Brevet FR2474367A1 — publié le 19810731

La présente invention concerne un rrocédé de régulation du courant de soudage dans le cas du soudage Dar résistance, en particulier du soudage par points, et un dispositif de mise en oeuvre de ce procédé. Dans la pratique du soudage par résistance, en particulier du soudage Dar points, une qualité élevée et uniforme des liaisons par soudage doit être assurée même durant une variation particulière des conditions technologiques du processus de soudage et affectant la qualité des liaisons par soudage. La pratique actuelle se satisfait dans une large mesure du réglage fixe du transformateur et de la régulation de phase de la puis- sance au début du processus de soudage, qui doit mainte- nir approximativement le même courant durant le soudage. Cette possibilité ne tient pas compte des fluctuations de la tension du secteur, de l'usure des électrodes de sou- dage, de la modification de l'état superficiel de la tôle et d'autres variations affectant le courant de soudage. Dans ces conditions, le cas peut se produire que le cou- rant de soudage décroît de sorte qu'une soudure de quali- té médiocre ou même aucune soudure n'est réalisée. En outre, on connait des dispositifs compensant une chute de tension du secteur. Dans tous les cas, leur application ne résout pas les chutes du courant de sou- dage Drovoquées par d'autres influences. On connaît pareillement des dispositifs de ré- gulation de la valeur constante du courant de soudage, respectivement d'autres grandeurs, comme par exemple de la tension du cordon de soudure ou de la puissance délivrée à celui-ci. L'inconvénient de telles solutions est qu'elles ne s'adaDtent pas aux conditions variables de la formation de la liaison par soudage, telles qu'elles sont affectées par les éléments soudés proprement dits, la géométrie de la liaison par soudage, l'état de surfa- ce et des électrodes et qui exigent un réglage lors de modifications des épaisseurs à souder, du matériau, du nombre de couches de soudage, du traitement de surface. On connait également des dispositifs qui com- parent une des variables énergétiques du cordon de sou- dure, la tension, la consommation de puissance, etc... aux valeurs limites antérieurement réglées et corrigent les conditions pour la soudure suivante lorsqu'une valeur de mesure est trouvée à l'extérieur de la plage des li- mites fixées durant la réalisation du cordon de soudure. L'inconvénient est que l'intervention de régulation n'af- fecte pas de cordon de soudure sur lequel la variation a été constatée, mais le suivant pour lequel les condition peuvent être modifiées entre temps. De plus, le réglage de ce svstème est très compliqué. Les valeurs optimales du réglage sont obtenues en particulier empiriquement cour chaque cas technologique. On connaît en outre un dispositif qui utilise l'accroissement brusque du courant de soudage, un autre accroissement de ce courant étant stoppé lorsque la vi- tesse de la dilatation thermique du cordon de soudure donnée par sa dérivée par rapport au temps atteint la valeur précédemment réglée et la soudure s'effectue à la valeur de courant atteinte. L'inconvénient de ce procédé, par ailleurs parfait, est qu'il exige la mesure d'une grandeur mécanique, à savoir la dilatation thermique du cordon de soudure. Ceci provoque des problèmes dans certaines machines de soudage. En outre, un capteur, qui convertit la grandeur mécanique, c'est-à-dire la dilata- tion thermique, en un signal électrique, est nécessaire. La présente invention remédie dans une grande mesure aux inconvénients des solutions précitées. Le pro- cédé de régulation du courant de soudage dans le cas du sondage par résistance, en particulier du soudage par points, repose, selon l'invention, sur l'accroissement brusque du courant de soudage, de telle sorte que cet A: accroissement soit stoppé lorsque l'allure de résistance du cordon de soudure atteint la valeur de son maximum local, ou s'approche de ce maximum, de sorte que la soudure est effectuée à la valeur du courant de soudage atteinte au moment de l'accroissement du courant. Le procédé de régulation du courant de soudage selon l'invention est mis en oeuvre grâce au dispositif selon l'invention dont la source de l'allure de resis- tance du cordon de soudure est reliée, par un dérivateur et un comparateur avec l'entrée de la grandeur de réfé- rence à l'entrée de signal d'une bascule. La sortie de la bascule est reliée à l'entrée de blocage du généra- teur de dents de scie qui est relié, par la commande électronique des Daramètres du processus de soudage, à l'entrée de réglage du Processus de soudage. La sorte de l'ordre de déclenchement de la dent de scie, de la com- mande électronique des paramètres du processus de soudage, est reliée à l'entrée de réglage de zéro de la bascule, à l'entrée de mise en marche du générateur de dents de scie et simultanément, par l'intermédiaire du circuit de retard, à l'entrée pour le réglage du retard, à l'entrée du générateur d'impulsions de la bascule. L'avantage du procédé selon l'invention est 01u'il Dermet de compenser des influences Perturbatrices occasionnelles et extérieures, par exemple le court- circuit parallèle du courant par la soudure adjacente ou par le contact fortuit des éVlments à souder, qui au- raient conduit autrement à une réduction du courant circu- lant à travers le point de soudure et ainsi à la forma- tion de liaisons médiocres. De nlus, le Drocédé selon l'invention permet d'adanter le courant de soudage aux situations résultant des intentions du constructeur, com- me par exemple aux différentes épaisseurs de la tôle à souder et au nombre différent des couches de soudage, qui sont modifiées durant l'opération de soudage. Le tra- vail des technologues Dour le réglage des conditions de soudage st ainsi facilité. Le disoositif selon l'in- vertion adarte lui-même selon un réglage prédéterminé le courart de sondage aux conditions technologiques se modifiant. Un avantage du rrocédé et du dispositif selon l'invention réside dans le fait nue la correction du cou- rant de soudage commence au début de ce processus de sou- dage dans lemuel la variation des conditions exigeant une correction a été constatée. Le dispositif selon l'invention n'exige aucun carteur ni transducteur particulier et est applica- ble non seulement aux installations fixes, mais égale- ment aux pinces de soudaze. Un exemule de réalisation de l'invention est reoresenté sur les dessins annexés. La figure 1 représente l'allure de résistance typique du cordon de soudure et l'accroissement en dia- mètre du point de soudure dans le cas d'un réglage cons- tant du courant de soudage. La figure 2 représente une comparaison de l'allure de résistance du cordon de soudure et l'ac- croissemert en diamètre du point de soudure dans le cas d'un accroissement brusque du courant de soudage. La figure 3 illustre le Drincipe du fonction- nement du or-cédé selon l'invention et la façon dont le signal pour l'arrêt de l'accroissement du courant est r'-le v sur l'allure de résistance du cordon de soudure, de se dérivée, respectivement. 3r, la figure 4 re-resente un exemple de réalisation nu ilsnositif selon l'inventiono Dans le cas du réglage constant du courant de soudage, l'allure de résistance typique R du cordon de soudfre est renrrsentée sur la courbe 1. La courbe 2 mon- tre conert le diamètre D du point de soudure s'accroît pareillement. Il est visible qu'à proximité de l'ins- tant tmaxt auquel la résistance R du cordon de soudure atteint son maximum local, le point de soudure, dont le diamètre D s'accroit dans le temps t pendant l'opération de soudage, commence à se former. Au cas o on laisse le courant de soudage I croître brusquement durant la soudure, courbe 3, l'al- lure de résistance R, courbe 4, atteindra à nouveau son maximum Rmax après quelques instants. A ce maximum correspond approximativement le début de la formation du point de soudure, mais son diamètre D, courbe 5, s'accroit rapidement avec la valeur croissante du cou- rant de soudage I. La raideur de l'accroissement du dia- mètre D est sensiblement plus élevée que dans le cas du réglage constant du courant de soudage I, seule apparaît avec le temps la saturation énergétique du cordon de soudure et la projection de métal fondu hors du point de soudure. Il a été déterminé expérimentalement que plus le courant de soudage I croit rapidement, plus tôt est atteint le maximum Rmax de l'allure de résistance R du cordon de soudure et plus tôt commence l'accrois- sement du point de soudure. Il a en outre été constaté que le maximum Rmax est atteint plus tard dans le cas d'une modification des conditions extérieures comme par exemple l'accrois- sement de l'épaisseur ou l'augmentation du nombre des tôles à souder ou l'accroissement, provoqué par leur usure, du diamètre des électrodes, c'est-à-dire dans le cas de valeurs plus élevées du courant de soudage I. Lorsqu'à partir des valeurs concernées Il, qui corres- pondent à l'atteinte de Rmax dans le temps tmax, est for- mé le quotient I/De, on obtient ainsi l'intensité du processus de soudage, par l'intermédiaire de laquelle est connu qu'elle représente l'invariante du processus de Z474367 soudage pour un type de matériau, o De est le diamètre d'électrodeo Ce quotient est constant pour desépaisseurs et un nombre différents des tôles à souder, pour dif- f4rents diamètres d'électrode dans des conditions par ailleurs constantes. On en tire que le temps tmax, dans lequel est atteint le maximum de la résistance du cor- don de soudure, représente l'invariante du processus de soudage, oui signifie que la valeur correspondant aux exigences énergétiques de la liaison par soudage en cours, du courant de soudage I1 est atteinte. Le proc4dé selon l'invention opère de cette façon. Le courant de soudage I est laissé croître brus- quement selon la courbe 6. L'allure 7 de la résistance R du cordon de soudure est alors mesurée et sa dérivée dR/dt également, courbe 8. A l'instant tmax auquel l'allure R atteint le maximum local Rmax, la dérivée dR/dt passe par le point zéro. Cet état est détecté et à partir du signal obtenu de cette façon, un autre accrois- sement du courant de soudage I est stoppé à la valeur I1. La soudure est ensuite achevée à la valeur constante du courant de soudage, courbe 9. Pour des raisons techni- aues de réalisation de la partie électronique, il est avantageux de détecter la valeur 10 de la dérivée dR/dt s'apnrochant suffisamment de zéro, de sorte que le si- gnal provenant de l'arrêt de l'accroissement du courant de soudage I est indiqué autour de l'intervalles t, avant cue le maximum de la résistance Rmax soit atteint. L'in- tervalle de temps Lt peut être comparable ou inférieur à une demi-période de la fréquence 50 Kz du secteur, c'est- à-dire 0,01 s dans le cas des installations de soudage usuelles. Le procédé selon l'invention de régulation du courant de souda.e dans le cas du soudage par résistance, en particulier du soudage par point, est mis en oeuvre grâce ai dispositif selon l'invention dont la source 11 de l'allure de résistance du cordon de soudure est reliée, Dar le dérivateur 12 et le comparateur 13, à l'entrée 19 de la grandeur de référence à l'entrée de signal 20 de la bascule 14. La sortie de la bascule 14 est reliée à l'entrée de blocage 23 du générateur de dents de scie , qui est relié par la commande électronique 16 des paramètres du processus de soudace a l'entrée de ré- glage 25 du processus de soudage 17. La sortie 26 de l'ordre de déclenchement de la dent de scie, de la com- mande électronique 16 des paramètres du processus de sondage étant reliée à l'entrée de réglage de zéro 22 de la bascule 14, à l'entrée de mise en marche 24 du géné- rateur de dents de soie 15 et simultanément, par l'in- termédiaire du circuit de retard 18, à l'entrée 27 pour le réglage du retard, à l'entrée 21 du générateur d'impulsions de la bascule 14. L'action du dispositif selon l'invention repose sur le fait que le signal "rovenant de la source 11 de l'allure de résistance du cordon de soudure est appliqué, Dar le dérivateur 12 dont la sortie est reliée au compa- rateur 13, à l'entrée 19 de la grandeur de référence. Le comparateur 13 détermine l'obtention du maximum de la résistance et délivre un ordre à la bascule 14 qui change d'état et stoppe l'accroissement de la dent de scie par sa sortie reliée à l'entrée de blocage 23 du généra- teur de dents de scie 15. L'accroissement du courant de soudage est ainsi bloqué, qui est déterminé Dar le rac- cordement de la sortie du,nérateur de dents de scie par la commande électronique 16 des Paramètres du pro- cessus de soudage à l'entrée de réglage 25 au processus de soudage 17. La sortie 26 de l'ordre de déclenchement de la dent de scie de la commande électronique 16 des pa- ramètres du processus de soudage est reliée à l'entrée de réglage de zéro 22 de la bascule 14 et à l'entrée de mise en marche 24 du g'nérateur de dents de scie 15, la bascule 14 change-nt d'état lors-du déclenchement de la dent de scie et déblomuarnt ainsi l'accroissement du courant de soJdage. Simultanément, la sortie 16 de l'ordre de d4clenchement de la dent de scie est reliée oar le circuit de retard 18 avec l'entrée 27 pour le r4glage du retard, e l'entrée 21 du générateur d'impul- sions de la bascule 14. Le blocage est ainsi assuré pen- dant les 2 à 5 Dremières périodes.- Le nrocédé et le dispositif selon l'inven- tion neuvent être appliqués à la commande automatique du- nrocessus de soudage par points par résistance. Z474367 REVENDICATIONS 1 - Procédé de régulation du courant de sou- dage dans le cas du soudage par résistance, en particu- lier de soudage par points, par l'accroissement brusque du courant de soudage, caractérisé en ce que l'accrois- sement du courant de soudage est stoppé lorsque l'allure de résistance du cordon de soudure atteint la valeur de son maximum local, ou s'approche de ce maximum, de sorte que la soudure s'effectue à la valeur du courant de sou- dage, qui est atteinte au moment de l'arrêt de l'ac- croissement du courant. 2 - Dispositif de mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la sour- ce (11) de l'allure de résistance du cordon de soudure est reliée, par le dérivateur (12) et le comparateur (13), avec l'entrée (19) de la grandeur de référence à l'en- trée de signal (20) de la bascule (14), la sortie de la bascule (14) étant reliée à l'entrée de blocage (23) du générateur de dents de scie (15), qui est relié par la commande électronique (16) des paramètres du processus de soudage à l'entrée de réglage (25) du pro- cessus de soudage (17), la sortie (26) de l'ordre de dé- clenchement de la dent de scie, de la commande électroni- que (16) des paramètres du processus de soudage étant reliée à l'entrée de réglage de zéro (22) de la bas- cule (14), à l'entrée de mise en marche (24) du généra- teur de dents de scie (15) et simultanément, par l'in- termédiaire du circuit de retard (18), à l'entrée (27) pour le réglage du retard, à l'entrée (21) du générateur d'impulsions de la bascule (14).