Brevet FR2936967A1 — publié le 20100416

PROCEDE DE REGULATION DE SOUDAGE PAR POINT DE FRICTION MALAXAGE DESCRIPTION 5 DOMAINE TECHNIQUE La présente invention a pour objet un procédé de régulation de soudage par point dans lequel : on superpose une pièce à souder 10 inférieure et une pièce à souder supérieure ; - on amène un outil au contact de la pièce à souder supérieure ; on applique l'outil sur les pièces à souder, avec un certain effort et on l'entraîne en 15 rotation à une vitesse V ; - on fait pénétrer l'outil dans les pièces à souder supérieure et inférieure sous l'effet du ramolissement dû à l'échauffement par friction de l'outil dans les pièces. 20 ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE La tenue d'un point soudé par friction est fonction de la pénétration de l'outil dans l'épaisseur à assembler et plus particulièrement de la cote résiduelle sous la pénétration de l'outil. 25 La réalisation d'un point soudé à temps de cycle constant induit une dispersion de pénétration et donc de tenue du point. La réalisation d'un point à cote résiduelle imposée induit une dispersion de temps de réalisation. En d'autres termes, les machines 30 actuellement connues réalisent des points soudés par 2 friction suivant deux modes différents. Selon un premier mode, elles imposent l'effort, à savoir la rotation, et la durée de réalisation du point et induisent une dispersion de la profondeur de pénétration. Selon un second mode, elles imposent la cote résiduelle et induisent une dispersion du temps de cycle de réalisation du point. EXPOSÉ DE L'INVENTION La présente invention a pour objet un procédé de soudage qui remédie à ces inconvénients de dispersion en permettant de réaliser des points soudés par friction à cote résiduelle imposée et à temps de cycle constant afin d'assurer simultanément la qualité de tenue du point et la constance du temps de cycle de réalisation. Ces buts sont atteints, conformément à l'invention, par le fait qu'on compense les dispersions d'interaction par friction thermomécanique par intégration de dispositifs de mesures permettant un contrôle et une commande en temps réel par correction sur les paramètres de réalisation du point soudé. Avantageusement, on mesure le couple de torsion entraînant l'outil en rotation et l'effort en plus de la mesure de la pénétration de l'outil. L'invention consiste à intégrer des dispositifs de mesure du couple de torsion entraînant en rotation l'outil en plus du dispositif de mesure de la pénétration de l'outil. Le cycle de réalisation de soudage suivant le mode de réalisation imposant la cote résiduelle est initialement programmé avec un effort de pénétration et une vitesse de rotation fixes. La 3 progression de pénétration en fonction du temps est mesurée et appréciée suivant une loi d'évolution typiquement linéaire. De préférence : on mesure la pénétration P de l'outil en temps réel en fonction du temps T ; - on mesure un écart de pénétration par rapport à une pénétration nominale suivant une loi d'évolution linéaire ; - on applique une correction de l'effort de pénétration et/ou de la vitesse de rotation de l'outil si un écart par rapport à la loi d'évolution linéaire est mesuré ; - on répète le processus jusqu'à atteindre une pénétration Pt dans le temps de cycle Tt. Si un retard de progression est mesuré, on commande l'augmentation de l'effort de pénétration et/ou de la vitesse de rotation V de l'outil et, si une avance de progression est mesurée, on commande une réduction de l'effort de pénétration et/ou de la vitesse de rotation V de l'outil. Deux variantes de réalisation peuvent être proposées. Dans le cas d'un outil en matière très dure par exemple de type PCBN ou WC, admettant des contraintes mécaniques élévées, on peut agir sur l'effort de pénétration sans modifier la vitesse. Dans ce cas, on agit sur l'effort de pénétration de la pièce à souder supérieure sans modifier la vitesse de rotation V. Dans le cas d'un outil en métal ou en céramique réfractaire, par exemple de type W-Re25% (tungstène avec 25% de Rhénium) ou Si3N4, on agit sur 4 une vitesse de rotation V de l'outil en maintenant l'effort de pénétration constant. On évite ainsi les surcontraintes mécaniques sur l'outil. Enfin, l'invention concerne un procédé de régulation en temps réel produisant une pénétration spécifique de l'outil au bout d'un temps de cycle d'opération imposée. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront encore à la lecture de la description qui suit d'un exemple de réalisation donné à titre illustratif en référence aux figures annexées. Sur ces figures : - la figure 1 est un synoptique de la 15 commande adaptative de la machine ; - la figure 2 représente l'exécution de la commande sur l'outil pénétrant dans l'assemblage. EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS Sur l'arbre de rotation de l'outil de la 20 machine, on mesure la vitesse de rotation et/ou le couple de rotation et l'effort de pénétration. Ces mesures sont injectées dans la commande numérique de la machine. Ces mesures sont comparées à la consigne issue de la loi d'évolution de réalisation du point. De la 25 comparaison est déduit un retard ou une avance de réalisation qui va commander une correction de l'effort de pénétration et/ou de la vitesse de rotation de l'outil. On a représenté sur la figure 1 un 30 synoptique de la commande adaptative de la machine. La figure 2 représente l'exécution de la commande sur l'outil pénétrant dans l'assemblage. Sur la figure 2, on a superposé une pièce à souder inférieure 6 et une pièce à souder supérieure 8. On amène l'outil 2 au 5 contact de la pièce à souder supérieure 8. On applique l'outil avec un certain effort couplé à une certaine vitesse de rotation sur la pièce à souder supérieure 8 et on fait pénétrer l'outil dans la pièce à souder supérieure 8 jusqu'à une profondeur P1. La commande numérique pilote une pénétration totale Pt de l'outil 2 dans l'assemblage 4 à réaliser en un temps de cycle Tt en utilisant l'effort F et une vitesse de rotation V. La pénétration P1 est mesurée en temps réel en fonction du temps T1. Dès qu'un écart de penetration donné, par exemple 5% est mesuré, une correction donnée de l'effort et/ou de la vitesse de rotation est appliquée sur l'outil. Cette correction est par exemple de 10%. L'efficacité de la correction est appréciée en remesurant la pénétration P2 au bout d'un temps T2. Par exemple, si T1 est égal à 0,5 seconde, T2 peut être égal à 1 seconde. On en déduit une nouvelle correction à appliquer et ainsi de suite jusqu'à atteindre la pénétration Pt dans le temps de cycle Tt. Le procédé de l'invention est utilisé notamment sur les procédés d'assemblage en continu, tels que la soudure à l'arc, la soudure laser. Le procédé de l'invention pourrait être utilisé sur des procédés d'assemblage par point tel que le soudage par résistance, le rivetage, le clinchage. Toutefois, le temps de cycle devrait être rallongé afin de permettre d'introduire les corrections. REVENDICATIONS1. Procédé de régulation de soudage par point de friction malaxage dans lequel : - on superpose une pièce à souder inférieure (6) et une pièce à souder supérieure (8) ; - on amène un outil (2) au contact de la pièce à souder supérieure (8) ; on applique l'outil sur les pièces à souder avec un certain effort, et on l'entraine en 10 rotation à une vitesse V ; on fait pénétrer l'outil dans les pièces à souder supérieure (8) et inférieure (6) sous l'effet du ramollissement dû à l'échauffement par friction de l'outil (2) dans les pièces, caractérisé en ce que : 15 - on compense les dispersions d'interaction par friction thermomécanique par intégration de dispositifs de mesure permettant un contrôle et une commande en temps réel par correction sur les paramètres de réalisation du point soudé. 20 2. Procédé de régulation selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on mesure le couple de torsion entrainant l'outil en rotation et l'effort en plus de la mesure de la pénétration de 25 l'outil. 3. Procédé de régulation selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que -on mesure la pénétration P de l'outil en 30 temps réel en fonction du temps T, on mesure un écart de pénétration par rapport à une pénétration nominale suivant une loi d'évolution linéaire,on applique une correction de l'effort de pénétration et/ou de la vitesse de rotation de l'outil si un écart par rapport à la loi d'évolution linéaire est mesuré, on répète le processus jusqu'à atteindre une pénétration Pt dans le temps de cycle Tt. 4. Procédé de régulation selon la revendication 3, caractérisé en ce que, si un retard de progression est mesuré, on commande une augmentation de l'effort de pénétration et/ou de la vitesse de rotation V de l'outil et, si une avance de progression est mesurée, on commande une réduction de l'effort de pénétration et/ou de la vitesse de rotation V de l'outil. 5 Procédé de régulation selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'on agit sur l'effort de pénétration de l'outil dans les pièces à souder sans modifier la vitesse de rotation V. 6 Procédé de régulation selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'on agit sur la vitesse de rotation V de l'outil en maintenant l'effort de pénétration constant. 7. Procédé de régulation en temps réel selon l'une des revendications 1 à 6 produisant une pénétration spécifiée de l'outil au bout d'un temps de cycle d'opération imposé.