<Desc/Clms Page number 1>
La présente invention, est relative à un dispositif de commande d'opé- ration de soudure lors de l'utilisation de machines à souder en bout par étince- lage. De telles machines peuvent être réalisées suivant divers principes, le plus important et commun étant basé sur un certain nombre de préchauffages suivi de l'étincelage et du refoulement. La chaleur de soudage elle-même est alors obte- nue le plus souvent au préchauffage et le but principal de l'étincelage est de rendre les faces en fusion lisses et propres. Lors du refoulement, les pièces sont soudées l'une à l'autre et tout oxyde ou autre impureté subsistant est chas- sée de la soudure.
Lors du préchauffage, les pièces sont pressées l'une contre l'autre et le circuit secondaire du transformateur de soudure est alors court-circuité.
Après peu de temps, les pièces sont écartées l'une de l'autre afin que la chaleur puisse se répartir et non se concentrer aux points de contact entre les pièces.
De cette façon, un chauffage excessif aux points de contact est évitéo Les piè- ces sont alors pressées à nouveau l'une contre l'autre et le processus complet est répété. Afin d'obtenir aisément ces déplacements, la partie mobile de la ma- chine à souder en bout par étincelage peut être constituée par une table de tra- vail qui peut être commandée d'une façon quelconque, par exemple par un moteur par l'intermédiaire d'une vis ou au moyen d'un dispositif hydraulique.
Une méthode simple mais sûre pour la commande du processus de souda- ge consiste à connecter un relais sensible à la tension en parallèle avec les piè- ces. Par suite de la relativement faible impédance des piècesune grande partie de la chute de tension pendant le soudage apparaîtra dans le transformateur de soudure avec pour résultat que la tension entre les pièces sera réduite, par rap- port à la valeur en circuit ouverte d'environ 50 % de cette valeuro Si le relais sensible à la tension est choisi de façon à avoir une tension d'inversion d'en- viron 80 % de la valeur en circuit ouverte une inversion du relais sera obtenue lorsque les pièces sont court-circuitées.
Après un certain nombre d'inversions, de préchauffages, les faces en fusion ont été tellement chauffées et rendues ru- gueuses que le nombre de points de contact au moment du mouvement d'avance de la table de travail mobile deviendra beaucoup plus faible que pendant les préchauf- fages précédents,, En conséquence, .le courant total sera faible et la chute de tension interne du transformateur deviendra beaucoup plus faible que la normalea La densité de courant des points de contact individuels sera alors beaucoup plus forte, de telle sorte que la matière fondra en ces points et même s'évaporera.
Par suite de la faible chute de tension interne, le relais ne sera plus inversé et la table de travail mobile continuera à progresser dans le sens d'avancement, de telle sorte que de nouveaux points de contact sont formés et disparaissent constamment.
Après une certaine période prédéterminée pendant laquelle les pièces ont été soumises à l'étincelage, les deux pièces sont pressées l'une contre l'au- tre avec une pression relativement élevée et sous une vitesse relativement forteo
Il s'est révélé, cependant, que des matières de certaines qualités ne possèdent pas la faculté de permettre, pendant le préchauffage, aux faces en fusion d'obtenir la quantité de chaleur et le degré de rugosité nécessaires pour l'étincelage.
Ceci est évident lors de la soudure en bout par étincelage de tu- bes lorsqu'un courant de gaz est chassé à travers ces tubes afin d'éviter que le refoulement ne soit trop fort et en particulier lorsqu'on soude des tubes d'acier de faible alliage résistant à la chaleur et contenant du chrome et du molybdène, lorsqu'un gaz inerte tel que de l'argon par exemple est soufflé à travers ces tu- bes.
Lors du soudage de telles pièces, le préchauffage durera beaucoup plus long- temps qu'il n'est normal et par conséquent la manière dans la soudure et autour de celle-ci sera surchauffée et aura des propriétés de résistance mécanique défec- tueuses Ce surchauffage ne peut pas être éliminé par un traitement thermique ultérieur quelconque
Grâce à un dispositif de commande suivant la présente invention, les
<Desc/Clms Page number 2>
inconvénients mentionnés ci-avant sont éliminés et un bon résultat sera obtenu quel que soit la qualité de la matière.
La caractéristique principale de l'inven- tion réside en ce que le mouvement de va-et-vient de la table de travail mobile pendant le préchauffage est'exécuté avec une certaine vitesse et en ce que cette vitesse d'avance est réduite lorsque l'étincelage commence et est ensuite augmen- tée successivement ou après une période prédéterminée jusqu'à la même valeur que pendant le préchauffage ou même à une valeur quelque peu supérieure.
En utilisant l'invention, le temps de préchauffage peut être ajusté à une valeur empirique de telle sorte que le risque mentionné ci-avant d'un surchauf- fage de la matière est éliminée étant donné que de courtes périodes de soudage peuvent être obtenues même avec une tension de soudage relativement faibleo
Dans certains cas, il peut être difficile d'amorcer l'étincelage même par l'emploi d'une vitesse d'avance faible. L'étincelage peut alors être facili- té si la densité de courant aux'points de contact est encore plus augmentéeo Ce- ci peut être obtenu en augmentant la tension de soudure en même temps que l'on réduit la vitesse.
Aussitôt que l'étincelage a commencée la tension normale peut à nouveau être appliquée mais étant donné que ceci est difficile à réaliser en pratique sans interrompre le circuit de soudage, on ne le fait pas avant que l'é- tincelage ne soit terminé.
D'autres détails et particularités de l'invention resssortiront de la description ci-après, donnée à titre d'exemple non limitatif, et en se référant aux dessins annexés, dans lesquels :
Les figures 1 et 2 sont des schémas d'un dispositif de commande pour un moteur à courant continu entraînant une table de travail mobile par l'intermé- diaire d'une vis non représentée.
La figure 3 est un schéma d'un agencement analogue utilisant un mo- teur de type asynchrone .
Dans un but de simplification, les diverses figures ne représentent que les contacts des circuits de courant et non les bobines d'actionnement corres- pondant à ces contacts.
La figure 1 représente un système Ward-Leonard dans lequel l'enrou- lement de champ 1 du moteur d'entraînement 16 est directement connecté à la ten- sion d'excitation aux bornes 17 et 18. L'enroulement de champ 2 de la génératri- ce 19 est connecté à la même tension par l'intermédiaire d'un certain nombre de contacts de relais. Le dispositif fonctionne d'après le principe suivant:
Lorsque le soudage est commencé, les contacts de relais 3' et 3" sont fermés.
L'enroulement de champ 2 de la génératrice 19 est alors mis sous tension par l'intermédiaire du tube électronique sous vide 4, dont la grille-écran 5 est connectée à une tension qui est supérieure à la tension anodique et dont la gril- le de commande est connectée, par l'intermédiaire d'un condensateur 7 et d'une résistance ajustable 8, connectée en parallèle avec ledit condensateur, à la bor- ne positive d'une source de tension séparée 9, dont l'autre pôle est connecté à la cathode du tube électronique 4. Lorsque l'enroulement de champ 2 est mis sous tension, une tension est fournie par la génératrice avec une polarité telle que le moteur de commande fera avancer la table de travail mobile de telle sorte que les pièces soient rapprochées.
Lorsque les pièces se rejoignent, les contacts de relais 3' et 3" sont amenés à s'ouvrir et, simultanément, des contacts 11' et 11" sont amenés à se fermer. L'enroulement de champ 2 de la génératrice sera alors traversé par un courant de pplarité opposée et la tension de la génératrice chan- gera de polarité et par conséquent le moteur de commande sera inverséLorsque les pièces ne sont plus en contact l'une avec l'autre, les contacts de relais 11' et 11" sont amenés à s'ouvrir et les contacts 3' et 3" à se fermer, le processus étant ainsi répété. Pendant ce préchauffage, la tension de sortie de la génératri- ce et par conséquent la vitesse de la table de travail mobile sont déterminées par les valeurs des résistances 10 et 12.
<Desc/Clms Page number 3>
Après un temps prédéterminé, un contact de relais 13 se fermera, lors- que un contact 3"' qui fonctionne en synchronisme avec les contacts 3' et " se ferme également, le processus de charge du condensateur 7 cessant et celui-ci se déchargeant à travers la résistance 8, avec pour résultat que la grille de comman- de 6 recevra alors une tension qui est négative par rapport à la cathode mais qui est voisine du potentiel de celle-ci, avec une vitesse qui est déterminée par la constante de temps existant dans le circuit formé par le condensateur 7 et la ré- sistance 80 Afin d'éviter un court-circuit de la source de tension 9, une résis- tance de protection 14 est connectée en sériée
Le courant dans l'enroulement de champ 2 augmentera avec la même vi- tesse que la tension de la grille de commande 6 s'approche du potentiel de la ca- thode et, de cette façon,
la tension de sortie de la génératrice augmentera éga- lement et le moteur de commande sera accéléré jusqu'à sa vitesse finale. L'étin- celage commencera lorsque la vitesse est faible et continuera malgré le fait que la vitesse augmenta, étant donné que les faces en fusion seront suffisamment ren- dues rugueuses aussitôt que l'étincelage commence.
Lorsque 1 étincelage s'est poursuivi jusqu'à ce que la longueur pré- déterminée des pièces ait été brûlée, les contacts de relais 3', 3" et 3"' sont amenés à s'ouvrir et des contacts de relais 15', 15" à se fermer, le courant tra- versant l'enroulement de champ de génératrice 2 augmentant alors et la vitesse du moteur de commande étant ainsi accrue, le refoulement ayant par conséquent lieu.
L'on a représenté à la figure 2 un agencement analogue, dans le'quel la variation de vitesses est obtenue en rendant la génératrice auto-excitée pendant une courte période. Cet agencement fonctionne de la façon suivante:
L'armature 21 du moteur d'entraînement est directement connectée à l'ar- mature 22 de la génératrice.
L'enroulement de champ 23 du moteur de commande est, de la même façon que dans le cas de la figure 1, connecté à une source de courant continu,
Lorsque des contacts de relais 25' et 25" sont amenés à se fermer, ' l'enroulement 24 de la génératrice est mis sous tension par l'intermédiaire d'un contact de relais 29' et d'une résistance 26 et la génératrice fournira une ten- sion ayant une polarité telle que le moteur de commande fasse avancer la table de travail mobileo Lorsque le circuit du courant de soudure a été court-circuité, les contacts de relais 25' et 25" sont amenés à s'ouvrir et des contacts 27' et 27" à se fermer.
Un courant circulera alors dans l'enroulement de champ 24 par l'intermédiaire de la résistance 28, dans le sens opposé, de telle sorte que la polarité de la génératrice sera modifiée et le moteur de commande aura son sens de rotation inversé. La tension de sortie de la génératrice et la vitesse du mo- teur peuvent être modifiées en ajustant des résistances 26 et 28, respectivement.
Après un certain temps de préchauffage, un contact 29' est amené à s'ouvrir et un contact 29" à se fermer et la résistance 30 est ainsi connectée à la place de la résistance 26. La résistance 30 peut avoir une valeur supérieure, de telle sorte que la vitesse du moteur de commande sera plus faible que préoédem- ment lorsque les contacts de relais 25', 25" se ferment à nouveauo Simultanément, ou après une certaine période, un contact 31 se fermera et la tension de sortie de la génératrice augmentera d'une façon déterminée par la résistance 32.
Lorsque l'étincelage est terminé, le refoulement est obtenu en augmen- tant rapidement la tension de sortie de la génératrice, par exemple en court-cir- cuitant la résistance 32 au moyen d'un contact 33, de telle sorte que l'auto-ex- citation de la génératrice augmenterao L'auto-excitation peut également être aug-
EMI3.1
mentée en fermant un contact 34 qui court-circuite , résistanee 30.
On a représenté à la figure 3, un agencement destiné à être utilisé lorsque le moteur d'entraînement est un moteur asynchrone à deux vitesses du type Il cage d'écureuil".
<Desc/Clms Page number 4>
Lorsque le soudage commence, des contacts 41', 41" et 42', 42" sont fermés et le moteur 14 sera connecté au réseau d'alimentation avec une séquence de phase R S T. La table de travail sera alors déplacée dans une direction telle que les pièces soient amenées en contact mutuel et que les contacts 41', 41" soient amenés à s'ouvrir et les contacts 43', 43" à se fermer. La séquence de phase pour le moteur deviendra S R T et le moteur sera inversée Lorsque les piè- ces ne sont plus en contact mutuel, les contacts 43', 43" sont amenés à s'ouvrir et les contacts 41' et 41" à se fermer, le processus étant ainsi répété. Les con- tactas 42' et 42" seront toujours fermés.
Après une période prédéterminée, les contacts 42' et 42" sont amenés à s'ouvrir et le temps d'ouverture peut être réglé de telle sorte que les contacts 41' et 41" soient restés fermés pendant une période suffisante pour faire accélé- rer le moteur jusqu'à une vitesse désirée. Lorsque les contacts 42' et 42" s'ou- vrent, des résistances 44 et 45 sont connectées dans le circuit. Les valeurs de ces résistances peuvent être choisies de telle sorte que la vitesse du moteur sera soit maintenue constante, soit accélérée jusqu'à la vitesse normale. Dans le pre- mier cas, des mesures doivent être prises pour que les contacts de relais 42' et 42" se referment après un certain temps.
Il doit être entendu que la présente invention n'est en aucune façon limitée aux formes de réalisation ci-avant et que bien des modifications peuvent y être apportées sans sortir du cadre du présent brevet
REVENDICATIONS.
1. - Dispositif de commande du processus de soudage pour une machine à souder automatiquement en bout par étincelage, équipée d'une table de travail mobile, caractérisé en ce que le mouvement de va-et-vient de la table de travail pendant une période de préchauffage est exécuté avec une certaine vitesse et en ce que la vitesse d'avance est réduite lorsque 1 étincelage commence et est en- suite successivement ou après une période prédéterminée ramenée à la même valeur que pendant le préchauffage ou est amenée à une valeur quelque peu supérieure.
<Desc / Clms Page number 1>
The present invention relates to a device for controlling a welding operation when using butt weld machines. Such machines can be made according to various principles, the most important and common being based on a number of preheats followed by sparking and backdrafting. The welding heat itself is then most often obtained on preheating and the main purpose of sparking is to make the molten faces smooth and clean. During upsetting, the parts are welded to each other and any remaining oxide or other impurity is forced out of the weld.
During preheating, the parts are pressed against each other and the secondary circuit of the welding transformer is then short-circuited.
After a short time, the parts are moved apart so that the heat can be distributed and not concentrated at the points of contact between the parts.
In this way, excessive heating at the contact points is avoided. The parts are then pressed together again and the entire process is repeated. In order to easily obtain these displacements, the movable part of the spark butt welding machine can be constituted by a work table which can be controlled in any way, for example by a motor by the machine. through a screw or by means of a hydraulic device.
A simple but safe method of controlling the welding process is to connect a voltage sensitive relay in parallel with the parts. As a result of the relatively low impedance of the parts a large part of the voltage drop during welding will occur in the welding transformer with the result that the voltage between the parts will be reduced, compared to the open circuit value of approximately 50% of this value If the voltage sensitive relay is chosen so as to have a reversal voltage of around 80% of the value in open circuit, an inversion of the relay will be obtained when the parts are short-circuited.
After a number of reversals, preheats, the molten faces have been heated so much and made rougher that the number of contact points at the time of the moving worktable moving forward will become much smaller than during previous preheating ,, As a result, the total current will be small and the internal voltage drop of the transformer will become much smaller than normala The current density of the individual contact points will then be much higher, so that matter will melt at these points and even evaporate.
As a result of the low internal voltage drop, the relay will no longer be inverted and the movable worktable will continue to advance in the forward direction, so that new contact points are formed and constantly disappear.
After a certain predetermined period during which the parts have been subjected to sparking, the two parts are pressed against each other with a relatively high pressure and at a relatively high speed.
It has been found, however, that materials of certain qualities do not have the ability to allow, during preheating, the molten faces to obtain the amount of heat and the degree of roughness necessary for sparking.
This is evident in the butt welding of tubes when a gas stream is forced through these tubes in order to prevent the backflow from being too strong and in particular when welding steel tubes. a low heat resistant alloy containing chromium and molybdenum, when an inert gas such as argon for example is blown through these tubes.
When welding such parts, the preheating will take much longer than normal and therefore the way in and around the weld will be overheated and have defective strength properties. cannot be removed by any subsequent heat treatment
Thanks to a control device according to the present invention, the
<Desc / Clms Page number 2>
disadvantages mentioned above are eliminated and a good result will be obtained regardless of the quality of the material.
The main feature of the invention is that the reciprocating motion of the movable worktable during preheating is carried out with a certain speed and that this feed rate is reduced when l The sparking begins and is then increased successively or after a predetermined period to the same value as during preheating or even to a somewhat higher value.
Using the invention, the preheating time can be adjusted to an empirical value so that the aforementioned risk of overheating of the material is eliminated since short welding times can be obtained even. with relatively low welding voltage o
In some cases it may be difficult to initiate sparking even when using a low feed rate. Sparking can then be facilitated if the current density at the contact points is further increased. This can be achieved by increasing the welding voltage at the same time as reducing the speed.
As soon as the sparking has started the normal voltage can again be applied but since this is difficult to achieve in practice without interrupting the welding circuit, this is not done until the sparking is complete.
Other details and features of the invention will emerge from the description below, given by way of non-limiting example, and with reference to the accompanying drawings, in which:
Figures 1 and 2 are diagrams of a control device for a direct current motor driving a work table movable by means of a screw not shown.
FIG. 3 is a diagram of a similar arrangement using an asynchronous type motor.
For the sake of simplification, the various figures only show the contacts of the current circuits and not the actuating coils corresponding to these contacts.
Figure 1 shows a Ward-Leonard system in which the field winding 1 of the drive motor 16 is directly connected to the field voltage at terminals 17 and 18. The field winding 2 of the generator 19 is connected to the same voltage through a number of relay contacts. The device works according to the following principle:
When welding is started, relay contacts 3 'and 3 "are closed.
The field winding 2 of the generator 19 is then energized via the vacuum electron tube 4, the screen grid 5 of which is connected to a voltage which is greater than the anode voltage and whose grill control is connected, via a capacitor 7 and an adjustable resistor 8, connected in parallel with said capacitor, to the positive terminal of a separate voltage source 9, the other pole of which is connected to the cathode of the electron tube 4. When the field winding 2 is energized, a voltage is supplied from the generator with a polarity such that the drive motor will advance the movable worktable so that the parts are brought together.
When the pieces come together, relay contacts 3 'and 3 "are made to open and, simultaneously, contacts 11' and 11" are made to close. The field winding 2 of the generator will then be traversed by a current of opposite polarity and the voltage of the generator will change polarity and consequently the drive motor will be reversed When the parts are no longer in contact with each other. On the other hand, the relay contacts 11 'and 11 "are caused to open and the contacts 3' and 3" to close, the process thus being repeated. During this preheating, the output voltage of the generator and therefore the speed of the movable worktable is determined by the values of resistors 10 and 12.
<Desc / Clms Page number 3>
After a predetermined time, a relay contact 13 will close, when a contact 3 "'which operates in synchronism with the contacts 3' and" also closes, the charging process of the capacitor 7 ceasing and the latter discharging. through resistor 8, with the result that control grid 6 will then receive a voltage which is negative with respect to the cathode but which is close to the potential of the latter, with a speed which is determined by the constant of time existing in the circuit formed by the capacitor 7 and the resistor 80 In order to avoid a short-circuit of the voltage source 9, a protection resistor 14 is connected in series
The current in the field winding 2 will increase with the same rate as the voltage of the control gate 6 approaches the potential of the cathode and, in this way,
the output voltage of the generator will also increase and the drive motor will be accelerated to its final speed. The sparking will start when the speed is low and will continue despite the speed increasing, since the molten faces will be rough enough as soon as the sparking begins.
When the sparking has continued until the predetermined length of the parts has been burnt, relay contacts 3 ', 3 "and 3"' are caused to open and relay contacts 15 ', 15 "to close, the current flowing through the generator field winding 2 then increasing and the speed of the drive motor thereby being increased, backflow therefore taking place.
There is shown in Figure 2 a similar arrangement, in which the speed variation is obtained by making the generator self-excited for a short period. This arrangement works as follows:
The armature 21 of the drive motor is directly connected to the armature 22 of the generator.
The field winding 23 of the drive motor is, in the same way as in the case of figure 1, connected to a direct current source,
When relay contacts 25 'and 25 "are caused to close, the generator winding 24 is energized through a relay contact 29' and a resistor 26 and the generator will provide a voltage having a polarity such that the drive motor will advance the movable worktable. When the weld current circuit has been shorted, the relay contacts 25 'and 25 "are caused to open and contacts 27 'and 27 "to close.
A current will then flow in the field winding 24 through the resistor 28, in the opposite direction, so that the polarity of the generator will be changed and the drive motor will have its direction of rotation reversed. The generator output voltage and the motor speed can be changed by adjusting resistors 26 and 28, respectively.
After a certain warm-up time, a contact 29 'is caused to open and a contact 29 "to close and resistor 30 is thus connected in place of resistor 26. Resistor 30 may have a higher value, from such that the speed of the drive motor will be lower than before when the relay contacts 25 ', 25 "close again Simultaneously, or after a certain period, a contact 31 will close and the output voltage of the generator will increase in a manner determined by resistance 32.
When the sparking is finished, the discharge is obtained by rapidly increasing the output voltage of the generator, for example by short-circuiting the resistor 32 by means of a contact 33, so that the auto -excitation of the generator will increase auto-excitation can also be increased-
EMI3.1
mented by closing a contact 34 which short-circuits, resistance 30.
FIG. 3 shows an arrangement intended to be used when the drive motor is a two-speed asynchronous motor of the squirrel cage type ".
<Desc / Clms Page number 4>
When welding begins, contacts 41 ', 41 "and 42', 42" are closed and motor 14 will be connected to the power supply network with an RS T phase sequence. The worktable will then be moved in such a direction. that the parts are brought into mutual contact and that the contacts 41 ', 41 "are made to open and the contacts 43', 43" to close. The phase sequence for the motor will become SRT and the motor will be reversed When the parts are no longer in contact with each other, contacts 43 ', 43 "are made to open and contacts 41' and 41" to close , the process being thus repeated. Contacts 42 'and 42 "will always be closed.
After a predetermined period, contacts 42 'and 42 "are caused to open and the open time can be adjusted so that contacts 41' and 41" have remained closed for a period sufficient to cause acceleration. the motor to a desired speed. When contacts 42 'and 42 "open, resistors 44 and 45 are connected in the circuit. The values of these resistors can be chosen such that the speed of the motor will either be kept constant or accelerated to at normal speed. In the first case, measures must be taken so that the relay contacts 42 'and 42 "close again after a certain time.
It should be understood that the present invention is in no way limited to the above embodiments and that many modifications can be made to them without departing from the scope of the present patent.
CLAIMS.
1. - Welding process control device for an automatic flash butt welding machine, equipped with a movable work table, characterized in that the reciprocating movement of the work table for a period preheating is carried out with a certain speed and in that the advance speed is reduced when the sparking begins and is subsequently successively or after a predetermined period brought back to the same value as during the preheating or is brought to a value some little higher.