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Physical
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40 V
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Molecule
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DES
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Generic
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Publication
_________________________________________________________________
Number FR2510447A1
Family ID 2101093
Probable Assignee Tucker Gmbh
Publication Year 1983
Title
_________________________________________________________________
FR Title PROCEDE DE VERIFICATION DU CARACTERE SATISFAISANT DES
CONDITIONS DE SOUDAGE A L'ARC DE GOUJONS
Abstract
_________________________________________________________________
PROCEDE DE VERIFICATION DU CARACTERE SATISFAISANT DES CONDITIONS DE
SOUDAGE A L'ARC DE GOUJONS.
AVANT QUE LE COURANT DE SOUDAGE NE DOMINE L'ARC PILOTE, ON VERIFIE LA
TENSION DU COURANT DANS L'INTERVALLE ENTRE LE GOUJON 5 ET LA PIECE 3
SUR LEQUEL IL DOIT ETRE SOUDE. SI LA TENSION EST SUPERIEURE OU
INFERIEURE A DES VALEURS MAXIMALE OU MINIMALE PREETABLIES, LE CYCLE DE
SOUDAGE EST INTERROMPU, OU LE CYCLE SUIVANT NE PEUT COMMENCER. UN
AVERTISSEMENT PEUT ETRE EMIS.
ON EVITE AINSI LA REALISATION DE SOUDURES DEFECTUEUSES.
Description
_________________________________________________________________
La presente invention concerne le soudage et, plus particulierement,
un procede pour verifier que les conditions sont satisfaisantes pour
le soulage d'elements, par exemple le soudage de goujons, sur des
pieces metalliques par le procede de soudage a l'arc commande en
position ou guide.
L'experience a montre que, dans le soudage des gou- jons par le
procede a l'arc commande en position, on obtient parfois des resultats
de soudage non satisfaisants, que l'on doit attribuer a la
contamination des surfaces a souder l'une sur l'autre Ce probleme est
dl en particulier a la presence de residus d'huile ou de graisse sur
la piece, qui, dans la plupart des cas, ent en du metal en feuille
ayant au prealable subi un processus d'etirage et qui, pour cela, a
ete pourvu d'une huile de lubrification de l'etirage Le soudage des
gou- jons par un arc commande en position sert surtout sur les chai-
nes de production industrielle qui fonctionnent dans une large mesure
selon un cycle automatique Il est donc inevitable que des elements
contamines de cette facon parviennent a la chaine de production Il
peut alors en resulter une soudure n'ayant pas suffisamment penetre et
qui, dans la plupart des cas, n'ap- parait qu'a la fin de la chaine de
fabrication, o la soudure imparfaite ne peut etre rectifiee qu'a un
prix excessivement eleve.
La presente invention vise donc a deceler des sur- faces preparees de
maniere inadequate ou inappropriee dans la zone a souder, la detection
etant realisee a un stade assez precoce sur une chaine de fabrication
pour eviter des opera- tions supplementaires de soudage ou pour
interrompre le fonc- tionnement actuel du sondage On resout ce
probleme selon l'invention en comparant la tension moyenne de l'arc
pilote avec une valeur maximale de la tension, etablie au prealable,
et en provoquant l'emission d'un signal si la tension maximale
autorisee est excedee.
Il est apparu de facon surprenante qu'une surface fortement
contaminee, par exemple par de l'huile ou de la graisse, n'exerce
pratiquement aucune influence sur la tension entre les extremites de
l'arc de soudage, bien qu'il soit ad- mis que c'est l'arc de soudage
qui est responsable du soudage.
Par ailleurs, l'arc pilote est relativement sensible a des
contaminations ou au fait que les surfaces ont ete insuffi- samment
bien preparees Il a en tout cas ete etabli que des surfaces
insuffisamment preparees engendrent une augmentation de la tension
entre les extremites de l'arc pilote, ce qui est probablement dd a des
phenomenes d'evaporation ou analo- gues Ces phenomenes influent dans
une telle mesure sur l'arc pilote qu'on peut les determiner en
effectuant une verifica- tion sans que cela implique une grande
depense Dans des con- ditions normales de fonctionnement propre, la
tension pre- sente entre les extremites de l'arc pilote est d'environ
20 a 25 V, alors qu'en presence d'une contamination, il se produit des
tensions d'environ 30 a 40 V La tension normale de fonc- tionnement de
l'arc pilote s'ecarte donc tres nettement de la tension qui prevaut
dans le cas d'une contamination La ten- sion de l'arc pilote,
notamment dans le cas d'une contamina- tion, est une tension de
courant continu sujette a des cretes de tension qui se suivent
etroitement et a partir desquelles on peut filtrer, par exemple par un
circuit RC, une tension moyenne que l'on peut mesurer et qui peut
donner naissance a un signal Un tel signal, qui n'appara t que
lorsqu'une ten- sion maximale est depasseq, est une indication, avant
le debut de l'arc de soudage, qui constitue un avertissement du fait
qu'un soudage insuffisant va se produire, de sorte que l'on peut alors
prendre des mesures preventives.
Une telle mesure, que l'on peut prendre en reponse a un signal emis
comme indique ci-dessus, consiste a trans- former le signal en une
alarme permettant d'avertir instanta- nement l'operateur de
l'imminence d'une soudure de qualite in- ferieure En outre, il est
possible d'utiliser le signal pour arreter l'unite de commande du
cycle de travail et empecher la poursuite du fonctionnement de l'unite
de soudage Dans ce cas, l'unite de commande du cycle de travail peut 9
tre arretee avant le debut de l'arc de soudage, de sorte qu'il ne se
pro- duit pas de soudage ou bien, s'il n'y a pas assez de temps pour
cela, on peut empocher le debut d'un cycle de travail subsequent.
Il peut egalement se produire que la tension en- tre les extremites de
l'arc pilote tombe au-dessous d'une va- leur minimale et, dans ce cas,
on peut egalement provoquer l'emission d'un signal Une chute
au-dessous d'une tension mi- nimale mesuree entre les extremites de
l'arc pilote peut par exemple se produire si un court-circuit appara
t, par suite d'un mauvais fonctionnement quelconque, dans l'intervalle
pre- vu entre les electrodes de l'arc Un tel cas risque par exem- ple
de se produire si l'arc pilote conduit a une fusion du metal du
goujon,ou d'un autre element a souder sur la piece, si intense qu'une
goutte de metal fondu forme un pont L'a- morcage approprie de l'arc de
soudage serait alors douteux, et il risque vraisemblablement d'en
resulter une soudure de qualite inferieure On peut donc deceler aussi
un tel cas en mesurant la tension moyenne de l'arc pilote et en la
compa- rant a une valeur etablie au prealable.
Un procede pour verifier les conditions du soudage de goujons selon
l'invention, et qui illustre cel e-ci, sera maintenant decrit, a titre
illustratif et nullement limitatif, en regard des figures annexees sur
lesquelles: la figure 1 est un schema d'un circuit du procede d'essai
comprenant, dans le circuit de base, une representa- tion d'un
pistolet de soudage de goujons; et les figures 2 et 3 sont des schemas
montrant diffe- rentes sequences de fonctionnement entrant dans le
cadre du procede de verification decrit a titre d'exemple illustratif.
La figure 1 montre de facon schematique un pistolet
1 de soudage Un manchon 2 de support, qui est place de ma- niere a
reposer sur une piece metallique 3 de base, fait sail- lie de
l'extremite avant du pistolet 1 Un porte-goujon 4 s'etend a
l'interieur du manchon 2 et porte a son extremite avant un goujon 5 a
souder le porte-goujon 4 est retractable, de facon connue, a l'aide
d'un electro-aimant 6 de levage dans le pistolet 1 a l'encontre de
l'elasticite d'un ressort de compression (non represente) Lorsque
l'electro-aimant 6 de le- vage est alimente, le porte-goujon 4 ainsi
que le goujon 5 sont attires d'environ 1,5 mm dans le pistolet 1 de
soudage de goujon (course arriere); lorsque l'electro-aimant 6 n'est
pas alimente, le porte-goujon 4 ainsi que le goujon 5 sont en- tra nes
a nouveau vers l'avant par le ressort (course vers l'avant) Ces
operations et les elements de structure qu'elles necessitent sont
connus Un certain nombre de fils electriques, necessaires pour
l'utilisation en fonctionnement normal du pistolet 1, passent dans la
poignee 7 de ce pistolet l Le circuit d'alimentation de
l'electro-aimant 6 comporte les fils et 11 De la poignee sort
egalement un fil 13 qui conduit le courant pour les deux arcs, pilote
et de soudage En outre, la piece 3 est reliee a un fil electrique 14,
de sorte qu'il s'etablit un circuit-comprenant le fil 13, le
porte-goujon 4, le goujon 5, la piece 3 et le fil 14.
Les fils 10, 11, 13 et 14 sont relies a une unite 8 de commande du
cycle de travail, qui est d'un type connu destine a servir dans le cas
des pistolets de soudage de gou- jons L'unite 8 fournit a ses bornes
16 et 17 la tension des- tinee a alimenter l'electro-aimant 6 de
levage En outre, l'u- nite 8 delivre a ses bornes 18 et 19 la tension
necessaire pour engendrer l'arc pilote et l'arc de soudure L'unite 8
de commande du cycle de travail comporte un contact 9 de commande de
temps et, lorsqu'il est ferme, actionne l'electro-aimant 6 de levage
de maniere a eloigner le porte-goujon 4 ainsi que le goujon 5 de la
piece 3 afin de guider et d'etirer ltarc pilote, qui dure une periode
de temps determinee de facon con- nue par l'unite 8 Le circuit
d'alimentation de l'electro- aimant 6 est egalement interrompu a
nouveau par l'unite 8 lorsque celle-ci ouvre le contact 9 pratiquement
au meme mo- ment que l'arc de soudage est amorce de sorte qu'avec
l'af- faiblissement de l'arc de soudage, le goujon a souder est plon-
ge dans la masse fondue creee sur la piece 3, ce qui porte a son terme
le processus de soudage.
Les operations que l'on vient juste d'indiquer se- ront maintenant
decrites plus en detail en reference aux fi- gures 2 et 3 La ligne a
represente le contact 9 qui est mon- tre en 52 comme etant ferme, sous
la commande de l'unite 8 de commande du cycle de travail, pendant une
periode de temps comprise entre t et t 5 La fermeture du contact 9 de
commande a l'instant t provoque l'alimentation de l'eelectro-aimant 6
-1 de levage, representee sur la ligne b, la course arriere etant
achevee a l'instant t 3 L'arret de l'alimentation de l'electro- aimant
6, par suite de l'ouverture du contact de commande 9, determinee une
fois encore par l'unite 8 de commande du cycle de travail, se produit
a l'instant t et, apres un delai qui -L 5 constitue une
caracteristique du composant electrique, cela est suivi du moment de
l'arret de l'alimentation de l'electro- aimant 6 le processus est
acheve avec la plongee du goujon 5 dans la masse fondue se trouvant
sur la piece 3 h l'instant t 6.
Avec le retrait du goujon 5 de la piece 3 immediatement apres
l'instant tl, l'arc pilote est amorce entre le goujon 5 et la piece 3,
a l'instant t_ La tension mesuree entre les extremi- tes de l'arc
pilote est illustree sur la ligne c Elle possede. en fonctionnement
normal, le niveau moyen Ul qui demeure en gros jusqu'a l'instant,
auquel la tension necessaire a l'arc de soudage est imposee a l'are
pilote Il se forme alors, sous l'effet de cette tension,
l'augmentation de tension 50 dans l'intervalle existant encore pour
l'arc, et il se produit un court-circuit avec la plongee du goujon 5
dans la masse fondue se trouvant sur la piece 3 a l'instant k Le
courant de l'arc de soudage lui-meme est illustre en 51 sur la ligne d
qui mon- tre clairement qu'a l'instant t il se produit, dans la courbe
descendante du courant 51 de l'arc de soudage, une nette ele- vation
de courant due au court-circuit et qui est suivie par
l'affaiblissement final de l'arc.
En se referant a nouveau a la figure 1, on voit que pour mesurer la
tension moyenne de l'arc pilote, les bornes 18 et 19 sont reliees a un
transformateur d'impedance 24, dont le but est de s'assurer que la
tension qui l'alimente par les bornes 18 et 19 est transmise a une
valeur de regime, repre- sentant la tension aux extremites de l'arc,
aux bornes de sor- tie 22 et 23 et, de la, a un condensateur 27 par
une porte 25 (representee sur la figure 1 sous la forme simplifiee
d'un contact de commande) et d'une resistance 26 La porte 25 est
equipee de fils pilotes 28, 29 relies aux bornes 16 et 17 afin de
repondre a l'alimentation de l'electro-aimant 6 de levage.
La tension fournie par les fils 28 et 29 correspond donc a la ligne a
de la figure 2, c'est-a-dire que, pendant la pe- riode situee entre
les instants t 1 et t 5, la porte 25 est iron- mee (voir la ligne e de
la figure 2), ce qui permet le passa- ge de la tension fournie par le
transformateur d'impedance 24.
La tension presente aux bornes 16 et 17 (ligne a de la figure
2) est egalement fournie, par l'intermediaire des fils preci- tes 28,
29, a un interrupteur 30 jouant le role de multivi- brateur monostable
qui, a partir de la fermeture du contact 9, reste a l'etat ferme
indique a la ligne f de la figure 2 de l'instant t 1 a un instant t
situe peu apres.
-4 Pendant la periode de temps t 1 a t 4, le contact 32 de
l'interrupteur 30 court-circuite le condensateur 27 et en assure la
decharge complete A l'instant t 4, le contact 32 s'ouvre et le
condensateur 27 peut alors etre recharge par la tension presente aux
bornes de sortie 22 et 23 du transfor- mateur 24, par l'intermediaire
de la resistance 26 La resis- tance 26 et le condensateur 27 jouent
ainsi le role d'un cir- cuit RC (resistance-condensateur), ce qui
assure le nivelle- ment de cretes possibles de tension dans
l'intervalle entre les extremites de l'arc, de sorte que la charge du
condensa- teur 27 represente la tension moyenne de l'arc pilote,
c'est- a-dire la tension U 2 illustree sur la ligne E de la figure 2
(ou bien la tension Ul de la ligne c).
Pour garantir que le condensateur soit pleinement charge avant de se
fier a la tension U 2 comme mesure per- mettant de verifier que les
conditions sont satisfaisantes pour le soudage, la porte 25 est fermee
par l'unite 8 de com- mande du cycle de travail a l'instant t 5, et
une mesure de la tension aux bornes du condensateur 27 est ainsi
amorcee a l'aide de la minuterie 33 juste au moment oa
l'electro-aimant
9 n'est plus alimente. la minuterie 33 est rendue operationnelle par
l'in- sertion d'un pont A Son mode de fonctionnement consiste en ce
que ce fonctionnement debute a la fin de la periode de fonctionnement
du contact 9 de commande, c'est-a-dire a l'ins- tant t 5, afin de
liberer la sortie d'un discriminateur 34 de tension pour la duree
d'une impulsion 42 produite par la minu- terie 33 (voir la ligne h de
la figure 2) Pour cela, la mi- nuterie 33 est reliee aux fils 28, 29
provenant des bornes 16, 17.
Pour etablir si la tension U 2 appliquee au conden- sateur 27 excede
une tension maximale U 3 (ligne i de la figu- re 2) ou tombe
au-dessous d'une tension minimale, un compara- teur 35 est prevu dans
le discriminateur 34, auquel, de fa- con connue, la valeur de tension
maximale U 3 et la valeur de tension minimale sont appliquees en meme
temps qu'elles le sont aux bornes 47 et 48 Si la tension est
superieure (U 4) ouin- ferieure, respectivement, a ces valeurs de la
tension, la ten- sion appliquee au point de sortie 49 du
discriminateur 34 ac- tionne unrelais 36 pourvu que la minuterie 33
soit fermee en meme temps La periode de fermeture de la minuterie 33
est de- finie par l'impulsion 42 precitee Pour des raisons de temps,
il n'est possible dans le circuit, tel qu'il est decrit en re- ference
a la figure 2, que d'empocher les cycles ulterieurs de soudage;
l'impulsion correspondant a l'arc de soudage de- ja debutee ne peut
etre arretee Par contre, le contact 36 a, relie a l'unite 8 de
commande du cycle de travail par des fils k and - 38, coupe un circuit
sans possibilite de debuter un autre cycle de soudage Le relais 36 est
synchronise avec un con- tact 36 b de maintien qui doit etre regle de
nouveau a la main a l'aide d'un commutateur manuel 60 Le relais 36
peut aussi etre agence de maniere a faire fonctionner le dispositif
d'a- vertissement audible ou visible.
Si l'on desire interrompre un cycle de soudage avant que le courant de
soudage ne soit superpose a l'arc pilote, la mesure de la tension aux
bornes du condensateur 27 doit s'effectuer avant l'instant t,
c'est-adire avant l'arret de l'alimentation de l'electro-aimant 6 du
pistolet Contraire- ment au mode, decrit ci-dessus, de fonctionnement
de la minu- terie 33 avec envoi d'une impulsion 42 lors de l'arret-de
l'a- limentation de l'electro-aimant 6 a l'instant t 5 e on peut, en
inserant un pont B, s'arranger pour que soit introduite une minuterie
61 qui se ferme a un instant predetermine Vz apres alimentation de
l'electro-aimant 6 a l'instant t, c'est- a-dire qu'une impulsion 43
d'essai est amorcee immediatement avant l'instant t (voir la ligne e
de la figure 3) A ce sta- de, l'arc pilote est voisin de sa fin, et,
par consequent, le condensateur 27 est completement ferme (voir ligne
f de la figure 3), de sorte qu'au moment de l'impulsion 43, la mesure
de la tension a l'aide du discriminateur 34 de tension peut etre
realisee de facon fiable.
La tension, delivree au point 49 de sortie du dis- criminateur 34 de
tension, est appliquee par l'intermediaire de la minuterie 61,qui est
fermee par l'impulsion 43,a un re- lais 37 a un stade assez precoce
pour que, si la valeur de la tensien maximale U 3 est excedee (U 4),le
debut de l'arc de soudage puisse encore etre evite dans ce cycle par
la fermeture du contact 37 a du relais 37 (relie par des fils 39 a
l'unite 8) -
Le relais 37 est agence de maniere a arreter le sou- dage seulement
pendant un cycle de l'unite 8 de commande du cycle de travail Avec la
piece inseree placee au-dessus du pont A, le relais 36 serait
egalement alimente comme decrit ci-dessus, ce qui permet d'eviter unm
debut supplementaire de fonctionnement de l'unite 8 de commande du
cycle de travail jusqu'a ce que le circuit ait ete remis a zero par
l'ouver- ture du contact du commutateur 60.
Claims
_________________________________________________________________
REVENDICATIONS
1 Procede pour verifier que les conditions sont satisfaisantes pour le
soudage de goujons ou d'autres elements sur une piece metallique par
soudage a l'arc guide ou comman- de en position, procede caracterise
en ce que la tension moyen- ne existant aux extremites de l'intervalle
entre les electro- des vers la fin de la duree de l'arc pilote est
comparee avec une valeur maximale etablie au prealable et, si cette
valeur est excedee, un signal est engendre.
2 Procede selon la revendication 1, caracterise en ce qu'on oblige le
signal a empocher le debut d'un nouveau cycle de soudage jusqu'a ce
qu'un commutateur manuel ait ete manoeuvre.
3 Procede selon la revendication 1, caracterise en ce que le signal
provoque l'interruption du cycle de sou- dage en empochant le debut de
l'arc de soudage.
4 Procede selon l'une quelconque des revendica- tions precedentes,
caracterise en ce que le signal met en mar- che un dispositif
d'avertissement.
5 Procede selon l'une quelconque des revendica- tions precedentes,
caracterise en ce que le signal est egale- ment engendre si la tension
moyenne tombe au-dessous d'une va- leur minimale etablie au prealable.
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