restreint et qui peut être amenée en des points inaccessibles à tout autre foyer.

4. — Une des opérations les plus intéressantes est la soudure des boîtes à tubes de la chaudière multitubulaire Mill.

Le problème consiste à souder sur une boîte en acier estampé de 12 mm d'épaisseur un couvercle percé de trous destinés à recevoir les tubes.

Après l'estampage de la boîte, les arêtes, telles que a fr, présentent des gerçures. On agrandit les fentes par l'arc et on y coule du métal fondu par le même procédé. On martèle après chaque opération pour donner de la fibre à la matière. On soude ensuite le couvercle percé de trous par segments chauffés à Tare puis martelés. Après un recuit au rouge, les boîtes sont essayées à la presse hydraulique.

ELECTROMETALLURGIE.

5. — Lorsque les pièces à souder atteignent une épaisseur de 25 mm , il n*est plus possible de chauffer le métal par Tare appliqué simplement à Textérieur. On fait alors un joint spécial. Les bords à réunir sont taillés en biseau et Ton remplit le creux par du métal fondu à Tare. Il est évident que, malgré le martelage, ce métal ajouté n'a pas les qualités du métal travaillé ; mais il est possible qu'en ajoutant une surépaisseur, on arrive à compenser Tinsuffisance de la qualité.

APPENDICE

DÉFINITIONS PROPOSÉES PAR LE COMITÉ PREPARA- TOIRE DU CONGRÈS D^ÉLECTRICITÉ DE CHICAGO DE 1893 POUR COMPLÉTER LE SYSTÈME D^UNITÉS PRATIQUES.

797. — La valeur de l'unité pratique de force magnétomotrice est la dixième partie de celle de Tunité absolue, soit — ampère-tour.

Cette unité pratique est appelée gilbert,

La valeur de Tunité pratique de flux de force magnétique est égale à 10^ unités absolues. Cette unité pratique est le weber.

La valeur de Tunité pratique d'induction magnétique correspond à 10® unités absolues ou lo*^ lignes de force par cm^. Cette unité reçoit le nom de gauss.

L'unité pratique de résistance magnétique oureluctance est égale à 10—® unités absolues. Cette unité est appelée oersteJ.

L'unité pratique de conductibilité électrique est égale à io~^ unités absolues. Cette unité est dénommée mho; c'est la réciproque de l'ohm.

L'unité pratique de self-induction ou inductance est égale à 10^ unités absolues et appelée henry.

Le Comité propose de définir comme suit les étalons:

604 APPENDICE

Un ampère est le courant invariable qui, en traversant une solution aqueuse de nitrate d'argent, suivant les spécifications recommandées par le Board of Trade, dépose 0,00 1 1 18 gramme d'argent par seconde.

Un ohm est la résistance offerte, à la température de la glace fondante, par une colonne de mercure ayant une masse de 14,4521 grammes, une section constante et une longueur de 106, 3 cm.

Un volt est le produit de cet ampère par cet oiim.

La bougie étalon est l'intensité lumineuse donnée par la lampe à Tacétated'amyle de Hefner-Alteneck, lorsque les dimensions et ia hauteur de flamme sont telles que cette lampe correspond à une bougie décimale.

Table analytique des matières