Brevet FR2394358A1 — publié le 19790112

La présente invention se rapporte à un perfectionnement apporté au dispositif décrit dans la demande de brevet o français n 76 39513 de la même demanderesse et permettant de contrôler la soudure de produits en acier, ainsi que d'adapter immédiatement les conditions opérationnelles de soudage avec toute garantie de sécurité en ce qui concerne les essais destructifs auxquels ces soudures doivent résister. Dans cette demande de brevet, il a été révélé un dispositif comportant une machine de soudage composée notamment d'un bâti généralement en forme d'U, de deux électrodes de raccord avec leur dispositif d'alimentation en énergie électrique et de mise sous pression, caractérisé en ce qu'il comporte un capteur, avantageusement à induction, permettant de mesurer en fonction du temps le déplacement relatif des électrodes. Suivant une modalité particuli#re de réalisation, ce dispositif comporte en outre, séparément ou en combinaison - un capteur permettant de mesurer, en fonction du temps, l'éner- gie électrique dissipée pendant l'opération de soudage, - un capteur permettant de mesurer, en fonction du temps, la pression exercée sur les deux électrodes de soudage, par tout moyen approprié, - un capteur permettant de mesurer, en fonction du temps, la vitesse du déplacement relatif des électrodes, c'est-à-dire soit la vitesse de pénétration des barres l'une dans l'autre, soit la vitesse de dilatation des tôles à l'endroit de la soudure. Le présent perfectionnement, appliqué à la combinaison particulière de trois capteurs pour mesurer l'énergie élec trique, la pression exercée sur les électrodes et le déplacement relatif des électrodes, consiste en des capteurs permettant que les mesures prévues soient effectuées sans encombrer la zone de soudage. Le dispositif, objet de la présente invention, est essentiellement caractérisé en ce que le capteur permettant de mesurer l'énergie électrique dissipée pendant l'opération de soudage est constitué d'un appareil dont le toroide est placé sur les ponts reliant les électrodes supérieures par paires, en ce que le capteur permettant de mesurer la pression exercée sur les deux électrodes supérieure et inférieure est constitué d'une cellule de charge placée au-dessus du porte-éiec- trodes et mesurant la compression du ressort propre à chaque électrode supérieure, compression qui est égale à 11 effort appliqué à ladite électrode dès que l'accostage est effectué, et en ce que le capteur permettant de mesurer le déplacement relatif des électrodes est constitué de deux jauges de déplacement dont l'une est solidaire dtune électrode de soudage et dont l'autre est solidaire d'une électrode supplémentaire de référence (ne soudant pas), la différence des indications de ces jauges étant représentative dudit déplacement. Suivant l'invention, les produits en acier à souder sont des barres et le capteur pour mesurer le déplacement relatif des électrodes permet de mesurer la pénétration des barres dans l'autre. Egalement suivant l'invention, la cellule de charge constituant le capteur de mesure de pression est placée à l'intérieur du bouchon de serrage du ressort. Encore suivant l'invention, le bouchon de serrage comporte une graduation permettant l'étalonnage du ressort. Suivant une modalité de l'invention, le capteur de mesure de pression est relié à un enregistreur, permettant d'obtenir la courbe de l'effort aux électrodes pendant le soudage, ou à un indicateur numérique, tel que par exemple un voltmètre. Suivant une autre modalité de l'invention, les jauges de déplacement constituant le capteur de mesure de la pénétration des barres sont avantageusement situées dans le bouchon de serrage du ressort des électrodes concernées. Les figures 1 à 5 ci-annexées sont données à titre d'exemple non limitatif pour bien faire comprendre la présente invention, ainsi que son utilité. Ces figures sont établies pour le cas d'une machine à souder des fils en bobines, avec application de l'effort aux électrodes de façon purement mécanique. La figure 1 est un schéma de principe de l'application de l'effort aux électrodes. La figure 2 est un schéma des mouvements de la machine à souder, destiné à expliquer la mesure différentielle permettant d'obtenir la pénétration des barres. La figure 3 est un schéma de montage des capteurs de pénétration. La figure 4 est un diagramme de pénétration. La figure 5 est un diagramme de corrélation relatif à la qualité des résultats obtenus lors de l'utilisation de deux capteurs en mesure différentielle. Comme représenté à la figure 1, le porte-électrodes (1) fixé sur la poutrelle centrale (2) est équipé d'une électrode supérieure (3) et d'une électrode inférieure (4). Les fils à souder (5) et (6) sont représentés dans leur position en contact avec les électrodes respectivement (3) et (4). Un ressort (7) est comprimé au préalable au moyen d'un bouchon fileté (8) et applique ainsi l'effort aux électrodes. Ce bouchon fileté est vissé dans le bloc supérieur (9) de fixation du porte-électrodes Afin de mesurer l'effort aux électrodes, une cellule de charge a été placée à l'intérieur du bouchon de serrage ( & du ressort (7), ledit bouchon de serrage et ladite cellule ayant été conformés en conséquence.Le bouchon de serrage (8) a été gradué de manière à permettre l'étalonnage du ressort (7). La cellule de charge peut etre reliée soit à un enregistreur de façon à obtenir la courbe de l'effort aux électrodes pendant le soudage, soit à un indicateur numérique, tel que par exemple un voltmètre, pouvant afficher directement l'effort en Newton. La figure 2 schématise l'ensemble du dispositif constitué par la poutrelle centrale (2) et le porte-électrodes (1). Une jauge de déplacement mesure le déplacement relatif de la tige centrale du porte-électrodes (1) par rapport à la poutrelle (2), dont la valeur est donnée en fonction : de l'épaisseur de l'électrode inférieure (4) à l'état neuf, de la distance maximale entre l'extrémité de l'électrode supérieure (3) et la base de la poutrelle (2), de la quantité dépendant du réglage de la hauteur moyenne de la poutrelle centrale (2), du diamètre du fil à souder en contact avec l'électrode (3), du diamètre du fil à souder en contact avec l'électrode (4), de l'amplitude du mouvement, de l'intervalle de temps séparant deux soudures successives, de l'usure des électrodes et de la pénétration des deux fils (5) et (6) en cours de-soudage. Cette jauge fournit un signal qui combine le mouvement alternatif de la poutrelle centrale (2) et la pénétration des fils soudés. Pour obtenir un signal qui représente la pénétration en valeur absolue, il convient d'éliminer du signal donné par cette jauge le mouvement de la poutrelle centrale (2) donné par le signal de la seconde jauge. Suivant la figure 3, les porte-électrodes (1) sont fixés sur une meme poutrelle centrale (2) qui est animée d'un mouvement alternatif sinusoidal au moyen d'une came non représentée. La position de la poutrelle (2) peut etre modifiée en hauteur. Les électrodes sont reliées électriquement par paires. Les électrodes supérieures (3) sont pontées deux A deux et l'arrivée du courant, ainsi que son retour, se font par les électrodes inférieures (4) suivant (10). Les fils transversal (5) et longitudinal (6) à souder sont représentés dans leur position en contact avec les électrodes (3) et (4). Un premier perfectionnement a consisté à usiner les ponts (11) des électrodes supérieures (3) de manière à permettre de placer le toroide d'un appareil du type Duffers pour mesurer le courant et le temps de soudage. Un autre perfectionnement représenté est relatif aux jauges de déplacement (12) et (13), dont l'une fournit un signal qui combine le mouvement alternatif de la poutrelle centrale (2) et la pénétration des fils soudés, l'autre fournissant un signal représentant le mouvement de la poutrelle centrale (2). La figure 3a est relative au cas où la jauge (13), dite généralement "de référence", est située en dehors du treillis soudé (cas des treillis de faible largeur). La Jauge (13) est placée sur un porte-électrodes solidaire de la poutrelle (2) en un endroit situé en dehors de la zone de soudage. Les électrodes (14) et (15) sont rehaussées de la somme des diamètres (dl + d2) des fils assemblés t5) et (6). Il est à noter que les électrodes (14) et (15) ne sont pas traversées par un courant électrique. La figure 3b est relative au cas où la jauge (13) 'de référence" est située dans la zone de soudage (cas des treillis larges ou lorsque la solution précédente n'est pas possible). La jauge (13) est placée sur un porte-électrodes solidaire de la poutrelle (2) en un endroit situé dans la zone de soudage entre deux paires d'électrodes de soudage. L'électro- de supérieure (16) relative à la jauge (13) appuie sur le fil transversal (5) et l'électrode inférieure (17) est rehaussée du diamètre (de) du fil longitudinal (6). Il est à noter également que les électrodes (16) et (17) ne sont pas traversées par un courant électrique. La figure 4 montre le diagramme de la pénétration au cours du temps obtenu par le système de mesure différentielle. La pénétration en fractions de 0,25 mm est reportée en ordonnée et le temps en secondes est reporté en abscisse. On observe que le signal ne présente pas de parasites et l'on retrouve les trois phases caractéristiques : accostage (18)., soudage (19), forgeage (20). Le temps de passage du courant qui se situe entre la fin de l'accostage et la fin du soudage est indiqué en (21) sur l'axe des abscisses. Il apparaît que la pénétration continue de croître au cours du forgeage. Les capteurs utilisés au cours de ces essais ont permis de suivre le diagramme de la pénétration pendant 15/loo de seconde après la fin du soudage. La figure 5 montre que la pénétration déterminée par les jauges de déplacement opérant de manière différentielle (reportée en ordonnée), p en mm) est en bonne relation avec la penétration mesurée au palmer après soudage (reportée en abscisse, p en Les données chiffrées sont relatives à des essais de soudage en croix sur fils lisses de 6 mm de diamètre L'ef- fort aux électrodes est de 300 Newton et les points representés résultent du réglage de la machine d'une part à la puissance 7 et d'autre part à la puissance 6. Le temps de soudage est de 7 périodes (50 Hz). REVENDICATIONS 10/ Perfectionnement au dispositif pour le contrôle de la soudure de produits en acier, comportant notamment des capteurs pour mesurer l'énergie électrique, la pression exercée sur les électrodes et le déplacement relatif des électrodes, c a r a c t é r i s é en ce que le capteur permettant de mesurer l'énergie électrique dissipée pendant l'opération de soudage st constitué d'un appareil dont le toroide est placé sur les ponts reliant les électrodes supérieures par paires, en ce que le capteur permettant de mesurer la pression exercée sur les deux électrodes supérieure et inférieure est constitué d'une cellule de charge placée au-dessus du porte-électrodes et mesurant la com- pression du ressort propre à chaque électrode supérieure, compression qui est égale à l'effort appliqué à ladite électrode dès que l'accostage est effectué, et en ce que le capteur permettant de mesurer le déplacement relatif des électrodes est constitué de deux jauges de déplacement dont l'une est solidaire d'une électrode de soudag#e et dont l'autre est solidaire d'une électrode supplémentaire de référence (ne soudant pas), la dif férence des indications de ces deux jauge étant représentative dudit déplacement. o 2 / Dispositif suivant la revendication 1, c a r a c t é r i s é en ce que les produits en acier sont des barres et le capteur pour mesurer le déplacement relatif des électrodes permet de mesurer la pénétration des barres l'une dans l'autre. 30/ Dispositif suivant la revendication 2, c a r a c t é r i s é en ce que la cellule de charge constituant le capteur de mesure de pression est placée à l'intérieur du bouchon de serrage du ressort. 4 / Dispositif suivant la revendication 3, c a r a c t é r i s é en ce que le bouchon de serrage comporte une graduation permettant l'étalonnage du ressort. 5 / Dispositif suivant l'une ou l'autre des revendications 2 à 4, c a r a c t é r i s é en ce que le capteur de mesure de pression est relié à un enregistreur ou a un indicateur numérique. o"/ Dispositif suivant l'une ou l'autre des revendications 2 à 5, c a r a c t é r i s é en ce que les Jauges de déplacement constituant le capteur de mesure de la vitesse de pénétration des barres sont situées dans le bouchon de ser- rage du ressort des électrodes concernées.