<EMI ID=1.1>
La présente invention se rapporte à un dispositif pour le contrôle
de la soudure de produits en acier, tels que des barres à béton ou des tôles,
etc.
Les assemblages réalisés par soudage de produits métalliques
et plus spécialement de ronds ou de tôles en acier, sont utilisés depuis longtemps dans de nombreuses branches de l'industrie.
En ce qui concerne notamment les ronds, outre leur application maintenant classique dans les bâtiments d'habitations en béton, on les utilise notamment dans la construction des routes en béton armé, du type continu.
Ces routes comportent, enrobés dans la masse du béton, des treillis ou grillages continus composés de deux réseaux plans, l'un longitudinal et l'autre transversal, constitués chacun de barres en acier, parallèles entre elles; chaque barre d'un des réseaux est soudée par résistance avec chacune des barres de l'autre réseau.
Pour des raisons économiques évidentes, ces soudures exécutées en usine doivent l'être à la vitesse la plus élevée possible, après quoi, les treillis sont transportés sur le lieu d'utilisation.
La détermination de la qualité d'un lot de,treillis réalisé comme décrit ci-dessus est ordinairement basée sur les résultats de quatre essais. auxquels sont soumises un nombre déterminé de soudures constitutives de ces treillis; un essai d'arrachement tangentiel, un essai de pliage, un essai de traction et un essai de manipulation.
S'ils ne sont pas satisfaisants, ces essais effectués sur un nombre déterminé de croisillons appartenant à tout un lot de treillis, peuvent conduire soit au rebut de la totalité du lot, soit à des manipulations très onéreuses pour recommencer ou renforcer les soudures mal faites.
Il importe donc de pouvoir d'une part contrôler la qualité d'une soudure au cours même de son exécution, et, si possible d'autre part, si
le résultat de ce contrôle n'est pas satisfaisant, adapter immédiatement les conditions opérationnelles de soudage de manière à améliorer, dans la proportion souhaitée, la qualité d'une soudure reconnue défectueuse.
D'autre part, si on envisage le problème du soudage par points de tôles d'acier, du genre de celles utilisées dans l'industrie automobile,
les opérations de soudage en production sont exécutées de manière à obtenir des soudures de résistance uniforme supérieure au minimum imposé. Le problème du contrôle de la qualité des soudures effectuées est donc également très important et cela d'autant plus que les cadences de production sont élevées, comme c'est le cas notamment dans l'industrie automobile.
Il existe deux catégories de contrôle de la qualité des soudures de tels produits : d'une part, le contrôle par essais destructifs (déboutonnage, torsion, cisaillement, micrographie, dureté, fatigue, choc) et d'autre part, le contrôle par essais non destructifs (mécaniques, radiographies).
Le contrôle de la première de ces deux catégories est très efficace et d'utilisation courante, mais il présente les inconvénients d'exiger un certain temps et de consommer de la matière. Le contrôle de la deuxième catégorie est, encore à l'heure actuelle, relativement limité malgré le grand intérêt qu'il peut présenter, notamment dans les cadences élevées de la production industrielle de masse.
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dispositif industriel rendant possible au cours de l'opération même du
soudage de barres ou de tôles,le contrôle de la qualité des soudures, ainsi
que l'adaptation immédiate des conditions opérationnelles de soudage avec toute garantie de sécurité en ce qui concerne les essais destructifs auxquels ces soudures doivent résister.
C'est précisément un tel dispositif de contrôle que le demandeur a mis au point et qui fait l'objet de la présente invention.
Cette invention est fondée sur les considérations suivantes.
On sait que pour effectuer des soudures électriques de barres ou de tôles,
par point, on se fixe généralement une valeur optimum pour chacune des grandeurs suivantes : intensité de courant (au secondaire), effort aux électrodes
(pression d'air comprimé) et temps de soudage (nombre de périodes). Au
point de vue du processus de soudage 1 contrôler, ces trois grandeurs sont
à considérer comme des grandeurs d'entrée ou d'action.
Le demandeur a eu alors l'idée originale de concevoir un
capteur de déplacement branché en parallèle sur les électrodes et enregistrant la courbe de déplacement des électrodes au cours du soudage.
Cette courbe de déplacement peut être considérée non seulement comme un graphique représentant le déplacement relatif des électrodes, mais encore comme étant le résultat physique des interventions des différentes grandeurs d'action, et à ce titre, comme une véritable grandeur de sortie
sur laquelle peut se baser toute régulation du processus de soudage.
Le dispositif de la demande se différencie donc nettement de ce qui était connu auparavant, en ce sens qu'il est conditionné pour faire intervenir des grandeurs de sortie, en sus des grandeurs d'action, sur lesquelles les procédés connus étaient uniquement basés.
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lation, comporte, outre la machine de soudage proprement dite, un capteur permettant d'enregistrer au cours du soudage le déplacement relatif des électrodes. Comme déjà dit plus haut, ce dispositif permet d'éviter la destruction des matériaux sur lesquels les tests et contrôles sont effectués.
Le dispositif pour le contrôle de la soudure, objet de la présente invention, peut être mis en oeuvre aussi bien avec des ronds qu'avec des tôles en acier, ou même avec certains profilés, il est utilisé en association avec une machine de soudage, d'un type connu en soi, et comportant notamment outre un bâti généralement en forme d'U, deux électrodes de raccord, avec leur dispositif d'alimentation en énergie électrique et de mise sous pression. Ce dispositif de contrôle est essentiellement caractérisé en ce qu'il comporte un capteur (avantageusement à induction) permettant de mesurer en fonction du temps le déplacement relatif des électrodes, c'est-à-dire en fait soit la pénétration des barres l'une dans l'autre, soit la dilatation des tôles à l'endroit de leur soudure.
Suivant une variante avantageuse de ce dispositif, LI comporte
en outre, Isolément ou en combinaison :
- un capteur permettant de mesurer en fonction du temps l'énergie électrique dissipée pendant l'opération de soudage,
- un capteur permettant de mesurer en fonction du temps la pression exercée sur les deux électrodes de soudage, par tout moyen approprié,
- également un capteur permettant de mesurer en fonction du temps la vitesse de pénétration des 'barres l'une dans l'autre,
Suivant une modalité avantageuse de ce dispositif, celui-ci comporte en outre : <EMI ID=4.1> dage, dans lequel on mémorise tous les paramètres effectivement mesurés de l'opération de soudage, tels que par exemple rapprochement et vitesse de rapprochement des électrodes, pression et courant de soudage, en fonction du temps, etc... lequel permet par comparaison avec des valeurs correspondantes de consigne, de déterminer les opérations de régulation nécessaires pour que les conditions de soudage réelles correspondent à celles souhaitées et nécessaires pour obtenir une soudure considérée comme correcte, dans le cadre de l'application considérée.
- les divers organes nécessaires à la régulation considérée, reliant l'entrée et la sortie du calculateur, respectivement aux capteurs fournissant les signaux relatifs aux grandeurs d'action considérées et aux diverses sources pouvant modifier ces grandeurs d'action.
Les dessins ci-après montrent, à titre d'exemple, comment on peut réaliser un dispositif conforme à celui de l'invention.
La figure 1 représente schématiquement en 1 et 2 respectivement les deux extrémités des électrodes mobiles et fixes d'une machine de soudage par point, fonctionnant dans le sens du rapprochement axial des deux électrodes susdites. Les supports d'électrodes 3 et 4 sont munis chacun d'un bras auxiliaire 5 et 6, supportant respectivement le noyau 7 d'un capteur inductif, autour d'une tige 8 et le capteur 9 proprement dit,
Suivant une modalité particulière de ce dispositif (figure 2),
le noyau 7 du capteur peut être soutenu par une lame élastique 10. Dans ce cas, le capteur inductif est monté complètement (noyau et bobine) sur une seule des électrodes. Un tel montage s'indique lorsqu'on ne dispose que
d'un faible jeu entre le noyau et la bobine; on évite ainsi toute détérioration éventuelle du capteur, par effet de décentrage du noyau. Le schéma de la figure 2 montre que le déplacement du noyau est sous la commande de la tige 8 par l'intermédiaire de la lame 10. Ce déplacement est ainsi rendu rigoureusement axial.
Lorsque, pour des raisons d'encombrement ou de facilité de manipulation, (cas d'application aux tôles de grandes dimensions), il est nécessaire que la totalité du dispositif capteur soit d'un même côté d'une quelconque des électrodes, on utilise avec avantage la disposition de la figure 3, dans laquelle le capteur 9 est solidaire du bâti 11, tandis que le bras auxiliaire 5, la tige 8 et le noyau 7 sont solidaires de l'électrode mobile 1. Le fonctionnement de l'appareil selon cette figure 3 se comprend de soi. Pour des raisons de simplicité du dessin, le régulateur n'a pas
été représenté.
Les dispositifs ci-dessus décrits, spécialement en ce qui concerne le capteur inductif, présentent les avantages suivants :
- ils permettent une grande gamme de déplacement, ce qui autorise leur utilisation dans de bonnes conditions, pour de nombreuses modalités d'application de soudure par point, ces dispositifs sont à ce point de vue particulièrement souples.
- du fait de l'absence d'usure mécanique, ils présentent une très grande longévité et robustesse; ils sont pratiquement indéréglables.
- leur grande précision et sensibilité de mesure, ainsi que leur absence d'inertie mécanique (à laquelle correspond un temps de réponse pratiquement <EMI ID=5.1>
REVENDICATIONS
1. Dispositif pour le contrôle de la soudure de produits en acier, comportant une machine de soudage composée notamment d'un bâti généralement en forme d'U, de deux électrodes de raccord, avec leur dispositif d'alimentation en énergie électrique et de mise sous pression, caractérisé en ce qu'il comporte un capteur (avantageusement il induction) permettant de mesurer en fonction du temps le déplacement relatif des électrodes.
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The present invention relates to a device for controlling
welding of steel products, such as concrete bars or sheets,
etc.
Assemblies made by welding metal products
and more especially round or steel sheets, have long been used in many branches of industry.
As regards in particular rounds, in addition to their now conventional application in concrete residential buildings, they are used in particular in the construction of reinforced concrete roads, of the continuous type.
These roads comprise, coated in the mass of concrete, continuous trellises or grids composed of two plane networks, one longitudinal and the other transverse, each made up of steel bars, parallel to each other; each bar of one of the networks is resistance welded with each of the bars of the other network.
For obvious economic reasons, these welds carried out in the factory should be carried out at the highest possible speed, after which, the mesh is transported to the place of use.
Determination of the quality of a batch of mesh made as described above is usually based on the results of four trials. to which are subjected a determined number of welds constituting these mesh; a tangential pullout test, a bending test, a tensile test and a handling test.
If they are not satisfactory, these tests carried out on a determined number of cross members belonging to a whole lot of mesh, can lead either to the rejection of the whole lot, or to very expensive manipulations to start again or to reinforce badly made welds. .
It is therefore important to be able, on the one hand, to control the quality of a weld during its execution, and, if possible, on the other hand, if
the result of this check is not satisfactory, immediately adapt the operational welding conditions so as to improve, in the desired proportion, the quality of a weld recognized as defective.
On the other hand, if we consider the problem of spot welding of steel sheets, of the kind used in the automotive industry,
welding operations in production are carried out in such a way as to obtain welds of uniform strength greater than the minimum imposed. The problem of controlling the quality of the welds carried out is therefore also very important and all the more so as the production rates are high, as is the case in particular in the automotive industry.
There are two categories of quality control of the welds of such products: on the one hand, control by destructive tests (unbuttoning, torsion, shearing, micrography, hardness, fatigue, impact) and on the other hand, control by tests non-destructive (mechanical, x-rays).
The control of the first of these two categories is very efficient and in common use, but it has the disadvantages of requiring a certain time and consuming material. The control of the second category is, still at the present time, relatively limited despite the great interest it can present, in particular in the high rates of industrial mass production.
<EMI ID = 2.1>
industrial device making it possible during the actual operation of the
welding of bars or sheets, quality control of welds, as well
that the immediate adaptation of the operational welding conditions with any guarantee of safety with regard to the destructive tests to which these welds must withstand.
It is precisely such a control device that the applicant has developed and which is the subject of the present invention.
This invention is based on the following considerations.
We know that to perform electrical welding of bars or sheets,
per point, we generally set an optimum value for each of the following quantities: current intensity (at the secondary), force at the electrodes
(compressed air pressure) and welding time (number of periods). At
from the point of view of the welding process 1 check, these three quantities are
to be considered as input or action quantities.
The applicant then had the original idea of designing a
displacement sensor connected in parallel to the electrodes and recording the displacement curve of the electrodes during welding.
This displacement curve can be considered not only as a graph representing the relative displacement of the electrodes, but also as being the physical result of the interventions of the different action quantities, and as such, as a true output quantity
on which any regulation of the welding process can be based.
The device of the application therefore differs clearly from what was known before, in that it is conditioned to involve output quantities, in addition to the action quantities, on which the known methods were solely based.
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lation, comprises, in addition to the actual welding machine, a sensor making it possible to record during welding the relative displacement of the electrodes. As already mentioned above, this device makes it possible to avoid the destruction of the materials on which the tests and controls are carried out.
The device for checking the weld, which is the subject of the present invention, can be used both with round bars and with steel sheets, or even with certain sections, it is used in association with a welding machine, of a type known per se, and comprising in particular, in addition to a frame generally in the form of a U, two connection electrodes, with their device for supplying electrical energy and for pressurizing. This control device is essentially characterized in that it comprises a sensor (advantageously induction) making it possible to measure the relative displacement of the electrodes as a function of time, that is to say in fact either the penetration of the bars one in the other, the expansion of the sheets at the place of their welding.
According to an advantageous variant of this device, LI comprises
in addition, singly or in combination:
- a sensor making it possible to measure the electrical energy dissipated during the welding operation as a function of time,
- a sensor making it possible to measure the pressure exerted on the two welding electrodes as a function of time, by any appropriate means,
- also a sensor making it possible to measure the speed of penetration of the bars one into the other as a function of time,
According to an advantageous form of this device, it further comprises: <EMI ID = 4.1> dage, in which all the parameters actually measured of the welding operation are memorized, such as for example the approach and speed of approach of the electrodes , welding pressure and current, as a function of time, etc ... which, by comparison with corresponding setpoint values, makes it possible to determine the control operations necessary so that the actual welding conditions correspond to those desired and necessary to obtain a weld considered to be correct, in the context of the application considered.
- the various components necessary for the regulation considered, connecting the input and the output of the computer, respectively to the sensors supplying the signals relating to the action quantities considered and to the various sources which can modify these action quantities.
The drawings below show, by way of example, how a device according to that of the invention can be produced.
FIG. 1 schematically shows at 1 and 2 respectively the two ends of the mobile and fixed electrodes of a spot welding machine, operating in the direction of axial approach of the two aforesaid electrodes. The electrode supports 3 and 4 are each provided with an auxiliary arm 5 and 6, respectively supporting the core 7 of an inductive sensor, around a rod 8 and the sensor 9 proper,
According to a particular mode of this device (figure 2),
the core 7 of the sensor can be supported by an elastic blade 10. In this case, the inductive sensor is completely mounted (core and coil) on only one of the electrodes. Such an arrangement is indicated when only
a small clearance between the core and the coil; this avoids any possible deterioration of the sensor, by the effect of decentring the core. The diagram of FIG. 2 shows that the displacement of the core is under the control of the rod 8 by means of the blade 10. This displacement is thus made strictly axial.
When, for reasons of bulk or ease of handling, (case of application to large-sized sheets), it is necessary for the entire sensor device to be on the same side of any one of the electrodes, it is necessary to use with advantage the arrangement of Figure 3, in which the sensor 9 is integral with the frame 11, while the auxiliary arm 5, the rod 8 and the core 7 are integral with the movable electrode 1. The operation of the device according to this figure 3 is understandable. For reasons of simplicity of the drawing, the regulator does not have
been represented.
The devices described above, especially with regard to the inductive sensor, have the following advantages:
- They allow a wide range of displacement, which allows their use in good conditions, for many methods of spot welding application, these devices are from this point of view particularly flexible.
- Due to the absence of mechanical wear, they have a very long life and robustness; they are practically foolproof.
- their high precision and sensitivity of measurement, as well as their absence of mechanical inertia (to which corresponds a response time practically <EMI ID = 5.1>
CLAIMS
1. Device for checking the welding of steel products, comprising a welding machine composed in particular of a frame generally in the form of a U, two connection electrodes, with their device for supplying electrical energy and under pressure, characterized in that it comprises a sensor (preferably induction) making it possible to measure the relative displacement of the electrodes as a function of time.