Brevet FR2674467A1 — publié le 19921002

La présente invention a pour objet un procédé de soudage d'au moins deux tôles par étincelage. Il est connu pour souder des tôles bout à bout de procéder à un soudage par résistance. Pour cela, on place les deux tôles bout à bout et on pratique une phase d'étincelage par passage d'un courant électrique de fort ampérage dans lesdites tôles. Pendant cette phase d'étincelage, le courant électrique circulant dans les tôles provoque, par effet Joule, dans une première phase intermédiaire appelée phase d'initiation et d'entretien et une. seconde phase intermédiaire appelée phase de préforgeage, une fusion et une vaporisation partielledu métal dans la zone de contact desdites tôles. Après cette phase d'étincelage, on pratique une phase de forgeage au cours de laquelle on presse violemment les tôles l'une contre l'autre afin d'éjecter le métal fondu à l'interface entre les deux tôles et provoquer par diffusion en phase solide une liaison soudée. Au cours de la phase d'étincelage, on procède à un rapprochement progressif des deux tôles sans pour autant exercer un effort de pression d'une tôle par rapport à une autre. En effet, au moment où la phase d'étincelage débute, c'est à dire précédant la phase d'initiation et d'entretien, une partie du métal dans la zone de contact entre les deux tôles se vaporise. Il est alors nécessaire de rapprocher progressivement ces deux tôles afin d'éviter la création d'un arc électrique ce qui entrainerait un dégagement de chaleur important brûlant littéralement les tôles. Pendant la phase de préformage, il est nécessaire de rapprocher les tôles un peu plus rapidement que pendant la phase d'initiation et d'entretien pour compenser la partie de métal vaporisée. Par contre, lors de la phase de forgeage, les deux tôles doivent être rapidement rapprochées l'une par rapport à l'autre en exerçant un pressage brutal afin d'éjecter le métal fondu et créer la liaison soudée. Si le rapprochement des deux tôles pendant la phase de forgeage se déroule trop lentement, du métal oxydé risque d'être emprisonné dans la zone de soudure, ce qui est très néfaste aux qualités mécaniques de la liaison. Toute la difficulté, lors du soudage par étincelage de deux tôles mises bout à bout, réside dans le choix de la vitesse de déplacement des deux tôles pendant le soudage. En effet, au cours de la phase d'étincelage, la vitesse ne doit pas être trop faible auquel cas ltétincelage serait irrégulier, ni trop forte ce qui entraînerait un collage prématuré desdites tôles. Au cours de la phase de forgeage, une vitesse, la plus élevée possible, doit être appliquée afin de minimiser la réaction d'oxydation au niveau du plan de joint. Dans les procédés de soudage par étincelage utilisés jusqu'à présent, chaque tôle à souder est maintenue sur une table de soudage et le mouvement relatif des deux tables est asservi au moyen d'une électronique respectant la loi de déplacement suivante: Y(t) = B(e (t/tm),l)/(ea - 1) où B est la longueur étincelée, tm est le temps d'étincelage, a est un coefficient variant selon la nuance du matériau des tôles à souder Compte tenu de cette loi de déplacement, la vitesse de déplacement des deux tables croit exponentiellement notamment pendant la phase d'étincelage ce qui provoque un étincelage irrégulier et par conséquent un soudage imparfait. Par ailleurs, si on augmente la vitesse de déplacement des deux tables de soudage l'une par rapport à l'autre pendant la phase de forgeage, afin de minimiser les phénomènes d'oxydation, on assiste à une réduction de la vitesse de déplacement desdites tables au cours de la phase d'étincelage ce qui entraîne également un étincelage irrégulier et un soudage imparfait. On voit donc que, compte tenu de cette loi, la vitesse de déplacement des deux tables de soudage pendant la phase d'étincelage et la vitesse de déplacement desdites tables pendant la phase de forgeage sont intimement liées. De plus, lors du soudage notamment de deux tôles de forte section, la tension de soudage entre la phase d'étincelage et la phase de forgeage doit être modifiée. En effet, la tension est plus élevée pendant la phase d'étincelage afin de palier à l'irrégularité d'étincelage. La présente invention a donc pour but de proposer un procédé de soudage par étincelage permettant de s'affranchir de ces inconvénients. La présente invention a pour objet un procédé de soudage par étincelage d'au moins deux tôles comprenant, d'une part, une phase d'étincelage dans laquelle on rapproche progressivement les tôles placées bout à bout et on fait passer un courant électrique de fort ampérage dans lesdites tôles pour provoquer, par effet Joule, une fusion et une vaporisation partielle du métal dans la zone de contact desdites tôles et, d'autre part, une phase de forgeage par pressage brutal desdites tôles pour créer par diffusion en phase solide une liaison soudée, caractérisé en ce que la vitesse de déplacement des deux tôles l'une par rapport à l'autre pendant la phase d'étincelage est indépendante de la vitesse de déplacement desdites tôles pendant la phase de forgeage. La vitesse de déplacement des tôles pendant la phase d'étincelage est de 2 à 4 mm par seconde et la vitesse de déplacement desdites tôles pendant la phase de forgeage est de 5 à 8mm par seconde. Le déplacement des tôles l'une par rapport à l'autre au cours de chaque phase est constante et linéaire. La phase d'étincelage se décompose en une première phase intermédiaire dite phase d'initiation et d'entretien pendant laquelle on rapproche les tôles l'une par rapport à l'autre à une vitesse de 2 à 4 mm/s et une seconde phase intermadiaire dite phase de préforgeage pendant laquelle on rapproche les tôles à une vitesse supérieure à la vitesse de déplacement pendant la phase d'initiation et d'entretien, de l'ordre de 3 à 5 mm/s. Les caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple, faite en référence aux dessins annexés, dans lesquels: - la Fig. 1 est une vue schématique montrant le soudage des deux tôles par étincelage, - la Fig. 2 est un diagramme représentant le déplacement des tôles en fonction du temps, avec le procédé selon l'invention. - la Fig. 3 est un diagramme représentant une variante de réalisation du déplacement des tôles en fonction du temps, avec le procédé selon l'invention. Le procédé de soudage par étincelage d'au moins deux tôles 1 et 2 comprend, d'une part, une phase d'étincelage dans laquelle on rapproche progressivement les tôles 1 et 2 placées bout à bout et on fait passer un courant électrique I de fort ampérage dans ledites tôles pour provoquer, par effet Joule, une fusion et une vaporisation partielle du métal dans la zone de contact desdites tôles et, d'autre part, une phase de forgeage par pressage brutal des tôles avec un effort F pour créer par diffusion en phase solide une liaison soudée 3. Comme représenté sur la Fig. 1, chaque tôle 1 et 2 est fixée sur un organe respectivement 4 et 5 permettant de déplacer les tôles l'une par rapport à l'autre. Ces organes 4 et 5 sont de préférence des tables mobiles d'un dispositif de soudage par étincelage. La vitesse de déplacement des deux tôles 1 et 2 l'une par rapport à l'autre pendant la phase d'étincelage est indépendante de la vitesse de déplacement de ces tôles pendant la phase de forgeage. La Fig. 2 représente le déplacement des organes 4 et 5 c'est à dire des tôles 1 et 2, en fonction du temps. Sur ce diagramme, le segment de droite A correspond au déplacement des organes 4 et 5, donc des tôles 1 et 2 l'une par rapport à l'autre, pendant la phase d'étincelage pour une longueur étincelée 11 et un temps d'étincelage tl. La vitesse de déplacement pendant cette phase d'étincelage est constante et linéaire, de l'ordre de 2 à 4mm/s. Le segment B correspond au déplacement des organes 4 et 5 donc des tôles 1 et 2 l'une par rapport à l'autre, pendant la phase de forgeage pour une longueur forgée 12 et un temps de forgeage t2. La vitesse de déplacement pendant cette phase de forgeage est constante et linéaire, de l'ordre de 5 à 8 mm/s. La Fig. 3 représente une variante du déplacement des organes 4 et 5, c'est à dire des tôles 1 et 2, en fonction du temps. Sur ce diagramme, le segment de droite A' correspond au déplacement des organes 4 et 5, donc des tôles 1 et 2 l'une par rapport à l'autre pendant la phase d'initiation et d'entretien. La vitesse de déplacement pendant cette phase d'initiation et d'entretien est constante et linéaire, de l'ordre de 2 à 4 mm/s. Le segment B' correspond au déplacement des organes 4 et 5 donc des tôles 1 et 2 l'une par rapport à l'autre pendant la phase de préforgeage. La vitesse de déplacement pendant cette phase de préforgeage est constante et linéaire, supérieure à la vitesse de déplacement pendant la phase d'inititation et d'entretien, de l'ordre de 3 à 5 mm/s. Le segment C' correspond au déplacement des organes 4 et 5 dans les tôles 1 et 2 l'une par rapport à l'autre, pendant la phase de forgeage. La vitesse de déplacement pendant cette phase de forgeage est constante et linéaire, de l'ordre de 5 à 8 mm/s Un tel procédé de soudage par étincelage permet de simplifier considérablement les réglages des paramètres de déplacement des tôles l'une par rapport à l'autre. En effet, dans le procédé selon la présente l'invention, les paramètres de déplacement sont fonction uniquement de la nuance de l'acier à souder. De plus, l'étincelage est régulier ce qui permet de diminuer la longueur étincelée et par conséquent le temps d'étincelage si bien que les risques d'oxydation au niveau du plan de joint des deux tôles sont minimisés. Ainsi, le procédé selon la présente invention permet de souder des nuances d'acier considérées auparavant non soudables par étincelage. REVENDICATIONS 1. Procédé de soudage par étincelage d'au moins deux tôles (1, 2), comprenant, d'une part, une phase d'étincelage dans laquelle on rapproche progressivement les tôles (1, 2) placées bout à bout et on fait passer un courant électrique de fort ampèrage dans lesdites tôles pour provoquer, par effet Joule, une fusion et une vaporisation partielle du métal dans la zone de contact desdites tôles et, d'autre part, une phase de forgeage par pressage brutal desdites tôles pour créer par diffusion en phase solide une liaison soudée (3), caractérisé en ce que la vitesse de déplacement des tôles (1, 2) l'une par rapport à l'autre pendant la phase d'étincelage est indépendante de la vitesse de déplacement desdites tôles (1, 2) pendant la phase de forgeage. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, pendant la phase d'étincelage, on rapproche les tôles (1, 2) l'une par rapport à l'autre à une vitesse de 2 à 4 mm/s et pendant la phase de forgeage, on rapproche les tôles (1, 2) à une vitesse de 5 à 8mm/s. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la vitesse de déplacement des tôles (1, 2) pendant la phase d'étincelage est constante et linéaire. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la vitesse de déplacement des tôles (1, 2) pendant la phase de forgeage est constante et linéaire. 5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la phase d'étincelage se décompose en une première phase intermédiaire dite phase d'initiation et d'entretien pendant laquelle on rapproche les tôles (1, 2) l'une par rapport à l'autre à une vitesse de 2 à 5mm/s et une seconde phase intermédiaire dite phase de préforgeage pendant laquelle on rapproche les tôles (1, 2) à une vitesse supérieure à la vitesse de déplacement pendant la phase d'initiation et d'entretien de l'ordre de 3 à 5 mm/s.