Brevet FR2002997A1 — publié le 19691107

200299? L'invention concerne un procédé pour assurer des soudures entièrement régulières dans la fabrication de: maillons de chaînes, c'est-à-dire avec régularité dans*-le se.is du travail électrique effectué. 5 On connaît des procédés pour garantir par des moyens mécaniques une régularité élevée des opérations de soudage bout à bout par résistance. On citera en particulier l'observation précise des diagrammes pression-course imposés à une machine à fabriquer les chaînes, ainsi que des tolérances étroites de la 10 matière première. Dans ces procédés, on part du principe que le travail électrique appliqué aux différents maillons est toujours le même pendant le soudage. A l'opposé des procédés qui viennent d'être décrits, il existe d'autres procédés de régulation optiques et électro-15 électroniques, qui cherchent moins à maintenir constante l'énergie électrique appliquée qu'à assurer une certaine constante de la température de soudage dans la zone de soudage. Un exemple d'un pareil procédé a été décrit dans le brevet allemand N° 1 231 363. Dans•ce procédé, une succession prédéterminée de 20 températures est comparée en permanence avec les valeurs réelles visibles de la température, et l'énergie est réglée constamment de façon que la température réelle s'approche beaucoup de la température voulue. Il s'agit donc d'un procédé typique de "régulation par poursuite". 25 Les deux principes ont des avantages et des inconvé nients importants : sur les postes de soudage à commande mécanique ou semi-électronique, il n'est pas possible de réaliser un réglage de l'énergie en fonction de l'énergie véritable déjà appliquée. Beaucoup de facteurs sont donc compris dans le résul-33 tat. Par contre, l'allure exacte du soudage est relativement simple à prédéterminer, ce qui conduit de nouveau à une augmentation de la régularité. Il faut absolument admettre par principe qu'une bonne chaîne ne peut être fabriquée qu'à partir 35 d'une série de maillons tout à fait réguliers. Ce n'est pas la capacité de charge absolue de la chaîne qui élève sa qualité, mais bien sa régularité absolue. Ceci peut être illustré d'un exemple. Une cnaîne prévue pour une cnarge maximum de 7 to contient des maillons qui peuvent parfaitement supporter une charge 40 de 9 à te, mais malheureusement souvent aussi des maillons BAD ORIGINAL 05157 2 2002997 qui cassent déjà à 7,1 to. Par suite de cette irrégularité, il est difficile à l'utilisateur de se décider, ne serait-ce qu'une seule fois, à faire travailler la chaîne avec une surcharge de 10$. Une chaîne soudée de façon absolument régulière, sur laquelle théoriquement tous les maillons casseraient sous une charge de 7,1 to, serait vendue a priori pour des charges maximum de 6 to, et elle supporterait sans dommage une surcharge par exemple de 10$. Ce n'est donc pas la température absolue dans la zone de- soudage qui est caractéristique pour une chaîne, pas plus que la forme particulière des maillons ou la pression de positionnement ou de refoulement, mais au contraire le fait que par exemple tous les maillons de la chaîne casseraient théoriquement sous la même charge exactement. La régularité indiquée ne peut pourtant pas être obtenue non plus avec les comr.:andes par poursuite décrites jusqu'ici. Les contrôleurs optiques ne surveillent qu'une partie de la zone dejsoudage, qui sert alors de moyen de référence. Mais la qualité de l'endroit soudé ne dépend pas seulement de la température ou de la succession des températures d'un point de la zone de soudage. Bien plus, toute l'intégrale de chaleur par rapport au temps donne.une vue beaucoup plus précise des processus du soudage parce que, pour une bonne soudure, il faut aussi tenir compte de "l1arrière" pourrait-on dire, donc des zones .marginales par rapport à la zone de soudage, qui sont touchées directement par le refoulement. L'expérience prouve en effet qu'il n'est pas sans importance que les zones marginales par rapport à l'endroit du contact soient déjà ou pas ennopp . dans la zone de températures de la plasticité. On peut donner comme longueur de cette zone critique au moins un tiers à la moitié du diamètre du matériau. Ici aussi, une commande par poursuite, si exacte qu'elle soit, ne sert à rien, dans la mesure où elle ne concerne que les joints, c'est-à-dire les zones las plus c iaades de la soudore. Si cette observation se faisait par exemple :;yec rlusieurs cellules piioto-électriques autour de la zone la plus chaude, il faudrait aussi avec d'autres cellules, observer les zones dirigées vers les électrodes, et il faudrait fixer un ordre suivant lequel 1'appréciation des différents courants photo-électriques doit être faite. Hais ce n'est pas ce que prévoit lè brevet précité. Liais même si l'on BAD ORIGINAL * 69 05157 3 2002997 apprécie avec précision 1a- température des différentes zones, une commande ne peut être utile que s'il s'agit non pas d1 une commande par poursuite, mais d'une commande "au "but". La différence devient sensible si l'on considère que, d'une manière non négli-5 geable, l'énergie de refoulement se change aussi partiellement en énergie calorifique peu avant la fin de l'ensemble lu processus, ce qui conduit à une mauvaise interprétation du dispositif de commande par poursuite. Il est alors absolument sans importance que les courbes de température mécaniques ou électriques r,redéter-10 minées présentant ou non un point bas à la fin du temps de refoulement, parce que les différences à l'intérieur des températures développées pendant le refoulement vont pratiquement de zéro à des valeurs tout à fait simples à mesurer. On peut donc souligner comme une difficulté spécialement délicate dans le soudage bout 15 à bout par résistance le fait que l'énergie transformée en chaleur par le refoulement influence ou n'influence pas par élévation de la résistance un courant par exemple prédéterminé. A l'aide des différents procédés, le problème qui consiste à souder des chaînes régulières ne peut donc être résolu 20 que partiellement. Dans les techniques de soudage qui sont encore souvent habituelles aujourd'hui, il est particulièrement désavantageux de morceler la durée du soudage en ce qu'on appelle des temps de soudages, individuels et distincts dans le temps et électri-25 quement. Les postes de soulage automatiques modernes décomposent aujourd'hui le processus de soudage en deux à quatre temps de soudage. A l'intérieur de ces temps, on exécute un certain programme de courant, où l'entrée de phase qui a été déterminée une fois est souvent conservée. Dans le procédé qui est à la base du 33 brevet précité on n'utilise certes qu'un temps de soudage pendant lequel plusieurs entrées de phase peuvent être command-'es par la tension prédéterminée, mais ici non plus le temps n'est pas variable . Pour éviter encore plus qu'avant toutes les diffi-35 cultes décrites, l'invention vi.se un procédé qui peruet aussi bien la prédétermi nation d'une courfceyMSi éorinue dans le temps" qu'un changement du temps en fonction d.i véritable comportement d'un maillon de chaîne au soudage. Selon l'invention, toute la durée de soudage n'est limitée inférieurement que par la valeur 40 du nombre minimum des périodes de soudage. Après la mise en action BAD ORIGINAL 69 05157 4 2002997 du courant de soudage, on parcourt ainsi un diagramme courant-temps dans lequel chaque période est interrogée par un dispositif rotatif électrique ou électronique. C'est alors ce dispositif, appelé unité d'inversion, qui fait parvenir au maillon les 5 périodes individuelles programmées, par l'intermédiaire d'igni-trons ou d'un autre dispositif de décharge. Le procédé suivant l'invention prévoit d'autre part que dans tout le temps du soudage il se fait, entre deux ou plusieurs instants caractéristiques, une mesure précise du travail 10 électrique exécuté depuis le commencement du soudage jusqu'à l'instant de la mesure, et qu'en fonction de cette valeur mesurée, une ou plusieurs futures périodes du courant alternatif soient supprimées ou ajoutées. L'intégrale de travail (N.t) se mesure de manière avantageuse en mesurant le travail apporté à la zone 15 de soudage et en redressant et en intégrant les demi-ondes électriques . La tension existant à un moment quelconque dans le condensateur d'intégration donne chaque fois une image exacte du niveau du travail accompli dans la zone de soudage depuis le commencement du soudage. Pour mesurer ce temps avec précision, il 20 faut, à vrai dire, soustraire du travail total le travail accompli par le courant de retour. Si maintenant, au cours d'un cycle de soudage, on mesure à différents moments le travail effectué jusque là, si on le compare à la valeur théorique prédéterminée, et si l'on change de façon appropriée le nombre ainsi que 25 l'entrée de phase des périodes suivant immédiatement la mesure, on obtient des intégrales de travail absolument identiques pour chaque maillon soudé, et ceci que les résistances de passage de maillon à maillon soient égales ou différentes. Comme, dans ce procédé, le travail de retour fourni au maillon est continuelle-30 ment mesuré et soustrait du travail total, il ne reste obligatoirement pour 1'échauffement de la zone de soudage que le travail évalué (N.t). On exécute avantageusement la mesure précise des tensions intégrées représentant le travail en ce que en compensant d'environ 80^ le premier montant de la tension totale repré-3? sentant'le travail et en influençant par le reste de la tension des indicateurs de mleurs limites, qui garantissent la transmission immédiate de l'information, déjà avant l'arrivée de la demi-onde suivante. Afin de trouver immédiatement.la mesure exactè pour le réglage, les indicateurs ou enregistreurs de valeurs li-40 mites comportent deux ou plusieurs gammes de classification, qui BAD ORIGINAL* 69 05157 5 2002997 transmettent les informations à l'inverseur précité de telle sorte qu'on sait si l'on a exécuté peu ou beaucoup de travail, trop ou trop peu. Cornue dans le soudage bout à bout par résistance on court bien plus souvent le danger de souder "trop froid" 5 que corne il le faut, l'expérience montre que les machines sont souvent réglées sur un travail moyen, qui est plus élevé que ne l'exigerait vraiment la matière à souder. Sur la base de cette même expérience,on peut penser qu'il y a pour chaque matière un intervalle de températures dans lequel la matière est spéciale-10 ment disposée au soudage. D'après l'invention on obtient par contrainte le meilleur intervalle de températures possible, aussi bien en changeant le facteur temps, qui autrement est fixe, qu'en changeant les contenus en énergie des différentes demi-ondes à phase entamée. Le plus grand avantage de l'invention est pourtant 15 que le cycle de soudage complet peut être morcelé en ses éléments, décompos-5 en demi-ondes, et que l'allure du soudage peut être changée aussi souvent et facilement qu'on le désire, une fois qu'on a trouvé empiriquement le travail qui doit correspondre au meilleur intervalle de températures. BAD ORIGMA! 69 05157 6 f 2002997 REVENDICATIONS 1) Procédé pour obtenir des soudures toujours régulières dans des maillons dé chaînes soudés bout à bout par résistance à l'aide de la mesure et de la commande de l'énergie de soudage électrique, caractérisé en ce qu'un nombre suffisant de 3 périodes de courant alternatif, qui deviennent toutes actives avec une entrée de phase différente, sont pré-enregistrées dans un dispositif interrogateur mécanique ou électro-électronique, de sorte qu'au commencement du cycle de soudage, il est possible d'envoyer dans l'ordre voulu au transformateur de soudage des 1- demi-ondes de la tension sinusoïdale de service ou des parties de ces demi-ondes par l'intermédiaire du dispositif interrogateur tous les éléments de courant et de tension qui ont été amenés à la zone de soudage étant interprétés en même temps à des fins de mesure et de commande, de sorte que pendant tout le soudage, plu-15 sieurs mesures de précision peuvent être exe.cutées et donnent une indication du niveau véritable de l'énergie de soudage amenée, cependant que suivant les résultats des premières mesures, il est possible de changer le nombre des périodes pour une certaine partie de la courbe courant-temps prédéterminée et aussi de com-20 mander les entrées de phases en plusieurs étapes, en fonction du résultat mesuré auparavant, de manière que la zone de soudage du maillon soit portée, à une température qu' on peut considérer comme la meilleure pour le soudage de l'acier utilisé. 2) Procédé suivant la revendication 1, caractérisé 25 en ce que le dispositif interrogateur est construit de manière que, par exemple, cent combinaisons RC réglables qui sont reliées d'un côté, soient interrogées l'une après l'autre de l'autre côté à l'aide d'un dispositif du genre collecteur à balais et charbons, ou que les valeurs de la combinaison RC soient in-X terrogées à l'aide de contacts Herkon à manoeuvres successives, cependant que la valeur de résistance en série RC attaque un circuit déphaseur et est ainsi responsable des entrées de phase des ignitrons qui commandent en définitive le courant de soudage. 3) Procédé suivant revendications 1 et 2, caracté-35 risé en ce que le nombre des combinaisons RC pour un cycle de soudage peut différer en fonction du niveau du travail accompli véritablement sur le maillon jusqu'à certains moments, de sorte que, grâce à plusieurs mesures exécutées pendant toute la durée du soudage, la matière soudée peut être toujours portée au même BAD ORIGINAL 69 05157 2002997 niveau de température. 4) Procédé suivant les revendications 1 à 3, caractérisé en ce que non seulement le nombre des périodes suivant chaque mesure est différent, mais encore leur qualité est choi-5 sie différente en fonction de leur teneur en énergie, une succession de quelques périodes correspondant à une teneur en énergie relativement faible, tandis que si l'on doit accrocher de nombreuses périodes, celles-ci sont choisies dans un groupe soumis à un. programme déterminé et qui présente de s en côté une 10 teneur en énergie assez élevée. 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