Brevet FR2228574A1 — publié le 19741206

La présente invention a pour objet à titre le produit industriel nouveau un dispeaitif capable de régler la puissance électrique d'alimentation d'un are de soudage en fonction du temps,selon un cycle éta@@i dont les paramètres peuvent être ajustés.Ce dispositif est remanquable en ce qu'il compote un système qui réalise un asservissement de @@ puissance électrique cousommée par le soudage à l'are électrique.Cet asservissement décrit une fonction de puissance représentée sur la figure 1. Cette fonction de puissance présente la même allure à chaque séquence de soudage,si le réglage reste inchangé.Hous appellons séquence de soudage l'inter@@lle de temps compris entre l'amorçage de l'are et son extinction,à condition que la durée de l'interruption de l'are électrique soit supérieure à un tenps fixé arbitrairement on empérimentalement. Cet asservissement de la puissance électrique consommée par le soudage à l'are électrique peut être décrit comme suit: à l'instant où démarre l'opération de soudage,instant appellé instant zéro,le système considéré muni d'un temporisateur s'amorce. Dans un premier temps de soudage,considéré comme étant un régime transitoire,le système ast réglé de telle sorte que l'are électrique est alimenté par une puissance transitoire,cette puissance transitoire étant constante pendant toute la durée du régime transitoire et réglable en grandeur par des systèmes annexes classiques. La durée désirée du régime transitoire est réglable sur le temporisateur dont est nuni le système. Dans un deuxième temps de soudage,contigu au régime transitoire,la durée du régime transitoire s'étant écoulée,le temporisateur commande automatiquement le passage le la puissance transitoire à la puissance nominale de sondure,cette puissance nominale étant plus faible que la puissance en régime transitoire.Cette puissance nominale de soudage est réglable en grandeur par des systèmes erreres elassiques,et choisie en fonction de l'ouvrage à réaliser.Cette nu@ssance neminale caractérise le régime pormanent.Elle reste constante pendant tout le reste de la durée de la séquence de so@dage.Le @ispositif d'asservissement est éqnipé d'un réarmenent du temporisateur après chaque séquence de soudage,et ainsi garantit le ren@@@ellement du cycle,décrit ci-dessus,pendant chaque séquence de soudage. L'appareil de soudage électrique équipé d'un dispositif selon l'invention possède plusieurs avantages pratiques: en début de l'epération de soudage une arrivée trivée très importante d'énergie élestrique,facilite l'amorçage de l'are,réalise une fusion rapide de l'électrode fendan @e et des zones avaisinantes au cerden de @oudure.Ce@i améli@@e @'@@p@ct du corden de @ondure en début d'@@é@ution.L'@@@@@t important de calories en @é@@@ @e soudage chanffe drès rapidement la pièce à s@@@ier dane fe@@@ise l'homoénéité des températuros,diminue le g@@@dient thernique qui @è@@@ autour in eardon de soudure,d'où diminution des contraintes internes qui sont toujours très fortes en début de soud@@e, si des précautions spéciales ne sont Pas mises en oeuvre. Le passage automatique à la puissance nominale de soudage après un temps réglable, ce passage pouvant se faire brutalement ou progressivement, évite une surchauffe de l'électrode et de la nièce à souder et garantit la bonne continuation de l'opéra- t'on de soulage. Une forme d'enécution de l'invention est décriteci-après à titre indicatif et nullement limitatif en se référant aux dessins annexés. Nous avons utilisé comme appareil alimentant l'arc électricue un transformateur monophasé abaisseur de tension. La figure 2 représente une vue schématique de l'ensemble du conte de soudure,cons- tituée car une logique de commande l,un temporisateur 2,un capteur 3,un triac 4,et us transformateur monophasé abaisseur de tension 5,la figure 3 représente le détail de la locicue de comrnande l,la figure 4 représente le détail du temporisateur 2 mu- ni du capteur 3. Le dispositif comporte tout d'abord une logique de commande 1 du triac 4,qui fait varier l'angle de conduction le ce dernier le montage électronique utilisé pour contrôler l'angle de conduction du triao 4 est du type classique oscillateur synchro- nisé-générateur d'impulsions.La résistance variable 6 règle l'angle de conduction du triac 4. Le capteur 3 constitué par un transformateur d'intensité débite un courant proportio- nnel au courant nui alimente le transformateur de soudage 5.A vide,c'est à dire lorsque le transformateur de soudage 5 est branché au secteur mais non chargé,le relais 12 est en position Repos.La nosition Repos du relais 12 connecte une résistance 'é-'Jni'le 7 en parallèle sur la résistance réglable 6.A l'instant zéro ca débute l'opération de soudage,l'angle de conduction du triac 4 est déterminé par la valeur ne ?. résistance équivalente au groupement des résistances ajustables 6 et 7 montées en parallèle.L'appel important de courant occasionné par l'opération de soudage fait croître considérablement le courant débité par le capteur 3, dont une partie alimente à travers la résistance réglable 8,la charge du condensateur 9,et l'entrée de l'am- plificateur à transistors 11.A partir d'un temps déterminé par le réglage de la résistance ajustable 8,le condensateur 9 étant suffisament chargé,l'amplificateur à transistors il aura à son entrée un courant tel que le courant et la tension à sa sortie, oui alimentent la bobine d'excitation du relais 12, seront suffisants pour dé cl@ncher le relais 12,qui passe en position Travaille position Travail du relais t2 est telle nue la résistance 7 est décocnectée.Par condéquent,l'angle de conduction 811 tria 4 diminue et la valeur de cet aryle de conduction sera conditionnée par le réglage de la résistance ajustable 6. Si l'opération de soudage est interrompue,le cateur 3 ne débite plus qu'un courant très faible,égal à celui qui était obtenu quand le transformateur de soudage 5 était branché nais nen changé.Le condensateur 9 se décharge,la durée de la décharge du @o@@evsete@@ 9 est réglée par la@résistance ajustable 10. Si la durée de l'interruption de l'are électrique est inférieure au ter@s de déchar ge @u condensateur 9,le relais 12 resters en position Travail et la nouvelle opération de soudage sera réalisée par un are électrique alimenté par la puissance nominale de soudage déterminée par le réglage de la résistance ajustable 5. Si la durée d'interruption de l'are électrique est supérieure au temps de décharge du condensateur 9,le relais 12 passe on position Repos e-:- la nouvelle oyérption de soudage décrira une séquence complète de soudage,c'est à dire:l'opération de soudage débute par un régime transitoire puis,au bout d'un @ertain temps déterminé par le réglage de la résistance ajustable 10,l'opération de soudage passe en résime permanent jusqu'à la fin de celle-ci. Avec cette forme d'exécution de l'inention,en utilisant des régimes transitoires caractérisés par des puissances d'alimentation de l'ordre de 1,2 à plusieurs fois supérieures à la puissance nominale d'alimentation de l'are de soudage,et des durées des régimes de transition allant de 1 à plusieurs dizaines de secondes suivant l'ou- vrage à réaliser,nous obtenons des résultats très intéressants au niveau de la facilité d'amorçage de l'arc,de l 'aspect général du cordon de soudure la liaison entre deux cordons de soudure consécutifs dont l'étanchéité est nécessaire est également facilement réalisable.On observe de plus une amélioration des caractéristioues mécaniques lu cordon de soudure Expérimentalement, en réglant le système tenrorisa- teur de telle sorte que le régime transitoire ne soit pas amorcé si la durée d'ex- tinction de l'arc électrique est inférieure à quelques dizaines de secondes (par exemnle 20 secondes),on constate que l'opération de soulage est bien protégé contre les régimes transitoires intempestifs en cas d'extinction accidentelle de l'are Il est bien entendu que la présente invention n1 est pas imitée au mode de réalisation décrit et représenté qui constitue se'lie::ient us exemple auquel de iiosbrou- ses modifications peuvent être apportées sans qu'on s'écarte de 1 présente irven- tion.Dans le cas où on envisage de commander un poste de soudure à l'aide d'untri@c (encore appellé alternistor),ou de redresseurs commandés,placés soit sur le primaire,soit sur le secondaire du transformateur de soudage,il est intéressant de connec- ter aux bernes du triac ou des redresseurs commandés un bobinage de self-induction réglable en grandeur qui garde un faible courant de maintien de l'arc électrique pendant l'intervalle de temps où le triac ou les redresseurs commandés sont bloqués. Ceci favorise la stabilité de l'arc électrique et évite les courants e magnétisants trop importants,qui seraient suscentibles de détériorer le tr' ac u les e redresseurs commandés.Il est intérressant de protéger le semi-conducteur,dont la puissance nominale d'utilisation est de deux à trois fois supérieure à la puissance maximale consommée par l'are électrique par des fusibles spéciaux,dits fusibles à fusion @ltre-rapide. Il est également possible de régler le régine transitoire sur un transformateur de soudage en courcircuitant un certain nombre de spires du bobinage primaire à l'aide d'un relais commandé par le dispositif selon l'invention.Dans le cas où le régla@e du courant d'alimentstion de l'are électrique est relaésé s@@ de @irquit sec@@deire du transformateur de soudage,pour obtenir le régime penmanent,il suffit de coureircuiter un certain nombre de spires du bobiage secondaire.Le même dispositif peut être également utilisé dans le cas où le réglage du courant d'alimentation de l'are électrique est réalisé par des shunts magnétiques réglables ou une variation de couplage magnétique entre les circuits primaire et secondaire du transformateur De soudage. R E V E N D I C A T I O N S 1 -Disprsitif qui rèple la @uis@@@ce électrique as@urant l'alimentation en énergie de l'are électrique de soudage de telle sorte que,en début d'une séque@@e de souda ge,@e début étant considéré comme étant un régime transitoire,l'are électrique est alimenté par une puissance électrique transitoire supérieure à la puissance nominale @e soudage,puis, @@ durée du régime transitoire s'étan. écoulée,la séquence de souda- ge n'étant pas encore achevée,le dispositif assure automatiquement,soit brutalement soit progressivement,le passage du régime transitoire au régime permanent carsetérisé par l'utilisation de la puissance nominale,plus faible que la puissance transitoire,cette puissance nom@@ale alimentant en énergie électrique l'are électrique de soudage pendant la durée restante de la séquence de soudage,celle-ci étant l'intervalle de temps compris entre l'allumage de l'are électrique et son extinction, à condition que l'interruption de l'are électrique soit superieure à un temps choisi 2 -Dispositif selon la revendication 1,caractérisé par le fait que le dispositif est équipé d'un moyen de réglage en grandeur de la puissance électrique qui alimente en énergie l'are électrique de soudage pendant le régime transitoire,ce noyen de réplage étant commandé manuellement ou programmé. 3 -Dispositif selon la revendication 1,caractérisé par le fait que le dispositif est équipé d'un moyen de réglage en grandeur de la puissance électrique qui alimente et énergie l'--rc électrique de soudage pendant le régime permanent, ce moyen de réglage étant commandé manuellement ou programmé. 4 -Dispositif selon la revendication 1,caractérisé par le fait que le dispositif est équipé d'un moyen de réglage de la durée du régime transitoire,ce moyen de réclage étant commandé manuellement ou programmé,la durée du régime transitoire étant dépendante de la durée d'interruption de l'are électrique du soudage qui a précédé le régime transitoire considéré. 5 -Dispositif selon la revendication 4,caractérisé par le fait que la durée du régime transitoire peut etre nulle si la durée d'extinction de l'are électrique est insuffisante. 6 -Dispositif selon les revendications précédantes,caractérisé par le fait que les différents réglages dont est muni le dispositif,sont soit accessibles à proximité du poste de soudage à l'are électrique,soit télécommandés. 7 -Dispositif selon la revendication 1,caractérisé par le fait que le dispositif est équipé d'une visuelisation des différents résimes de soudage à l'aide de signaux luminoux de teintes différentes,telle que l'identification des différents régimes de souiege,à savoir le régime où le soudage est interrom@@,le régime transitoire,le régime de passage entre le régime transitoire et le régime pemmenent,le régime permanent,est possible sans ambiguité. 8 -Dispositif selon la revendication 1,caractérisé par le fait que le dispositif considéré est équipé d'un système de pre@estion efficace contre les surcharges de courant et de tension suscentibles de détériorer 1 appareillage électrique et électronique ou l'un des deux seulement dont est constitué le poste de soudage à l'ar électrique,le système de protection étant toujours le môme ou non suivant le de soudante considéré.