Brevet FR2252161A1 — publié le 19750620

La présente invention concerne le domaine du soudage ålectrique à l'arc et plus précisément les dispositifs pour former le courant d'arc lors du soudage à l'arc par impulsions. On utilise à présent pour le soudage à l'arc par impulsions des dispositifs comportant deux sources d'alimentation: une source du courant de base et une source dtimpulsions de courant, fonctionnant en parallèle sur une charge commune l'arc de soudage. D'ordinaire on utilise en qualité de source de courant de base un générateur ou un redresseur fournissant un courant continu lissé. En qualité de source d'impulsions de courant on utilise soit un redresseur fonctionnant en régime intermittent, soit une source dont le principe est basé sur la décharge sur l'arc d'un condensateur préalablement chargé à travers une soupape commandée. L'inconvénient de tels dispositifs réside dans leur encombrement important et dans le fait qu'ils sont peu économiques, car ils comportent deux sources d'alimentation. D'autre part, lors du passage des impulsions de courant, à cause de l'accroissement de la tension sur l'arc, il se produit un blocage partiel ou total de la source du courant de base, d'-où l'apparition de "crevasses" dans la courbe du courant de base après le passage de l'impulsion. Lesdites crevasses apparaissant dans la courbe du courant de base en cas de faible intensité de celui-ci peuvent provoquer une perturbation de la stabilité de l'arc lors de la soudure de matériaux dé faible épaisseur. On connaft un circuit redresseur avec une tension redressée pulsatoire, dans lequel, pour le lissage de la pulsation du courant redressé, on utilise une self de lissage branchée sur la sortie du redresseur dans le circuit du courant redressé Un tel redresseur, dans sa forme connue,- ne peut être utilisé pour le soudage à l'arc par impulsions. La présente invention a pour but l'élimination des inconvénients indiqué s. L'invention est basée sur le problème de la mise au point d'un dispositif pour la formation du courant d'arc lors du soudage à l'arc par impulsions, comportant une source pour obtenir le courant de base et le courant impulsionnel, et permettant d'éviter les crevasses dans la courbe du courant résultant. Ce problème est résolu du fait que le dispositif pour former le courant d'arc lors du soudage à l'arc par impulsions, comportant un redresseur et une self ranchée sur la sortie du redresseur et prévue pour le lissage des pulsations du courant redressé, est doté, selon l'invention, d'une soupape commandée branchée en parallèle sur la self indiquée et, au cours d'une période choisie de la pulsation de la tension redressée, shuntant ladite self'avec un certain retard par rapport au moment du commencement de la période de la pulsation de la tension redressée. Il est avantageux de.réaliser le dispositif pour former le courant d'arc lors du soudage à l'arc par impulsions de telle manière qu'il comporte des soupapes commandées supplémentaires, branchées sur l'entrée du redresseur et permettant, simultanément avec le shuntage de la self indiquée, d'augmenter la tension redressée pulsatoire au cours de la partie restante de la période de la pulsation de la tension redressée. Il est aussi avantageux de raccorder aux sorties des soupapes commandées supplémentaires indiquées un élément de retardement, grâce auquel la tension pulsatoire indiquée est augmentée avec-un retard par rapport au moment du shuntage de la self indisXüée. Le dispositif proposé pour former le courant d'arc lors dQ-soudage à l'arc par impulsions assure : 1) l'absence de "crevasses" dans la courbe du courant d'arc après le passage de l'impulsion, ce qui permet d'améliorer la stabilité du processus de soudage et la qualité de formation du cordon 2) le réglage séparé, dans de larges limites, des paramètres du régime de soudage : intensité du courant de base, amplitude et durée des impulsions ; 3) la diminution de 50 à 80 % du poids, de l'encombrement et du coût, ainsi que l'amélioration des conditions d'exploitation ; 4) la possibilité d'une plus large application du soudage à l'are par impulsions avec une électrode consommable en acier et en métal non ferreux, en particulier de faible épaisseur, allant de 1 à 3 mm. Les caractéristiques de l'invention ressortiront plus particulièrement de la description suivante donnée à titre d'exemple non limitatif et faite en se référant aux dessins annexés qui représentent : - la figure t, le schéma électrique du dispositif pour former le courant d'arc lors du soudage à l'arc par impulsions, selon l'invention (première variante) ; - la figure 9, le schéma électrique du dispositif pour former le courant d'arc lors du soudage à l'arc par impulsions, selon l'invention (seconde variante) ; - la figure 3, le schéma électrique du dispositif pour former le courant d'arc lors du soudage à l'arc par imulsions, selon l'invention troisième variante) ;; - la figure 4, la courbe de-la tension pulsatoire redressée ; - la figure 5, la courbe du courant résultant ; - la figure 6, la courbe de la tension pulsatoire redressée lors de l'accroissement de la tension du redresseur simultanément avec le shuntage de la self par une soupape commandée ; - la figure 7, la courbe du courant résultant lors de l'accroissement de la tension du redresseur avec le shuntage simultanrs de la self par la soupape commandée ; - la figure 8, la courbe de la tension pulsatoire redressée lors de l'accroissement de la tension du redresseur avec un retard par rapport au moment de ahuntage de la self ;; - la figure o, la courbe du courant résultant lors de l'accroissement de la tension du redresseur avec un retard par rapport au moment de shuntage de la self - la figure 10, le schéma électrique du dispositif pour former le courant d'arc lors du soudage à l'arc par impulsions (quatrième variante). Le dispositif pour former le courant d'arc lors du soudage à lare par impulsions comporte un redresseur 1 (figure lzy qui est constitué par un transformateur d'alimentation 2 possédant un enroulement primaire 3 et un enroulement secondaire 4 à point neutre. Les points sur la figure 1 marquent le commencement des enroulements 3 et fl. Le redressement est réalisé par les soupapes non commandées 5 et 6. Ainsi, le redresseur est réalisé selon un montage monophasé à point neutre. Sur la sortie da redresseur 1 est branchée une self 7 de lissage de l'ondulation du courant redressé En parallèle avec la self de lissage 7 est branchée une soupape commandée, constituée par un thyristor 8. La sortie de commande 9 du thyristor 8 est attaquée par les impulsions de commande provenant d'un circuit de commande 10. Le circuit de commande 10 est un circuit connu quelconque constitué par une source d'impulsions de commande avec un él6-ment de déphasage.La charge, c'est-å-dire l'arc de soudage estreprésentée comme une résistance 11 et une force contre-érectromotrieetelément 12) branchées en série, et est raccordée à la sortie du redresseur 1. Le dispositif pour former le courant d'arc lors du soudage à l'arc par impulsions selon la seconde variante représentée sur la figure 2 comporte pour l'essentiel les mêmes éléments que le dispositif selon la figure I, mais les fonctions de redressement et de réglage sont séparées. Le redressement est réalisé, comme dans la première variante du dispositif, par les soupapes non commandées 5 et 6, tandis que le déphasage est assuré par des soupapes commandées constituées par des thyristors 13 et 14, qui sont raccordés en parallèle l'un avec l'autre au commencement de l'enroulement primaire 3. l'enroulement primaire 3 est réalisé avec une dérivation pour modifier par-paliers le rapport de transformation du transformateur 2. La modification échelonnée du rapport de transformation afin d'accroître la tension redressée est effectuée par des soupapes commandées constituées par des thyristors 15 et 16, branchées en parallèle entre elles et connectées aux thyristors 13, 14 et à une prise de l'enroulement primaire 3. les sorties de commande 17 et 18 des thyristors 13 et 14 et les sorties de commande 19 et 20 des thyristors 15 et 16 sont raccordées au circuit de commande 10. Le dispositif pour former le courant d'arc lors du soudage à l'arc par impulsions selon la troisième variante diffère du schéma décrit dans la seconde variante en ce que, entre le circuit de commande 10 et les sorties de commande t9 et 20 des thyristors 15 et 16, est inséré un élément à retard 21. Dans la quatrième variante du dispositif, afin de décharger en courant les diodes 5 et 6 (figure 10), sont utilisés des thyristors 22 et 23 de puissance réduite, dont chacun shunte la self 7, avec les diodes 5 et 6 de la phase correspondante. Dans ce cas, la composante impulsionnelle du courant nepasse pas par les diodes 5 et 6. Le dispositif pour former le courant d'arc lors du soudage à l'arc par impulsions fonctionne de la façon suivante. Tant que le thyristor 8 (figure 3) n'est pas enclenché, dans le circuit de soudage, sous l'action de la tension pulsatoire U (figure 4) du redresseur 1 (figure 3), circule un courant continu lissé par la self de lissage 7. L'intensité du courant pour l'inductance donnée de la self 7 et les paramètres assignés de la charge est déterminée par la phase d'enclenchement des thyristors 13 et 14. Une impulsion envoyée à partir du circuit de commande 10 à la connexion de commande 9 du thyristor 8 débloque ce dernier qui shunte la self 7-avec un retard par rapport au début de la période de pulsation de la tension redressée U. En résultat, dans le circuit de soudage, sous l'action de la tention redressée pulsatoire U (figure 4) du redresseur 1, est formée une impulsion de courant i (figure 5). Tant que la self 7 (figure 3) est shuntée par le thyristor S, ce dernier est traversé par la différence entre les courants suivants : le courant d'impulsion et le courant de décharge de la self 7 à travers le circuit composé par la self 7 et le thyristor 8. L'affaiblissement des oscillations de ce circuit est très faible et, pendant la durée du passage du courant de l'impulsion de courant de la self 7, ne varie pratiquement pas et reste égale à l'intensité du courant de base avant l'impulsion. A la fin de la période de pulsation de la tension du redresseur 1 la différence des courants passant à travers le thyristor 8 devient nulle, le thyristor 8 est bloqué et la charge est traversée par le courant de base, maintenu par la self 7. La fréquence de passage des impulsions de courant dépend de la fréquence de shuntage de la self 7 par le thyristor 8, et est égale, ou un nombre entiez de fois inférieure, à la fréquence de pulsation de la tension redressée. L'amplitude et la durée de l'impulsion dépendent de la phase d'enclenchement du thyristor 8 shuntant la self 7, par rapport au commencement de la pulsation de la tension redressée. Pour obtenir de fortes amplitudes des impulsions de courant avec une faible intensité du courant de base simultanément avec le shuntage de la self 7 par le thyristor 8, on accroit la tension pulsatoire (figure 6) du redresseur 1 en débloquant les thyristors 15 ou 16 par les impulsions provenant du circuit de commande 10. Alors sur les thyristors 13 ou 14 apparaît une tension de polarité inverse, et ils sont bloqués. Sous lteffet de la tension redressée pulsatoire U élevée (figure 6) se forme une impulsion de courant i de plus. grande amplitude (figure 7). Le réglage de l'amplitude de l'impulsion de courant indépendamment de sa durée est effectué en mettant en action l'élément à retard 32 (figure 3). Alors, en envoyant une impulsion à partir du circuit de commande 10 à la sortie de commande 9 du thyristor 8, on shunte la self 7 selon le procédé décrit plus haut, après quoi on débloque le thyristor 15 avec un certain retard par rapport au moment du shuntage de la self 7 provoqué par le passage de l'impulsion à travers l'élément à retard 21 ; de ce fait, la tension pulsatoire redressée U s'accroît (figure 8)-. Sous l'action de cette tension redressée pulsatoire U accrue (figure 8) une impulsion de courant i (figure 9) est formée dans le circuit de soudage. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituants des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons, si celles-ei sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre des revendicatlons qui suivent. REVENDICATIONS 1. dispositif pour former le courant d'arc lors du soudage à l'arc par impulsions, du type comportant un redresseur et une self branchée sur la sortie du redresseur - et prévue pour lisser les pulsations du courant redressé, caractérisé en ce qu'il comprend une soupape commandée branchée en parallèle avec ladite self, et au cours d'une période choisie de la pulsation de tension redressée, shuntant ladite self avec un retard par rapport au moment du commencement de la période de pulsation de la tension redressée. 2. Dispositif pour former le courant d'arc lors du soudage à l'arc par impulsions selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte des soupapes commandées supplémentaires, qui sont raccordées à l'entrée du redresseur et permettent, simultanément avec le dhuntase de la self, d'accroitre la tension- redressée pulsatoire pendant la durée de la partie restante de la période de pulsation de la tension redressée, 36 Dispositif pour former le courant d'arc lors du soudage à l'arc par impulsions selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce causaux connexions de commande desdites soupapes commandées supplémentaires est raccorde un élément à retard, grâce auquel la tension redressée pulsatoîre est accrue avec un retard par rapport au moment du shuntant de ladite self.