Brevet FR2003069A1 — publié le 19691107

•ùa présents invention concerne un procédé co contrôle, ce coûimance et/ou ce régulation eu c ércule..ier.t ce l'opération es .sou-care par las .aatiiocea te souc'.are électrique, en particulier ie^ procôc Ss s eue ure par arc et Ce joueurs électrique scus scorie C avec C«àio:i C'iiectroce, ainsi que le dispositif permettant l'exécution OU pi. CCédé . Cn sait que, lors d'un soudage par les procédés de soudure par arc et ce soudure électrique sous scorie, l'électrode d'apport de matière fond scus forme c.e gouttes ou sous une forme analogue 1C et que pendant la fusion et le passage (avec ou sans court-circuit) ces gouttes surviennent des variations caractéristiques dans la tension ca soudage. Ceci est décrit avec plus Ce détails, p.e.;. dans le Lrtvet aliencnC. Ce 823 571. Il e.-;iste donc une corrélation fr:-;e entre des variations sous fjr.se d 1 impulsion, *uffisanment 15 importantes, et le passage de^atiare fondue' provenant ce l'électrode d'apport, pour des paramètres de travail spécifiques de cette derniare (tension et intensité de soudage, loncueur d'arc, inclinaison de l'électrode ou du fil etc.) Si l'on classe ces variations sous forme d!impulsions des 20 tensions de soudage, provoquées par la durée de dépassement, ou non, d'une tension de seuil appropriée et prédéterminée, ou si on les classe suivant d'autres caractéristiques couirae p„exc la position des valeurs instantanées, on obtient pour tous les procédés de soudage électrique avec fusion d'électrode dsapport des courbes 25 de répartition caractéristiques. Si au préalable, des analyses de la matière de base et de 1*électrode d'apport de matière ont déterminé les courbes de répartition de référence, optima quant à la qualité et la puissance, pour les différents procédés de soudage et paramètres de travail, 30 la recherche de la courbe de répartition pendant le déroulement du soudage permettra d'une part un contrôle du comportement de la fusion et d'autre part, une intervention éventuelle dans le processus de soudage pour l'influencer favorablement par la commande ou la régulation. 35 Jusqu'à présent on n'a pas connu de méthode d'enregistre ment de la répartition en fréquences de classes de caractéristiques des variations de tension pendant le déroulement d'une opération de soudage. La façon habituelle se limite à enregistrer, pendant BAD ORK31NM- 69 05642 2 2003069 le soudage, à l'aide d'un oscillographe approprié le déroulement de la tension de soudage. En fin d'opération de soudage et d'enregistrement, la mesure sur oscillographe détermine, à l'aide des courts-circuits de soudage enregistrés, la durée ou la distance 5 caractéristique des courts-circuits. On forme des classes de caractéristiques et un histogramme représente la durée de court-circuit ou d'échauffement par répartition en fréquences de classes„ Stromberger et Eibeck décrivent dans la revue " ..'erkstatt une 3etrieb", loo (19 '7) cahier lo, ^ac es 733-733, une installait» tio.i électronique par.îetcant es déterminer la répartition ces frs-cusnees cur.uiées Cts curSe* ce court-circuit -fa la tension ce sou-t-are lors J. 'u.ia opération. valeurs ce clauses ainsi déterminées per jettent d = culc-ler 'apris le .3 eue ace et 11 enr egistr ement ces mesures) la répartition en fréquences ce classas ce la curée ce 15 court-circu.it par simple soustraction es ceux valeurs de classes consicuti'/ss o Ces ceur: proc^ces connus jusqu® à présent ne permettent donc qu'après une élaboration longue et onéreuse la détermination de la répartition en fréquences de classes des durées de court-circuit 20 et d'échauf.cernent„ ou dans le second cas seulement de la durée de court-circuit. A cause du délai s!écoulant entre la mesure et le résultat de leur élaboration (répartition de la fréquence de classes sous forme c'ur. protocolle d'essai ou histogramme) , les deux procédés ne permettent pas, lors d'un dérangement, p.ex. dans la 2 5 comportement de fusion de l'électrode d'apport, d'éliminer immédiatement l'irrégularité survenue par une installation appropriés ce commande ou de régulation„ Kn outre, une classification uniquement basée sur la caractéristique de durée de court-circuit, o.ex., nJ-a qu'un sens limité 3h dans la mesure oùf comme cela est le cas pour les électrodes à gouttes moyennes ou fines, compte-tenu de leur caractéristique de passage spéciale, le passage ces gouttes s'effectue sans court-circuit, de façon prus ou moins diffuse. Le but ce la' présente invention consista à établir un pro-3E cédé, permettant de déterminer pendant le soudace la répartition en fréquences de classes de certaines caractéristiques d'amplitude ou ce temps de la tension ou de l'intensité de soudace, de les comparer £ ces répartitions de référence et signaler l'irrégularité BAD ORIGINAL 69 05642 3 2003069 lors ci*un ;cart trop important c'a ces répartitions ce références connus.» ; il exista en outre la possibilité c * éliminer l'irrégularité à l'aide d'un dispositif Ce régularisation appropria dans l'installation de soucac-e. 5 Conformément a l'invention ce but est atteint par la dé termination électronique de la fréquence de classe d'au moins une variable stochastique d'un paramètre de soudage, en particulier de la durée des impulsions corresponcants au court-circuitage de l'aie, la détermination électronique d'une courbe comparative de fréquen-10 ces de classes de la variable analysée, en rapport avec la qualité et la rentabilité du soudage, et la comparaison électronique des courbes de fréquences réelles et de référence pendant le processus de soudage. Avec l*aide préférentielle d'un dispositif électronique de 13 commande numérique, on peut ainsi interpréter la tension ou l'intensité ce soudace analogique et classer d'après leur grandeur les caractéristiques correspondantes (variables stochastiques) comme, et de préférence, le délai de court-circuit, le délai d'échauffe-ment, la position des valeurs extrêmes relatives et des valeurs 20 instantanées. Les différentes caractéristiques incombant a une classe de caractéristiques sont sommées électroniquement et leur nombre est emmagasiné en tant que valeur de classe. Le procédé permet en outre, en les comparant, de déterminer les écarts entre la courbe des fréquences de classes et la courbe 2 5 ce référence. Le procédé permet encore, en comparant les écarts de la courbe de fréquences de classes et de la courte de référence, d'intervenir dans le processus de soudage par commande ou par régularisation pour récuire l'écart; il permet aussi denarquer automati-30 quement un endroit déterminé eu cordon ce soudure. Le dispositif permettant l'exécution du procédé conforme à l'invention comprend un convertisseur analogique- numérique commandé par des paramètres de soudage, un classeur commandé par des paramètres de soudage transformés, une mémoire de valeurs de clas-35 ses, et un dispositif d'affichage respectivement d'enregistrement de valeurs de classes. Dans un stade plus élaboré du développement de l'invention, le dispositif comprend en outre un comparateur comparant les va BAD ORIGINAL 69 05642 4 2003069 leurs de classes stockées dans la mémoire de valeurs de classes a-vec les valeurs de référence (limites) programmées et un marqueur commandé par le comparateur lors du dépassement ou non de la valeur de référence. 5 On prévoit en outre une installation de régulation de la ma chine à souder, commandée par le comparateur et réglant les écarts. Le marqueur peut être aussi bien un rayon laser dirigé sur ou à côté du cordon de soudure laissant sur la pièce à usiner une tache de pénétration, qu'un appareil enregistreur à bandes synchro-10 nisé par la longueur du cordon de soudure. Le dispositif d'affichage resp. d'enregistrement peut être constitué par une imprimeuse rapide ou un enregistreur XY. L'invention est expliquée dans ses détails à l'aide des dessins ci-joints, représentant les formes de réalisation préfé-15 rêes de l'invention. La figure 1 représente an schéma de forme de réalisation d'un dispositif conforme à l'invention. La figure 2 représente un schéma d'une forme de réalisation différente d'un dispositif conforme à l'invention. 20 La figure 3 représente deux courbes de répartition typiques des durées de court-circuit, enregistrées à l'aide du dispositif conforme à l'invention. . Nous revenons à la figure 1, qui représente une forme de réalisation préférée du dispositif conforme à l'invention.A l'aide 25 du convertisseur analogique-numérique "ADU", la tension de soudage analogique Us (t) est transformée en une information numérique; dans le classeur "K" l'information numérique est classée suivant les caractéristiques désirées; le nombre d'événements par classe de caractéristiques est sommé et stocké dans les mémoires 30 de valeurs de classes "KS". Les mémoires de valeurs de classes sont interrogées après l'enregistrement des mesures par l'intermédiaire d'une commande d'imprimeuse "ST" et l'information stockée est imprimée à l'aide d'une imprimeuse "Dr" et/ou représentée sous forme d'histogramme 35 par l'enregistreur "XY". Cet appareillage rend possible la recherche de la répartition en fréquences de classes de la durée de court-circuit, de la durée d'échauffement, de la position des valeurs extrêmes et des 69 05642 2003069 valeurs instantanées, c'est-à-cirs la r^pafbi^ion co- la Censitî £'amplitude ces Masures intéressantac psnCant le ;;ai3Cc et la représentation ce ces c-ranc 5 un cas d'application, particulier respectivement une possi bilité raisonnable d'utilisation se présente lors de la recherche du comportement de fusion de matières d'apport (de même sous gaz protecteur), lors de la recherche des qualités de soudage d'installations de soudage avec ou sans variation commandée ou réglée du 10 gaz protecteur, et, en définitive, lors de tout travail de recherche par l'avantage de l'enregistrement de mesure rapide et de .l'exploitation des résultats des mesures. La figure 2 représente une autre forme de réalisation ce l'installation. Il s'agit d'un appareillage, élargi selon figure 15 1, permettant une comparaison ces valeurs-limites entre valeurs de classes respectivement répartitions de fréquences de classes et valeurs de référence respectivement répartitions de valeurs de référence . Le comparateur "V" compare les valeurs de classe stockées 20 dans les mémoires de classe HKSH aux valeurs-limites programmées» lors du dépassement ou non des valeurs-limites, le marqueur "M" reçoit un signal électrique qui provoque par son intermédiaire un repérage de préférence du cordon de soudure, et/ou signale le comportement divergent du soudage. Le signal électrique peut aussi 25 être utilisé pour régulariser le comportement divergent du soudage respectivement effectuer un réglage optimum par l'intermédiaire d'un dispositif de régulation "R" dans l'aippareil de soudage *SM". La figure 3 représente deux courbes de répartition des durées de court-circuit typiques, enregistrées lors d'un soudage 30 automatique sous gaz protecteur (Co2). La courbe de répartition représente la répartition de référence optima d'une installation de soudage déterminée (tension de soudage Us= + 19V, intensité de soudage Is= 2oo A, diamètre du fil d= 1,6 ram). L'ordonnée représente les valeurs de classes en nombre de court-circuits par seccn-35 de N, l'abscisse les limites de classe T en millisecondes. L'appareillage représenté par la figure 2 est avantageusement prédisposé au contrôle de qualité et à la surveillance automatique lors de la fabrication d'électrodes et de machines de sou BAD ORIGINAL 69 05642 O 2003069 dure, car tout écart intolérable pour la qualité iainima requise peut être affichée par l'expression "Oui - Non" du marqueur. Ce procédé et l'appareillage peuvent en outre être employés avantageusement pour le contrôle eu déroulement eu soudage du cordon ce 5 soudure; on peut éventuellement réduire les dépenses .de contrôle des soudures soumises à celui-ci par le contrôle direct pendant le soudage. La probabilité d'erreurs et donc de déchets dans les cordons de soudure, traités en déviant du comportement optimum de la soudure est en effet, l'expérience le montrant, supérieure à celle 10 où les cordons de soudure sont traités dans des conditions optima. Par cette commande ou régulation automatique du déroulement du soudage par l'intermédiaire du réglage de la machine à souder fondée sur l'écart de la répartition de référence de la fréquence de classe, on aboutit à un procédé de régulation nouveau par rap-15 port à des procédés connus qui règlent la machine à souder en partant d'un écart de la tension ou de l'intensité de soudage de référence. L'avantage du nouveau procédé à protéger réside dans le fait que c'est bien le déroulement dynamique de la tension de soudage avec ses variations de tension caractéristiques du passage de 20 matière, qui constitue la grandeur d'entrée du circuit ce régulation et non pas, comme pour les procédés connus, la valeur moyenne de la tension ou ce l'intensité de soudage. La courbe de répartition B représente une courbe déviant fortement de la courbe ce répartition de référence A; l'intensité 25 de soudage Is = 25oA, trop forte, a pu s'établir çr§ce à la trop forte vitesse de progression du fil. un dispositif de régulation dans la machine à souder permet ce régler l'intensité de soudage de façon & ce que la courbe ce répartition se replace entre les répartition limites C et I. 30 Bien entendu l'invention n'est pas limitée aux modes d'exé cution représentés et décrits qui n'ont été choisis qu'à titre d'exemples. bad original 69 05642 7 2003069 REVENDICATIONS 1. Procédé de contrôle, de commande et/ou de régulation du déroulement de l'opération de soudage lors de l'emploi des méthodes de soudage à l'arc et de soudure électrique sous scorie avec 5 fusion d'une ou de plusieurs électrodes, caractérisé par la recherche par voie électronique de la fréquence de classe d'au moins une variable stochastique d'un paramètre de soudage, en particulier de la durée d'impulsion correspondant au court-circuitage de l'arc ou d'autres caractéristiques, la recherche par voie électro-10 nique d'une courbe de comparaison de la fréquence de classe des variables analysées, fondée sur la qualité et la rentabilité de la soudure, et comparaison électronique de la courbe de fréquences réelle avec la courbe de fréquences de référence pendant le déroulement de l'opération de soudage. 15 2. Procédé, selon la revendication 1, caractérisé en ce que par la comparaison, les écarts entre la courbe de fréquences de classes et la courbe de référence, sont signalés par exemple de façon électrique, électromécanique, optique ou acoustique. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce 20 que la comparaison des écarts entre la courbe de fréquences de classes et la courbe de référence intervient dans le processus de soudage par voie de commande ou de régulation dans le sens de la réduction des écarts. 4. Procédé selon les revendications 1 à 3, caractérisé en ce 25 que lors d'un écart entre la courbe de fréquences de classes et la courbe de référence, l'endroit correspondant du cordon de soudure est marqué de façon appropriée. 5. Un dispositif permettant l'exécution du procédé suivant les revendications 1 à 4, caractérisé par un convertisseur analo- 30 gique- numérique commandé par un paramètre de soudage, par un classeur commandé par le paramètre de soudage transformé, par une mémoire de valeurs de classes, par un dispositif d'affichage respec tivement d'enregistrement des valeurs de classes* 6. Le dispositif selon la revendication 5, caractérisé par un 35 comparateur comparant les valeurs de classes stockées dans la mémoire de valeurs de classes aux valeurs de référence (-limites) programmées et par un marqueur commandé par le comparateur lors du dépassement, ou non, de la valeur de référence. 69 05642 8 2003069 7. Le dispositif selon la revendication 5, caractérisé par une installation de régulation de la machine à souder, éliminant les écarts et commandée par le comparateur. 3. Le dispositif selon la revendication 6 ou 7, caractérisé 5 en ce que le marqueur utilisé est constitué par un rayon laser, dirigé sur ou à côté du cordon de soudure, laissant sur la pièce à usiner une tache de pénétration. 9. Le dispositif selon la revendication S ou 7, caractérisé en ce que le marqueur utilisé est constitué par un appareil enre- 10 gistreur à bances synchronisé par la longueur du cordon de soudure. 10. Le dispositif selon une des revendications 5 à 9, caractérisé en ce que le dispositif d'affichage et d'enregistrement est constitué par une imprimeuse rapide. 11. Le dispositif selon une des revendicatiore 5 à 9, caracté-15 risé en ce que le dispositif d'affichage et d'enregistrement est constitué par un enregistreur XY.