CH639019A5

CH639019A5 - Procede et dispositif de soudage par resistance.

Info

Publication number: CH639019A5
Application number: CH516580A
Authority: CH
Inventors: Jacques Defourny
Original assignee: Centre Rech Metallurgique
Priority date: 1964-04-22
Filing date: 1980-07-04
Publication date: 1983-10-31
Also published as: DE3025515A1; GB2055318A; GB2055318B

Description

La présente invention est relative à un procédé et à un dispositif de soudage par résistance.

Lors d'une campagne de soudage, il importe de maintenir les conditions de travail de manière à permettre la réalisation de soudure 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 nécessite généralement l'adaptation de la puissance électrique précitée. Si celle-ci 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 projection qui est un phénomène d'instabilité temporaire dû à l'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 titulaire 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 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.

On peut détecter les points de soudure qui sont le siège de projections, en mesurant l'accélération d'au moins un des deux porte-électrode, de préférence dans la direction parallèle à l'axe du porte-électrode.

Dans le cas où on mesure l'accélération des deux porte-électrode, on peut effectuer la différence des accélérations détectées pour obtenir l'accélération relative entre les deux porte-électrode, ladite accélération relative étant alors prise en considération pour la détermination de la fréquence des projections.

Selon une forme d'exécution de 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.

Ce procédé est avantageux dans le cas d'une production courante où il est pratiquement impossible d'éviter les projections par

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suite de variations dans la disposition des tôles ou dans l'état des électrodes.

On peut aussi adapter la puissance électrique dans des limites prédéterminées, et détecter 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 recherche de temps en temps la puissance électrique donnant lieu 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 où l'étanchéité doit être rigoureusement obtenue. Dans de tels cas, il y a lieu de veiller à minimiser les projections.

Suivant encore une autre forme d'exécution de l'invention, 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 revêtement au cours des premiers cycles de soudage. Ce phénomène transitoire ne doit pas être pris en considération dans la détection des projections suivant l'invention et, à cette fin, on peut temporiser cette détection pendant les premiers cycles de soudage (de 1 à 5 cycles).

Le dispositif pour la mise en œuvre de l'invention est caractérisé en ce qu'il est constitué d'au moins un accéléromètre fixé sur au moins un porte-électrode d'une machine à .souder par résistance et destiné à mesurer l'accélération 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 porte-électrode.

Suivant l'invention, l'accéléromètre est avantageusement constitué d'un système piézo-électrique.

Le dispositif 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 fig. 1 à 4 sont données à titre d'exemple non limitatif, pour bien faire comprendre l'invention.

La fig. 1 représente un montage simple d'un accéléromètre sur un porte-électrode.

La fig. 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.

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La fig. 3 est relative à un enregistrement semblable à celui de la fig. 2, mais avec phénomène de projections.

La fig. 4 est relative à des enregistrements obtenus par un accéléromètre dans le cas d'un acier de 0,6 mm d'épaisseur, revêtu d'un mélange de zinc et d'aluminium avec uniquement la phase de soudage représentée.

Suivant la fig. 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 fig. 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;

— 9 représentant le temps de soudage; cette partie ne comporte pas d'oscillations: on n'a pas observé de projections pendant le soudage;

— 10 relative au temps de maintien après soudage;

— 11 correspondant à la remontée du porte-électrode, et

— 12 relative à la butée du porte-électrode dans le bâti de la machine à souder.

Sur la fig. 3, on retrouve les mêmes caractéristiques que celles de la fig. 2, avec l'exception que pendant la phase de soudage proprement dite 9 apparaît le signal 13 de l'accéléromètre. On a donc observé des projections pendant le soudage de l'acier concerné.

Sur la fig. 4, le diagramme al est relatif au passage du courant électrique pendant la phase de soudage proprement dit (signaux 5) et le diagramme bj est relatif à l'enregistrement de l'accéléromètre dans le cas d'un acier revêtu. Le signal 14 enregistré n'est pas l'indication de projections, mais d'un phénomène transitoire dû à l'élimination du revêtement au cours des premiers cycles de soudage.

Les diagrammes a2 et b2 sont relatifs au soudage d'un acier revêtu avec phénomène de projections pendant la phase de soudage. Ces projections sont indiquées par le signal 13 de l'accéléromètre. Comme dans le diagramme bl5 le signal 14 est l'indication d'un phénomène dû à l'élimination du revêtement au 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 cycles).

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, et

— acier revêtu: galvanisé, plombé, électrozingué, peinture conductrice (par exemple zincrométal), mélange Zn-Al (galvalume), etc.

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1. Procédé de conduite d'une opération de 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.

2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'on détecte les points de soudure qui sont le siège de projections en mesurant l'accélération d'au moins un des deux porte-électrode.

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REVENDICATIONS

3. Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce que, 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 porte-électrode, ladite accélération relative étant prise en considération pour la détermination de la fréquence des projections.

4. Procédé suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la condition de soudage sur laquelle on réagit est la puissance électrique de soudage.

5. Procédé suivant la revendication 4, caractérisé en ce que l'on adapte la puissance de soudage de manière à maintenir le pourcentage de projections dans des limites données, 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.

6. Procédé suivant l'une des revendications 4 et 5, caractérisé en ce que l'adaptation de la puisance électrique est effectuée dans des limites prédéterminées et on détecte les cas où la puissance élestrique sort de ces limites par le biais de signaux d'alerte.

7. Procédé suivant la revendication 4, caractérisé en ce que l'on adapte la puissance élestrique à la valeur la plus élevée possible,

mais inférieure à celle provoquant des projections.

8. Procédé suivant la revendication 7, caractérisé en ce que l'on recherche de temps en temps la puissance électrique donnant lieu aux projections et on fixe la puissance de travail à cette valeur diminuée d'un seuil donné.

9. Procédé suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la condition de soudage sur laquelle on réagit est le temps de soudage.

10. Procédé suivant la revendication 9, caractérisé en ce que l'on interrompt le courant électrique de soudage dès que l'on détecte des projections.

11. Procédé suivant l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que, lorsqu'on effectue le soudage d'un acier revêtu, la détection des projections est temporisée pendant au maximum les cinq premiers cycles de soudage.

12. Dispositif pour la mise en œuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce qu'il est constitué d'au moins un accéléromètre fixé sur au moins un porte-électrode d'une machine à souder par résistance et destiné à mesurer l'accélération du porte-électrode.

13. Dispositif suivant la revendications 12, caractérisé en ce que l'accélêromètre est constitué d'un système piézoélectrique.

14. Dispositif suivant l'une des revendications 12 et 13, caractérisé en ce qu'il 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.