Brevet FR2051677A1 — publié le 19710409

La présente invention a pour obJet un procédé de soudage fin du type EIG, plus particulièrement de minces plaques ou feuilles d'aluminium, et une source de courant pour la mise en oeuvre de ce procédé. Le soudage du tyne TIG au courant alternatif fourni à partir d'un transformateur de soudage en association avec la superposition d'une haute fréquence pour l'amorcage et la stabilisation de l'arc électrique est largement utilisé dans l'industrie. En tant que procédé de 'soudage fin, il est caractérisé par-l'utili- sation de petits chalumeaux, généralement refroidis à l'air, par de faibles diamètres des électrodes de tungstène et par des faibles intensités du courant (valeurs efficac-es des courants alternatifs sinusoldaux). Pour obtenir des soudures optimales, il importe surtout, pour ce procédé, de maintenir faible l'apport de chaleur, dû à l'arc électrique, dans la pièce à usiner. Le soudage TIG connu aux. courants alternatifs sinusoïdaux présente l'inconvénient de ne pas pouvoir diminuer à volonté l'intensité du courant de soudage pour obtenir un apport minimal de chaleur. Suivant letype-de, brûleur et le diamètre de l'électrode de tungstène utilisée, l'intensité minimale applicable du courant de soudage est limitée par la limite-de stabilité de l'arc électrique. A une certaine intensité minimale du courant de soudage, qui est l'intensité critique du courant de soudage Icrit eff, l'arc brûle très irrégulièrement, chatnge continuellement sa position et forme un cordon défectueux. L'apport de chaleur trop élevé pour produire des fine soudures et les déformations des pièces à souder ou des éléments de structure, sensibles aux dilatations constituent des inconvénients importants.Le champ d'a plication du soudage connu au courant alternatif est, de ce fait, fortement limité, compte tenu de l'épaisseur minimale de la feuille métalli- que pouvant être soudée. Le but de l'invention consiste à éliminer les défauts~préci- tés et à élargir le champ d'application du - soudage TIG au courant alternatif. L'invention a pour but de créer un procédé et une source de courant pour le soudage fin TIG, notamment de minces plaques ou feuilles d'aluminium, à l'aide desquels l'apport de chaleur requis dans la pièce à souder peut être réduit au minium. Le procédé de, l'invention est caractérisé par le soudage avec des courants alternatifs sinuseïdaux à suppression partielle d'une alternanee-. La source de courant pour effectuer le procédé est un transformateur de soudage à caractéristique intensité-tension raide sur le côté secondaire duquel est branché un thyristor à commande électronique. En faisant varier l'angle de commande a dans là zone 0 A &alpha; Pour maintenir la stabilité de l'arc, surtout pour des angles de commande cl > 900, l'amplitude du courant de-soudage à suppression partielle d'une alternance doit être égale ou supérieure à la valeur de pointe du courant critique de soudage, de sorte que @e maintien de cette condition d'amplitude est absolument indispensable pour le procédé selon l'invention. L'invention permet avantageusement d'obtenir que, tout en conservant un arc électrique stable, on suisse déplacer le courant de soudage minimal applicable vers des valeurs notablement plus basses par rapport au soudage TIG connu au courant alternatif. t'apport de chaleur est réduit à tel point. qu'on peut souder, par exemple, les plus minces feuilles d'aluminium. Les déformations observées pouvant être réduites au minimum. L'effet de purification électromécanique, indispensable pour le soudage- d'alumi.nium--au courant alternatif, est éalement- conservé- dans le procédé de l'invention.On peut aussi avantageusement appliquer le procédé au soudage. d'autres matières en feuilles de-faible-;épaisseur non encore maîtrisées jusqu'à présent, Le procédé se prête en outre -aussi au soudage de plaques-plus épaisses, i' angle--' de commande étant réglé au minimum, tandis- qu1on fait varier le courant de soudage effectif requis, par l'amplitude du courant alternatif. Ainsi, le procédé de l'invention neut être mis en oeuvre de manière plus universelle. tes soudures obtenues selon le procédé sur de minces plaques ou feuilles se distinguent tar les caractéristiques suivantes: - cordon de soudure et surface uniformes, - zone d'influence thermique étroite, - déformations réduites au minimum, - augmentation de la résistance du cordon de soudure, - diminution de la formation de pores et de fissures. L'application du procédé de l'invention conjointement avec la source de courant pour effectuer le procédé en utilisant des brtleurs classiques du type TIG permet de résoudre des problèmes de soudage fin rationnellement et avec des frais d'installation relativement faibles (par exemple par rapport au procédé de soudage à l'arc à microplasma). La durée de service des électrodes de tungstène peut être prolongée. La mise en oeuvre de ltinvention sera mieux élucidée à l'aide de l'exemple non limitatif et des dessins annexés. La fig. 1 représente schématiquement un dispositif de soudage fin TIG à courants alternatifs à suppression partielle d'une alternance. La fig. 2 représente le déroulement chronologiqué de l'intensité ou de la tension de soudage. La fig. 3 représente un schéma de principe de la commande électronique des thyristors. Dans ces- dessins, HF-Ré est une réactance haute fréquence, TIG-Br est un brtleur TIG, Th indique une unité de thyristor, EC une commande électrique (synchrone avec le réseau), S est la source de courant de soudure. te dispositif de soudage fin TIG avec des courants alternatifs à suppression partielle d'une alternance (fig. t) est constitué par la source de courant de soudage, le brdieur TIG et l'appareil à haute fréquence pour l'amorçage et la stabilisation de l'arc électrique La source du courant de soudage est un transformateur monophasé à caractéristique intensité-tension raide et une un'ité-%-hyrist-or branchée du côté secondaire en circuit antiparallèle. La commande des thyristors s'effectue en synchronisation au secteur avec le transformateur de soudage par un registre de commande électronique. La self à haute fréquence bloque la tension haute fréquence de l'appareil à haute fréquence en direction du transformateur de soudage. Tandis que dans la phase de courant de la demi-alternance à suppression partielle (fig. 2) l'arc est formé entièrement par la pointe du courant, bre intensément et amorce la fusiondelciforte cièce à souder, une extinction de l'arc se produit dans la partie supprimée de la phase conformément à l'angle de commande c .Ce phénomène se répète périodiquement au double de la fréquence du secteur et avec une polarité alternante ce à l'inertie thermique de l'ionisation de l'arc au-delà des temps de relaxation et par la superposition de la haute fréquence, l'arc brtle au cours de l'opération de soudage de manière extrêmement stable et produit une bonne soudure. t'apport de chaleur pulsatoire de l'arc dans la pièce à souder ainsi suscité est particulièrement avantageux pour le soudage fin. te dosage de l'apport de chaleur est effectué, selon le procédé de l'invention, soit par l'amplitude du courant de soudage à suppression partielle d'une alternance, soit par la durée du temps de relaxation du courant. En principe, la chaleur produite est exprimée par les paramètres de soudage effectifs La eff et Us eff qui peuvent être mesurés avec des instruments de mesure de pulsations en association avec des thermo-convertiseurs. te principe de la commande électronique des thyristors est représenté par le schéma de la fig. 3. La commande de l'élément de structure 1 est effectuée en synchronisation au réseau avec la tension primaire du transformateur de soudage. Dans le montage à déclencheur Trigger 2 branché à la suite s'effectue la formation d'impulsions rectangulaires. A l'aide du négateur 3, on obtient le décalage de phases de 1800 des signaux de commande- pour manoeuvrer les deux thyristors te retard d'allumage des thyristors est obtenu par les- éléments de structure 4, 6, 8 ou 5, 7, 9 le réglage de l'angle de commande étant effectué par un double potentiomètre sur des connections à bascule monostables. te générateur d'impulsions 10 détermine la fréquence des impulsions d'allumage qui aboutissent Par des amplificateurs de -puissance- 11 ou -12 et par le transformateur dtimpulsions 13 ou 14 -aux électrodes de commande du thyristor. REVENDICATIONS 1 - Procédé de soudage fin TTG avec des courants alternatifs sinusoïdaux, plus particulièrement de minces plaques ou feuilles d'aluminium, caractérisé en ce que le soudage est effectué avec des courants alternatifs à suppression partie 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'amplitude du courant de soudage suppression pantielle d'une alternance. d'une alternance Is (&alpha;) est maintenue égale ou supérieure à la valeur maximale du courant de soudage critique (Icrit eff. #2). D - Source de courant pouls la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1 caractérisée en ce qu'elle comporte un transformateur de soudage FIG connu auquel est relié du côté secondaire une unité thyristor à commande électronique (voir les fig, 2 et 3).