Brevet FR2709436A1 — publié le 19950310

La présente invention concerne un procédé d'après traitement d'un joint soudé par points. Lors d'un procédé de soudage par points classique, des plaques en acier sont maintenues entre deux électrodes de soudage par points, une tension élevée est appliquée entre les électrodes de soudage par points afin de souder par points les plaques en acier au moyen de la chaleur dégagée par effet Joule dans les plaques en acier. Lorsque des pièces formées en un acier à haute teneur en carbone ou en un acier allié à haute teneur en carbone sont soudées par points, une partie présentant une dureté élevée est formée du fait d'une auto-trempe qui conduit à la détérioration de la caractéristique de résistance aux chocs. Bien qu'une telle propriété non souhaitable de la pièce trempée puisse être améliorée en effectuant un revenu sur la pièce trempée dans un four de revenu, le revenu de la pièce trempée augmente le nombre de processus et les transports peu commodes de la pièce, ce qui augmente le coût de fabrication. Des procédés et appareils permettant de résoudre ces problèmes sont proposés dans les demandes de brevets du Japon (Kokai) n s 47-38714 (Automatic Temporary Annealing Apparatus for Annealing Buttresistance-welded Wires) et 55-81089 (Resistance Welding Method). L'invention décrite dans la demande de brevet du Japon (Kokai) n 47-38714 applique un courant de faible intensité au joint soudé immédiatement après formation du joint soudé au moyen d'un soudage par résistance pure afin de faire en sorte que la température du joint soudé décroisse selon une vitesse faible de telle sorte que le joint soudé soit recuit. L'invention décrite dans la demande de brevet du Japon (Kokai) n 55-81089 comprend des étapes séquentielles de pressage des pièces, d'application d'un courant aux pièces pressées en vue d'un soudage par résistance (soudage), d'arrêt de l'application du courant, de refroidissement en utilisant un milieu de trempe (durcissement par trempe) et de revenu en appliquant un courant aux pièces. Les techniques connues mentionnées ci-avant appliquent un courant seulement une fois au joint soudé pour reformer le joint soudé au moyen d'un recuit ou d'un revenu. Par conséquent, l'intensité du courant et la durée d'application du courant doivent être déterminées avec précision et une détermination precise de l'intensité du courant et de la durée de l'application du courant nécessite une accumulation de données élémentaires. Cependant, lorsque le modèle et/ou la conception du produit sont modifiés, les dimensions et le matériau de la pièce sont modifiés en conséquence et il s'ensuit que le mode de commande du courant doit être modifié chaque fois que les dimensions et que le matériau de la pièce sont modifiés, ce qui augmente la charge de gestion du processus de soudage. Par conséquent, un objet de la présente invention consiste à proposer des techniques permettant de nettre en oeuvre aisément des processus de reformage. Moyennant l'objet mentionné ci-avant à l'esprit, la présente invention propose un procédé de ramollissement ou adoucissement qui répète l'application d'un courant à un joint soudé périodiquement. Lors d'un processus d'adoucissement, selon un aspect de la présente invention, un courant est appliqué à la zone affectée par la chaleur d'une pièce de façon répétée et périodique de telle sorte que la température de la zone affectée par la chaleur varie entre une température supérieure à une température de transformation de 723'C à laquelle l'agencement atomique des aciers au carbone.se modifie, c'est-à-dire la température de transformation Al, et une température inférieure à la température de transformation. Lors d'un processus d'adoucissement, selon un second aspect de la présente invention, un module d'entrée de chaleur correspondant au produit de l'intensité du courant et du temps d'application du courant est amené à varier par intermittence. Des modes de réalisation préférés de la présente invention sont décrits ci-après par report aux dessins annexés parmi lesquels la figure 1 est un schéma de circuit d'une machine de soudage par points permettant de mettre en oeuvre la présente invention la figure 2 est un schéma destiné à contribuer à l'explication d'un procédé d'après-traitement d'un joint soudé par points, selon un premier mode de réalisation selon la présente invention la figure 3 est un graphique qui représente la variation estimée de la température d'une zone affectée par la chaleur, laquelle est traitée thermiquement selon la présente invention la figure 4 est un schéma destiné à contribuer à l'explication d'un procédé d'après-traitement d'un joint soudé par points, selon un second mode de réalisation selon la présente invention ; et la figure 5 est un schéma destiné à contribuer à l'explication d'un procédé d'après-traitement d'un joint soudé par points, selon un troisième mode de réalisation selon la présente invention. Par report à la figure 1 qui représente un schéma de circuit d'une machine de soudage par points, deux pièces superposées 1 et 2 sont maintenues entre des électrodes de soudage par points 3 et 4 et un courant est appliqué aux électrodes de soudage par points 3 et 4 par l'intermédiaire d'un transformateur courant continu 5 et d'une unité de commutation 6. Des parties des pièces 1 et 2 maintenues entre les électrodes de soudage par points 3 et 4 sont fondues par la chaleur dégagée par effet Joule et sont soudées ensemble pour former un point de soudure 7. Une zone affectée par la chaleur 8 est formée autour du point de soudure 7. Cette machine de soudage par points est caractérisée par l'interruption de l'application du courant pendant de courtes périodes par l'unité de commutation 6. Un procédé d'après traitement d'un joint soudé par points selon un mode de réalisation préféré de la présente invention est décrit essentiellement en terme de fonctionnement de l'unité de commutation 6. Dans ce mode de réalisation, la pièce est une plaque en S48C (acier au carbone de construction tel que répertorié dans les standards industriels du Japon ou JIS, teneur en carbone comprise entre 0,45 et 0,51 %) présente une épaisseur de 5,2 mm et la pièce 2 est une plaque en SS41 (acier doux de construction JIS, résistance en traction de 41 à 52 kg/mm2) présentant une épaisseur de 1,0 mm. La figure 2 est un schéma destiné à contribuer à 1 'explication d'un procédé d'après -traitement d'un joint soudé par points, selon un premier mode de réalisation de la présente invention, les nombres de cycles de chauffage étant tracés sur l'axe horizontal et l'intensité du courant étant mesurée sur l'axe vertical. Tout d'abord, un courant de 10 kA est appliqué pendant 10 cycles (l/6-ième de seconde) pour un soudage par points, l'application du courant est interrompue pendant 5 cycles (l/12-ième de seconde > puis un courant de 9 kA est appliqué pendant 6 cycles (l/10-ième de seconde) pour chauffer le point de soudure 7 et la zone affectée par la chaleur 8 au moyen de la chaleur dégagée par effet Joule. Puisqu'un film mince d'air est formé entre les pièces 1 et 2 lors du premier cycle d'application de courant (soudage), la résistance de la voie de courant est relativement élevée et il s'ensuit qu'une quantité importante de chaleur dégagée par effet Joule suffisante pour fondre des métaux est générée. Lors du second cycle d'application de courant (chauffage), puisque les pièces 1 et 2 sont jointes au niveau du point de soudure 7, la résistance de la voie de courant est relativement faible et il s'ensuit qu'une quantité de chaleur dégagée par effet Joule suffisante seulement pour chauffer les pièces 1 et 2 est générée. Ensuite, les troisième et quatrième cycles d'application de courant pour le chauffage sont mis en oeuvre moyennant cinq cycles (l/12-ieme de seconde) d'interruption d'application du courant entre. Puisque les pièces 1 et 2 se refroidissent naturellement au fil du temps et qu'une quantité de chaleur augmentée est nécessaire pour chauffer les pièces 1 et 2, le temps d'application du courant est augmenté pour les derniers cycles d'application de courant pour générer une quantité plus importante de chaleur. La figure 3 est un graphique qui représente la variation de température estimée dans la zone affectée par la chaleur, les courants appliqués aux pièces représentés sur la figure 2 étant indiqués par des lignes en pointillés. Les pièces 1 et 2 à température ordinaire sont chauffées par la chaleur dégagée par effet Joule et la température des pièces 1 et 2 commence à croître en un point A et atteint un point de fusion en un point B en une courte durée. La température continue à croître pour fondre des parties des pièces 1 et 2 correspondant au point de soudure 7. Suite à l'interruption de l'application du courant, les pièces 1 et 2 commencent à se refroidir et la température chute via un point C jusqu'à un point D. Pendant la période séparant les points C et D, les parties fondues des pièces 1 et 2 se solidifient, se refroidissent et durcissent. En un point D, le second cycle d'application de courant, c'est-à-dire le premier cycle de chauffage, est démarré puis le point de soudure 7 et la zone affectée par la chaleur 8 sont chauffés jusqu'à une température correspondant à un point E. Puis le cycle d'interruption d'application de courant (refroidissement) et le cycle d'application de courant (chauffage) sont répétés en alternance plusieurs fois de telle sorte que la température du point de soudure 7 et de la zone affectée par la chaleur 8 varie entre une température supérieure à la température de transformation Al (723oC) et une température inférieure à la température de transformation Al afin d'adoucir le point de soudure 7 et la zone affectée par la chaleur 8. Ainsi, la zone affectée par la chaleur 8 est reformée efficacement et la dureté Vickers de la zone affectée par la chaleur 8 est réduite jusqu'à une valeur s'inscrivant dans la plage de 400 à 500 tandis que la dureté Vickers atteint une valeur s'inscrivant dans la plage de 750 à 800 lorsque le procédé d'adoucissement mentionné ci-avant n'est pas mis en oeuvre. On s'attend à ce qu'une transformation martensitique ne se produise pas du fait de la vitesse de refroidissement excessivement lente lorsque les pièces 1 et 2 sont refroidies à l'air. Dans ce cas, la zone affectée par la chaleur 8 est maintenue à une température proche de la température de transformation de 723-C afin de lever les contraintes de soudage et d'adoucir la zone affectée par la chaleur et trempée 8 par recuit. Comme il est généralement connu, il est très difficile d'estimer le transfert thermique dans un état non stabilisé. Comme mentionné ci-avant lors de la description de l'art afférent, l'intensité du courant et le temps d'application du courant doivent être déterminés sur la base de données élémentaires afin de terminer le procédé d'adoucissement au moyen d'un unique cycle d'application de courant et même si les conditions d'adoucissement sont déterminées de façon appropriée, dans certains cas, un adoucissement satisfaisant ne peut pas être obtenu. Puisque la présente invention permet de commander la température de la zone affectée par la chaleur simplement de telle sorte que la température affectée par la chaleur varie entre une température supérieure à une température prédéterminée à laquelle l'agencement atomique des aciers au carbone se modifie, par exemple la température de transformation de 723in, et une température inférieure à la température prédéterminée, l'intensité du courant et le temps d'application du courant n'ont pas à être contrôlés avec précision. Puisque la durée du procédé d'adoucissement peut être déterminée en option, les pièces peuvent être traitées thermiquement d'une façon similaire au traitement thermique de ces mêmes pièces dans un four de chauffage. Si les pièces sont formées en un matériau hautement trempable, elles doivent être soumises à un revenu pendant le procédé d'adoucissement. La zone affectée par la chaleur 8 peut être revenue en maintenant la température de la zone affectee par la chaleur 8 dans une plage de température centrée autour d'une température (par exemple 600in) inférieure à la température de transformation de 723-C. La figure 4 est un schéma destiné à contribuer à l'explication d'un procédé d'après-traitement d'un joint soudé par points, selon un second mode de réalisation de la présente invention. Ce procédé omet les cycles d'interruption d'application de courant et utilise des modules d'entrée de chaleur de soudage H1, H2 et H3 dont chacun est le produit d'un courant (kA) et d'un temps d'application de courant (le nombre de cycles) pour le procédé d'adoucissement. Les modules d'entrée de chaleur de soudage H1 = 8 x 10 = 80, H2 = 7 x 10 = 70 et H3 = 5 x 10 = 50 décroissant selon cet ordre sont respectivement appliqués lors du premier cycle de chauffage, du second cycle de chauffage et du troisième cycle de chauffage. Les modules d'entrée de chaleur de soudage différents H1, H2 et H3 sont appliqués lors du procédé d'adoucissement afin de maintenir la température de la zone affectée par la chaleur 8 à une température souhaitée. Ce procédé est caractérisé par l'utilisation des différents modules d'entrée de chaleur de soudage H1, H2 et H3 en combinaison et le courant ainsi que le temps d'application de courant de chaque module d'entrée de chaleur de soudage n'ontpasàêtrecontrôlés de façon très précise du fait que des erreurs au niveau de chacun de la pluralité de modules d'entrée de chaleur de soudage n'influencent pas le résultat du procédé d'adoucissement. La figure 5 est un schéma destiné à contribuer à l'explication d'un procédé d'apretraitement d'un joint soudé par points, selon un troisième mode de réalisation de la présente invention. Ce procédé représenté sur la figure 5, de façon similaire au procédé du second mode de réalisation représenté sur la figure 2, omet les cycles d'interruption d'application de courant et utilise des modules d'entrée de chaleur de soudage hl, h2 et h3. Le module d'entrée de chaleur de soudage hl = 9 x 6 = 54, le module d'entrée de chaleur de soudage h2 = 7 x 8 = 56 et le module d'entrée de chaleur de soudage h3 = 5 x 10 = 50 qui sont différents les uns des autres sont respectivement appliqués lors du premier cycle de chauffage, du second cycle de chauffage et du troisième cycle de chauffage. Concrètement, la pièce 1 en S48C est une partie de machine qui doit être trempée telle qu'un pignon, une roue dentée, une poulie ou autre et la pièce 2 en SS41 est une partie de machine telle qu'un couvercle de protection, une console ou autre. Ainsi, la présente invention peut s'appliquer efficacement au soudage d'une pièce de machine, plus particulièrement au soudage de pièces de véhicules. Comme il ressort de la description qui précède, le procédé d'après-traitement d'un joint soudé par points, selon la présente invention, traite thermiquement la zone affectée par la chaleur en répétant en alternance des cycles d'application de courant et des cycles d'interruption d'application de courant. Par conséquent, la zone affectée par la chaleur peut être aisément chauffée à une température souhaitée, le courant d'entrée et le temps d'application de courant n'ont pas à être contrôlés de façon très précise et l'après-traitement du joint soudé par points peut être très aisément réalisé. En outre, lors du procédé d'adoucissement permettant d'adoucir le joint soudé par points, les différents modules d'entrée de chaleur de soudage, chacun étant le produit du courant (kA) et du temps d'application du courant (le nombre de cycles), sont appliqués successivement lors du procédé d'adoucissement et le courant ainsi que le temps d'application de courant définissant chaque module d'entrée de chaleur de soudage n'ont pas à être contrôlés de façon très précise, ce qui facilite la commande du procédé d'adoucissement. REVENDICATIONS 1. Procédé d'après-traitement d'un joint soudé par points d'une pièce (1,2), ledit procédé comprenant l'application d'un courant par l'intermédiaire d'électrodes (3,4) après formation du joint soudé par points afin de recuire la zone affectée par la chaleur (8), d'un joint soudé par points, en chauffant la pièce par effet Joule, caractérisé en ce que des cycles d'application de courant sont répétés périodiquement. 2. Procédé d'après-traitement d'un joint soudé par points d'une pièce (1,2) selon la revendication 1, caractérisé en ce que les cycles d'application de courant sont répétés périodiquement de telle sorte que la température de la zone affectée par la chaleur (8), du joint soudé par points, varie entre une température supérieure à une température de transformation de 723"C à laquelle l'agencement atomique des aciers au carbone se modifie et une température inférieure à la température de transformation. 3. Procédé d'après-traitement d'un joint soudé par points d'une pièce (1,2), ledit procédé comprenant l'application d'un courant entre des électrodes (3,4) après formation du joint soudé par points afin de recuire la zone affectée par la chaleur (8), du joint soudé par points, en chauffant la pièce par effet Joule, caractérisé en ce que des modules d'entrée de chaleur de soudage différents, chacun étant le produit de l'intensité du courant et du temps d'application du courant, sont appliqués successivement lors du processus de recuit.