Brevet FR2046736A1 — publié le 19710312

i 2046736 10 15 20 Le raccord de tôles avec une préparation des bords et un surhaussement uniforme donné du cordon donne lieu à des difficultés lors de l'utilisation de procédés mécaniques. Lors du soudage bout à bout de tôles épaisses, il est nécessaire de prévoir une prêpcrà-tion soigneuse des bords de soudage afin de pouvoir garantir une résistance ultérieure qui corrseponde à celle des autres parties de la pièce. Les difficultés proviennent du fait que des tôles particulièrement longues ne présentent absolument aucune préparation uniforme du cordon. 11 en découle un joint de largeur variable dans le sens du raccord des tôles. Plus particulièrement dans la construction navale, on attache une grande importance à un surhaussement déterminé, d'un maximum de conformité, de la matière d'apport. Lorsqu'il s'agit de panneaux de bateau d'une épaisseur de 25 à. 35 mm, il faut prévoir, par exemple, la préparation d'un cordon en X et qui s'effectue généralement suivant le procédé de coupage autogène ou au plasma. Lors du soudage des panneaux, il faut que l'épaisseur du bourrelet de soudure (ou du surhaussement du cvrdon) soit en un rapport déterminé à l'épaisseur de la tôle. Ce n'est qu'ainsi qu'une résistance uniforme de tous les points de soudure peut être garantie. De ce fait, il faut prévoir, d'une part, un degré de remplissage suffisant et, d'autre part, le surhaussement le plus avantageux du cordon. Les difficultés citées plus haut sont accrues p*r le fait que les pièces préparées pour un cordon en X doivent être soudées les unes aux autres des deux côtés, c'est-à-dire du haut et du bas lorsque les tôles sont installées horizontalement. Une possibilité réside dans le fait qu'après l'achèvement de la moitié supérieure du cordon en X, la pièce soit retournée pour souder ensuite l'autre moitié du cordon en X également dans la position normale. Cependant une telle manoeuvre de retournement n'est pas possible sans plus lorsqu'il s'agit de grandes pièces encombrantes et lourdes qu'il faut envisager ici en premier lieu. En ne tenanl^compte de la grande place nécessaire à cette fin, il faut prévoir des outils de levage spéciaux coûteux. Pour cette raison il est préférable d'éviter un retournement des pièces et d'achever la seconde moitié du cordon par un soudage au plafond. Cependant, un soudage au plafond convenable n'est pas aisé à effectuer suivant le procédé de soudage automatisé à l'arc électrique. D'autre part, on ne peut demander à aucun soudeur de souder au plafond et à la main des cordons de soudure en plusieurs couches pouvant atteindre une longueur de plu- 25 30 40 70 20546 2 2046736 sieurs mètres. Pour cette raison, un compromis prévoit une préparation asymétrique du cordon en X, et ce, de manière que le joint de soudure se situant sous la tôle et qui doit être rempli par le soudage au plafond difficile, ne soit que faible par rapport au S joint situé à la face supérieure de la tôle, de manière qu'il puisse être rempli par un faible nombre de couches. Cependant, lorsqu'on se base sur le fait que les irrégularités lors de la préparia-tion des bords se répartissent proportionnellement uniformément sur la partie supérieure et la partie inférieure plus petite du joint 10 de soudure, cette même irrégularité proportionnelle se manifeste considérablement plus fortement dans la petite section transversale M corBon^àl soulu£eUque sur la section transversale supérieure plus grande du cordon. Il en découle désavantageusement, plus particulièrement dans le cordon inférieur soudé au plafond,alternati-15 vement des surhaussements et des sous-haussements trop importants du cordon de soudure. On s'est évidemment déjà efforcé de perfectionner et de donner une plus grande précision aux procédés utilisés pour la préparation des bords, plus particulièrement lors des procédés de coupage auto-20 gène ou au plasma. Cependant, ces efforts sont limités par la matière utilisée. Par exemple, une préparation peu précise des bords à souder, malgré des outils de coupage travaillant d'une manière excellente, peuvent provenir d'une structure non-plane des tôles et elle ne peut être évitée partiellement que par un réglage précis 25 en hauteur du chalumeau de coupage lors du processus de coupage. Il est donc évident que de tels manques de précision peuvent entraîner une modification delà section transversale du cordon de soudure sur toute la longueur de ce dernier. - En ae tenant pas compte des variations dans la largeur du joint 30 à la suite d'une préparation non précise du cordon, il se manifeste additionnellement des difficultés lors de l'exécution des travaux de soudage au moyen du procédé MI6 (sous gaz inerte) entièrement automatique, envisagé plus spécialement ici et qui proviennent de l'installation de soudage elle-même. On ne peut ni espérer que la 35 quantité de matière d'apport amenée par l'arc électrique par unité de temps soit constante (appareil d'avancement du fil), ni s'attendre en principe à une tension stable du réseau et, de ce fait, à tin rendement constant de la fusion électrique. Afin de pouvoir garantir malgré tout un soudage convenable des 40 pièces, il est donc nécessaire d'adapter l'amenée de la matière d'apport à la section transversale envisagée dans chaque cas, du 70 20546 3 2046736 cordon. Jusqu'à présent, ceci n'a été possible que manuellement, mais non dans les procédés de soudage automatiques. L'invention vise à éliminer les désavantages décrits plus haut, c'est-à-dire à permettre une adaptation de l'introduction de la 5 matière d'apport à des sections transversales qui se modifient du joint de soudure. A cette fin, l'invention propose de prévoir un dispositif d'exploration précédant le chalumeau de soudage et qui engage le joint de soudure en mesurant ainsi la profondeur et/ou la largeur de ce dernier, tandis qu'au dispositif d'exploration est 10 associé un dispositif qui transforme les valeurs mesurées en signaux afin de commander l'introduction de la matière d'apport. Par exemple, lors d'un élargissement de la section transversale du joint de soudure, par exemple en raison d'une modification de 1*écartement entre les flancs ou d'un accroissement de l'angle 15 d'inclinaison des flancs\ le dispositif d'exploration s'abaisse plus profondément dans le joint de soudure. Ce mouvement d'abaissement du dispositif d'exploration est exploité en tant que signal pour l'accroissement de l'avancement du fil d'apport et/ou la réduction de l'avancement du chalumeau et/ou la modification du courant de 20 soudage et/ou de la tension de soudage et, dans les deux cas, l'amenée de la matière d'apport est accrue. Dans le cas inverse, il est évidemment possible d'obtenir de la même manière une réduction de l'amenée de la matière d'apport. Outre la mise en oeuvre du dispositif d'exploration conforme à 25 l'invention lors du soudage à couches en cuvette, le dispositif conforme à l'invention a également fait ses preuves plus particulièrement pour l'exploration des flancs d'un joint de soudure disposé en position au plafond. Lorsque le cordon de soudure est disposé dans une position au plafond, les irrégularités lors de la préparà-30 tion des bords influencent la section transversale du cordon. Des accroissements de la section transversale du cordon jusqu'à 100% et des diminutions de cette dernière jusqu'à 50! ne sont pas rares. De telles différences élevées se manifestent plus particulièrement lors dâa préparation asymétrique du cordon en X, Il en découle 35 désavantageusement, alternativement un surhaussement trop important du' cordon ou un creusement trop important dé ce dernier. En utilisant le dispositif conforme à l'invention, l'introduction de la matière d'apport est influencée de manière qu'on obtienne un cordon présentant pratiquement un surhaussement de valeur identique du 40 cordon de soudure. 70 20546 4 2Ô46736 On connaît des dispositifs d'exploration dans lesquels on utilise des rouleaux ou des patins de glissement comme éléments d'exploration. Cependant, il s'agit, dans ce cas, de régler l'espacement entre le chalumeau et la pièce lors du soudage ou du coupage au 5 chalumeau, mais non de la commande de l'amenée de la matière d'apport. En détail, l'invention se caractérise du fait que le dispositif de l'exploration mécanique est constitué par un levier articulé à un point fixe et dont une extrémité est munie d'un élément tâteur, taii-10 dis qu*à son autre extrémité est associé un élément de déplacement. L'élément de déplacement, réglé en dépendance de la profondeur de pénétration du dispositif d'exploration, est utilisé, par exemple directement, en raison de sa modification, pour influencer l'avancement de la matière d'apport et/ou le courant de soudage et/ou la ten-15 sion de soudage et/ou la vitesse de déplacement du dispositif de soudage. Cependant, il est également possible d'utiliser la modification de l'élément de déplacement indirectement comme élément de réglage, et dans ce cas, l'élément de déplacement est prévu, par exemple, dans 20 une commutation de pont, le réglage étant effectué au moyen de la tension différentielle du pont» Un développement de l'invention propose que l'élément de déplacement soit constitué par une résistance réglable, par un condensateur, par une bobine d'induction ou iimilaire qui, de préférence, 25 présente une caractéristique non linéaire sur le trajet de déplacement. En raison de cette caractéristique non linéaire sur le trajet de déplacement des éléments de déplacement, il est possible de régler la hauteur de remplissage, la faible fonction non linéaire de 1'avancement du fil et/ou la vitesse de déplacement et/ou le courant de 30 soudage et/ou la tension de soudage. En ce qui concerne la construction des éléments d'exploration, l'invention propose que ces derniers soient formés par des rouleaux. Suivant une autre forme d'exécution des éléments d'exploration, l'invention propose que les dits éléments d'exploration soient for-35 més par des tâteurs capacitifs et/ou induetifs. Ces tâteurs servent alors pour désaccorder la fréquence d'un circuit émetteur de haute fréquence, la fréquence étant utilisée comme signal de réglage. Il s'est avéré que le signal nécessaire pouvait être obtenu plus particulièrement lors de l'utilisation d'un tâteur capacitf qui, de ma-40 nière connue est utilisé pour désaccorder un circuit émetteur de 70 20546 s 2Û46736 haute fréquence. Une autre forme d'exécution de l'invention dans laquelle la largeur de l'ouverture du joint de soudure est utilisée pour des buts de réglage, se caractérise du fait que l'élément d'exploration 5 est muni de deux rouleaux qui roulent, chacun, sur un flanc du joint de soudure et dont l'écartement l'un par rapport à l'autre se modifie au moins suivant la modification de la section transversale du joint de soudure, cette modification de l'écartement représentant une valeur mesurée pour le signal pour^modification de l'introduc-10 tion de la matière d'apport. A cette fin, il est avantageux de maintenir les rouleaux à un niveau constant se rapportant par exemple à la surface de la pièce à traiter. Ceci peut être obtenu d'une manière simple et avantageuse du fait que les rouleaux sont disposés sur un chariot se déplaçant le long du joint de soudure. 15 Dans une autre forme d'exécution, l'invention propose que les deux rouleaux de l'élément d'exploration et qui roulent chacun sur un flanc du joint de soudure, soient chacun disposé sur un axe et que les deux axes puissent pivoter autour d'un point de pivotement coaaun, la modification de l'angle des axes représentant une valeur 20 mesurée pour le signal pour la modification de l'introduction de la matière d'apport. Une telle réalisation présente l'avantage que lors d'un surhaussement de l'un des flancs du joint de soudure et d'un abaissement, correspondant à ce surhaussement, de l'autre flanc, il ne se 25 produit pa* de signal pour la modification de l'introduction de la matière d'apport. Dans le cas cité ci-dessus, une modification de l'introduction de la matière d'apprrt n'est pas nécessaire étant donné qu'il ne se produit qu'un déplacement latéral du joint de soudure, tandis que le volume de remplissage ne se modifie pas. 30 Par contre, lorsque les surhaussements et/ou les abaissements aux points opposés des flancs du joint de soudure sont différents, l'introduction de la matière d'apport est influencée de manière correspondante, c'est-à-dire que l'angle entre les deux axes se modifie. La modification de l'angle représente donc une valeur mesurée pour 35 le signal pour l'introduction de la matière d'apport. Conformément à l'invention, un autre accroissement de la précision lors du réglage de l'introduction de la matière d'apport peut être obtenu du fait qu'au chalumeau de soudage en associe un dispositif pour mèsurerle surhaussement du cordon de soudure et pour 40 transforme* les valeurs mesurées- en signaux qui servent à corriger 70 20546 6 2046736 l'avancement de la matière d'apport et/ou le courant de soudage et/ou la tension de soudage et/ou la vitesse de déplacement du dispositif de soudage. Plusieurs formes d'exécution, données à titre d'exemple non li-5 mitatif, sont représentées aux dessins annexés, dans lesquels : La fig. 1 est une vue en perspective d'une forme d'exécution d'un dispositif d'exploration travaillant avec un rouleau. La fig, 2 est une forme d'eàêcution dans laquelle le rouleau tâteur est guidé sur le cordon de soudure lors du travail en posi-10 tion au plafond; La fig, 3 est une vue en perspective d'une autre forme d'exécution d'une exploration par rouleau. La fig. 4 ést une vue en plan d'un dispositif d'exploration à. deux rouleaux. 15 La fig, 5 est une vue en plan d'un dispositif d'exploration à rouleaux disposés perpendiculairement aux flancs d'un joint de soudure. Suivant la fig. 1, un rouleau tâteur 10 est disposé à l'extrémité d'un levier 12 pouvant pivoter autour d'un point de pivotement 20 11. Au dessin, le rouleau tâteur 10 engage le flanc 13 des deux flancs 13, 14 du joint de soudure. Un dispositif dé support repéré par 15 et portant le levier 12, est fermement relié au chalumeau de soudage repéré par 16 et représenté schématiquement. Cependant, le levier peut également être articulé à un autre point du bâti de 25 machine. L'extrémité libre 17 du levier 12 agit sur une résistance 18 de manière que les modifications de l'angle 19 et provoquées par les modifications de la largeur du joint de soudure, entraînent une modification de la tension branchée aux bornes 20, 21 de la résistance 18. Dans la forme d'exécution représentée, la résistance 18 30 est directement connectée dans le circuit de courant d'un moteur d'entraînement 22 pour les rouleaux 23 d'un dispositif d'avancement du fil d'apport. Suivant la modification de la tension aux bornes 20, 21, la vitesse de rotation du moteur 22 est modifiée, ce qui fait que la vitesse d'avancement du fil d'électrode 24 puisse être 35 accrue ou réduite. Cependant, il est également possible de connecter la résistance directement dans le circuit de courant de soudage ou dans le circuit de courant pour la vitesse de déplacement du dispositif de soudage. Pour plus de clarté, aucun des deux circuits de courant n'a été représenté à la figure. En outre, il est possi-40 ble de remplacer la résistance 18 par Un émetteur inductif ou capa 70 20546 7 2046736 citif et d'utiliser ce dernier ensuite pour la modification de l'avancement du fil et/ou du courant de soudage et/ou de la tension de soudage et/ou de la vitesse de déplacement du dispositif de soudage. La fig. 2 représente une forme d'exécution de l'invention dans 5 laquelle la matière d'apport déjà introduite est explorée lors du soudage au plafond. Cette forme d'exécution comprend un rouleau tâteur 10 qui est fixé à un levier angulaire 25. Le levier angulaire 25 est articulé au dispositif de support 15 qui est fermement relié au chalumeau de soudage 16. L'extrémité libre du levier an-1° gulaire 25 est munie de deux bras. Chacun des bras 26, 27 agit sur chaque fois une résistance. La résistance 28 est connectéi, de la manière décrite plus haut, dans le circuit de courant du moteur d'entraînement 22 pour le dispositif d'avancement du fil d'apport. Par contre, la seconde résistance 29 est connectée dans le circuit 15 de la source de courant de soudage repérée par 30 et représentée schématiquement. La source de coura&t peut être formée, par exemple, par un redresseur CP à réglage de courant par transducteur ou bien par un redresseur à réglage de courant électromécanique. Par la modification de l'angle 19 à la suite d'une modification de sur-20 haussement envisagé du cordon de soudure, les deux résistances 28, 29 sont déplacées de manière correspondante, de façon que la tension modifiée, pouvant être branchée aux résistances, agisse pour modifier l'introduction de la matière d'apport. Dans la forme d'exécution suivant la fig, 3, le rouleau tâteur 25 io est disposé sur une barre de poussée 30 qui peut être déplacée verticalement dans un guidage 31 fermement relié au chal_umeau de soudage 16 représenté schématiquement. Le chalumeau de soudage 16 est relié, par exemple par l'intermédiaire d'un bras 32, à un chariot 33. Le chariot 33 peut être déplacé sur des rails 34. L'en-30 traînement du chariot 33 et, par conséquent, du chai tuneau s'effectue par l'intermédiaire d'un moteur d'avancement 35. A l'extrémité libre de la barre de poussée 30 est fixée une aiguille indicatrice 36 qui agit sur une résistance 37 lors de la modification de la hauteur du rouleau 10 et, par "conséquent, de la barre de poussée 30. 35 La résistance 37 est connectée dans le circuit de courant du moteur d'avancement 35 et, de ce fait, la vitesse de déplacement (avancement) du chalumeau et celle de l'introduction dçfta matière d'apport sont influencées. Dans une autre forme d'exécution représentée à la fig. 4, on utilise, pour l'exploration des flancs 13, 14, deux rouleaux tâ- 70 20546 8 2046736 teurs 39, 40, disposés à écartement l'un de 1*autre sur un axe commun 38. Par un ressort de compression 41, disposé entre les rouleaux 29, 30, ces derniers sont pressés contre la face (13 ou 14) associée du joint de soudure. L'axe.38 est porté par un cadre 42 qui, 5 à son tour, est disposé sur un chariot se déplaçant sur les roues 43, 44, prévues de part et d'autre du joint de soudure. De ce fait, les rouleaux tâteurs 39, 40 sont maintenus au même niveau, en se rapportant à la surface 45 des deux pièces 46, 47 à souder l'une à l'autre. 10 DAns la forme d'exécution de la fig. 4 également, les modifica tions de la largeur du joint de soudure 13, 14 sont exploitées dans des buts de réglage, A cette fin, le rouleau 39 est muni d'une résistance 48 réalisée de la manière décrite plus haut et qui, dans cette figure, est conn-ectée dans le circuit de courant d'un moteur 15 d'entraînement 22 d'un dispositif d'avancement du fil d'apport, tandis que l'aiguille indicatrice 49 est reliée au rouleau 40 en vue du déplacement de la résistance 480 Cependant, il est également possible de fixer la résistance 48 à l'une des extrémités et l'aiguille indicatrice à l'autre extrémité du ressort de compression 41, 20 Lorsque la largeur du joint de soudure se modifie et, de ce fait, également l'écartement entre les rouleaux tâteurs 3®, 40, il en découle un déplacement de la résistance 48 et l'introduction de la matière dsapport est influencée, La fig. 5 représente une autre forme d'exécution de l'invention 25 et dans laquelle les rouleaux tâteurs 50 et 51 qui roulent chacun le long d'un flanc 13 oui4 du joint de soudure, sont disposés chacun sur un axe 52 ou 53. Les extrémités inférieures 52a, 53a des axes 52, 53, sont articulées à un chariot 54 représenté schématiquement et elles peuvent pivoter autour d'un point de pivotement com-30 mun 55, tandis que les extrémités libres 52b, 53b agissent en tant qu'aiguille indicatrice sur une résistance 56, Entre les axes 52, 53 est disposé un ressort de compression 57 afin que les rouleaux tâteurs 50, 51 puissent être pressés contre les flancs 13, 14. Ainsi que représenté par exemple à la fig. 1, la résistance 56 55 peut être connectée directement dans un circuit de courant d'un dispositif d'avancement du fil d'apport. La forme des rouleaux tâteurs représentés aux figs, 1 à 5 dépend de la forme du joint de soudure. Les rouleaux tâteurs peuvent . présenter, par exemple, un profil plat, arrondi ou cunéiforme, 40 Les dispositifs représentés aux figs. 1, 3, 4 et 5 peuvent éga lement être utilisés pour l'exploration de matière d'apport déjà 70 20546 9 2046736 introduite. En ce qui concerne cette utilisation, l'invention prévoit qu'entre les éléments tâteurs ét la commande à poursuite soit intercalé une mémoire, retardant le temps^du type connu. Le but de cette mémoire est d'obtenir une influence précise dans le temps 5 du processus de soudage en dépendance du signal exploré. En outre, il est évident que les dispositifs d'exploration et les circuits de courant de commande représentés aux figs, 1 à 5 peûv_ent être inter-changés. Par exemple, il est également possible d'influencer la vitesse de déplacement ou le courant de soudage à l'aide du dispositif 10 d'exploration de la fig. 5. En outre, il est possible d'utiliser les formes d'exécution représentéés aux figs. 1, 3, 4 et S pour l'exploration d'un joint de soudure en position au plafond. De même, le dispositif conforme à l'invention peut également être utilisé pour influencer l'introduc-15 tion de la matière d'apport dans des cordons verticaux, par exemple lors du soudage de récipient. 70 20546 10 2046736 REVENDICATIONS 1.- Dispositif pour la commande de l'introduction de la matière d'apport lors du soudage à l'arc électrique, caractérisé en ce qu' on prévoit un dispositif d'exploration mécanique qui précède le chalumeau de soudage et qui engage le joint de soudure en mesurant la S profondeur et/ou la largeur de ce dernier, tandis qu'au dispositif d'exploration est associé un dispositif qui transforme les valeurs mesurées en siganux pour la commande de l'introduction de la matière d'apport. 2.- Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce 10 que le dispositif d'exploration mécanique est formé par un levier articulé à un point fixe et dont l'une des extrméités est muni d'un élément tâteur, tandis qu'à son autre extrémité est associé un élément de déplacement. 3.- Dispositif suivant les revendications 1 et 2, caractérisé 1S en ce que l'élément de déplacement est formé par une résistance réglable, un condensateur, une bobine d'induction ou similaire qui présentent, de préférence, une caractéristique non-linéaire. 4.- Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé en ce que l'élément tâteur est formé par des rouleaux. 20 5.- Dispositif suivant les revendications 1 à 4 prises dans leur ensemble, caractérisé en ce que l'élément tâteur est formé par un tâteur capacitif ou inductif. 6.- Dispositif suivant les revendications 1 à 5 prises dans leur ensemble, caractérisé en c§fque l'élément tâteur est muni de 25 deux rouleaux dont chacun roule sur un des flancs du joint de soudure et dont l'écartement l'un de l'autre se modifie au moins suivant la modification de la section transversale du joint de soudure, cette modification de l'écartement représentant une valeur mesurée pour le signal pour la modification de l'introduction de la matière 30 d'apport. 7,- Dispositif suivant les revendications 1 à 6 prises dans leur ensemble, caractérisé en ce que les deux rouleaux de l'élément tâteur et qui roulent chacun sur un des flancs sont disposés chacun sur un axe et en ce que les deux axes peuvent pivoter autour d'un poi_jit 35 de pivotement commun, la modification de l'angle des axes représentant une valeur mesurée pour le signal pour la modification de 1'introduction de la matière d'apport. 40 70 20546 ii 2046736 8;- Dispositif suivant les revendications 1 à 7 prises dans leur ensemble, caractérisé en ce qu*au chalumeau de soudage on associe un dispositif pour mesurer le surhaussement du cordon de soudure et pour transformer les valeurs mesurées en signaux qui ser-5 vent à la correction de l1avancement de la matière d*apport et/ou du courant de soudage et/ou de la tension de soudage et/ou de la vitesse de déplacement du dispositif de soudage.