FR2674467A1 - Flash welding method - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention a pour objet un procédé de soudage d'au moins deux tôles par étincelage. The present invention relates to a method of welding at least two sheets by sparking.
Il est connu pour souder des tôles bout à bout de procéder à un soudage par résistance. It is known to weld sheets end to end to carry out resistance welding.
Pour cela, on place les deux tôles bout à bout et on pratique une phase d'étincelage par passage d'un courant électrique de fort ampérage dans lesdites tôles. For this, the two sheets are placed end to end and a sparking phase is practiced by passing a high amperage electric current through said sheets.
Pendant cette phase d'étincelage, le courant électrique circulant dans les tôles provoque, par effet Joule, dans une première phase intermédiaire appelée phase d'initiation et d'entretien et une. During this sparking phase, the electric current flowing in the sheets causes, by the Joule effect, in a first intermediate phase called the initiation and maintenance phase and one.
seconde phase intermédiaire appelée phase de préforgeage, une fusion et une vaporisation partielledu métal dans la zone de contact desdites tôles.second intermediate phase called the preforging phase, a partial melting and vaporization of the metal in the contact zone of said sheets.
Après cette phase d'étincelage, on pratique une phase de forgeage au cours de laquelle on presse violemment les tôles l'une contre l'autre afin d'éjecter le métal fondu à l'interface entre les deux tôles et provoquer par diffusion en phase solide une liaison soudée. After this sparking phase, a forging phase is practiced during which the sheets are violently pressed against one another in order to eject the molten metal at the interface between the two sheets and cause by phase diffusion solid a welded connection.
Au cours de la phase d'étincelage, on procède à un rapprochement progressif des deux tôles sans pour autant exercer un effort de pression d'une tôle par rapport à une autre. During the sparking phase, there is a gradual approximation of the two sheets without exerting a pressure force of one sheet relative to another.
En effet, au moment où la phase d'étincelage débute, c'est à dire précédant la phase d'initiation et d'entretien, une partie du métal dans la zone de contact entre les deux tôles se vaporise. Indeed, at the moment when the sparking phase begins, that is to say preceding the initiation and maintenance phase, part of the metal in the contact zone between the two sheets vaporizes.
Il est alors nécessaire de rapprocher progressivement ces deux tôles afin d'éviter la création d'un arc électrique ce qui entrainerait un dégagement de chaleur important brûlant littéralement les tôles. Pendant la phase de préformage, il est nécessaire de rapprocher les tôles un peu plus rapidement que pendant la phase d'initiation et d'entretien pour compenser la partie de métal vaporisée. It is then necessary to progressively bring these two sheets closer together in order to avoid the creation of an electric arc which would lead to a significant release of heat literally burning the sheets. During the preforming phase, it is necessary to bring the sheets closer a little faster than during the initiation and maintenance phase to compensate for the part of vaporized metal.
Par contre, lors de la phase de forgeage, les deux tôles doivent être rapidement rapprochées l'une par rapport à l'autre en exerçant un pressage brutal afin d'éjecter le métal fondu et créer la liaison soudée. On the other hand, during the forging phase, the two sheets must be quickly brought together relative to one another by exerting a brutal pressing in order to eject the molten metal and create the welded connection.
Si le rapprochement des deux tôles pendant la phase de forgeage se déroule trop lentement, du métal oxydé risque d'être emprisonné dans la zone de soudure, ce qui est très néfaste aux qualités mécaniques de la liaison. If the bringing together of the two sheets during the forging phase takes place too slowly, oxidized metal risks being trapped in the weld zone, which is very harmful to the mechanical qualities of the connection.
Toute la difficulté, lors du soudage par étincelage de deux tôles mises bout à bout, réside dans le choix de la vitesse de déplacement des deux tôles pendant le soudage. All the difficulty, when sparking two sheets placed end to end, lies in the choice of the speed of movement of the two sheets during welding.
En effet, au cours de la phase d'étincelage, la vitesse ne doit pas être trop faible auquel cas ltétincelage serait irrégulier, ni trop forte ce qui entraînerait un collage prématuré desdites tôles. Indeed, during the sparking phase, the speed must not be too low in which case the sparking would be irregular, or too strong which would cause premature bonding of said sheets.
Au cours de la phase de forgeage, une vitesse, la plus élevée possible, doit être appliquée afin de minimiser la réaction d'oxydation au niveau du plan de joint. During the forging phase, the highest possible speed must be applied in order to minimize the oxidation reaction at the joint plane.
Dans les procédés de soudage par étincelage utilisés jusqu'à présent, chaque tôle à souder est maintenue sur une table de soudage et le mouvement relatif des deux tables est asservi au moyen d'une électronique respectant la loi de déplacement suivante:
Y(t) = B(e (t/tm),l)/(ea - 1) où
B est la longueur étincelée,
tm est le temps d'étincelage,
a est un coefficient variant selon la
nuance du matériau des tôles à souder
Compte tenu de cette loi de déplacement, la vitesse de déplacement des deux tables croit exponentiellement notamment pendant la phase d'étincelage ce qui provoque un étincelage irrégulier et par conséquent un soudage imparfait.In the flash welding processes used up to now, each sheet to be welded is maintained on a welding table and the relative movement of the two tables is controlled by means of an electronics respecting the following displacement law:
Y (t) = B (e (t / tm), l) / (ea - 1) where
B is the sparkling length,
tm is the spark time,
a is a coefficient varying according to the
grade of material to be welded
Given this displacement law, the speed of movement of the two tables increases exponentially, especially during the sparking phase, which causes irregular sparking and therefore imperfect welding.
Par ailleurs, si on augmente la vitesse de déplacement des deux tables de soudage l'une par rapport à l'autre pendant la phase de forgeage, afin de minimiser les phénomènes d'oxydation, on assiste à une réduction de la vitesse de déplacement desdites tables au cours de la phase d'étincelage ce qui entraîne également un étincelage irrégulier et un soudage imparfait. Furthermore, if the speed of movement of the two welding tables is increased relative to one another during the forging phase, in order to minimize the oxidation phenomena, there is a reduction in the speed of movement of the said welding tables. tables during the sparking phase which also results in irregular sparking and imperfect welding.
On voit donc que, compte tenu de cette loi, la vitesse de déplacement des deux tables de soudage pendant la phase d'étincelage et la vitesse de déplacement desdites tables pendant la phase de forgeage sont intimement liées. It can therefore be seen that, taking this law into account, the speed of movement of the two welding tables during the sparking phase and the speed of movement of said tables during the forging phase are intimately linked.
De plus, lors du soudage notamment de deux tôles de forte section, la tension de soudage entre la phase d'étincelage et la phase de forgeage doit être modifiée. In addition, when welding in particular two sheets of large section, the welding voltage between the sparking phase and the forging phase must be modified.
En effet, la tension est plus élevée pendant la phase d'étincelage afin de palier à l'irrégularité d'étincelage. In fact, the voltage is higher during the sparking phase in order to compensate for the sparking irregularity.
La présente invention a donc pour but de proposer un procédé de soudage par étincelage permettant de s'affranchir de ces inconvénients. The object of the present invention is therefore to propose a method of sparking welding enabling these drawbacks to be overcome.
La présente invention a pour objet un procédé de soudage par étincelage d'au moins deux tôles comprenant, d'une part, une phase d'étincelage dans laquelle on rapproche progressivement les tôles placées bout à bout et on fait passer un courant électrique de fort ampérage dans lesdites tôles pour provoquer, par effet Joule, une fusion et une vaporisation partielle du métal dans la zone de contact desdites tôles et, d'autre part, une phase de forgeage par pressage brutal desdites tôles pour créer par diffusion en phase solide une liaison soudée, caractérisé en ce que la vitesse de déplacement des deux tôles l'une par rapport à l'autre pendant la phase d'étincelage est indépendante de la vitesse de déplacement desdites tôles pendant la phase de forgeage. The subject of the present invention is a process for sparking welding of at least two sheets comprising, on the one hand, a sparking phase in which the sheets placed end to end are gradually brought closer together and a strong electric current is passed through. amperage in said sheets to cause, by Joule effect, a partial melting and vaporization of the metal in the contact zone of said sheets and, on the other hand, a forging phase by brutal pressing of said sheets to create by diffusion in solid phase a welded connection, characterized in that the speed of movement of the two sheets relative to each other during the sparking phase is independent of the speed of movement of said sheets during the forging phase.
La vitesse de déplacement des tôles pendant la phase d'étincelage est de 2 à 4 mm par seconde et la vitesse de déplacement desdites tôles pendant la phase de forgeage est de 5 à 8mm par seconde. The speed of movement of the sheets during the sparking phase is 2 to 4 mm per second and the speed of movement of said sheets during the forging phase is 5 to 8 mm per second.
Le déplacement des tôles l'une par rapport à l'autre au cours de chaque phase est constante et linéaire. The movement of the sheets relative to each other during each phase is constant and linear.
La phase d'étincelage se décompose en une première phase intermédiaire dite phase d'initiation et d'entretien pendant laquelle on rapproche les tôles l'une par rapport à l'autre à une vitesse de 2 à 4 mm/s et une seconde phase intermadiaire dite phase de préforgeage pendant laquelle on rapproche les tôles à une vitesse supérieure à la vitesse de déplacement pendant la phase d'initiation et d'entretien, de l'ordre de 3 à 5 mm/s. The sparking phase is broken down into a first intermediate phase known as the initiation and maintenance phase during which the sheets are brought closer to each other at a speed of 2 to 4 mm / s and a second phase so-called pre-forging phase during which the plates are brought together at a speed greater than the speed of movement during the initiation and maintenance phase, of the order of 3 to 5 mm / s.
Les caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple, faite en référence aux dessins annexés, dans lesquels:
- la Fig. 1 est une vue schématique montrant le soudage des deux tôles par étincelage,
- la Fig. 2 est un diagramme représentant le déplacement des tôles en fonction du temps, avec le procédé selon l'invention.The characteristics and advantages of the invention will appear during the description which follows, given solely by way of example, made with reference to the accompanying drawings, in which:
- Fig. 1 is a schematic view showing the welding of the two sheets by sparking,
- Fig. 2 is a diagram representing the movement of the sheets as a function of time, with the method according to the invention.
- la Fig. 3 est un diagramme représentant une variante de réalisation du déplacement des tôles en fonction du temps, avec le procédé selon l'invention. - Fig. 3 is a diagram showing an alternative embodiment of the movement of the sheets as a function of time, with the method according to the invention.
Le procédé de soudage par étincelage d'au moins deux tôles 1 et 2 comprend, d'une part, une phase d'étincelage dans laquelle on rapproche progressivement les tôles 1 et 2 placées bout à bout et on fait passer un courant électrique I de fort ampérage dans ledites tôles pour provoquer, par effet
Joule, une fusion et une vaporisation partielle du métal dans la zone de contact desdites tôles et, d'autre part, une phase de forgeage par pressage brutal des tôles avec un effort F pour créer par diffusion en phase solide une liaison soudée 3.The sparking welding process of at least two sheets 1 and 2 comprises, on the one hand, a sparking phase in which the sheets 1 and 2 placed end to end are gradually brought together and an electric current I of high amperage in said sheets to cause, by effect
Joule, a partial melting and vaporization of the metal in the contact zone of said sheets and, on the other hand, a forging phase by brutal pressing of the sheets with an effort F to create by diffusion in solid phase a welded connection 3.
Comme représenté sur la Fig. 1, chaque tôle 1 et 2 est fixée sur un organe respectivement 4 et 5 permettant de déplacer les tôles l'une par rapport à l'autre. As shown in Fig. 1, each sheet 1 and 2 is fixed to a member respectively 4 and 5 making it possible to move the sheets relative to one another.
Ces organes 4 et 5 sont de préférence des tables mobiles d'un dispositif de soudage par étincelage. These members 4 and 5 are preferably mobile tables of a spark welding device.
La vitesse de déplacement des deux tôles 1 et 2 l'une par rapport à l'autre pendant la phase d'étincelage est indépendante de la vitesse de déplacement de ces tôles pendant la phase de forgeage. The speed of movement of the two sheets 1 and 2 relative to each other during the sparking phase is independent of the speed of movement of these sheets during the forging phase.
La Fig. 2 représente le déplacement des organes 4 et 5 c'est à dire des tôles 1 et 2, en fonction du temps. Fig. 2 represents the movement of the members 4 and 5, that is to say of the sheets 1 and 2, as a function of time.
Sur ce diagramme, le segment de droite A correspond au déplacement des organes 4 et 5, donc des tôles 1 et 2 l'une par rapport à l'autre, pendant la phase d'étincelage pour une longueur étincelée 11 et un temps d'étincelage tl. On this diagram, the line segment A corresponds to the displacement of the members 4 and 5, therefore of the sheets 1 and 2 relative to each other, during the sparking phase for a sparking length 11 and a time of sparkling tl.
La vitesse de déplacement pendant cette phase d'étincelage est constante et linéaire, de l'ordre de 2 à 4mm/s. The speed of movement during this sparking phase is constant and linear, of the order of 2 to 4mm / s.
Le segment B correspond au déplacement des organes 4 et 5 donc des tôles 1 et 2 l'une par rapport à l'autre, pendant la phase de forgeage pour une longueur forgée 12 et un temps de forgeage t2. The segment B corresponds to the movement of the members 4 and 5 therefore of the sheets 1 and 2 relative to one another, during the forging phase for a forged length 12 and a forging time t2.
La vitesse de déplacement pendant cette phase de forgeage est constante et linéaire, de l'ordre de 5 à 8 mm/s. The speed of movement during this forging phase is constant and linear, of the order of 5 to 8 mm / s.
La Fig. 3 représente une variante du déplacement des organes 4 et 5, c'est à dire des tôles 1 et 2, en fonction du temps. Fig. 3 shows a variant of the movement of the members 4 and 5, that is to say of the sheets 1 and 2, as a function of time.
Sur ce diagramme, le segment de droite A' correspond au déplacement des organes 4 et 5, donc des tôles 1 et 2 l'une par rapport à l'autre pendant la phase d'initiation et d'entretien. On this diagram, the line segment A ′ corresponds to the displacement of the members 4 and 5, therefore of the sheets 1 and 2 relative to each other during the initiation and maintenance phase.
La vitesse de déplacement pendant cette phase d'initiation et d'entretien est constante et linéaire, de l'ordre de 2 à 4 mm/s. The speed of movement during this initiation and maintenance phase is constant and linear, of the order of 2 to 4 mm / s.
Le segment B' correspond au déplacement des organes 4 et 5 donc des tôles 1 et 2 l'une par rapport à l'autre pendant la phase de préforgeage. The segment B 'corresponds to the displacement of the members 4 and 5 therefore of the sheets 1 and 2 relative to one another during the preforging phase.
La vitesse de déplacement pendant cette phase de préforgeage est constante et linéaire, supérieure à la vitesse de déplacement pendant la phase d'inititation et d'entretien, de l'ordre de 3 à 5 mm/s. The speed of movement during this pre-forging phase is constant and linear, greater than the speed of movement during the initiation and maintenance phase, of the order of 3 to 5 mm / s.
Le segment C' correspond au déplacement des organes 4 et 5 dans les tôles 1 et 2 l'une par rapport à l'autre, pendant la phase de forgeage. The segment C 'corresponds to the displacement of the members 4 and 5 in the sheets 1 and 2 relative to one another, during the forging phase.
La vitesse de déplacement pendant cette phase de forgeage est constante et linéaire, de l'ordre de 5 à 8 mm/s
Un tel procédé de soudage par étincelage permet de simplifier considérablement les réglages des paramètres de déplacement des tôles l'une par rapport à l'autre.The speed of movement during this forging phase is constant and linear, of the order of 5 to 8 mm / s
Such a flash welding process makes it possible to considerably simplify the settings of the parameters for moving the sheets relative to one another.
En effet, dans le procédé selon la présente l'invention, les paramètres de déplacement sont fonction uniquement de la nuance de l'acier à souder. In fact, in the method according to the present invention, the displacement parameters are a function only of the grade of the steel to be welded.
De plus, l'étincelage est régulier ce qui permet de diminuer la longueur étincelée et par conséquent le temps d'étincelage si bien que les risques d'oxydation au niveau du plan de joint des deux tôles sont minimisés. In addition, the sparking is regular which reduces the sparking length and therefore the sparking time so that the risk of oxidation at the joint plane of the two sheets is minimized.
Ainsi, le procédé selon la présente invention permet de souder des nuances d'acier considérées auparavant non soudables par étincelage. Thus, the method according to the present invention makes it possible to weld grades of steel previously considered non-weldable by sparking.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9103649A FR2674467B1 (en) | 1991-03-26 | 1991-03-26 | SPARKING WELDING PROCESS. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9103649A FR2674467B1 (en) | 1991-03-26 | 1991-03-26 | SPARKING WELDING PROCESS. |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2674467A1 true FR2674467A1 (en) | 1992-10-02 |
| FR2674467B1 FR2674467B1 (en) | 1995-05-19 |
Family
ID=9411137
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR9103649A Expired - Fee Related FR2674467B1 (en) | 1991-03-26 | 1991-03-26 | SPARKING WELDING PROCESS. |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR2674467B1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115488481A (en) * | 2022-11-03 | 2022-12-20 | 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 | Method for reducing width of spheroidizing annealing zone of hypereutectoid steel rail joint |
| WO2024108919A1 (en) * | 2022-11-24 | 2024-05-30 | 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 | Method for improving quality of medium-carbon low-alloy steel rail flash welding joints |
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| FR741437A (en) * | ||||
| FR1135715A (en) * | 1955-11-22 | 1957-05-03 | Ckd Ceska Lipa Narodni Podnik | Electric flash welding of metals |
| US3548144A (en) * | 1968-07-02 | 1970-12-15 | Taylor Winfield Corp | Method and apparatus for controlling the platen of a flash welder |
-
1991
- 1991-03-26 FR FR9103649A patent/FR2674467B1/en not_active Expired - Fee Related
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| WO2024108919A1 (en) * | 2022-11-24 | 2024-05-30 | 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 | Method for improving quality of medium-carbon low-alloy steel rail flash welding joints |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2674467B1 (en) | 1995-05-19 |
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| ST | Notification of lapse |