Brevet FR2012483A1 — publié le 19700320

229S5 i. 2012483 L'invention est relative à un dispositif pour le soudage à l'arc en atmosphère gazeuse avec électrode fusible, ce dispositif contenant un organe de guidage et de contact à travers lequel on fait passer l'électrode à l'aide d'un dispositif 5 d'avancement, ainsi qu'une buse à gaz que traverse le gaz de protection, cette buse entourant l'organe de guidage et de contact par rapport auquel elle est électriquement isolée. Dans les dispositifs de ce genre, les protections de métal qui se forment au cours du soudage tendent à pénétrer dans l'in-10 tervalle compris entre l'organe de guidage et de contact et la buse à gaz, en sorte que, dans cet intervalle, il se produit une accumulation progressivement croissante de projections. Il faut enlever à temps cette accumulation, faute de quoi non seulement on gêne l'admission du gaz de protection dans l'arc de 15 soudage, mais il s'établit aussi, entre l'organe de guidage et de contact et la buse à gaz, une liaison conductrice qui, lors du contact de la buse à gaz avec la pièce, peut provoquer, entrer l'organe de guidage et de contact et la buse à gaz, une décharge par arc qui peut rapidement détruire ces organes. 20 L'invention a pour but de remédier à cet inconvénient. Le dispositif selon l'invention est caractérisé par le fait que la résistance d'isolement entre l'organe de guidage et de contact et la buse à gaz est intercalée dans un circuit de surveillance alimenté par une source de courant de commande, ce 25 circuit de surveillance contenant un élément qui entre en action lorsque la résistance d'isolement atteint des valeurs basses, plus spécialement inférieures à une valeur fixée au préalable. Dans une forme de réalisation préférée de l'invention, cet élément manoeuvre des organes de commande servant à mettre hors 30 service la source du courant de soudage. L'invention va être décrite d'après des exemples en regard des dessins annexés, dont : Fig. 1 représente un schéma électrique d'un exemple de réalisation de l'invention destiné à la soudure à l'arc semi-35 automatique en atmosphère gazeuse. Fig. 2 représente un schéma électrique d'un second exemple de réalisation. Dans la réalisation selon la fig. 1, un pistolet de soudure 1, qui n'est indiqué que de façon schématique, est muni 40 d'un tube 2 de guidage et de contact pour le fil électrode 3, 69 22955 2 2012483 et d'une buse 5 pour le gaz de protection, buse qui entoure concentriquement le tube de contact 2. la buse à gaz de protection est munie d'un conduit 4 de refroidissement qui est branché sur des canalisations 6 servant à faire arriver et par-5 tir l'agent de refroidissement. L'intervalle compris entre le tube de contact et la buse à gaz constitue un conduit pour le gaz de protection qu'on fait arriver par une conduite 7 qui est branchée, au moyen d'une vanne magnétique 36a, à une source 38 de gaz de protection. Toutes les conduites du pistolet de 10 soudure sont réunies dans un tuyau souple unique 8 qui est branché sur un dispositif d'alimentation 9. Ce dernier contient tous les éléments nécessaires au fonctionnement du pistolet de soudure. Un redresseur de soudure 10 qui fait partie du dispositif 15 d'alimentation 9 est branché, par l'intermédiaire de bornes H, S, T et d'un interrupteur 11, sur un réseau triphasé. La tension de commande pour le dispositif à relais etc... est fournie par un réseau monophasé qui alimente, par l'intermédiaire d'un interrupteur 12 et d'un redresseur monophasé 13, une barre géné-20 raie positive 14 et une barre générale négative 15. La barre générale positive 14 est reliée, par l'intermédiaire d'un conducteur 16, au pôle positif du redresseur de soudure 10. Ce dernier est relié, par l'intermédiaire d'un conducteur 17 de soudure, au tube de contact 2. Le pôle négatif du redresseur 25 de soudure est relié, par l'intermédiaire d'une ligne 19, à la pièce 18. Pour le refroidissement et le circuit de l'agent de refroidissement du pistolet de soudure, il est prévu un groupe de refroidissement qui n'est indiqué sur le dessin que de façon schématique. Il se compose d'un réfrigérateur 20, d'un 30 ventilateur 21 commandé par un moteur 51 et d'une pompe 22 pour l'agent réfrigérant, pompe qui est commandée par un moteur 50. Le circuit du moteur 51 du ventilateur contient également la bobine d'un relais 23. Dans la conduite de l'agent réfrigérant se trouve un élément 24 qui est sensible au courant de cir-35 culation et actionne un contact 24a. L'électrode 4 est avancée vers le pistolet de soudure 1 et à travers le tuyau souple 8, en provenance d'une bobine de fil 26, par un mécanisme d'avancement 25 avec moteur 52. Entre la barre générale positive 14 et la barre générale 40 négative 15 se trouve un potentiomètre qui se compose de deux 69 22955 r.. ?. 2012483 résistances 27 et 28 montées en série. En parallèle avec la résistance 27 se trouve une branche de circuit qui est formée de la bobine du relais de mise en marche 29, d'une ligne de commande 30 disposée dans le tuyau souple 8, d'un contact de 5 repos 31 faisant partie de l'interrupteur 32 à bouton-poussoir du pistolet de soudure, du tube de contact 2, du câble de soudure 17 du conducteur 16 et de la barre générale positive 14. Les résistances 27, 28 sont calculées de façon que la chute de tension dans la résistance 27 soit plus faible que la tension. 10 d'arc la plus faible à laquelle il faille s'attendre au cours du soudage quand la branche de circuit qui est en parallèle avec la résistance 27 est coupée. L'agencement et le but des autres éléments électriques de la fig. 1 vont ressortir de la description, faite ci-après, du 15 mode de fonctionnement du dispositif. Avant que commence l'opération de soudage, on ferme les interrupteurs 11, 12 et 33• L'interrupteur 33 branche le aoteur 50 de la pompe et le moteur 51 du ventilateur sur la tension de commande entre les barres14 et 15. La pompe 22 et le ventilateur 20 21 se mettent en marche. Le relais de surveillance 23 du ventilateur ferme son contact de travail 23a. Lorsque la pompe 22 fonctionne sans défaut, l'élément 24 ferme soa contact d@ travail 24a. Le relais de mise en marche 29 est excité lors de la 'fermeture de l'interrupteur 12 et il ouvre son contact de repos 25 29a. Le soudeur commence alors l'opération de soudage par la manoeuvre de 1'interrupteur 32 à bouton-poussoir» Gela a pour effet d'ouvrir le contact de repos 31. Le relais de mise en 'marche 29 cesse d'être parcouru par le courant, et il tombe. Son 30 contact de repos 29a ferme alors le circuit suivant s la barre générale positive 14, la bobine du relais auxiliaire 34 5 les contacts de relais 23a, 29a et 24a, la barre générale négative 15. Le relais auxiliaire 34 est excité, et il ferme les contacts 34a et 34b. Cela a pour effet d'exciter également deux autres 35 relais 35 et 37 et l'enroulement de la vanne magnétique 36. Le contact de travail 35a du relais 35 ferme un circuit d'excitation d'un contacteur non représenté qui est monté dans le redresseur de soudure 10, ce contacteur appliquant ainsi les lignes 17 et 19 sur la tension de soudure. Le rèlais 37 branche 40 par son contact de travail 37a le moteur d'avancement 52 sur la 69 22955 4. 2012483 tension de soudure, de sorte que le mécanisme d'avancement 25 de l'électrode 3 se met en marche. La vanne magnétique 36a ouvre l'admission du gaz de protection en direction du pistolet. Le circuit de soudure se ferme alors dès que l'électrode 3 vient 5 au contact de la pièce, et l'arc s'allume. Au cours du soudage, des projections de métal de la soudure pénètrent entre le tube de contact 2 et la "buse à gaz 5 et forment petit à petit une liaison, conductrice entre ces pièces. Cela a pour conséquence qu'un courant de fuite, parallèle à 10 l'arc de soudage, peut circuler depuis le tube de contact, et par l'intermédiaire du pont conducteur formé par les projections de métal de soudure, jusqu'à la buse à gaz quand cette dernière vient, au cours du soudage, au contact de la pièce et qu'en conséquence c'est la tension de soudure qui exerce son action entre 15 la buse à gaz et le tube de contact. Ce courant de fuite peut amorcer entre le tube de contact et la buse à gaz un arc qui provoquerait de graves dommages sur le pistolet. Conformément à l'invention, on se propose, donc, de surveiller l'état d'isolement de façon constante au moyen d'un circuit de surveillance 20 ou de contrôle, afin de ne pas laisser les dépôts de projections de métal de soudure s'accroître jusqu'au point où il y a risque de jaillissement d'un arc. Dans la forme de réalisation de la fig. 1 lé circuit de surveillance est le suivant : la barre nérale positive 14, le conducteur 16, le conducteur de soudure 25 17, le tube de contact 2, la résistance d'isolement, la buse à gaz 5, élément redresseur 39, la ligne de commande 30, la bobine du relais 29 de mise en marche, la résistance 28, la barre générale 15. Dès que la résistance d'isolement tombe en dessous d'une 30 valeur à laquelle le courant qui passe par le circuit de surveillance suffit pour actionner le relais 29 de mise en marche, ce dernier ouvre son contact de repos 29a. De ce fait, les relais 34-, 35 et 37 tombent et la vanne magnétique 36a se ferme. Le eontacteur manoeuvré par le contact de relais 35a coupe la 35 source du courant de soudure. On ne peut amorcer une nouvelle opération de soudure qu'après que la buse à gaz a été débarrassée des projections de métal de soudure adhérentes. Ainsi que cela ressort de l'exposé qui précède, le relais 29 a une double tâche. Tout d'abord, il sert de relais de aise 40 en marche manoeuvré par un interrupteur 32 à bouton-poussoir ou 69 22955 5. 2012483 tirette. En. second lieu, il sert de relais de surveillance manoeuvré par la résistance d'isolement entre le tube de contact et la buse à gaz. L'élément redresseur 39 monté en série avec l'enroulement 5 du relais 29 a pour effet qu'il ne se produise pas de fausse manoeuvre du relais 29 lorsque la buse à gaz vient au contact de la pièce pendant le soudage. La tension qui agit sur l'enroulement du relais 29 se compose de deux composantes, à savoir d'une part de la tension d'arc agissant dans le sens du blocage 10 de l'élément redresseur 39» d'autre part de la tension aux bornes de la résistance 27, tension qui agit dans le sens passant de l'élément redresseur 39» Comme cette dernière tension est plus faible que la tension d'arc, la tension résultante agit dans le sens du blocage de l'élément redresseur 39 et ne peut 13 donc produire aucun courant passant dans l'enroulement du relais 29. Dans certaines conditions de soudage, il peut se produire pendant le soudage des courts-circuits de courte durée du fait du transfert du métal de l'électrode à la pièce. Comme la ten-20 sion aux bornes de la résistance 27 est plus importante que la tension de court-circuit entre électrode et pièce, il passe un courant dans l'enroulement du relais de surveillance 29 pendant le court-circuit. Mais la durée de ce courant est trop faible pour provoquer le fonctionnement du relais 29. Lorsque c'est 25 nécessaire, le relais peut être muni de moyens qui retardent son entrée en action. Des courts-circuits de plus longue durée provoqueront l'entrée en action du relais de surveillance 29. Aussi est-il avantageux, éventuellement, de maintenir la buse à gaz au contact de la pièce pendant l'amorçage de l'opération 30 de soudage, afin qu'un court-circuit provoqué par un défaut d'amorçage de l'arc soit automatiquement coupé en un temps de courte durée. Dans le schéma électrique de la fig. 2, les éléments individuels qui correspondent à ceux de la fig. 2 ont été munis des 35 mêmes signes de référence. Dans cette réalisation de la fig. 2, il a été prévu un relais de surveillance spécial 41, et un relais de mise en marche 46 qui n'a aucune fonction de surveil lance. L'enroulement du relais de surveillance 41 est monté dans un circuit du courant d'excitation qui passe de la barre générais 40 positive 14 et par une résistance 40, l'enroulement du relais 41 69 22955 6. 2012483 et une résistance 42, à la barre négative 15* le courant qui passe dans ce circuit suffit pour provoquer le fonctionnement du relais 41, manoeuvre au cours de laquelle le contact de travail 41a du relais se ferme* L'interrupteur 32 à bouton—poussoir 5 du pistolet de soudure 1 porte un contact de travail 43 qui, lors de la manoeuvre de l'interrupteur, ferme le circuit suivant: barre générale positive 14, conducteur 16, conducteur du courant de soudage 17, tube de contact 2V, résistance 44, contact de travail 43, ligne de commande 30, résistance 45, enroulement du 10 relais 46 de mise en marche, barre générale négative 15. Le relais de mise en marche 46 entre en action et ferme, par son contact de travail 46a, un circuit de manoeuvre qui ne diffère du circuit représenté dans la' fig. 1, qui est commandé au moyen du relais de mise en marche 29, que par le fait que le contact 15 41a du relais 41 a été disposé en plus dans le circuit de commande ou de manoeuvre. La fermeture du circuit de commande ou de manoeuvre déclenche les mêmes manoeuvres que celles.qui ont été décrites à propos de la fig. 1. La résistance d'isolement entre le tube de contact et la 20 buse à gaz est en série avec un élément redresseur 47, ce dispositif en série étant en parallèle avise la résistance 44. D'autre part, l'extrémité positive de la résistance 42 est reliée, au moyen d'un élément redresseur 49, à l'extrémité positive de la branche de circuit qui se compose de la résistance 25 45 et de l'enroulement du relais de mise en marche 46. Par conséquent, la fermeture du contact 43 de l'interrupteur à bouton-poussoir provoque, non seulement l'excitation du relais de mise en marche 46, mais aussi l'insertion, en parallèle avec l'ensemble constitué par le montage en série de la résistance 40 et 30 de l'enroulement du relais de surveillance 41, d'une branche de circuit contenant la résistance d'isolement entre les deux pièces 2 et 5 et les deux éléments redresseurs 47 et 49. Les redresseurs sont passants dans un sens tel qu'un courant puisse passer dans le circuit qui, partant de la barre générale posi-35 tive 14, va, par l'intermédiaire du conducteur 16, du conducteur 17 du courant de soudure, du tube de contact 2, de la résistance d'isolement entre le tube de contact et la buse à gaz 5, de la buse à gaz 5, &© l'élément redresseur 47, du contact fermé 43 de l'interrupteur 32, de la ligne de commande 30, de l'élément 40 redresseur 49 et de la résistance 42, à la barre générale néga 69 22955 7- 2012483 tive 15. Pour des raisons qui seront exposées plus loin, la résistance 44 est calculée de façon que la chute de tension dans cette résistance soit plus faible que la tension d'arc la plus faible à laquelle il faut s'attendre au cours du sou-5 dage. On peut admettre, par exemple, que la tension appliquée à l'ensemble constitué par le montage en série de la résistance 40 avec l'enroulement du relais de surveillance 41, et la tension appliquée à la résistance 44 soient égales quand il ne 10 passe pas encore de courant de fuite du tube de contact 2 à la buse à gaz 5* Lorsque la résistance d'isolement diminue, la chute de tension aux bornes de la résistance d'isolement diminue également, et par conséquent aussi la tension qui agit sur l'ensemble constitué par le montage en série de la résistance 40 et 15 de l'enroulement du relais de surveillance 41. Lorsque la résistance d'isolement s'abaisse jusqu'à une valeur fixée au préalable le relais de surveillance 41 tombe, cependant que son contact de travail 41a coupe le circuit de commande ou de manoeuvre déjà décrit, en sorte que l'opération de soudage est interrompue. 20 Dans le cas où la tension appliquée initialement aux bornes de la résistance d'isolement serait supérieure à la tension appliquée aux bornes de l'ensemble constitué par le montage en série de la résistance 4o et de l'enroulement du relais de surveillance 41, la diminution de la résistance d'isolement n'a, 25 au début, aucune influence sur le courant d'excitation du relais 41, car l'élément redresseur 49 est sollicité dans le sens où il n'est pas passant. Par la diminution continue de la résistance d'isolement, on atteint petit à petit un état où la tension appliquée à la résistance d'isolement et la tension appliquée à 30 l'ensemble constitué par le montage en série de la résistance 40 et de l'enroulement du relais de surveillance.sont égales, en sorte qu'on obtient le mode de fonctionnement décrit dans le paragraphe précédent. Le condensateur 48, monté en parallèle avec l'enroulement 35 du relais de surveillance 41, ralentit la chute du relais. Le redresseur 47 empêche qu'un contact accidentel entre la buse à gaz et la pièce entraîne une surcharge de la résistance 44 ou une chute non désirée du relais 46. Le contact en question représente un circuit en parallèle avec l'arc de soudure, et 40 allant du tube de contact 2, par la résistance 44, l'élément re 69 22955 8. 2012483 dresseur 47 et la buse à gaz 5» à la pièce 18. Mais comme la tension d'arc est plus importante que la chute de tension qui se produit aux bornes de la résistance 44, la tension résultante agit dans le sens où l'élément redresseur 4-7 n'est pas passant. 5 II ne circule donc pas de courant. Dans le cas où tin court-circuit se produit entre l'électrode et la pièce, la tension qui agit sur l'enroulement du relais de surveillance 4-1 se réduit à une faible valeur. La durée des courts-circuits qui se produisent dans la soudure à l'arc en 10 atmosphère gazeuse est toutefois trop faible, en général, pour provoquer la chute du relais de surveillance. L'élément redresseur 4-9 empêche le relais 46 d'être excité de façon indésirable par tm circuit passant par les éléments 40, 41, 45 et 46. 15 Les deux formes de réalisation des figures 1 et 2 offrent l'avantage particulier que le branchement du pistolet de soudure sur les dispositifs électriques de commande et de surveillance de l'installation d'alimentation ne se fasse qu'au moyen du con-ductetir de soudure 17 et d'un unique conducteur supplémentaire 20 30. La réalisation selon la fig. 2 présente, par rapport à celle de la fig. 1, l'avantage qu'il faille que le circuit de commande qui passe par la ligne de commande 30 soit fermé en permanence, pendant le soudage, par le contact de travail 43 de l'interrupteur 32. L'amorçage du soudage n'est donc pas possible-dans le 25 cas, par exemple, où la ligne de commande serait coupée par un défaut quelconque. Dans les exemples de réalisation décrits, l'opération de soudage s'interrompt automatiquement et la source de courant de soudage est mise hors service automatiquement lorsque le relais 30 de surveillance entre en action. Ce mode de fonctionnement mérite la préférence d'une manière générale. Mais il est également possible, dans le cadre de la présente invention, de ne faiire actionner par le dispositif de surveillance qu'un dispositif de signalisation, par exemple une lampe ou une sonnerie. Lors de 35 la perception du signal, le soudeur doit immédiatement couper la source du courant de soudage, pour qu'il ne s'établisse pas de décharge par un arc entre le tube de contact et la buse à gaz. Il est bien entendu que d'autres variantes' peuvent être imaginées sans sortir du cadre de l'invention. 22955 9. 2012483 REVENDICATIONS 1. Dispositif de soudure à l'arc en atmosphère gazeuse avec électrode fusible, comprenant un organe de guidage et de contact à travers lequel on fait passer l'électrode à l'aide 5 d'un dispositif d'avancement, et une "buse à gaz traversée par le gaz de protection, cette "buse entourant l'organe de guidage et de contact par rapport auquel elle est isolée électriquement, dispositif caractérisé par le fait que la résistance d'isolement entre l'organe de guidage et de contact et la "buse à gaz est 10 insérée dans un circuit de surveillance alimenté par une source d'un courant de commande et contenant un élément qui entre en action lorsqu'il se produit des valeurs de la résistance d'isolement qui sont faibles, et plus spécialement inférieures à une valeur déterminée au préalable. 15 2. Dispositif selon la revendication. 1, caractérisé par le fait que l'élément qui entre en action sous l'effet des faibles valeurs de la résistance d'isolement commande des organes électriques servant à couper la source du courant de soudage. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé 20 par le fait que 1'élément qui entre en action sous 1'effet des faibles valeurs de la résistance d'isolement actionne des organes mettant hors service le dispositif d'avancement de l'électrode . 4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le 25 fait que c'est un relais de surveillance dont l'enroulement est en série avec la résistance d'isolement qui constitue l'élément qui entre en action sous l'effet des faibles valeurs de la résistance d'isolement. 5. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par 1© 30 fait que le circuit de surveillance comporte une première braa- che qui contient l'enroulement d'un relais constituant l'élément qui entre en action sous l'effet des faibles valeurs de la résistance d'isolement, et une seconde branche qui contient la résistance d'isolement, ces deux branchies étant en parallèle 35 entre elles et se trouvant en série avec une résistance commune = 6. Dispositif selon les revendications 3 et 4, caractérisé par le fait qu'entre l'organe de guidage et de contact et la buse à gaz est intercalé un contact de repos d'un interrupteur à bouton-poussoir ou tirette. 40 7» Dispositif selon 1'une des revendications 4 et 6, dans 69 22955 10. 1 - 2012483 lequel la source de courant de soudage et la source du courant de commande sont l'une et l'autre des sources de courant continu, dispositif caractérisé par le fait que la tension appliquée à l'ensemble constitué par le montage en série de l'enroulement 5 du relais de surveillance et de la résistance d'isolement est plus petite que la tension de l'arc de soudure, la polarité de 18 organe de guidage et de contact par rapport à la buse à gaz étant la même que la polarité de la tension de soudage appliquée à l'organe de guidage et de contact par rapport à la pièce, et 10 par le fait qu'à l'enroulement du relais de surveillance est relié un élément redresseur, de telle sorte qu'il ne puisse circuler dans l'enroulement qu'un courant ayant même sens que le courant envoyé par la source du courant de commande à travers le dispositif obtenu par le montage en série. 15 8. Dispositif selon la revendication 7j caractérisé par le fait que l'élément redresseur est monté en série avec l'enroulement du relais de surveillance. 9. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que la source du courant de commande aliaen-20 tant le circuit de surveillance est une source de courant continu, et par le fait que le circuit d© surveillance présente cinq branches, à savoir une première branche qui contient l'enroulement d'un relais de surveillance et qui est reliée, à une extrémité, à l'une des bornes de la source du courant de comman-25 de9 une deuxième branche qui contient la résistance d'isolement en série avec un contact de travail d'un interrupteur à bouton-poussoir ou tirette, le contact de travail étant relié à la buse à gaz et la résistance d'isolement étant shuntée par une résistance qui est reliées à une extrémité, à la buse à gaz et, à JO 15 autre extrémité, avec la borne précitée de la source du courait de commande, une troisième branche qui se compose d'une résistance insérée entre la première branche et l'autre borne de la source du courant de coaîaande, une quatrième branche qui est intercalée entre la seconde branche et l'autre borne de bran-35 eîxement de la source du courant de commande et qui contient 15 enroulement du relais de mise en marche, et une cinquième branche qui relie entre eux le point de jonction de la première et de la deuxième branche et le point de jonction de la deuxième branche et de la quatrième t et qui contient un élément redres-40 ssui* bloquant dans un sens tel que la source du courant de 69 22955 ii. 2012483 commande ne puisse faire passer de courant à travers l'ensemble formé par le montage en série de la première et de la quatrième "branche, et caractérisé aussi par le fait que les organes de manoeuvre du courant de soudage sont commandés aussi "bien par 5 le relais de mise en marche que par le relais de surveillance de telle sorte que les organes de manoeuvre ferment le courant de soudage lorsque les deux relais sont excités, mais que la chute de l'un ou l'autre ou à la fois l'un et l'autre des relais entraîne l'ouverture du circuit du courant de soudage par les 10 organes de manoeuvre précités. 10. Dispositif selon la revendication 9, dans lequel la source du courant de soudage est une source de courant continu, dispositif caractérisé par le fait que la chute de tension aux "bornes de la résistance de surveillance de la seconde branche 15 est inférieure à la tension de soudage, la polarité provoquée par cette tension sur l'organe de guidage et de contact par rapport à la "buse à gaz étant la même que sa polarité, par rapport à la pièce, qui est due à la tension de soudage, et par le fait qu'entre la "buse à gaz et le contact de travail de 20 l'interrupteur à "bouton-poussoir ou tirette est intercalé un élément redresseur dont le sens passant est tel qu'il laisse passer un courant dû à la chute de tension précitée, cependant que la résistance de shuntage shunte l'ensemble contitué par le montage en série de la résistance d'isolement et de l'élément redresseur cité en dernier lieu.