Les chalumeaux soudeurs

Le chalumeau (welding torch) est l'appareil qui sert à mélanger entre eux l'oxygène et l'acétylène dans les proportions requises. Il permet en outre de diriger la flamme, d'en régler la longueur et d'en contrôler de ce fait l'intensité.

Les chalumeaux soudeurs se divisent en deux groupes: il y a d'abord les chalumeaux à pression équilibré et, en second lieu, les chalumeaux à injecteur ou à basse pression.

On peut obtenir ces chalumeaux en différents formats et en des styles très variés, ce qui permet d'employer à une variété considérable d'opérations le modèle qui convient exactement à chacune.

On peut également se procurer plusieurs formats et grosseurs de becs (tips) interchangeables, de façon à employer le degré précis de chaleur qu'il faut pour souder des métaux d'épaisseurs et de nature variables.

Étudions d'abord les chalumeaux à pression moyenne ou équilibrée dont on peut voir ci-contre deux modèles différents. (Fig. 139 et 140)

Fig. 141.— Chalumeau léger, à pression moyenne.

Fig. 140.— Chalumeau à pression moyenne, pour gros travaux.

Ces appareils fonctionnent avec une pression d'au moins une livre de gaz par pouce carré. Il en est dans lesquels la pression doit être égale pour les deux gaz, tandis que d'autres exigent une pression de l'oxygène plus forte que celle de l'acétylène. Quel que soit le type employé, on doit augmenter la pression des deux gaz chaque fois que l'on veut se servir d'un bec plus gros.

Les figures 141 et 142 permettent d'avoir un bon aperçu du principe des chalumeaux à basse pression, style injecteur. Ces chalumeaux sont construits pour fonctionner à une très basse pression du gaz acétylène comparée à celle de l'oxygène.

Le modèle illustré par la figure 141 (Aircraft Torch) fonctionne à une pression uniforme de 20 lbs par pouce carré pour l'oxygène, et cela pour toutes les grosseurs de becs. L'acétylène est maintenu à une faible pression (pas plus d'une livre par pouce carré) pour toutes les grosseurs de becs, parce qu'il suffit de maintenir tout juste assez de pression pour neutraliser la friction du gaz contre les parois des conduites jusqu'au moment où l'acétylène atteint l'embouchure de l'injecteur par où arrive l'oxygène. La vitesse à laquelle l'oxygène sort de l'embouchure crée un vide, une succion, qui aspire ou siphonne la quantité requise d'acétylène dans le compartiment des mélanges ou buse (mixing chamber). (Fig. 142).

Fig. 141.— Chalumeau à basse pression, muni d'un injecteur.

Fig. 142.— Dispositif du mélange des gaz d'un chalumeau à injecteur.

Dans  ce compartiment, les gaz sont intimement mélangés avant d'atteindre le bec du chalumeau.

Certaines marques de chalumeaux sont pourvues d'un compartiment de mélange spécial pour chaque grosseur de becs, tandis que d'autres n'en ont qu'une qui sert pour toutes les grosseurs de becs. Les buses (nozzles) d'injecteur se rencontrent dans une grande variété de styles: d'aucunes sont fabriquées d'une seule pièce de bronze durci, d'autres sont constituées de deux parties tubulaires s'étendant du bec même au compartiment des mélanges.

Les becs (tips) de chalumeau sont faits de cuivre durci ou d'un alliage de cuivre comme le laiton ou le bronze. Le format des becs est désigné au moyen de numéros, chaque manufacturier ayant une classification correspondant à des grosseurs graduées. Le diamètre intérieur des becs doit varier afin d'assurer la quantité voulue de chaleur pour le travail spécifique qu'on doit exécuter. Les deux tableaux ci-dessous donnent la pression approximative de gaz pour les différents becs couramment en usage.

LA FLAMME DU CHALUMEAU

On peut se rendre compte, d'après la figure 143, de ce qui caractérise la flamme produite par la combustion de l'acétylène et de l'oxygène combinés en proportions variables.

La flamme neutre ou normale (croquis du haut) est produite en brûlant l'acétylène avec l'oxygène en proportions telles que toutes les particules de carbone et d'hydrogène qu'apporte le gaz acétylène sont oxydées (oxidized) avec le résultat que la température de la flamme atteint environ 6,300 ° Fahrenheit.

On reconnaît cette flamme par son cône central appelé dard, qui est bien arrondi, uniforme et bien découpé. Le dard est blanc, tandis que le panache ou flamme externe est bleu avec une légère teinte violacée à sa pointe et sur ses franges.

Théoriquement, il faut deux volumes et demi d'oxygène pour brûler un volume d'acétylène quand on veut obtenir cette flamme neutre, mais il suffit de fournir un volume d'oxygène au chalumeau pour chaque volume d'acétylène consumé du fait que le reste de l'oxygène requis est puisé à même l'atmosphère. Le monoxyde de carbone et l'hydrogène qui se forment dans la première zone de combustion de la flamme se combinent avec l'oxygène de l'air pour achever la combustion, en produisant de l'anhydride carbonique et de la vapeur d'eau.

Fig. 143.— Les trois flammes du chalumeau soudeur.

Le croquis du centre nous fait voir l'aspect d'une flamme carburante ou réductrice (car-burizing ou reducing flame). Comme l'oxygène atteint le chalumeau en volume insuffisant pour consumer totalement l'acétylène, le carbone s'échappe avant d'avoir été brûlé. On reconnaît cette flamme à la couleur verdâtre d'un second cône — appelé pinceau ou plume — qui se forme autour du dard et qui se termine en pointe. La flamme carburante émet une lumière relativement faible et offre à peu près le même aspect qu'une flamme d'acétylène brûlant à l'air libre sans apport supplémentaire d'oxygène.

La flamme oxydante (oxidizing flame), que fait voir le croquis du bas, contient un excédent d'oxygène du fait qu'une trop forte proportion de ce gaz s'échappe du chalumeau. L'oxygène qui n'a pas été brûlé se combine immédiatement avec le métal dès que la flamme prend contact avec lui. On reconnaît cette flamme à son dard court, pointu, d'un blanc bleuâtre.

Dans la flamme oxydante, le panache est également plus court et d'un bleu plus clair que la flamme neutre. Sa production est accompagnée d'un sifflement qui ressemble à celui que produit l'air comprimé s'échappant d'une petite ouverture. Cette flamme oxyde ou brûle la plupart des métaux et, pour cette raison, on évitera de la produire à moins d'un cas spécifique.

Fig. 144.— Flamme déformée par l'obstruction du chalumeau.

La flamme du chalumeau doit être vérifiée fréquemment — à quelques minutes d'intervalle — afin de s'assurer qu'elle ne devient pas oxydante. Pour cela, on ferme d'abord lentement la valve de l'oxygène jusqu'à ce qu'un second cône ou rebord frangé se forme à l'extrémité du dard central, de couleur blanche, puis on rouvre la valve d'oxygène, tranquillement, jusqu'à ce que ce second cône disparaisse.

Dès que la flamme du chalumeau prend l'aspect irrégulier que représente la figure 144 on doit arrêter le travail immédiatement. Cette flamme peut occasionner beaucoup d'ennuis. Elle est causée par un corps étranger qui obstrue le bec du chalumeau; celui-ci doit être nettoyé sans retard.

MONTAGE ET MANIEMENT DES APPAREILS DE SOUDURE AUTOGÈNE

Montage et mise en train de l'appareil oxyacétylénique

1° Placez les bouteilles en verticalement, en ayant soin d'orienter la sortie de la valve d'acétylène à l'opposé de l'endroit où se trouve le cylindre d'oxygène. Assujettissez bien chaque cylindre afin d'empêcher qu'ils ne soient ren-ersés ou heurtés.

2° Enlevez les capuchons qui protègent les valves et ouvrez chaque valve — l'une après l'autre — pendant un court instant afin de souffler hors des conduits tout débris ou poussière qui aurait pu s'amasser dans la bague de sortie. (Fig. 145). 

Fig. 145.— Soufflage de la valve et des raccords d'une bouteille de gaz.

3° Vissez les mano-détendeurs à leur raccord respectif de sortie et assujettissez-les solidement en vous servant d'une clef (wrench) qui fait juste sur l'écrou de base. (Fig. 146).

Fig. 146.— Installation d'un mano-détendeur sur une bouteille de gaz.

4° Desserrez la vis de réglage du mano-détendeur afin d'en dégager le diaphragme; pour cela, tournez cette vis en sens contraire au mouvement des aiguilles d'une montre.

5° Ouvrez lentement la valve de chaque cylindre: celle de l'oxygène à pleine capacité, celle de l'acétylène à pas plus qu'un tour complet de la clef. Laissez ladite clef sur la canette de la valve de l'acétylène.

 6° Raccordez chaque boyau (hose) au raccord du mano-détendeur de son cylindre respectif en ayant soin de serrer fermement l'écrou du raccord. (Fig. 147).

Fig. 147.— Raccordement du boyau au mano-détendeur.

7° Ouvrez un peu les mano-détendeurs et faites souffler le gaz dans chaque boyau afin d'en chasser toute poussière; ensuite relâchez les vis des mano-détendeurs. (Fig. 148).

Fig. 148.— Soufflage du boyau

8° Raccordez le boyau au chalumeau (le boyau d'acétylène au raccord vissant à gauche et le boyau d'oxygène au raccord vissant à droite). (Fig. 149).

Fig. 149.— Raccordement des boyaux au chalumeau.

9° Choisissez le bec de chalumeau approprié au travail à faire et fixez-le solidement au corps du chalumeau.

10° Ouvrez la valve d'acétylène qui se trouve sur le chalumeau et tournez la vis de réglage du mano-détendeur dans le sens des aiguilles d'une montre jusqu'à ce que le manomètre indique la pression requise pour le bec que vous avez posé au chalumeau; puis fermez cette valve d'acétylène.

11° Ouvrez la valve d'oxygène du chalumeau et tourner la vis de réglage du mano-détendeur dans le sens des aiguilles d'une montre jusqu'à ce que le manomètre d'oxygène indique la pression requise pour le bec de chalumeau que vous avez choisi; puis fermez cette valve d'oxygène. 

12° Ouvrez de nouveau la valve d'acétylène du chalumeau et allumez le chalumeau avec le briquet; ensuite ajustez le jet de gaz avec la valve du chalumeau jusqu'à ce qu'un court espace sépare l'extrémité du bec et la flamme elle-même.

13° Ouvrez la valve d'oxygène qui se trouve sur le chalumeau — lentement — jus qu'à ce que le dard de flamme devienne uniforme et bien arrondi (voir fig. 143).

POUR FERMER L'APPAREIL

1° Fermez la valve d'acétylène du chalumeau.

2° Fermez la valve d'oxygène du chalumeau.

3° Fermez la valve d'acétylène du cylindre.

4° Fermez la valve d'oxygène du cylindre.

5° Ouvrez la valve d'acétylène du chalumeau et drainez ainsi le boyau et le mano-détendeur.

6° Tournez dans le sens contraire des aiguilles d'une montre la vis de réglage du mano-détendeur d'acétylène afin de dégager la pression qui s'exerce sur le diaphragme, puis fermez la valve d'acétylène du chalumeau.

7° Ouvrez la valve d'oxygène du chalumeau et drainez le boyau ainsi que le mano-détendeur.

8° Tournez dans le sens contraire des aiguilles d'une montre la vis de réglage du mano-détendeur afin de dégager la pression qui s'exerce sur le diaphragme; puis fermez la valve d'oxygène du chalumeau.

9° Suspendez le chalumeau et ses boyaux avec soin afin de prévenir les coques dans le boyau et tout dommage au chalumeau lui-même.

RECHERCHE DES FUITES DE GAZ

 Une fois que l'appareil est assemblé, on doit «tester» tous les raccords (connections) afin de s'assurer qu'ils ne laissent aucune fuite.

Voici comment il faut procéder pour cela:

1° Ouvrez la valve du cylindre d'un tour.

2° Ajustez les mano-détendeurs de façon que le gaz pénètre dans les boyaux, mais laissez les valves du chalumeau fermées.

3° Fermez les mano-détendeurs et surveillez si le manomètre ou indicateur de pression accuse une baisse dans la pression. Si la pression baisse, c'est qu'il existe une fuite dans les raccords du boyau, soit au chalumeau, soit aux mano-détendeurs. Un« baisse de pression se produira également si les valves ne sont pas absolument étanches.

4° Fermez les valves du cylindre et observez si une baisse ne se produit pas sur le cadran de son manomètre. Si une diminution de pression est notée à ce point, il existe une fuite soit dans les raccords de la valve au mano-détendeur du cylindre, soit dans le mécanisme même de la valve du mano-détendeur. Une fuite autour du pointeau de la valve du cylindre aurait aussi pour conséquence d'occasionner une baisse de pression à ce manomètre.

5° Si l'on a lieu de suspecter la présence d'une fuite après les «tests» que nous venons d'indiquer, celle-ci peut être facilement repérée; on n'a qu'à ouvrir le gaz et à appliquer une solution d'eau savonneuse autour de chaque raccord. Là où existeront des fuites, les bulles de savon indiqueront leur présence. (Fig. 150).

Les boyaux peuvent être testés en les submergeant dans l'eau pendant qu'ils contiennent du gaz ou de l'air sous pression.

Fig. 150.— Recherche des fuites de gaz à l'aide d'eau savonneuse.

RÈGLES DE SÉCURITÉ

Les règles qui suivent sont extrêmement importantes et doivent être observées avec le plus grand soin:

1° Lorsque vous ne vous servez pas du chalumeau, ne le laissez pas allumé.

2° Lorsque le chalumeau n'est pas allumé, ne laissez jamais ses valves ouvertes.

3° Ne soudez jamais avec un outillage défectueux.

4° Ne laissez jamais la flamme venir en contact avec une partie quelconque de l'appareil de soudure.

5° Ne dirigez jamais la flamme vers vous-même ou vers d'autres personnes.

6° Lorsque vous ouvrez la valve du cylindre ne vous tenez jamais en face de la sortie du gaz.

7° Ne laissez jamais de l'huile ou de la graisse venir en contact avec quelque partie que ce soit de l'appareil de soudure.

8° N'ouvrez pas les valves des cylindres avant de vous être assuré que les vis d'ajustage des mano-détendeurs sont dévissées au point requis.

9° Manipulez toujours avec le plus grand soin les différentes parties de l'appareil ; elles ne doivent servir qu'à des fins bien spécifiques et ne doivent pas être employées à autre chose. Elle ne doivent pas, non plus, être modifiées ou déréglées.

10° Ne permettez jamais à l'acétylène de venir en contact avec l'oxygène ailleurs que dans le chalumeau.

DÉFECTUOSITÉS DU CHALUMEAU

Toute défectuosité du chalumeau doit être repérée et réparée immédiatement, sinon l'appareil devra être mis de côté en attendant de subir les réparations requises.

Les valves non étanches, des fuites dans les raccords du compartiment des mélanges, des orifices rayés ou ovalisés, les tuyaux et becs de chalumeau encrassés, telles sont les principales défectuosités qui entravent le bon fonctionnement d'un chalumeau soudeur.

On se rend compte qu'une valve n'est pas étanche lorsque le gaz continue quand même à passer après que celle-ci est fermée. Cette défectuosité est attribuable au fait que le pointeau (needle) de la valve est usé, que le siège de la valve est avarié ou que ces défauts existent en même temps. Si le pointeau seul est usé, on peut remédier à la chose en le remplaçant par un neuf. Si c'est le siège qui est endommagé, il faudra le roder (grinder) ou autrement le faire usiner.

S'il existe des fuites entre les orifices d'admission (inlet orifices) de l'acétylène et de l'oxygène qui aboutissent au compartiment des mélanges, il en résultera un mélange défectueux des gaz et peut-être de dangereux retours de flamme. Dans le retour de flamme les gaz contenus dans la poignée du chalumeau s'en-flamment et peuvent occasionner des accidents sérieux. On se rend compte de cet état de choses par les petites explosions et les étincelles qui s'échappent du chalumeau.

Celui-ci devient soudainement très chaud. Le seul remède à cette défectuosité se trouve dans un alésage ou un rodage des sièges de raccords partout à l'intérieur du chalumeau. L'orifice du bec doit être parfaitement rond. S'il est rayé ou aplati, on ne pourra obtenir la forme voulue de flamme après un nettoyage minutieux du bec du chalumeau.

Il n'y a qu'un moyen de remédier à cet inconvénient et c'est de remplacer le bec endommagé par un neuf.

ENCRASSEMENT DES TUBES ET BECS

On se rend compte que les tubes et le bec sont encrassés lorsqu'une pression plus forte des gaz est nécessaire pour produire la flamme qu'exige la grosseur de bec employée. La flamme subit une distorsion et présente alors les caractéristiques que nous montre la figure 144.

Cette défectuosité est causée par les dépôts de carbone résultant de plusieurs retours de flamme ou par la présence, dans l'âme du chalumeau, de corps étrangers apportés par les boyaux.

Pour remédier à ce défaut, on déconnecte le chalumeau des boyaux et on souffle du gaz dans chacun de ces derniers afin d'en chasser toute particule de poussière ou de saleté qui pourrait s'y trouver.

Le bec doit être enlevé et nettoyé à fond avec un fil de cuivre, puis soufflé avec de l'oxygène sous pression. On peut aussi démonter et nettoyer de la même manière le compartiment des mélanges, mais il faut prendre garde de ne pas agrandir l'orifice par lequel les gaz pénètrent dans ce compartiment. Ensuite on raccorde le boyau d'oxygène au compartiment des mélanges et on ouvre la valve afin d'y insuffler ce gaz à une pression variant de 20 à 30 lbs au pouce carré.

Les chalumeaux dont les valves ou le compartiment des mélanges fonctionnent mal à cause de l'usure des assemblages ou sièges, doivent être envoyés au manufacturier pour y subir les réparations nécessaires. Afin de roder ces sièges, des alésoirs (reamers) spéciaux sont requis que l'on ne peut trouver dans les ateliers de réparation ordinaires.