Brevet FR2460743A1 — publié le 19810130

La présente invention est relative à un procédé et à un dispositif pour controler le soudage par résistance au cours même de l'opération de soudage. Lors d'une campagne de soudage, il importe de maintenir les conditions de travail de manière à permettre la réalisation de soudures présentant une résistance maximale. Le maintien de telles conditions de travail du processus de soudage par résistance peut se faire par le biais de la puissance électrique (courant de soudage), les deux autres paramètres bien connus, à savoir l'effort aux électrodes et le temps de soudage étant fixés à des valeurs conformes à l'appli- cation visée (type de produits à souder). L'évolution des élec- trodes au cours de la production (usure), la remise à forme de celles-ci (fraisage) ou leur remplacement nécessitent géné- ralement l'adaptation de la puissance électrique précitée. Si celle-ci est insuffisante, les soudures seront défectueuses, par suite d'une résistance trop faible ou d'un risque de collage. Une puissance excessive provoque une usure trop rapide des élec- trodes et peut aboutir systématiquement pour chaque soudure au phénomène de projection qui est un phénomène d'instabilité tem- poraire du à l'éjection de la matière fondue de l'interface des tôles soudées, ce qui risque de déforcer les assemblages réa- lisés. Ces considérations montrent que la puissance électrique doit être maintenue dans des limites données, les valeurs Infé- rieures et supérieures de ces limites pouvant varier au cours de la production, par exemple à la suite de l'évolution des électrodes. Dans certains cas, l'adaptation de la puissance électrique à sa valeur optimale peut présenter des difficultés, car elle doit être effectuée sans que l'opéraeur dispose d'une information objective sur la qualité de la soudure réalisée. La présente invention a précisément pour objet de définir un moyen applicable à la production industrielle de grande série, permettant de maintenir, de préférence automatiquement, les conditions de soudage à leurs valeurs optimales. Cette invention est basée sur la constatation que lors d'une production courante, telle que par exemple l'assemblage de carrosserie automobile, un certain nombre de soudures sont le siège du phénomène de projections. Le demandeur a eu alors l'idée originale que la fréquence de ces projections pouvait être indicative du niveau de la qualité des soudures. Si l'énergie de soudage est trop faible, il n'y a pas de projections ou très peu avec un risque de points collés. Si l'énergie de soudage est trop élevée, tous les points ou un grand nombre d'entre eux sont le siège de projections avec risque de déforcement à la suite d'une pénétration excessive des électrodes et d'une perte de matière à l'endroit de la soudure. En conséquence, le procédé objet de la présente invention, est essentiellement caractérisé en ce que, pendant la phase du soudage proprement dit, on détecte les points de soudure qui sont le siège de projections, on détermine le niveau de la qualité des soudures en fonction de la fréquence des projections se produisant durant le soudage et on réagit en conséquence sur les conditions de soudage. Suivant une modalité de l'invention, on détecte les points de soudure qui sont le siège de projections, en me- surant-l' accélération d'au moins un des deux porte-électrode, de préférence dans la direction parallèle à l'axe du porte-électrode. Dans le cas o on mesure l'accélération des deux porte-électrode, on effectue la différence des accélérations dé- tectées pour obtenir l'accélération relative entre les deux porte- électrode, la dite accélération relative étant prise en considé- ration pour la détermination de la fréquence des projections. Suivant une autre modalité de l'invention, la condition de soudage sur laquelle on réagit est la puissance électrique de soudage. Suivant l'invention, on adapte la puissance de soudage, de manière à maintenir le pourcentage de projections dans des limites données, fixées au préalable, cette adaptation se faisant comme suit: on effectue le calcul du pourcentage des projections sur un certain nombre de soudures et si ce pourcen- tage est inférieur à la limite inférieure, on augmente la puis- sance électrique; si ce pourcentage est supérieur à la limite supérieure, on diminue la puissance électrique. Cette modalité est avantageuse dans le cas d'une production courante o il est pratiquement impossible d'éviter les projections par suite de variations dans la disposition des *1.- 2460743 tôles ou dans l'état des électrodes. Egalement suivant l'invention, l'adaptation de la puissance électrique est effectuée dans des limites prédéterminées, et on détecte les cas o la puissance électrique sort de ces li- mites, par le biais de signaux d'alerte. Un tel cas peut se pré- senter par exemple si les électrodes sont de trop petit diamètre ou trop fortement endommagées, car alors les projections se pro- duisent pour une puissance trop faible. Suivant une variante de l'invention, on adapte la puissance électrique à la valeur la plus élevée possible, mais inférieure à celle provoquant des projections. Dans ce but, on recherche de temps en temps la puissance électrique donnant lieu aux projections et on fixe la puissance de travail à cette valeur diminuée d'un seuil donné. Cette modalité est particulièrement intéressante dans le cas d'une production très soignée, telle que par exemple pour le soudage de réservoirs d'essence ou l'étanchéité doit être rigoureusement obtenue. Dans de tels cas, il y a lieu de veiller à minimiser les projections. Suivant encore une autre modalité de l'invention, la condition de soudage sur laquelle on réagit est le temps de soudage. Dans ce cas, on interrompt le courant électrique de sou- dage dès que l'on détecte des projections. Lorsqu'on effectue le soudage d'un acier revêtu, il se produit un phénomène transitoire dû à l'élimination du re- vêtement au cours des premiers cycles de soudage. Ce phénomène transitoire ne doit pas être pris en considération dans la dé- tection des projections suivant l'invention, et à cette fin, on temporise cette détection pendant les premiers cycles de soudage (de 1 à 5 cycles). La présente invention a également pour objet un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé décrit ci-dessus. - 2460743 Le dispositif, objet de la présente invention, est essentiellement caractérisé en ce qu'il est constitué d'au moins un accéléromètre fixé sur le porte-électrode d'une machine à souder par résistance, l'axe de mesure de l'accéléromètre étant de préférence parallèle à l'axe du porteélectrode. Cet accéléromètre peut être fixé aussi bien sur le porteélectrode mobile que sur le porte-électrode fixe dans le cas d'une machine à souder stationnaire. Un tel accéléromètre est utilisable également dans le cas d'une pince à souder portative. La machine à souder peut être une soudeuse par point, & molette, à trains d'impulsions, une presse de soudage (par bossage). Evidemment, le dispositif peut être constitué de deux accélromètres fixes à raison d'un par porte-électrode. Suivant l'invention, l'accéléromètre est avanta- geusement constitué d'un système piézoélectrique. Le dispositif suivant l'invention comprend égale- ment un appareillage électronique équipé pour traiter le signal de l'acc6lromètre et pour ensuite soit réagir sur la puissance 2Qélectrique de soudage, soit interrompre le passage du courant électrique. Les figures 1 à 4 sont données à titre d'exemple non limitatif, pour bien faire comprendre l'invention. La figure 1 représente un montage simple d'un accéléromètre sur un porte-électrode. La figure 2 est un enregistrement obtenu dans le cas d'un acier non revêtu de 1 mm d'épaisseur, par un accéléro- mètre placé sur le porte-électrode mobile d'une machine station- naire, sans phénomène de projections. La figure 3 est relative à un enregistrement sem- blable à celui de la figure 2, mais avec phénomène de projections La figure 4 est relative à des enregistrements obtenus par un accéléromètre dans le cas d'un acier de 0,6 nmm d' épaisseur, revêtu d'un mélange de zinc et d'aluminium avec unique- ment la phase de-soudage représentée. Suivant la figure 1, l'électrode de soudage 1 est montée sur le porteélectrode 2. Ce dernier est muni d'une bride 3 de fixation de l'accéléromètre 4 destiné à mesurer l'accéléra- tion dans la direction de l'axe du porte-électrode 2. Cette disposition présente les avantages d'un montage simple et peu encombrant, ainsi que d'une grande fiabi- lité de détection. L.'acdldrontre est de préférence onstitué d'un systèe piézoélectrique. Suivant la figure 2, la partie supériete a est relative mau courant. de soudage et les signaux 5 représentent le passage dw courant électrique pendant la phase de soudage propre- ment dite. La partie inférieure b est relative à l'enregis- trgment des accélérations et comprend les différentes parties suivantes t - 6 correspondant à la descente du porte-électrode, - 7 correspondant à l'accostage du porte-électrode sur les tôles, - 8 représentant le temps d'accostage, - 9 représentant le temips de soudage. Cette partie ne comporte pas d'oscillations: on n'a pas observé de projections pendant le soudage, - 10 relative au temps de maintien après soudage, - 11 correspondant à la remontée du porte-électrode, - 12 relative à la butée du porte-électrode dans le biti de 1* machine à souder. G.- 7-/. 2460743 Sur la figure 3, on retrouve les mêmes caracté- r istiques que celles de la figure 2, avec l'exception que pendant la phase de soudage proprement dite 9, apparaît le signal 13 de l'accélêromètre. On a donc observé des projections pendant le sou- dage de l'acier concerné. Sur la figure 4, le diagramme a1 est relatif au passage du courant électrique pendant la phase de soudage propre- ment dite (signaux 5) et le diagramme b1 est relatif à l'enregis- trement de l'accéléromètre dans le cas d'un acier revêtu. Le si- 1O gnal 14 enregistré n'est pas l'indication de projections, mais d'un phénomène transitoire dû à l'élimination du revêtement au cours des premiers cycles de soudage. Les diagrammes a et b sont relatifs au soudage 2 2 d'un acier revêtu avec phénomène de projections pendant la phase de soudage. Ces projections sont indiquées par le signal 13 de l'accél&romètre. Comme dans le diagramme b1, le signal 14 est 1' indication d'un phénomène dQ à l'élimination du revêtement au cours des premiers cycles de soudage. Pour ne pas tenir compte de ce phénomène transi- toire, comme déjà dit précédemment, on temporise la détection de l'accéléromètre pendant les premiers cycles de soudage ( de 1 à cycles). Le domaine d'application du détecteur de projec- tions est vaste et comprend notamment, en ce qui concerne les aciers: - acier non revêtu: acier doux, acier à haute résistance. - acier revStu: galvanisé, plombé, électrozingué, peinture conductrice (par exemple zincrométal), mé- lange Zn-Al (galvalume), etc... REVENDICATIONS 1. Procédé pour contrôler le soudage par résis- tance, c a r a c t é r i s é en ce que, pendant la phase du soudage proprement dit, on détecte les points de soudure qui sont le siège de projections, on détermine le niveau de la qualité des soudures en fonction de la fréquence des projections se produisant durant le soudage et on réagit en conséquence sur les conditions de soudage. 2. Procédé suivant la revendication 1, c a r a c t é r i s é en ce que l'on détecte les points de soudure qui sont le siège de projections en mesurant l'accé- lération d'au moins un des deux porte-électrode, de préfé- rence dans la direction parallèle à l'axe du porte-élec- trode. 3. Procédé suivant la revendication 2, c a r a c t é r i s é en ce que, dans le cas o on mesure l'accé- lération des- deux porte-électrode, on effectue la différence des accélérations détectées pour obtenir l'accélération relative étant prise en considération pour la détermination de la fréquence des projections. 4. Procédé suivant l'une ou l'autre des reven- dications 1 à 3, c a r a c t é r i s é en ce que la condition de soudage sur laquelle on réagit est la puissance électrique de soudage. 5. Procédé suivant la revendication 4, c a r a c t é r i s é en ce que l'on adapte la puissance de soudage, de manière à maintenir le pourcentage de projections dans des limites données, cette adaptation se faisant comme suit: on effectue le calcul du pourcentage des projections sur & un certain nombre de soudures et si ce pourcentage est inférieur à la limite inférieure, on augmente la puissance électrique; si ce pourcentage est supérieur à la limite supérieure, on diminue la puissance électrique. 6. Procédé suivant l'une ou l'autre des reven- dications 4 et 5, c a r a c t é r 1 s é en ce que l'adap- tation de la puissance électrique est effectuée dans des limites prédéterminées et on détecte les cas o la puissance électrique sort de ces limites, par le biais de signaux d'alerte. 7. Procédé suivant la revendication 4, c a r a c t é r i s é en ce que l'on adapte la puissance élec- trique à la valeur la plus élevée possible, mais inférieure à celle provoquant des projections. 8. Procédé suivant la revendication 7, c a r a c t é r is é en ce que l'on recherche de temps en temps la puissance électrique donnant lieu aux projections et on fixe la puissance de travail à cette valeur diminuée d'un seuil donné. 9. Procédé suivant l'une ou l'autre des reven- dications 1 à 3, c a r a c t é r i s é en ce que la condi- tion de soudage sur laquelle on réagit est le temps de soudage. 10. Procédé suivant la revendication 9, c a r a c t é r i s é en ce que l'on interrompt le courant électrique de soudage dès que l'on détecte des projections. 11. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendi- cations 1 à 10, c a r a c t é r 1 s é en ce que, lorsqu'on effectue le soudage d'un acier revêtu, la détection des projections est temporisée pendant les premiers cycles de soudage (de 1 à 5 cycles). 12. Dispositif pour la mise en oeuvre du procé- dé décrit dans l'une ou l'autre des revendications 1 à 11, c a r a c t 4 r i s 4 en ce qu'il est constitué d'au moins un accéléromètre fixé sur le porte-électrode d'une machine à souder par résistance, l'axe de mesure de l'accélé- romètre étant de préférence parallèle à l'axe du porte-élec- trode. 13. Dispositif suivant la revendication 12, c a r a c t é r i s 6 en ce que l'accéléromètre est constitué d'un système piézo-électrique. 14. Dispositif suivant l'une ou l'autre des revendications 12 et 13, c a r a c t 4 r i s d en ce qu'il comprend également un appareillage électronique équipé pour traiter le signal de l'accéléromètre et pour ensuite soit réagir-sur la puissance électrique de soudage, soit interrompre le passage du courant électrique.