Brevet FR2861613A1 — publié le 20050506

La présente invention concerne une installation de soudage à l'arc électrique comportant des moyens aptes à compenser les chutes de tension dans les câbles électriques reliant la source de courant de soudage à la torche de soudage et aux pièces à souder de manière à pouvoir déterminer, de manière fiable et efficace, une valeur approchée (Uaro) de la tension d'arc entre le tube contact ou l'électrode de soudage et au moins une pièce à souder, et procédé de compensation des chutes de tension associé. De manière habituelle, une installation de soudage MIG-MAG à régulation électronique, analogique ou numérique, régule à partir de l'image de la tension d'arc et de paramètres, en mode synergique ou manuel, tels que la tension ou le dynamisme pour le procédé 'short arc' et tels que le courant de base, de pulse, le temps de base et la fréquence pour le procédé pulsé. La tension d'arc est une information vitale pour, dans des conditions données, assurer un résultat soudage reproductible, or pour une sélection donnée des paramètres (couple, fil gaz...) si la régulation électronique du procédé fonctionne avec la tension mesurée au poste et que celle-ci est plus ou moins différente de la tension d'arc réelle, le résultat de soudage ne sera pas reproductible. Cela est le cas par exemple si la valeur de l'inductance ou de la résistance du circuit de soudage varie d'une opération de soudage à l'autre ou d'une installation à l'autre. Parmi les possibilités actuelles, pour que la tension mesurée soit la plus proche possible de la tension d'arc réelle, il est connu de: - effectuer la mesure par un câble dédié, relié à la pièce et, un second relié au plus près de l'extrémité en fusion du fil, au tube contact par exemple ou au fil (au niveau de la bobine par exemple). Cependant l'inconvénient de cette méthode est de réduire la souplesse d'utilisation, le confort du soudeur et la fiabilité de l'installation; - rajouter une prise de mesure dans le dévidoir et par une électronique analogique spécialisée, reconstituer la tension d'arc à partir de la mesure de la tension en sortie du générateur à laquelle on retranche deux fois la tension présente aux bornes du faisceau. Toutefois, pour être totalement efficace, cette méthode implique que la chute de tension dans le faisceau soit égale à la chute de tension dans le câble de pièce. De plus, la chute de tension dans la torche n'est pas prise en compte. Le problème qui se pose alors est de pouvoir réguler un procédé de soudage à partir d'une information tension réellement représentative de la tension d'arc et donc de compenser les chutes de tension dans les câbles, dues aussi bien à la résistance qu'à l'inductance du câblage et ceci, sans prise de mesure directe de la tension à l'extérieur du générateur qui puisse gêner le soudeur. Autrement dit, le problème qui se pose est de pouvoir disposer, de manière simple, précise et fiable, une valeur approchée (Uarc) de la tension d'arc entre le tube contact ou l'électrode de soudage d'une torche de soudage à l'arc et au moins une pièce à souder à partir d'une mesure de la tension. La solution de l'invention est alors une installation de soudage à l'arc électrique comportant une torche de soudage à l'arc comprenant un tube contact et/ou une électrode de soudage, un générateur de courant de soudage à l'arc alimentant le tube contact et/ou l'électrode de la torche de soudage en courant de soudage par l'intermédiaire d'un circuit électrique d'alimentation en courant électrique, le circuit électrique comprenant une première branche de circuit et une deuxième branche de circuit formant une boucle entre le générateur de courant et au moins une des pièces à souder, caractérisée en ce qu'elle comporte, en outre, au moins un premier et un deuxième câbles supplémentaires agencés en parallèle 2 0 desdites première et deuxième branches. Selon le cas, l'installation de l'invention peut comprendre l'une ou plusieurs des caractéristiques techniques suivantes - les premier et deuxième câbles supplémentaires sont reliés par l'une de leurs extrémités respectives générateur, le premier câble étant relié par l'autre extrémité à proximité de l'extrémité de fusion du fil de soudage et le deuxième câble étant relié par l'autre extrémité à une des pièces à souder. - le premier câble est relié au plus près de l'extrémité de fusion du fil de soudage. - le premier câble est relié au niveau du tube contact de la torche. - le premier câble supplémentaire et première branche de circuit sont compris dans un même faisceau de câbles etlou le deuxième câble supplémentaire et la deuxième branche de circuit sont solidaires l'un de l'autre et/ou compris dans un même faisceau de câbles. - elle comporte en outre des moyens de filtrage pour déterminer une valeur approchée (Uarc) de la tension d'arc à partir d'une mesure de la tension (Uposte). - elle comporte, en outre, des moyens d'affichage permettant d'afficher la valeur approchée (Ua ) de la tension d'arc déterminée par les moyens électroniques. L'invention porte aussi sur un procédé de soudage à l'arc d'au moins une pièce à souder mettant en oeuvre une installation selon l'invention. Plus précisément, le procédé pour compenser les chutes de tension dans un circuit électrique d'une installation de soudage mettant en oeuvre au moins une torche de soudage à l'arc comprenant un tube contact et/ou une électrode de soudage, un générateur de courant de soudage à l'arc alimentant le tube contact et/ou l'électrode de la torche de soudage en courant de soudage par l'intermédiaire d'un circuit électrique d'alimentation en courant électrique comprenant une première branche de circuit et une deuxième branche de circuit formant une boucle entre le générateur de courant et au moins une des pièces à souder, dans lequel on agence au moins un premier et un deuxième câbles supplémentaires en parallèle desdites première et deuxième branches. De préférence, on relie électriquement les premier et deuxième câbles supplémentaires par l'une de leurs extrémités respectives aux bornes du générateur, le premier câble étant relié par l'autre extrémité à proximité de l'extrémité de fusion du fil de soudage, de préférence au niveau du tube contact de la torche, et le deuxième câble étant relié par l'autre extrémité à une des pièces à souder. Dit autrement, l'idée à la base de l'invention est donc d'utiliser deux câbles de petite 2 5 section, disposés en parallèle avec le câble de masse pour l'un et connecté en parallèle avec le câble de puissance dans le faisceau puis dans la torche pour le second et regroupés dans une gaine. Les deux câbles de petite section c'est-à-dire typiquement de 0.1 à 3 mm2 de section, qui sont dédiés à la mesure de la tension d'arc et assurer ainsi une reproductibilité optimale des résultats soudage quelle que soit la configuration du circuit de soudage. L'invention présente aussi les avantages de permettre d'avoir en soudage des mesures courant et tension plus proches de celles du pré-affichage, des régulations de partie terminale et du procédé plus fines, notamment du fait de l'absence de détection intempestive de court-circuits. L'invention va être mieux comprise grâce aux explications qui vont suivre, lesquelles sont données en références aux figures annexées. La figure 1 représente un schéma d'un dispositif ou équipement de soudage à l'arc selon l'art antérieur comportant un poste de soudage 1 ou générateur de courant dont les bornes de sortie 11, 12 sont reliées à un circuit électrique 5, 6, 7 alimentant le tube contact d'une torche 4 de soudage à l'arc électrique, ledit circuit 5, 6, 7 étant relié également à l'une des pièces 3 à souder. La première branche 5, 6 du circuit 5, 6, 7 comporte un dévidoir 2 de fil de soudage alimentant la torche 4 munie d'un tube contact en fil fusible de soudage, lequel fil est progressivement fondu par un arc électrique 9 au niveau des pièces 3 à souder. La seconde branche 7 du circuit électrique 5, 6, 7 relie une pièce 3 à souder au deuxième pôle 12 du poste 1 de soudage. Les première et seconde branches du circuit 5, 6, 7 forment donc un circuit en boucle. Comme schématisé sur la figure 1, la boucle du circuit 5, 6, 7 engendre une inductance non nulle (zone hachurée) et donc une chute de tension dans le circuit, lors des variations du courant, qui s'ajoute à la chute de tension due à la résistance des câbles, ce qui empêche de déterminer avec précision la valeur de la tension d'arc 9 au niveau de l'arc ou au plus près de celui-ci, par exemple au niveau du tube contact de la torche 4 de soudage qui est traversé par le fil de soudage délivré par le dévidoir 2. La présente invention, représentée en Figure 2, apporte une solution à ce problème 2 5 grâce à l'adjonction au circuit 5, 6, 7 de deux câbles 8 et 9 supplémentaires, l'un 8 étant agencé en parallèle de la première branche 5, 6 du circuit électrique et l'autre 9 étant agencé en parallèle de la seconde branche 7 du circuit. En effet, l'utilisation de ces câbles 8, 9 supplémentaires permet de s'affranchir de ces chutes de tension, ce qui permet d'obtenir une mesure beaucoup plus précise de la tension d'arc. En fait, la présence de ces câbles supplémentaires 8,9 permet de rayonner les perturbations et d'éviter ainsi l'apparition de l'inductance schématisée sur la Figure 1 (zone hachurée) et donc de pallier aussi les chutes de tension dans le circuit. Les câbles supplémentaires 8, 9 de l'invention sont reliés respectivement, par l'une de leurs extrémités, aux pôles 11, 12 du poste de soudage. Le premier câble 8 est relié par son autre extrémité au plus près de l'extrémité de fusion du fil de soudage, par exemple au niveau du tube contact de la torche 4, alors que le deuxième câble 9 est relié par son autre extrémité à une des pièces 3 à souder. De manière à ne pas réduire la souplesse d'utilisation, la fiabilité de l'équipement et à ne pas gêner ou diminuer le confort du soudeur, le premier câble 8 est préférentiellement inséré dans le faisceau de câbles reliant la torche 4 au générateur 1, par l'intermédiaire du dévidoir 2. De façon analogue, le second câble 9 est rendu solidaire du câble de masse 7 constituant la deuxième branche du circuit 5, 6, 7, de préférence les deux câbles sont dans une gaine unique. 6 Revendications 1. Installation de soudage à l'arc comportant une torche de soudage (4) à l'arc (9) comprenant un tube contact et/ou une électrode de soudage, un générateur (1) de courant de soudage à l'arc alimentant le tube contact et/ou l'électrode de la torche de soudage (4) en courant de soudage par l'intermédiaire d'un circuit électrique (5, 6, 7) d'alimentation en courant électrique, le circuit électrique (5, 6, 7) comprenant une première branche (5, 6) de circuit et une deuxième branche (7) de circuit formant une boucle entre le générateur de courant (1) et au moins une des pièces (3) à souder, caractérisée en ce qu'elle comporte, en outre, au moins un premier (8) et un deuxième (9) câbles supplémentaires agencés en parallèle desdites première et deuxième branches (5, 6; 7). 2. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que les premier (8) et deuxième (9) câbles supplémentaires sont reliés par l'une de leurs extrémités respectives générateur (1), le premier câble (8) étant relié par l'autre extrémité à proximité de l'extrémité de fusion du fil de soudage et le deuxième câble (9) étant relié par l'autre extrémité à une des pièces (3) à souder. 3. Installation selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que le 2 0 premier câble (8) est relié au plus près de l'extrémité de fusion du fil de soudage. 4. Installation selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le premier câble (8) est relié au niveau du tube contact de la torche (4). 2 5 5. Installation selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le premier câble (8) supplémentaire et première branche (5, 6) de circuit sont compris dans un même faisceau de câbles et/ou le deuxième (9) câble supplémentaire et la deuxième branche (7) de circuit sont solidaires l'un de l'autre et/ou compris dans un même faisceau de câbles. 6. Installation selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre des moyens de filtrage pour déterminer une valeur approchée (Uarc) de la tension d'arc à partir d'une mesure de la tension (Uposte). 7. Installation selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce qu'elle comporte, en outre, des moyens d'affichage permettant d'afficher la valeur approchée (Uam) de la tension d'arc déterminée par les moyens électroniques. 8. Procédé de soudage à l'arc (9) d'au moins une pièce (3) à souder mettant en oeuvre une installation selon l'une des revendications 1 à 7. 9. Procédé pour compenser les chutes de tension dans un circuit électrique (5, 6, 7) d'une installation de soudage, en particulier une installation selon l'une des revendications 1 à 7, mettant en oeuvre au moins une torche de soudage (4) à l'arc (9) comprenant un tube contact et/ou une électrode de soudage, un générateur (1) de courant de soudage à l'arc alimentant le tube contact et/ou l'électrode de la torche de soudage (4) en courant de soudage par l'intermédiaire d'un circuit électrique (5, 6, 7) d'alimentation en courant électrique comprenant une première branche (5, 6) de circuit et une deuxième branche (7) de circuit formant une boucle entre le générateur de courant (1) et au moins une des pièces (3) à souder, dans lequel on agence au moins un premier (8) et un deuxième (9) câbles supplémentaires en parallèle desdites première et deuxième branches (5, 6; 7). 10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'on relie électriquement les premier (8) et deuxième (9) câbles supplémentaires par l'une de leurs extrémités respectives aux bornes du générateur (1), le premier câble (8) étant relié par l'autre extrémité à proximité de l'extrémité de fusion du fil de soudage, de préférence au niveau du tube contact de la torche (4), et le deuxième câble (9) étant relié par l'autre extrémité à une des pièces (3) à souder.