Procédé et dispositif pour contrôler le soudage par résistance
La présente invention est relative à un procédé et à un dispositif pour contrôler le soudage par résistance au cours même de l'opération de soudage.
Lors d'une campagne de soudage, il importe de maintenir les conditions de travail de manière à permettre la réalisation de soudures présentant une résistance maximale.
Le maintien de telles conditions de travail du processus de soudage par résistance peut se faire par le biais de la puissance électrique (courant de soudage), les deux autres paramètres bien connus, à savoir l'effort aux électrodes et le temps de soudage étant fixés à des valeurs conformes à l'application visée (type de produits à souder). L'évolution des électrodes au cours de la production (usure), la remise à forme de celles-ci (fraisage) ou leur remplacement nécessitent généralement l'adaptation de la puissance électrique précitée. Si celleci est insuffisante, les soudures seront défectueuses, par suite d'une résistance trop faible ou d'un risque de collage. Une puissance excessive provoque une usure trop rapide des électrodes et peut aboutir systématiquement pour chaque soudure au phénomène de
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éjection de la matière fondue de l'interface des tôles soudées,
ce qui risque de déforcer les assemblages réalisés. Ces considérations montrent que la puissance électrique doit être maintenue dans des limites données,les valeurs inférieures et supérieures
de ces limites pouvant varier au cours de la production, par exemple à la suite de l'évolution des électrodes.
Dans certains cas, l'adaptation de la puissance électrique à sa valeur optimale peut présenter des difficultés, car elle doit être effectuée sans que l'opérateur dispose d'une information objective sur la qualité de la soudure réalisée.
La présente invention a précisément pour objet de définir un moyen applicable à la production industrielle de grande série, permettant de maintenir, de préférence automatiquement, les conditions de soudage à leurs valeurs optimales.
Cette invention est basée sur la constatation que lors d'une production courante, telle que par exemple l'assemblage de carrosserie automobile, un certain nombre de soudures sont le siège du phénomène de projections.
Le demandeur a eu alors l'idée originale que la fréquence de ces projections pouvait être indicative du niveau de la qualité des soudures. Si l'énergie de soudage est trop faible, il n'y a pas de projections ou très peu avec un risque de points collés. Si l'énergie de soudage est trop élevée, tous les points ou un grand nombre d'entre eux sont le siège de projections avec risque de déforcement à la suite d'une pénétration excessive des électrodes et d'une perte de matière à l'endroit de la soudure.,
En conséquence, le procédé objet de la présente invention, est essentiellement caractérisé en ce que, pendant la
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qui sont le siège de projections, on détermine le niveau de la qualité des soudures en fonction de la fréquence des projections se produisant durant le soudage et on réagit en conséquence sur les conditions de soudage.
Suivant une modalité de l'invention, on détecte les points de soudure qui sont le siège de projections, en me-
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préférence dans la direction parallèle à l'axe du porte-électrode.
Dans le cas où on mesure l'accélération des deux porte-électrode, on effectue la différence des accélérations détectées pour obtenir l'accélération relative entre les deux porteélectrode, la dite accélération relative étant prise en considération pour la détermination de la fréquence des projections.
Suivant une autre modalité de l'invention, la condition de soudage sur laquelle on réagit est la puissance électrique de soudage.
Suivant l'invention, on adapte la puissance de soudage, de manière à maintenir le pourcentage de projections dans des limites données, fixées au préalable, cette adaptation se faisant comme suit : on effectue le calcul du pourcentage des projections sur un certain nombre de soudures et si ce pourcentage est inférieur à la limite inférieure, on augmente la puissance électrique; si ce pourcentage est supérieur à la limite supérieure, on diminue la puissance électrique.
Cette modalité est avantageuse dans le cas d'une production courante où il est pratiquement impossible d'éviter les projections par suite de variations dans la disposition des tôles ou dans l'état des électrodes.
Egalement suivant l'invention, l'adaptation de la puissance électrique est effectuée dans des limites prédéterminées, et on détecte les cas où la puissance électrique sort de ces limites, par le biais de signaux d'alerte. Un tel cas peut se présenter par exemple si les électrodes sont de trop petit diamètre ou trop fortement endommagées, car alors les projections se produisent pour une puissance trop faible.
Suivant une variante de l'invention, on adapte la puissance électrique à la valeur la plus élevée possible, mais inférieure à celle provoquant des projections. Dans ce but, on
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aux projections et on fixe la puissance de travail à cette valeur diminuée d'un seuil donné.
Cette modalité est particulièrement intéressante dans le cas d'une production très soignée, telle que par exemple pour le soudage de réservoirs d'essence ou l'étanchéité doit être rigoureusement obtenue. Dans de tels cas, il y a lieu de veiller
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la condition de soudage sur laquelle on réagit est le temps de soudage. Dans ce cas, on interrompt le courant électrique de soudage dès que l'on détecte des projections.
Lorsqu'on effectue le soudage d'un acier revêtu, il se produit un phénomène transitoire dû à l'élimination du re-
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transitoire ne doit pas être pris en considération dans la détection des projections suivant l'invention, et à cette fin, on temporise cette détection pendant les premiers cycles de soudage
(de 1 à 5 cycles).
La présente invention a également pour objet un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé décrit ci-dessus.
Le dispositif, objet de la présente invention, est essentiellement caractérisé en ce qu'il est constitué d'au, moins un accéléromètre fixé sur le porte-électrode d'une machine à souder par résistance, l'axe de mesure de l'accéléromètre étant de préférence parallèle à l'axe, du porte-électrode.
Cet accéléromètre peut être fixé aussi bien sur le porte-électrode mobile que sur le porte-électrode fixe dans le cas d'une machine à souder stationnaire.
Un tel accéléromètre est utilisable également dans le cas d'une pince à souder portative.
La machine à souder peut être une soudeuse par point, à molette, à trains d'impulsions, une presse de soudage
(par bossage) . Evidemment, le dispositif peut être constitué de deux accéléromètres fixés à raison d'un par perte-électrode.
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geusement constitué d'un système piézoélectrique.
Le dispositif suivant l'invention comprend également un appareillage électronique équipé pour traiter le signal de l'accéléromètre et pour ensuite soit réagir sur la puissance électrique de soudage, soit interrompre le passage du courant électrique.
Les figures 1 à 4 sont données à. titre d'exemple non limitatif, pour bien faire comprendre l'invention.
La figure 1 représente un montage simple d'un accéléromètre sur un porte-électrode. La figure 2 est un enregistrement obtenu dans le cas d'un acier non revêtu de 1 mm d'épaisseur, par un accéléromètre placé sur le porte-électrode mobile d'une machine stationnaire, sans phénomène de projections. La figure 3 est relative à un enregistrement semblable à celui de la figure 2, mais avec phénomène de projections.
La figure. 4 est relative à des enregistrements
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épaisseur, revêtu d'un mélange de zinc et d'aluminium avec uniquement la phase de soudage représentée.
Suivant la figure 1, l'électrode de soudage 1 est montée sur le porte-électrode 2. Ce dernier est muni d'une bride
3 de fixation de l'accéléromètre 4 destiné à mesurer l'accélération dans la direction de l'axe du porte-électrode 2.
Cette disposition présente les avantages d'un montage simple et peu encombrant, ainsi que d'une grande fiabilité de détection. L'accéléromètre est de préférence constitué d'un système piézoélectrique.
Suivant la figure 2, la partie supérieure a est relative au courant de soudage et les signaux 5 représentent le passage du courant électrique pendant la phase de soudage proprement dite.
La partie inférieure b est relative à l'enregistrement des accélérations et comprend les différentes parties suivantes :
- 6 correspondant à la descente du porte-électrode,
- 7 correspondant à l'accostage du porte-électrode sur les . tôles,
- 8 représentant le temps d'accostage, <EMI ID=9.1>
- 11 correspondant à la remontée du porte-électrode,
- 12 relative à la butée du porte-électrode dans le bâti de la machine à souder. <EMI ID=10.1>
ristiques que celles de la figure 2, avec l'exception que pendant
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l'accéléromètre. On a donc observe des projections pendant le soudage de l'acier concerné.
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trement de l'accéléromètre dans le cas d'un acier revêtu. Le signal 14 enregistré n'est pas l'indication de projections, mais
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d'un acier revêtu avec phénomène de projections pendant la phase de soudage. Ces projections sont indiquées par le signal 13 de
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cours des premiers cycles de soudage.
Pour ne pas tenir compte de ce phénomène transitoire, comme déjà dit précédemment, on temporise la détection de l'accéléromètre pendant les premiers cycles de soudage ( de 1 à 5 cyc le s) .
Le domaine d'application du détecteur de projections est vaste et comprend notamment, en ce qui concerne les aciers :
- acier non revêtu : acier doux, acier à haute résistance. <EMI ID=15.1> conductrice (par exemple zincrométal), mélange Zn-Al (galvalume) . etc...
REVENDICATIONS
1. Procédé pour contrôler le soudage par résistance, caractérisé en ce que, pendant la phase du soudage proprement dit, on détecte les points de soudure qui sont le siège de projections, on détermine le niveau de la qualité des soudures
en fonction de la fréquence des projections se produisant durant
le soudage et on réagit en conséquence sur les conditions de soudage.
Method and device for controlling resistance welding
The present invention relates to a method and a device for controlling resistance welding during the welding operation itself.
During a welding campaign, it is important to maintain working conditions so as to allow the production of welds with maximum strength.
Maintaining such working conditions of the resistance welding process can be done by means of electric power (welding current), the two other well-known parameters, namely the force at the electrodes and the welding time being fixed. at values in accordance with the intended application (type of products to be welded). The evolution of the electrodes during production (wear), their reshaping (milling) or their replacement generally requires the adaptation of the aforementioned electrical power. If this is insufficient, the welds will be defective, due to too low resistance or a risk of sticking. Excessive power causes the electrodes to wear too quickly and can systematically lead to the phenomenon of
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ejection of the molten material from the interface of the welded sheets,
which risks destroying the assemblies made. These considerations show that the electrical power must be kept within given limits, the lower and upper values.
these limits may vary during production, for example following the evolution of the electrodes.
In certain cases, the adaptation of the electric power to its optimal value can present difficulties, because it must be carried out without the operator having objective information on the quality of the weld produced.
The object of the present invention is precisely to define a means applicable to industrial mass production, making it possible to maintain, preferably automatically, the welding conditions at their optimal values.
This invention is based on the observation that during a current production, such as for example the assembly of automobile bodywork, a certain number of welds are the seat of the phenomenon of projections.
The applicant then had the original idea that the frequency of these projections could be indicative of the level of quality of the welds. If the welding energy is too low, there is no projection or very little with a risk of stuck points. If the welding energy is too high, all or a large number of the points are the seat of projections with risk of deformation due to excessive penetration of the electrodes and loss of material at the place of welding.,
Consequently, the process which is the subject of the present invention is essentially characterized in that, during the
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which are the seat of splashes, the level of quality of the welds is determined as a function of the frequency of splashes occurring during welding and the reaction is reacted accordingly on the welding conditions.
According to a method of the invention, the welding points which are the seat of projections are detected, by means of
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preferably in the direction parallel to the axis of the electrode holder.
In the case where the acceleration of the two electrode holders is measured, the difference in accelerations detected is carried out to obtain the relative acceleration between the two electrode holders, said relative acceleration being taken into account for determining the frequency of the projections.
According to another embodiment of the invention, the welding condition on which one reacts is the electric welding power.
According to the invention, the welding power is adapted, so as to keep the percentage of projections within given limits, fixed beforehand, this adaptation being done as follows: the percentage of projections is calculated on a certain number of welds and if this percentage is lower than the lower limit, the electric power is increased; if this percentage is higher than the upper limit, the electric power is reduced.
This method is advantageous in the case of current production where it is practically impossible to avoid projections due to variations in the arrangement of the sheets or in the state of the electrodes.
Also according to the invention, the adaptation of the electric power is carried out within predetermined limits, and the cases where the electric power leaves these limits are detected, by means of warning signals. Such a case can arise, for example, if the electrodes are too small in diameter or too badly damaged, because then the projections occur for too low a power.
According to a variant of the invention, the electrical power is adapted to the highest possible value, but lower than that causing projections. For this purpose, we
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to the projections and the working power is fixed at this value minus a given threshold.
This method is particularly advantageous in the case of very careful production, such as for example for the welding of gasoline tanks or the seal must be rigorously obtained. In such cases, care should be taken
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the welding condition on which we react is the welding time. In this case, the electric welding current is interrupted as soon as projections are detected.
When welding coated steel, a transient phenomenon occurs due to the elimination of the
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transient must not be taken into account in the detection of projections according to the invention, and for this purpose, this detection is delayed during the first welding cycles
(from 1 to 5 cycles).
The present invention also relates to a device for implementing the method described above.
The device, object of the present invention, is essentially characterized in that it consists of at least one accelerometer fixed on the electrode holder of a resistance welding machine, the measurement axis of the accelerometer preferably being parallel to the axis, of the electrode holder.
This accelerometer can be fixed as well on the mobile electrode holder as on the fixed electrode holder in the case of a stationary welding machine.
Such an accelerometer can also be used in the case of a portable welding gun.
The welding machine can be a spot, wheel, pulse train, welding press
(by boss). Obviously, the device can consist of two accelerometers fixed at the rate of one per loss-electrode.
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suitably made up of a piezoelectric system.
The device according to the invention also comprises electronic equipment equipped to process the signal from the accelerometer and then either react on the electrical welding power, or interrupt the passage of electric current.
Figures 1 to 4 are given at. by way of nonlimiting example, to make the invention clear.
FIG. 1 represents a simple mounting of an accelerometer on an electrode holder. FIG. 2 is a recording obtained in the case of an uncoated steel 1 mm thick, by an accelerometer placed on the mobile electrode holder of a stationary machine, without the phenomenon of projections. FIG. 3 relates to a recording similar to that of FIG. 2, but with the phenomenon of projections.
The figure. 4 relates to records
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thickness, coated with a mixture of zinc and aluminum with only the welding phase shown.
According to Figure 1, the welding electrode 1 is mounted on the electrode holder 2. The latter is provided with a flange
3 for fixing the accelerometer 4 intended to measure the acceleration in the direction of the axis of the electrode holder 2.
This arrangement has the advantages of a simple and space-saving assembly, as well as a high detection reliability. The accelerometer preferably consists of a piezoelectric system.
According to FIG. 2, the upper part a relates to the welding current and the signals 5 represent the passage of the electric current during the actual welding phase.
The lower part b relates to the recording of accelerations and includes the following different parts:
- 6 corresponding to the descent of the electrode holder,
- 7 corresponding to the approach of the electrode holder on the. sheets,
- 8 representing the docking time, <EMI ID = 9.1>
- 11 corresponding to the rise of the electrode holder,
- 12 relating to the stop of the electrode holder in the frame of the welding machine. <EMI ID = 10.1>
as in Figure 2, with the exception that during
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the accelerometer. We therefore observed projections during the welding of the steel concerned.
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trement of the accelerometer in the case of coated steel. The signal 14 recorded is not an indication of projections, but
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of a steel coated with spattering phenomenon during the welding phase. These projections are indicated by signal 13 of
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during the first welding cycles.
In order not to take this transient phenomenon into account, as already mentioned above, the detection of the accelerometer is delayed during the first welding cycles (from 1 to 5 cyc s).
The field of application of the projection detector is wide and includes in particular, with regard to steels:
- uncoated steel: mild steel, high strength steel. <EMI ID = 15.1> conductive (for example zincrometal), Zn-Al mixture (galvalume). etc ...
CLAIMS
1. Method for controlling resistance welding, characterized in that, during the actual welding phase, the welding points which are the seat of projections are detected, the level of quality of the welds is determined
as a function of the frequency of projections occurring during
welding and we react accordingly to the welding conditions.