Brevet FR2285954A1 — publié le 19760423

La présente invention concerne un procédé de minutage et une minuterie pour le soudage électrique par points. Dans le domaine du soudage par points on connaît déja des procédés et dispositifs, ou minuteries pour déterminer la durée d'exécution d'un wint ae soudure. Un premier te de ces dispositifs connus permet simplement de régler la durée de l'exécution d'un point de soudure-selon une valeur fixe prédéterminée. Un second type de minuterie connu, utilisé dans le domaine du soudage par résostance, c'est-a-dire sers arc permet de contrler la quantité d'électricité, ou intensité, qui procure par effet Joule la quantité de chaleur nécessaire au soudage.Ces minuteries connues ne permettent pas d'obtenir des résultt entièrement satisfaisants. On constate en effet, malgré l'utilisation de ces niinu teries, des variations des aracte-ristiques des points de soudure obtenus. Dans le cas d' soudage de tôles superposées, ces variations peuvent se traduire par une résistance mécanique défectueuse de la liaison établie par sou"at-re dans @e cas du la pénétration du point de soudure dans la tT,e inférieure est insuffisante, ou la formation d'un trou par effondrement de métal fondu au milieu du point de soudure lors Ce ra pénétration du point de soudure est trop importante.L'irrégularité des points de soudure est principalement due au fait que la tension et l'intensité du courant varient pendant 1 l'opération de soudage. Dans le cas du soudage a l'arc, la tension d'arc est un paramètre important car il détermine la longueur de l'arc et toute d'arc variation de la tension @ pour conséquence une variation de la quantité de chaleur disponible pour fondre le métal. Cr la tension d'arc, ains que le courant de l'arc sont tributsires des variations de tension dards le réseau d'alimentation 'arc1 des variations de la résistance du circuit d'alimentation de AiarcR des difficultés d'allumage de l'arc et des variations de la vitesse de dévidage du fil nécessaire a l'alimentation de l'arc dues a la source d'alimentation du dévidoir et aux frottement et glissement du dispositif d'entraînement du fil,... La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients des procédés et dispositifs connus et de permettre de réaliser des points de soudure de caractéristiques technologiques constantes, et en particulier une pénétration constante. Ce but est atteint par un procédé conforme à l'inven- tion selon lequel on élabore une première grandeur représentative de la puissance électrique totale fournie, on élabore une deuxième grandeur représentative de la puissance utile de soudage, on élaboreune troisième grandeur représentative de l'e-- nergie utile de soudage et on arrête l'opération de soudage d'un point lorsque l'énergie utile de soudage atteint une valeur de consigne prédéterminée. Selon une particularitss du procédé conforme à l'inven- tion, on élabore ladite deuxième grandeur rerésentatie de la puissance utile de soudage en soustrayant à ladite première grandeur représentative de la puissance totale fournie une grandeur représentative du pouvoir d'absorption calorifique des tales Ce but est également atteint par une minuterie qui, con formément a l'invention, comporte des premiers moyens pour délivrer un premier signal représentatif de la puissance électrique- totale fournie, des seconds moyens reliés auxdits premiers moyens pour délivrer un second signal represenLatif de la puissance utile de soudage et des troisièmes moyens, reliés auxdits seconds moyens pour commander l'arrêt de l'opération de soudage d'un point lorsque l'énergie utile de soudage atteint un seuil prédéterminé. Selon une partlcularité de la minuterie conforme à l'invention, lesdits secondsmoyens comportent une source délivrant un signal d'amplitude négative dit de dissipation, représentatif du pouvoir d'absorption calorifique des tôles à souder et un circuit additionneur aux entrées duquel sont appliques rspective- ment ledit premier signal et ledit signal de dissipation et qui délivre en sortie ledit second signal. Selon une autre particularité de la minuterie conforme à l'invention, lesdits troisièmes moyens comportent un circuit intégrateur à l'entré? duquel est appliqué ledit second signal et un circuit comparateur aux entrées duquel sont reliés respectivement la sortie dudit circuit intégrateur et la sortie d'un circuit de seuil, et qui délivre en sortie un signal de commande d'arrêt de l'opération de soudage d'un point lorsque les amplitudes des signaux appliqué sur ses entrées scnt gales. En déterminant la durée d'exécutif d'un point de soudure en fonction de l'énergie utile de soudage, la présente invention permet de tenir compte de toute variation de la tension et de l'intensité du courant de soudage quelle qu'en soit la cause et de consacrer à l'exécution de chaque point de soudure la même quantité d'énergie utile et donc d'obtenir des points de soudure de caractéristiques technologiques constantes. De ce fait, par rapport aux techniques conne, Il est poss- ble, grâce à l'invention, de réduire le nombre de points de soudure entre deux tales, tout en-conservant un même coefficient de sécurité. Comme, de plus, sa mise en oeuvre ne nécessite pas de faire appel à une main d'oeuvre specialisee, la présente inltentzen s'avère particulièrement avantageuse sur le plan economique~ D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront ci-après de la description d'un mode particulier de sa réalisation, faite a titre indicatif et non limitatif, et en référence à la figure unique du dessin Suint qui illustre de façon schématique le diagramme fonctionnel d'une minuterie conforme à l'invention, pour le soudage de toles par points à l'arc On voit sur la fiqure un premier transducteur r qui délivre sur sa sortie la un signal représentatif de la tension d'arc.Ce transducteur qui détecte une tension UA égale ou proportionnelle à la tension d'arc, est de type connu et peut simplement consister en un potentiomètre 2 entre les bornes d'extrémité duquel est appliqué la tension UA et dont le cut- seur est relié à la sortie la Un second transducteur 3 délivre sur sa sortie 3a un signal représentatif du courant de l'arc. Ce transducteur 3, qui détecte un courant JA égal ou proportionnel Su courant de l'arc, est également dan type connu et peut simplement consister en un potentiomètre 4 qui est tranché en parallèle avec un shunt 5 parcouru par le courant JA, et dont le curseur est relié à la sortie 3a. Les sorties la et 3a des transducteurs 1 et 3 sont reliées aux entrées d'un multiplicateur analogique ó qui effectue le produit des signaux délivrés par lesdits transdcteurs. Le multiplicateur analogique fi délivre donc en sortie un signal PT représentatif de la puissance électrique totale fournie. Le signal PT est appliqué à l'une des deux entrées d'un additionneur 7. A l'autre entrée de l'additionneur 7 est appliqué un signal de dissipation PD. Le signal de dissipation PD rerésen- tatif du pouvoir d'absorption calorifique des toles a souder est délivré à la sortie Ba d'une source de tension réglable 8. Cette source de tension réglable 8 peut simplement consister en une source de tension continue 9 branchée aux bornes d'un potentiomètre 10 dont le curseur est relié à la sortie 8a. Le signal de dissipation PD est d'amplitude négative, et le signal PU obtenu en sortie de l'additionneur 7 est représentatif de la puissance utile de soudage, effectivement dépensée pour la fusion du métal, c'est-à-dire de la différence entre la puissance totale fournie et la puissance dissipée sous forme calorifique dans les tdles au voisinage du point de soudure. Le signal PU est appliqué a l'entrée d'un circuit intégrateur 11 comprenant par exemple un amplificateur opérationnel 12 entre la sortie et l'entrée duquel est disposéun condensateur 13. Le signal EU délivré par le circuit Intégrateur 11 est représentatif de l'énergie utile de soudage puisqu ' il traduit le résultat de l'intégration dans le temps du signai représentatif de la puissance utile desoudage. Le signal EU est applique à l'une des deux entrées d'un circuit comparateur 14.A l'autre entrée du circuit comparateur 14 est appliqué un signal de consigne Ec representatif de la valeur de consigne de l'éner- gie à .ftflrnir pour obtenir un point de soudure de caractéristiques désirées Le signal de consigne est délivré a la sortie 15a d'un circuit de seuil 15. Le circuit de seuil 15 est une source de tension réglable comportant par exemple une source de tension continue 16 branchée aux bornes d'un potentiometre 17 dont le curseur est relié à la sortie 15a. Lorsque l'amplitude du signal EU atteint la valeur de consigne fixée, c'est-a-dire l'amplitude du signal EC, le circuit comparateur 14 délivre en sortie un signal de commande d'arrêt du fonctionnement de l'arc. Cet arrêt est par exemple obtenu au moyen d'un relais électroinagnétique 13 comportant une bobine 19 à laquelle est appliqué le signal de commande issu du comparateur 14, et qui provoque l'ouverture d'un commutateur 20 dans le circuit d'alimentation de l'arc. La source de tension réglable 8 ainsi que le circuit de seuil 15 sont étalonnés en fonction de la nature des tôles a souder et des caractéristiques des points de soudure à obtenir, cet étalonnage étant effectué par des essais. La minuterie étalonnée peut alors être utilisée lors d'opérations de soudage par une personne non spécialisée. La minuterie qui vient d'être décrite permet de contro- ler de façon précise l'énergie nécessaire à la réalisation du point de soudure, car elle tient compte de l'energie effectivement fournie pour le maintien de l'arc et de la vitesse d'absorption calorifique des tolus à souder donc de lflénergJe absorbée par les tôles autour du point de soudure. Le procédé de minutage et la minuterie conformes a l'in vention s'appliquent a tous les procédes de soudage à à @ l'arc tels que soudage avec électrode de carbone, éle@t@@de enrobée ou électrode réfractaire (par exemple en tungstène) dans une atmosphère d'argon, ou soudage à fil plein fusible avec un gaz de protection (gaz carbonique, argon ou mélanges de ces gaz) ou sous un flux solide (poudre) ou à fil fourré avec ou sans gaz de protection. L'invention peut également s'appliquer lorsque lton pratique le soudage de deux tôles selon la technique dite de "bouchonnage", technique selon laquelle on réalise préalablement un trou dans la tôle supérieure à souder lorsque cette dernière est trop épaisse pour être traversée par l'arc et lorsque l'on pratique le pointage de tôles ou profilés quelconques au moyen d'un arc. Enfin, la présente invention se révèle également intéres- sante pour le soudage électrique par points selon un procedé autre que le soudage à l'arc, par exemple le soudage par résistance. REVENDICATIONS 1 - Procédé de minutage pour le soudage électrique par points, notamment a l'arc, selon lequel on détermine la durée d'exécution d'un point de soudure, caractérisé en ce qu'on élabore une première grandeur représentative de la puissance électrique totale fournie, on élabore une deuileme grandeur représentative de la puissance utile de soudage, on élabore une troisième grandeur représentative de l'énergie utile de soudage, et on arrête l'opération de soudage d'un point lorsque l'énergie utile de soudage atteint une valeur d cosigne predéterminée. 2 - Procédé selon la revendcation 1 caractsrise en ce qu'on élabore ladite deuxième grandeur représentative de la puissance utile ne soudage en soustrayant à te premier grandeur représentative de la puissance totale fournie une grandeur représentative du pouvoir d'absorption calorifigue des tôles. 3 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'on integre dans le temps lad te seconde grandeur représentative de la puissance ut te de soudage et on compare le résultat de cette intégration avec ladite valeur de consigne, 4 - Minuterie pour le soudage électrique par points, notamment à 3.'arc, pour contrôler la dure d'exéoution d'un point de soudure caractérisée en ce cu'el's cDmport-e des premiers moyens pour délivrer un premier signal représentatif de la puissance électrique totale fournie, des seconds ::.fl'Jens reliés auxdits premiers moyens pour délivrer un second signal repré- sentatif de la puissance utile de soudage et aes troisièmes moyens reliés auxdits seconds moyens pour commander l'arrêt de l'opération de soudage d'un point lorsque L'énergie utile-de soudage atteint un seuil prédéterminé. 5 - Minuterie selon la revendication 4, caractérisée en ce que lesdits seconds moyens comportent une source délivrant un signal d'amplitude négative dit de dissipation, représentatif du pouvoir d'absorption calorifique des tôles à souder et un circuit additionneur aux entrées duquel sont appliqués respectivement ledit premier signal et ledit signal de dissipation et qui délivre en sortie ledit second signal. 6 - Minuterie selon l'une quelconque des revendications 4 et 5, caractérisée en ce que lesdits troisièmes moyens comportent un circuit intégrateur a l'entrée duquel est appliqué ledit second signal et un circuit com:parateur aux entrées duquel sont reliés respectivement la sortie dudit circuit inté- grateur et la sortie d'un circuit de seuil1 et qui délivre en sortie un signal de commande d'arrêt de l'opération de soudage d'un point lorsque les amplitudes des signaux appliQués sur ses entrées sont égales. 7 - Minuterie selon la revendication 6, caractérisée en ce que ledit circuit de seuil comporte une source de tension réglable 8 - Minuterie selon l'une quelconq. es revendications 4 à 7, caractérisée en ce qu'elle comporte un dispositif pour interrompre l'alimentation en curant de soudage lorsque l'éner- gie utile de soudage atteint ledit seuil prédéterminé. 9 - Minuterie selon l'une quelconque des revendications Ç et 7, caractérisée en ce qu'elle comporte un rslals relié a la sortie dudit circuit comparateur et disposé de manie à interrompre l'alimentation en courant de soudage en réponse audit signal de commande. 10 - Minuterie selon l'une quelconque des revendications 4 a 9, caractérisée en ce que lesdits premiers moyens comportent un premier transducteur délivrant en sort le 'Jn signal représen- tatif de la tension du courant de soudage un second transducteur délivrant en sortie un signal représentatif de l'intensité du courant de soudage et un circuit multiplicateur comportant deux entrées, l'une de ces entrées étant relié à la sortie dudit premier transducteur et l'autre de ces entrées étant reliée à la sortie dudit second transducteur