Brevet FR2003181A1 — publié le 19691107

L'invention concerne un dispositif pour la soudure à l'arc, en particulier la soudure à l'arc sous gaz de protection, avec électrode fusible et un transfert de matière de soudure sans court circuit, par vaporisation, avec un courant de soudure qui se compose d'impulsions de courant: pendant lesquelles a lieu le transfert de matière de soudure et atec un organe de base qui maintient l'arc entre les impulsions de courant: dans lequel la valeur efficace du courant dtimpulsions est réglable avec une source de courant continu de soudure, de préférence une source de courant à tension constante. La soudure à l'arc avec impulsions de cou rant superposées, qui est connue aussi sous le nom de procédé à arc pulsé" possède quelques avantages qui ne peuvent pas être obtenus suivant les procédés de soudure usuels avec transfert par vaporisation. Avec ce procédé de soudure nouveau, qui en particulier est mis en oeuvre comme procédé de soudure sous gaz de protection, avec une source de courant continu, on arrive, malgré de faibles valeurs efficaces du courant de soudure, à assurer te transfert de matière de soudure en forme de pluie fine et à utiliser ainsi.les avantages du transfert en pluie fine en évitant son inconvénient essentiel, à savoir la surchauffe du cordon de soudure. Pour cela on sait que le courant de soudure est arneué à l'arc essentiellement sous forme d'impulsions de courant qui atteignent momentanément des valeurs telles que la densité de courant se situe dans la zone du transfert par vaporisation et qu'entre elles passe un courant de base qui entretient sple- ment l'arc. Pour la mise en oeuvre du procéddde soudure avec impulsions de courant superposées il faut des sources de courant qui délivrent un courant de base constant ou variable avec des impulsions de courant superposées à celui-ci, dont la largeur et la hauteur sont réglables. Cette possibilité de réglage de la valeur efficace de ltintensité des impulsions qui est nécessaire pour ltadaptation du courant de soudure à chaque problème de soudure est, avec les sources de courant de soudure de ce genre connues jusqu'ici, très coûteux au point de vue de la technique de commu- tation et en outre son fonctionnement laisse encore à désirer Par exemple on cornait une source de courant dans laquelle la fréquence des impulsions est réglables Cependant, comme les impulsions de courant se composent dtalternan ces de même polarité d'un courant alternatif monophasé, elle n'est réglable qu'en fonction de la fréquence de réseau de ce courant alternatif, les impulsions que fournit ce type de source de courant, sont donc-espacéès d'une valeur qui correspond à un nombre entier dé périodes du courant alternatif, c-test-d dire d'une distance qui est fonction dé la fréquence du réseau. Cette source de courant connue ne fournit donc qu'une valeur efficace variable de façon discontinue de llin- tensite d'impulsions. Avec un courant alternatif de 60 Hz par exem-ple, la fréquence possible des impulsions de courant est de 120, 60 40, 3G, 24, 20 ou 15 Hz, avec un courant alternatif de 50 Hz elle est de tOO, 50 25, 20 ou 10 Hz. On n'a pas réussi jusqu'ici à mettre au point, pour la soudure avec des impulsions de courant superposées, une source de courant de soudure, qui, avec une construction relativement simple fournisse des fréquences d'impulsions indépendantes de la fréquence du réseau et en meme temps une amplitude dlim- pulsion réglable de façon continue. L'invention a notamment pour but de remédier aux inconvénients ci-dessus Elle concerne à cet effet un dispositif pour la soudure à l'arc, en particulier pour la soudure à l'arc sous gaz de protection, avec électrode fusible et un transfert de matière de soudure sans court circuit, par vaporisation avec un courant de soudure, qui se compose d'impulsions de courant pendant lesquelles à lieu le transfert de matière de soudure et d'un courant de base qui maintien l'arc entre les impulsions de courant, et dans lequel la valeur efficace du courant dlm- pulsions est réglable, avec une source de courant continu de soudure, de préférence une source de courant à tension constante, dispositif caractérisé par ce qu'entre la source de courant de soudure et l'électrode se trouve en parallèle sule circuit du courant de base un groupe pulsant composé essentiellement de semiconducteurs, de préférence de thyristors et d'organes temporisés associés, groupe à l'aide duquel la fréquence et la durée des impulsions de courant peuvent #tre réglées, ce qui permet une soudure sans surchauffe. Avec le dispositif conforme à l'inven- tion on peut par conséquent régler la valeur efficace de 1#intensi- té des impulsions de façon continue et indépendamment de fréquences de réseaux quelconques prédéterminées g de deux façon à savoir par réglage de la fréquence des impulsions et par réglage de la durée des impulsions, qui sont toutes les deux variables indépendamment lune de l'autre. Comme semi-conducteurs susceptibles dtetze commandés, dans le dispositif conforme à l'invention, on emploie de préférence des thyristors qui sont commandés par des organes de temps de genre connu, par exemple des générateurs RC. Ces organes de temps sont réglables de façon continue. Sous une forme d'exécution du dispositif de soudure conforme à l'invention, est branché par exemple sur le circuit de courant d'impulsions reliant la source de courant à lté électrode en parallèle avec la ligne de courant de base, un thyristor principal, qui est ouvert par un organe de temporisation principal réglable. De ce fait est amorcée une impulsion de courant, qui, après l'écoulement d'un temps réglable déterminé, ou autrement dit, après obtention de la durée d'impulsion de courant voulue, est terminée par la décharge d'un condensateur bl# quant de nouveau le thyristor principal. Après un temps réglable sur l'organe de temporisation principal, temps par lequel la fréquence dlimpul- sions voulue est réalisée, le thyristor principal est de nouveau ouvert par l'organe de temporisation principal pour l'amorçage de l'impulsion suivante. De cette façon la fréquence des impulsions de courant ainsi que leur durée peuvent autre réglées de façon continue et indépendamment des fréquences de réseau prédéterminées. L'impulsion de blocage pour le thyristor principal, fournie par le condensateur précité, est déclenchée par un thyristor a d'extinction qui est commandé par un organe tempori- sé d'extinction et se trouve dans le circuit de décharge du condensateur. Après la décharge du condensatour et par conséquent après l'interruption par le blocage du thyristor principal de la ligne de courant d'impulsions reliant la source de courant à l'électrode, le thyristor d'extinction est également de nouveau bloqué. Tandis que l'organe de temporisation principal est branché sur une source de courant distincte et fournit ainsi ses impulsions de commande pour le thyristor principal, indépendamment de l'appareil, et de plus avec une fréquence réglable, c'est à dire avec la fréquence soutraitée pour les impulsions de courant, il faut que l'organe temporisé d'extinction par lequel est réglée la durée des impulsions de courant fonctionne en synchronisme avec l'organe temporisé principal. Dans une forme d'exécution préférée de l'invention, cela s'obtient par ce que l'organe temporisé d'extin- tion se trouve sur la source de courant de soudure du cSté de ltali mentation derrière le thyristor principal. Par cette mesure l'organe temporisé d'extinction ne commence à fonctionner que lorswuMne impulsion de courant est amorcée qui se terminera ensuite à l'aide de la décharge du condensateur après un temps réglable, c'est à dire après obtention de la durée soutraitée pour l'impulsion de courant. Dans une autre forme d'exécution également avantageuse de l'invention l'organe temporisé d'extinction est un organe basculant, par exemple un push-pull monostable, qui fonction ne en synchronisme avec l'organe temporisé principal par ce que son entrée est connectée à la sortie des impulsions de commande de l'organe temporisé principal. La charge du condensateur se fait suivant l'invention Zdans une forme d'exécution simple, par la source de courant de soudure elle-m#me. Cependant, dans. ce montage, le thyristor d'extinction n'est pas simplement bloqué par le fait que la décharge du condensateur est terminée car un passage de courant reste maintenu sur la ligne de charge du condensateur. Suivant l'invention il est donc prévu une self qui avec le condensateur forme un circuit oscillant et après la décharge du condensateur, par laquel le la self est au moins partiellement saturée, fournit une impulsion opposée qui bloque le thyristor d'extinction. Dans une autre forme d'exécution préférée de l'invention, le condensateur est chargé par une source de courant distincte. En employant une source de courant à tens sion constante le dispositif conforme à l'invention fournit un courant de soudure avec impulsions de courant superposées qui ont à peu près une forme rectangulaire et dont la fréquence et la durée sont réglables de façon continue. Pour la production du courant de base et du courant d' impulsions il ne faut qu'une seule source de courant. En outre l'intensité du courant de base est également réglable de façon continue Pour la production du courant de base et du courant- d'impulsions il ne faut qu'une seule- source dé courant, En outre l'intensité du courant de base est également réglable de façon continue. Des modes d'exécution de l'invention sont représentés, à titre d'exemples- non limitatifs, sur les dessina ci-joints dans lesquels - les figures t, 2 et 3 représentent respec tivement de façon schématique trois variantes du dispositif selon 1' invention, La source de courant de soudure t, une source de courant à tension constante pour courant continu est reliée par les lignes 2 et 3 à ltélectrode fusible 4 et par la ligne 5 à la pièce 6. Par la ligne 2 passe le courant de base qui maintient ltarc entre lEélectrode 4 et la pièce 6. L'intensité du courant de base peut entre modifiée avec la résistance de réglage 7. Par la ligne 3 le courant dximpulsions pas se de la source de courant de soudure i à l'électrode 4. La ligne 3 contient un thyristor principal 8 qui est -commandé par un organe temporisé principal 9, par exemple un générateur RO. l'organe temporisé principal 9 est relié à une source de tension continue distincte 10 et peut être réglé de façon continue à l'aide du régleur de fréquence 11. le thyristor principal 8 est ouvert par l'organe temporisé principal 9 et rebloqué par la décharge d'un condensateur 12. Dans le circuit de décharge du condensateur 12 se trouve, en dehors du thyristor principal 8, un thyristor d'extinction 13 qui est commandé par un organe temporisé dtex- tinction 14, 15. L'organe temporisé dgextinctlon 14, 15 peut être réglé de façon continue à l'aide du régulateur 16. Le montage suivant la figure t fonctionne comme suit : tant que le-thyrîstor principal 8 n'est pas ouvert, le courant de base passe simplement par la ligne 2 de la source de courant de soudure 1 à l'électrode 4# par l'arc à la pièce 6 et revient par la ligne 5 i la source de courant de soudure I Pour l'amorçage d 'une impulsion de courant le thyristor principal 8 reçoit une impulsion d'allumage de l'orga ne temporisé principal 9e La fréquence des impulsions d'allumage et par conséquent la fréquence des impulsions de courant qui sont superposées au courant principal et qui provoquent essentiellement un transport de matiere par vaporisation dans l'arc, est-#réglée avec le régulateur de fréquence 11. Après l'amorçage d'une impulsion-de couranttltorgane temporisé d'extinction 14, par exemple un générateur RIC, commence à fonctionner car il est branché sur la ligne de courant dtimpulsions 3 du côté de llPlimentation. De cette façon est assurée une synchronisation entre le début de chaque impulsion de courant et le début du fonctionnement de l'organe temporisé d'extinction 14. Une diode 17 empêche un-dérangement de organe temporisé d'extinction 14 par le courant de base, Après un temps réglable par le régulateur -de -largeur d'impulsion 16, autrement dit après obtention de la durée désirée de l'impulsion de courant, organe temporisé d1extinction- 14 fournit une impulsion d'allumage au thyristor d'extinction 13 qui de ce fait s'ouvre. Quand le thyristor d'extinction 13 est ouvert, le condensateur 12 peut se décharger. l'appel de courant de décharge du condensateur 12, qui dans la ligne de courant dlimpulsions 3 est dirigé en sens inverse du courant dtimpulsions, bloque le thyristor principal 8 et termine ainsi l'impulsion de courant amorcée un peu auparavant. lors de la décharge du condensateur 12, le circuit oscillant composé de la self 18 et du condensateur 12 est simultanément déclenché. Comme une diode 20 empêche' la remise en oscillation du circuit oscillant, le thyristor d'extinction 13 est de nouveau bloqué par la tension opposée constituée dans la self 18. Ce genre de blocage du thyristor 13 est nécessaire car un passage de courant possible de la ligne de courant dtim- pulsions 3 à la ligne de la pièce 5 par le thyristor 13 maintiendrait celui-ci ouvert. Le condensateur 12 se tro W e entre la ligne de courant d'impulsions 3 et la ligne de la pièce 5. Il est donc chargé par les impulsions de courant elles-mêmes. Une décharge du condensateur 12 sur la ligne de courant de base 2 est empêché par une diode 19. La forme (l'exécution de la figure 2 ne se distingue de celle de la figure 1 que par le fait que le condensateur 12 est ici chargé par une source de courant continu distincte 21. Il est également nécessaire ici de bloquer le thyristor d'effacement après la décharge du condensateur 12 par une tension opposée à l'aide de la self 182 car un passage de courant possible de la source de courant 21 par l'arc, la ligne de la pièce 5 et la source de courant 1 maintiendrait ouvert le thyristor d'extinction 13. Dans cette forme d'exécution le thyristor 13 est par conséquent également bloqué par la tension d'opposition constitu#dans la self 18. Dans la forme d'exécution de la figure 3 l'organe temporisé d'extinction 15 est un organe basculant, par exemple un push-pull multivibrateur monostable, qui est branché sur une source de courant distinct. Le push-pull 22 reçoit directement son impulsion d'entrée de la sortie des impulsions d'allumage de Organe temporisé principal 9. Les impulsions de sortie du pushpull dont la distance dans le temps aux impulsions d'entréé est réglable de façon continue par le régulateur 16, ouvrent le thyristor d'extinction 13. Contrairement aux organes temporisés d'ex- tinction des figures 1 et 2, le push-pull est indépendant au point de vue de l'alimentation, c'est pourquoi on peut renoncer à la diode 17. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés à partir desquels on pourra prévoir d'autres formes et d'autres modes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de llinvention REVErNDIOATIQNS 10/ Dispositif pour la-soudure à l'arc en particulier pour la soudure à l'arc sous gaz de protection, avec électrode fusible et un transfert de matière de soudure sans courtcircuit, par vaporisation avec un courant de soudure, qui se compose d'impulsions de courant pendant lesquelles a lieu le transfert de matière de soudure et d'un courant de base qui maintient l'arc entre les impulsions de courant, et dans lequel la valeur efficace du courant (l'impulsions est réglable avec une source de courant continu de soudure, de préférence une source de courant à tension constante, dispositif caractérisé par ce qu'entre la source de courant de soudure et ltélectrode se trouve en parallèle sur le circuit du courant de base un groupe pulsant composé essentiellement de semi-conducteurs, de préférence de thyristors et d'organes temporisés associés, groupe à laide duquel la fréquence et la durée des impulsions de courant peuvent être réglées ce qui permet une soudure sans surchauffe. 20/ Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé par ce que le groupe pulsant. contient un .thy- ristor principal branché entre la source de courant de soudure et l'électrode et qui est ouvert par un organe temporisé principal réglable pour l'amorçage de chaque impulsion de courant et est de nouveau bloqué par la décharge en sens inverse dtun condensateur après un temps réglable, à savoir la durée des impulsions de courant. 30/ Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé par ce que dans le circuit de décharge du condensateur en dehors du thyristor,,principal se trouve un thyristor d'extinction qui est ouvert à chaque fois, pour l'amorçage de la décharge du condensateur, par un organe temporisé d'extinction réglable et est de nduveau bloqué après la décharge du condensateur. 40/ Dispositif suivant les revendications 1 et 3, caractérisé par ce que le condensateur est branché sur la source de courant de soudure et le thyristor d'extinction se trouve dans un circuit oscillant formé du condensateur et dtune self, circuit oscillant à 11 aide duquel le thyristor d'extinction est bloqué après la décharge du condensateur 50J Dispositif suivant les revendications 1 et 3, caractérisé par ce que le condensateur est branché sur une source de courant continu propre 60/ Dispositif suivant les revendications 1 et 3, caractérisé par ce que l'organe temporisé dtextinction par exemple un générateur 1R est branché derrière le thyristor principal sur la source de courant de soudure. 70/ Dispositif suivant les revendications 1 et 3, caractérisé par ce que l'organe temporisé dlextinc- tion est un organe basculant, par exemple un push-pull multivibrateur monostable et est branchE sur la sortie des impulsions de commande de l'organe temporisé principal. 80/ Dispositif suivant les revendications 1 et 3, caractzrisé par ce que le courant de base est réglable