FR2892037A1 - Procede de soudage par points entre deux toles presentant au moins une surface electriquement isolante et machine pour la mise en oeuvre de ce procede - Google Patents

Abstract

Selon le procédé de soudage par points de ('invention :- on réalise un contact électrique entre les deux tôles en au moins un point ;- on applique aux électrodes en contact sous pression avec les tôles un courant électrique d'intensité croissante;- on détecte la rupture de l'isolation électrique entre les tôles qui viennent en contact l'une avec l'autre par leurs faces de liaison ;- on effectue le soudage entre les tôles, au point de contact entre les électrodes et les tôles, par application d'un courant électrique contrôlé entre les deux électrodes de la pince de soudage et d'une pression régulée des deux électrodes .

Description

L'invention concerne un procédé de soudage par points entre deux tôles

présentant au moins une surface électriquement isolante, et la machine réalisant ce procédé. Le soudage par points des tôles, que l'on rencontre en particulier dans le secteur de la réparation automobile, est de plus en plus fréquemment mis en oeuvre pour une paire de tôles présentant des caractéristiques variables d'un point de soudage à l'autre pour la même paire de tôles ou d'une paire de tôles à l'autre. Parmi ces caractéristiques variables influant sur la réalisation du soudage, outre les caractéristiques classiques (épaisseur des tôles, conductivité électrique....), on doit aussi prendre en considération des tôles comportant des matériaux isolants sur l'une au moins de leurs deux surfaces. Ces matériaux isolants peuvent avoir diverses origines et compositions : cataphorèse, apprêts, colles d'assemblage, d'éventuelles traces de mastic et/ou de peinture du fait d'une mauvaise préparation des tôles.... Le soudage par points des tôles est cependant de plus en plus fréquemment nécessaire pour des tôles comportant des matériaux isolants sur l'une au moins de leurs deux faces et pour lesquelles, du fait de la présence de cette couche ou de ce revêtement isolant, le soudage est plus difficile à maîtriser. On rencontre en outre de nombreux cas de figures différents, selon que le revêtement (ou matériau) isolant est, pour une tôle donnée de la paire de tôles à souder, et pour l'emplacement ponctuel où doit être réalisée la soudure, disposé sur la face arrière, opposée à l'autre tôle, et/ou sur la face avant ou face de liaison tournée vers l'autre tôle. Les procédés de soudage par résistance de l'art antérieur ne permettent pas d'effectuer des soudures fiables dans ces circonstances et l'emploi d'une machine à souder se traduit bien trop souvent par des soudures impropres, et parfois par la destruction des pièces à souder, et l'endommagement, voir la destruction des électrodes de la machine à souder. Dans le meilleur des cas, intervenant toutefois rarement, on 35 obtient une soudure médiocre dont le noyau comporte des inclusions de scories de matériaux partiellement brûlés et des cratères provoqués par les gaz dégagés lors de la combustion des matériaux. Dans le cas le plus courant, en fondant ou en brûlant, les matériaux permettent aux tôles assemblées de se rapprocher et d'entrer progressivement en contact. Cependant, au moment où les tôles entrent en contact l'une avec l'autre, alors que l'effort de serrage nécessaire à l'accomplissement d'un bon point de soudure n'est pas encore atteint, les quelques milliers d'ampères requis pour effectuer un point de soudure créent un arc qui se traduit par une expulsion de métal incandescent, vidant littéralement le point de soudure. Cette soudure peut parfois avoir un aspect acceptable vu de l'extérieur, mais sa résistance à l'arrachement est nulle. Dans le pire des cas, les effets précités sont aggravés soit par une approche encore plus lente des tôles, soit par un courant de soudage plus important. Dans ce dernier cas, l'arc est tel qu'il ne se contente pas de vider le noyau de soudure, mais il creuse des cratères dans les tôles au point de les perforer de part en part. De plus, la température de l'arc est telle qu'elle parvient à faire fondre les électrodes, dans lesquelles pénètrent des particules d'acier provenant de la fusion des tôles, ce qui les rend inutilisables. Classiquement, le soudage par point des tôles comportant des matériaux isolants à leur surface est réalisé selon des techniques empiriques et/ou l'expérience de l'opérateur ce qui engendre toutefois au moins 50 % de points de soudures de mauvaise qualité et en général au mieux 50% de points de qualité médiocre. La présente invention a pour objectif de fournir un procédé permettant de surmonter les inconvénients des procédés de soudage par points de tôles de l'art antérieur et en particulier offrant la possibilité de réaliser des points de soudage de bonne qualité pour une paire de tôles dont l'une au moins comporte un matériau isolant sur l'une ou ses deux surfaces. La présente invention a pour objectif de fournir un procédé permettant d'obtenir des points de soudure présentant une qualité de soudure égale ou supérieure à celle des points de soudure obtenue sur des tôles exemptes de tout matériau isolant.

La présente invention a également pour objectif de fournir une machine à souder par résistance permettant la mise en oeuvre d'un tel procédé. A cet effet, selon la présente invention, le procédé de soudage par points, entre deux tôles présentant au moins une surface électriquement isolante, est caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes : a) on fournit deux tôles présentant chacune une face de liaison destinée à être reliée par soudage à l'autre tôle, au moins une des tôles comportant un revêtement électriquement isolant sur sa face de liaison, et une face arrière comportant, au moins dans des zones conductrices, un état de surface où le métal est nu ; b) on met en contact les dites tôles par leur face de liaison ; c) on réalise un contact électrique entre les deux tôles en au moins un 15 point ; d) on dispose les deux électrodes d'une pince de soudage en appui sous pression contrôlée sur une zone conductrice de la face arrière des tôles, les deux électrodes se trouvant dans le prolongement l'une de l'autre ; e) on applique auxdites électrodes un courant électrique d'intensité 20 croissante, ce par quoi on échauffe le métal des tôles à l'emplacement de contact avec les électrodes ; f) on détecte la rupture de l'isolation électrique entre les tôles qui viennent en contact l'une avec l'autre par leurs faces de liaison ; g) on effectue le soudage entre les tôles, au point de contact entre les 25 électrodes et les tôles, par application d'un courant électrique contrôlé entre les deux électrodes de la pince de soudage. Il faut noter que l'ensemble des étapes d) à g) est mis en oeuvre à nouveau pour réaliser chaque nouveau point de soudure entre cette paire de tôles. 30 De cette manière, on comprend que par le contrôle ou la régulation permanente pendant la phase de soudage comprenant les étapes e) à g), de la pression des bras de la pince, ou plus précisément des électrodes, du courant électrique de soudage ainsi que du temps de soudage pendant lequel le courant électrique est appliqué à la pince, on 35 peut aboutir à une soudure correcte.

En particulier, lors de l'étape e), on veille à utiliser une vitesse de croissance modérée de l'intensité du courant électrique, pour faire fondre progressivement la matière isolante et ne pas échauffer trop rapidement les tôles après la rupture de l'isolation.

Ainsi, il faut comprendre que ce procédé tient compte dans les valeurs données à la pression de la pince, du courant électrique de soudage et du temps de soudage, des paramètres des tôles, à savoir au moins de leur épaisseur et de leur comportement électrique lors de l'étape initiale de soudage e).

Cette solution présente aussi l'avantage supplémentaire, de permettre, outre le fait d'adapter les valeurs de paramètres de soudage en fonction de chaque point de soudure de chaque paire de tôles dont l'une au moins est revêtue d'une matière isolante sur au moins l'une de ses deux faces.

Globalement, grâce à la solution selon la présente invention, il est possible de réaliser un procédé de soudage qui s'adapte aux paramètres du point de soudage considéré, qu'une, deux, trois ou les quatre faces des deux tôles à souder présentent, au niveau de l'emplacement du point de soudure, un matériau isolant.

Dans la suite, on entend par matériau isolant ou matériau conducteur, respectivement un matériau non conducteur ou très mauvais conducteur de l'électricité et un matériau bon conducteur de l'électricité. En effet, il faut comprendre que par la détection de la rupture de l'isolation lors de l'étape f), on peut alors instantanément adapter la pression exercée par les électrodes de la pince et l'intensité du courant électrique appliqué par les électrodes, afin d'éviter pendant la suite du soudage (étape g) un échauffement trop rapide des tôles, ce qui créerait un arc électrique endommageant les tôles. Egalement, on utilise les expressions suivantes avec le sens qui est indiqué ci-après : - courant de soudage Is: c'est l'intensité électrique appliquée à la pince de soudage, donc aux électrodes puis aux tôles, et qui permet de porter les pièces à souder à haute température. Cette intensité électrique doit être régulée en fonction du nombre et de l'épaisseur des pièces à assembler, de leur résistance intrinsèque et de la somme des résistances de contact, mais aussi du temps de soudage et de l'effort de serrage ; - tension de soudage Us: c'est la tension électrique aux bornes des tôles. Elle est calculée à partir de la tension électrique mesurée aux bornes de la pince de soudage, de la résistance de la pince Rp et du courant de soudage Is, par la relation Us = Up- Rp x Is. - temps de soudage : c'est le temps précis pendant lequel le courant de soudage devra circuler au travers des pièces assemblées pour les porter à la température requise pour un soudage de bonne qualité. - effort de serrage ou pression de soudage : c'est la pression mécanique exercée par les électrodes sur les tôles à assembler, qui doit être régulée pour effectuer un soudage de bonne qualité. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention ressortiront à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple et en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 représente les diagrammes d'intensité et de tension du courant électrique en fonction du temps pour une mise en oeuvre préférentielle du procédé conforme à la présente invention ; - la figure 2 représente de façon plus détaillée, et uniquement pour l'une des phases du procédé représenté à la figure 1 formant la phase de soudage, les diagrammes d'intensité et de tension du courant électrique en fonction du temps; - la figure 3 montre le diagramme d'intensité de la phase de soudage des figures 1 et 2 selon une alternative de réalisation, et - la figure 4 est un schéma de principe synoptique de la machine à souder mettant en oeuvre le procédé de soudage conforme à la présente invention. Selon le mode de réalisation préférentiel du procédé conforme à la présente invention, on réalise au préalable une phase d'étalonnage lors de chaque montage ou changement des bras et/ou des électrodes de la pince de soudage sur la machine. Cet étalonnage de la pince de soudage est réalisé lorsque les électrodes sont en contact l'une avec l'autre, en appliquant une impulsion de courant Is et en mesurant la tension aux bornes de la pince Up. On obtient la résistance électrique de la pince de soudage Rp par le calcul classique Rp = Up / Is. Ainsi, avant l'étape d) on réalise l'étalonnage de la pince de 35 soudage par le calcul de la résistance aux bornes de la pince lorsque les électrodes sont en contact l'une avec l'autre, en appliquant une impulsion de courant et en mesurant la tension aux bornes de la pince. Ensuite, les deux tôles à assembler par soudage par points sont mises en contact par leur face de liaison, et on doit alors réaliser un contact électrique entre les deux tôles afin de permettre le passage du courant entre les deux électrodes quand ces dernières sont appliquées sous pression sur la face arrière de chacune des deux tôles. En effet, ici, on ne se trouve pas dans le cas où les deux tôles ne présentent, aux emplacements où elles seront soudées ensemble, aucun revêtement isolant sur leurs deux faces et où le contact électrique se réalise par la simple mise en contact des tôles par leur face de liaison. En effet, conformément à l'invention, il est nécessaire d'adapter le procédé de soudage à la présence de la ou des couches isolantes sur l'une des faces (ou les deux faces) des tôles à souder.

Dans un premier cas de figure (visible sur la figure 4), les tôles 18, 20 présentent entre elles un revêtement isolant 19 (par exemple de la colle), qui se trouve donc sur la face de liaison 18b, 20b des deux tôles 18, 20, et la face arrière 18a, 20a des deux tôles 18, 20 n'est pas revêtue (tout au moins pas dans les zones où l'on va réaliser le soudage par points) et est donc conductrice. On se trouve alors dans la situation où ladite face de liaison d'au moins une tôle comporte un revêtement électriquement isolant et ladite face arrière comporte, au moins dans des zones conductrices, un état de surface où le métal est nu.

Selon une première solution de réalisation du contact électrique entre les tôles, au cours de l'étape c) on dispose les deux mâchoires d'un étau métallique 21 en contact avec une zone conductrice de la face arrière 18a, 20a des tôles 18, 20, ce par quoi les deux tôles 18, 20 sont en contact électrique.

Selon une deuxième solution alternative de réalisation (non représentée) du contact électrique entre les tôles, au cours de l'étape c) on retire ledit revêtement électriquement isolant de la face de liaison en au moins un point de liaison puis on réalise un point de soudure entre les tôles audit point de liaison, ce par quoi les deux tôles sont en contact électrique audit point de liaison.

On indique que l'étau métallique 21 précité peut, dans les deux solutions, être prévu et laissé en place tout le long de l'opération de soudage réalisée en différents emplacements. Ce retrait du revêtement électriquement isolant de la face de liaison en au moins un point de liaison peut s'effectuer de façon mécanique, par exemple par ponçage ou meulage. Dans un deuxième cas de figure (non représenté), les tôles 18, 20 présentent entre elles un revêtement isolant 19 (par exemple de la colle), qui se trouve donc sur la face de liaison 18b, 20b, et la face arrière 18a, 19a de ces tôles (ou seulement la face arrière de l'une des deux tôles) est également isolante du fait d'un revêtement isolant provenant par exemple d'un traitement de surface. L'opérateur doit alors éliminer préalablement le traitement de surface au moins au niveau de deux zones des deux faces arrières (au moins une zone sur chaque face arrière 18a, 20a), ces zones étant placées par paires en regard l'une de l'autre à chaque emplacement où se fera les points de soudure, en formant des zones conductrices. Ainsi, dans ce deuxième cas de figure, avant l'étape a) les deux tôles de départ présentent sur leur face arrière une couche électriquement isolante qui est retirée mécaniquement au moins localement dans les zones conductrices. Ce retrait s'effectue de préférence de façon mécanique, par exemple par ponçage ou meulage. La situation sera alors celle du premier cas décrit précédemment, c'est-à-dire deux faces arrières 18a, 20a conductrices (les deux zones conductrices) et les faces de liaison 18b, 20b isolées. Ainsi, dans tous les cas, on pourra aboutir à la réalisation d'un contact électrique, autorisant le passage du courant entre les deux électrodes 16, 16', via les deux tôles 18 et 20.

Puis on réalise ensuite, pour chaque point de soudage, selon le mode de réalisation préférentiel, successivement trois phases : une phase de test initial I, une phase de soudage II et une phase de test final III visibles sur la figure 1 par les diagrammes comparés du courant de soudage (Is) et de la tension de soudage (Us).

Lors de la phase de test initial I, on réalise l'injection d'une faible impulsion de courant de soudage I1 d'une durée déterminée puis on détermine de la tension de soudage U1 résultante, à savoir la tension aux bornes des tôles. Cette dernière étant représentative de la nature des matériaux, du traitement de surface des tôles ou de l'isolement de ces dernières, cette phase de test initial I permet de déterminer le cycle optimum de soudage objet de la phase suivante, à savoir la phase de soudage II. A titre d'exemple, on envoie une tension de soudage I1 de l'ordre de 500 à 1000 A pendant 10 à 30 ms et on obtient, une tension de soudage : U1 = Up- Rp x I1, où Up est la tension mesurée aux bornes de la pince et Rp la résistance de la pince déterminée pendant la phase d'étalonnage. Cette valeur U1 obtenue par le calcul précédent, permet de déterminer la résistance des tôles avant soudage Ravs en divisant U1 par I1.

Ainsi, on comprend que, avant l'étape e), on réalise en outre une étape d') au cours de laquelle on injecte une impulsion de courant électrique, on mesure la tension aux bornes de la pince, ce par quoi on calcule une tension de soudage. Cette étape d') est une phase de test initial qui précède la phase de soudage et qui permet avantageusement de connaître plus précisément, par la valeur de la tension de soudage obtenue, les caractéristiques des tôles à souder. Lors de la phase de soudage II, on va soumettre la pince de soudage à une montée de courant très progressive, à un palier de courant 25 puis à une descente de courant comme il apparaît sur les figures 1, 2 et 3. De façon plus précise, comme il ressort de la figure 2 ou de la figure 3, plusieurs étapes sont successivement mises en oeuvre : Une première étape II-1 de la phase de soudage consiste en une montée progressive du courant Is selon un mode non régulé, soit en 30 continu (figure 1), soit de façon impulsionnelle (figure 2). Cette montée progressive du courant Is s'effectue à une vitesse choisie en fonction de la résistance des tôles avant soudage Ravs déterminée lors de la phase I. Comme on le voit sur les figures 1 à 3, on réalise cette première étape II-1 de montée progressive du courant Is qui tend vers une valeur 35 de courant I21, cette montée progressive du courant Is étant maintenue jusqu'à la chute brutale de la tension sur la pince Up, qui intervient au temps tc.. Lors de cette première étape II-1 de montée progressive lente et contrôlée du courant Is, on ne parvient généralement pas à cette valeur de courant I21, du fait de la résistance électrique trop forte entre les tôles isolées. En effet, il faut respecter une montée contrôlée, progressive et lente, du courant de soudage Is pour éviter le flashage au moment de la rupture de l'isolation, à savoir lorsque l'isolant fond et que le métal des deux tôles vient en contact, il ne faut ni un courant trop élevé ni une durée trop longue car l'échauffement trop rapide des tôles crée un arc électrique endommageant les tôles. Ici, on fait fondre progressivement l'isolant et on fait en sorte que le courant de soudage Is soit le plus faible possible au moment de la rupture de l'isolation.

Cependant, sous l'effet du courant de soudage contrôlé et de la pression contrôlée des électrodes, le revêtement isolant (par exemple un mastic) ramollit et est chassé autour de la zone de la soudure sous l'effort exercé par les électrodes. Lorsque la chute brutale de la tension de soudage est détectée (temps tc), ceci correspond à la rupture de l'isolation et au fait que les tôles entrent en contact électrique l'une avec l'autre. On a, à ce moment là, à la fois une augmentation de la valeur du courant de soudage Is et une chute brutale de la tension de soudage Us. Sur les figures 1 et 2, les tôles ayant entre elle une couche isolante, la chute de tension de la pince Up, qui correspond à la chute de la tension de soudage Us au temps tc, est de l'ordre de quelques Volts tout au plus (c'est la même chose pour la courbe de tension de soudage û non représentée- qui correspondrait à la courbe de courant de la figure 3). Une deuxième étape II-2 de la phase de soudage consiste en une montée progressive vers un deuxième palier de courant régulé de valeur I2. A ce stade, puisqu'il n'existe plus de matière isolante entre les tôles qui sont maintenant parfaitement accostées, l'étape II-2 permet d'élever le courant de soudage Is au niveau requis I2 pour souder les tôles.

Une troisième étape II-3 de la phase de soudage consiste au maintien du palier de courant de soudage régulé à la valeur I2 pendant une durée telle que 1 Is2 x dt = A, où A est une consigne. La valeur de la consigne A est déterminée par la machine de soudage en fonction de l'épaisseur des tôles, de leur résistance avant soudage Ravs, et de la pression de soudage. Dans ce calcul, Is est le courant de soudage, à savoir l'intensité traversant effectivement les tôles à l'emplacement du point de soudure, pendant les étapes II-2 et II-3 uniquement, et qui sert à échauffer puis souder les tôles entre elles. On note que du fait du temps très bref (de l'ordre de quelques ms tout au plus), de l'étape de montée progressive II-2, celle-ci peut être négligée dans le calcul de 1 Is2 x dt = A, qui peut alors être calculé uniquement pendant l'étape II-3.

En effet, puisque le soudage par résistance repose sur l'effet Joule, à savoir l'échauffement d'un conducteur traversé par un courant électrique, l'échauffement des tôles que l'on désire souder est proportionnel au carré de la valeur efficace du courant (Is2) qui les traverse et au temps (t). Ainsi, on peut choisir l'intensité du courant de soudage de ce palier I2 et la durée de ce palier pour obtenir un échauffement prédéterminé. De cette façon, on est sûr d'avoir échauffé les tôles avec une quantité d'énergie connue, de sorte que la soudure réalisée sera de bonne qualité et strictement reproductible.

De cette façon, on permet d'éviter l'arc d'accostage et tous ses inconvénients. Le résultat est une soudure nette avec une résistance à l'arrachement égale à celle d'une soudure sur tôles nues. Avantageusement, on réalise la mesure de la température de la pince de soudage 12 afin d'en tenir compte dans le calcul de la valeur de 30 la tension de soudage Us. Il faut noter que la régulation du courant de soudage, c'est-à-dire la mise en oeuvre d'un courant d'intensité constante, permet aussi de s'affranchir de toutes les variations des grandeurs qui influent sur celui-ci comme : la tension du réseau électrique, la résistance des câbles, et 35 conducteurs en cuivre ou aluminium, la résistance de la pince, alors que ces résistances varient avec la température.

Une quatrième étape II-4 de la phase de soudage consiste simplement en la descente progressive à un courant nul. C'est la phase de refroidissement et de forgeage du point de soudure durant laquelle la pression des électrodes est toujours régulée.

Ainsi, on comprend que, dans le cas de ce mode de réalisation préférentiel, au cours de l'étape g) on applique une pression régulée des deux électrodes sur les tôles et on réalise un cycle de soudage comprenant les sous étapes suivantes : gi) on applique auxdites électrodes un courant électrique d'intensité croissante; g2) on applique auxdites électrodes un courant électrique d'intensité constante régulée d'une durée telle que E Ise x dt = A, où Is est le courant de soudage et A est une consigne, et g3) on applique auxdites électrodes un courant électrique d'intensité décroissante jusqu'à une valeur nulle. A titre indicatif, la phase II dure entre 0.2 et 0.8 s et la valeur maximale de courant atteinte I2 pendant le palier de la troisième étape II-3 est de l'ordre de 6 000 à 12 000 A. Lors de la phase de test final III on réalise l'injection d'une faible impulsion de courant de soudage I3 d'une durée déterminée puis on détermine la tension de soudage U3 résultante, à savoir la tension aux bornes des tôles, cette dernière étant alors représentative de la qualité de la soudure réalisée lors de la phase de soudage précédente. A titre d'exemple, on envoie une tension de soudage I3 de l'ordre de 500 à 1000 A pendant 10 à 30 ms et on obtient, une tension de soudage U3 par le même calcul que celui réalisé pour la phase de test initial I, ce qui permet de déterminer la résistance des tôles après soudage Raps en divisant U3 par I3. Cette valeur de résistance des tôles après soudage Raps est un indicateur de la qualité de la soudure obtenue selon qu'elle dépasse ou non une valeur prédéterminée. Ainsi, on peut fournir, à l'issue du procédé conforme à la présente invention, un paramètre représentatif de la qualité du résultat de ce procédé. Ce paramètre peut être interprété par l'opérateur en fonction de son expérience, ou bien, de préférence, la machine de soudage mettant en oeuvre ce procédé, dispose des informations nécessaires pour comparer la valeur obtenue pour la résistance des tôles après soudage Raps à une valeur de consigne et donner une indication sur la qualité de cette soudure. Ainsi, on comprend que, dans le cas de ce mode de réalisation préférentiel, on réalise en outre ensuite une étape h) succédant à l'étape g), au cours de laquelle on injecte une impulsion de courant électrique et on mesure la tension aux bornes de la pince, ce par quoi on calcule une tension de soudage pour vérifier la qualité du point de soudure réalisé à l'issue de l'étape g).

L'étape h) est une étape de contrôle du soudage réalisé. De cette façon, on aboutit pour réaliser le premier point de soudage, à la suite d'étapes suivantes, après avoir éventuellement réalisé l'étape préalable d'étalonnage précitée : a) on fournit deux tôles présentant chacune une face de liaison destinée à être reliée par soudage à l'autre tôle, au moins une des tôles comportant un revêtement électriquement isolant sur sa face de liaison, et une face arrière comportant, au moins dans des zones conductrices, un état de surface où le métal est nu b) on met en contact les dites tôles par leur face de liaison ; c) on réalise un contact électrique entre les deux tôles en au moins un point, selon l'une des solutions décrites précédemment ; d) on dispose les deux électrodes d'une pince de soudage en appui sous pression contrôlée sur une zone conductrice de la face arrière des tôles, les deux électrodes se trouvant dans le prolongement l'une de l'autre ; d') on injecte une impulsion de courant électrique, on mesure la tension aux bornes de la pince, ce par quoi on calcule une tension de soudage ; e) on applique auxdites électrodes un courant électrique d'intensité croissante, ce par quoi on échauffe le métal des tôles à l'emplacement de contact avec les électrodes ; f) on détecte la rupture de l'isolation électrique entre les tôles qui viennent en contact l'une avec l'autre par leurs faces de liaison ; g) on effectue le soudage entre les tôles, au point de contact entre les électrodes et les tôles, par application d'un courant électrique contrôlé entre les deux électrodes de la pince de soudage et d'une pression régulée des deux électrodes sur les tôles, par la réalisation d'un cycle de soudage comprenant les sous-étapes suivantes : gi) on applique auxdites électrodes un courant électrique d'intensité croissante (croissance de courant); g2) on applique auxdites électrodes un courant électrique d'intensité constante régulée d'une durée telle que E Ise x dt = A, où Is est le courant de soudage et A est une consigne (palier de courant), et g3) on applique auxdites électrodes un courant électrique d'intensité décroissante jusqu'à une valeur nulle (décroissance de courant) ; et h) on injecte une impulsion de courant électrique et on mesure la tension aux bornes de la pince, ce par quoi on calcule une tension de soudage pour vérifier la qualité du point de soudure réalisé à l'issue de l'étape g). Pour chaque nouveau point de soudure, on réalise alors à nouveau les étapes d) à h), et si nécessaire, on met en oeuvre l'une des solutions de l'étape c). On note que l'étape d') constitue la phase de test initial I, les 15 étapes e) à g) forment la phase de soudage et l'étape h) constitue la phase de test final. Lors de l'étape e), les paramètres du courantappliqué, sont déterminés en fonction des résultats du test initial de la phase I, à savoir de l'étape d'). Dans le cas où on ne réaliserait pas cette étape d'), les 20 paramètres du courant appliqué pendant l'étape e) sont déterminés en fonction d'informations fournies par la machine ou connues de l'opérateur pour des cas de figures analogues. Avantageusement, on prévoit qu'au cours de l'étape f), la détection de la chute de la résistance de contact électrique entre les tôles 25 est réalisée par la mesure de la chute brutale de la tension sur la pince de soudage Up. En effet, puisque la relation suivante est respectée : Us = Up- Rp x Is la chute de tension de la pince de soudage Up donne donc directement la valeur de la chute de tension de soudage Us. 30 Alternativement, on peut prévoir qu'au cours de l'étape f), la détection de la chute de la résistance de contact électrique entre les tôles est réalisée par la mesure de la variation du courant de soudage au cours du temps dIs/dt. De préférence, entre la fin de l'étape d') (fin de la phase I) et le 35 début de l'étape e) (ou étape II-1 du début de la phase II), il s'écoule un intervalle de temps prédéterminé compris, par exemple, entre 10 ms et 50 ms. Egalement, de préférence, entre la fin de l'étape g) (après les étapes II-2 et II-3 et II-4, c'est-à-dire à la fin de la phase II) et le début 5 de l'étape h) (début de la phase III), il s'écoule un intervalle de temps prédéterminé compris, par exemple, entre 100 ms et 500 ms, ce temps étant lié à l'épaisseur des tôles. Des explications qui précèdent, on comprend que pendant les étapes e) (ou étape II-1) et g) (ou étapes II-2 et II-3 et II-4), c'est-à-dire 10 pendant la phase de soudage II, on réalise un cycle de soudage dont les amplitudes, les vitesses de montée et les durées ont été déterminées en fonction de l'épaisseur des tôles et de la mesure de la tension de soudage lors de l'étape d'). Il faut bien comprendre que la pression de soudage est régulée 15 pendant toute la réalisation du procédé de soudage conforme à la présente invention. A ce sujet, en fonction de l'évolution des paramètres de soudage et des valeurs prédéterminées ou de consigne à respecter, on peut effectuer, dans certaines limites, une compensation entre le courant 20 de soudage, le temps d'application du palier de la troisième étape II-3 de la phase de soudage (temps de soudage), et la pression de soudage. Ainsi, par exemple on peut compenser un courant de soudage trop faible par une augmentation du temps de soudage ou bien par une réduction de l'effort de serrage. Si le courant de soudage est encore plus 25 faible, on peut le compenser par une augmentation du temps de soudage et une réduction de l'effort de soudage. On peut également compenser un effort de serrage trop faible par une réduction du courant de soudage ou bien par une réduction du temps de soudage. Un effort de soudage encore plus faible peut être compensé à la fois par une réduction du 30 courant de soudage et une réduction du temps de soudage. En variante du mode de réalisation préférentiel qui vient d'être décrit précédemment, le procédé de soudage selon la présente invention peut également être mis en oeuvre sans réaliser les phases I et III, la phase de soudage II présentant dans ce cas toujours un palier respectant 35 la règle Ise x dt = A, où Is est mesuré pendant les étapes II-2 et II-3 (on peut négliger l'étape II-2).

On se reporte maintenant à la figure 4, sur laquelle est représenté un schéma de principe synoptique de la machine de soudage 10 mettant en oeuvre le procédé de soudage conforme à la présente invention.

Cette machine à souder 10 comporte : - une pince de soudage 12 équipée de deux bras 14, 14' à l'extrémité desquels sont disposées deux électrodes 16, 16' aptes à venir sous pression de part et d'autre d'un empilement de deux tôles 18, 20 ; - un système 22 de commande automatique de la position et de régulation de la pression de la pince de soudage 12, relié à une alimentation électrique 24 ; - des moyens 26 de mesure du courant de soudage Is, et - une unité centrale 28 comportant un système d'acquisition et de traitement de données, reliée aux moyens 26 de mesure du courant de soudage Is et au système de commande automatique 22, le système d'acquisition étant destiné à recevoir la valeur de l'épaisseur des tôles 18, 20. De façon caractéristique, la machine à souder 10 comporte en outre des moyens de mesure 30 de la tension aux bornes de la pince 12, 20 reliés à l'unité centrale 28. A titre d'exemple, on considère que le bras mobile de la pince 12 est le bras 14 représenté au dessus du bras fixe 14' sur la figure 4. Le système d'acquisition et de traitement des données de l'unité centrale 28 est de préférence informatisé et relié à une interface homme-25 machine 29. Ce système d'acquisition et de traitement des données de l'unité centrale 28 doit être en mesure de traiter en temps réel les informations de mesures et de commandes de la machine (Acquisitions, traitements, interprétations, décisions et commandes en temps réel). De façon avantageuse, cette machine à souder 10 comporte en 30 outre des moyens de mesure de la température de la pince, reliés à l'unité centrale 28, tels qu'un capteur de température 34. De préférence, cette machine comporte en outre, de préférence au niveau de la pince 12 elle-même, des moyens 32 de commande manuelle de la position et de la mise en pression de la pince de soudage 35 12, reliés à l'unité centrale 28. A cet effet, la machine à souder 10 comporte un système 32 de commande manuelle de la pince de soudage qui transmet les demandes de l'opérateur (ouverture / fermeture, la fermeture correspondant au soudage après une mise en pression suffisante de la pince) via l'unité centrale 28 au système 22 de commande automatique.

Les particularités essentielles de cette machine de soudage 10 sont la réalisation, en temps réel, des mesures du courant et de la tension de soudage de la pince et de la mesure de la température de la pince. Après étalonnage de la mesure de tension aux électrodes 16 et la pose de la pince étau 21 et/ou l'éventuelle préparation des tôles 18, 20 (étape c)), le système d'acquisition et de traitement des données de la machine à souder 10 réalise le procédé de soudage en trois phases I, II, et III comme il a été exposé précédemment en utilisant les données relatives à l'épaisseur des tôles 18, 20 rentrées via l'interface homme machine par l'opérateur et les informations issues des capteurs de mesures : courant de soudage, tension de soudage et température des électrodes. Le système d'acquisition et de traitement des données peut avantageusement afficher pour un opérateur averti, via son interface homme machine, l'une ou plusieurs des informations suivantes issues du 20 traitement des mesures : La quantité de courant thermique-) Ise x dt L'énergie de soudage 1 Us x Is x dt Les résistances apparentes des tôles avant et après soudage Les oscillogrammes des courant et tension de soudage (Is, Us) en 25 fonction du temps Les valeurs des tension, courant et temps de soudage (Us, Is et t) à chaque moment. A cet effet, l'unité centrale comporte des moyens d'affichage aptes à faire apparaître au moins l'un parmi les paramètres suivants : 30 tension de soudage (Us), le courant de soudage (Is) la quantité de courant thermique E Ise x dt, l'énergie de soudage : E Us x Ise x dt et les résistances électriques des tôles avant et après soudage (respectivement avant l'étape e) et après l'étape g)), les oscillogrammes des courant et tension de soudage en fonction du temps. 35

Claims (17)

REVENDICATIONS

1. Procédé de soudage par points entre deux tôles (18, 20) présentant au moins une surface électriquement isolante, caractérisé en ce que: a) on fournit deux tôles présentant chacune une face de liaison (18b, 20b) destinée à être reliée par soudage à l'autre tôle, au moins une des tôles comportant un revêtement électriquement isolant sur sa face de liaison (18b, 20b), et une face arrière (18a, 20a) comportant, au moins dans des zones conductrices, un état de surface où le métal est nu ; b) on met en contact les dites tôles (18, 20) par leur face de liaison (18b, 20b) ; c) on réalise un contact électrique entre les deux tôles (18, 20) en au moins un point ; d) on dispose les deux électrodes (16, 16') d'une pince de soudage (12) en appui sous pression contrôlée sur une zone conductrice de la face arrière (18a, 20a) des tôles (18, 20), les deux électrodes (16, 16') se trouvant dans le prolongement l'une de l'autre ; e) on applique auxdites électrodes (16, 16') un courant électrique d'intensité croissante, ce par quoi on échauffe le métal des tôles (18, 20) 20 à l'emplacement de contact avec les électrodes (16, 16') ; f) on détecte la rupture de l'isolation électrique entre les tôles (18, 20) qui viennent en contact l'une avec l'autre par leurs faces de liaison (18b, 20b) ; g) on effectue le soudage entre les tôles (18, 20), au point de contact 25 entre les électrodes (16, 16') et les tôles (18b, 20b), par application d'un courant électrique contrôlé entre les deux électrodes (16, 16') de la pince de soudage (12).

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au cours de l'étape f) la détection de la rupture de l'isolation est réalisée par 30 la détection de la chute brutale de la tension de soudage (Us) qui est l'image de la chute brutale de la résistance de contact des tôles (18, 20).

3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'au cours de l'étape c) on dispose les deux mâchoires d'un étau métallique (21) en contact avec une zone conductrice de la face arrièredes tôles (18, 20), ce par quoi les deux tôles (18, 20) sont en contact électrique.

4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisé en ce qu'au cours de l'étape c) on retire le revêtement électriquement isolant de la face de liaison des deux tôles (18, 20) en au moins un point de liaison puis on réalise un point de soudure entre les tôles (18, 20) audit point de liaison, ce par quoi les deux tôles (18, 20) sont en contact électrique audit point de liaison.

5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'avant l'étape a) les deux tôles de départ (18, 20) présentent sur leur face arrière (18a, 20a) une couche électriquement isolante qui est retirée mécaniquement au moins localement dans les zones conductrice.

6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'au cours de l'étape g) on applique une pression régulée des deux électrodes (16, 16') sur les tôles (18, 20) et on réalise un cycle de soudage comprenant les sous étapes suivantes : g1) on applique auxdites électrodes (16, 16') un courant électrique d'intensité croissante; g2) on applique auxdites électrodes (16, 16') un courant électrique d'intensité constante régulée d'une durée telle que E Ise x dt = A, où Is est le courant de soudage et A est une consigne, et g3) on applique auxdites électrodes (16, 16') un courant électrique d'intensité décroissante jusqu'à une valeur nulle.

7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'avant l'étape d) on réalise l'étalonnage de la pince de soudage par le calcul de la résistance aux bornes de la pince (12) lorsque les électrodes (16, 16') sont en contact l'une avec l'autre, en appliquant une impulsion de courant et en mesurant la tension aux bornes de la pince (12).

8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'avant l'étape e), on réalise en outre une étape d') au cours de laquelle on injecte une impulsion de courant électrique (I1), on mesure la tensionaux bornes de la pince (12), ce par quoi on calcule une tension de soudage (U1).

9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'on réalise en outre ensuite une étape h) succédant à l'étape g) au cours de laquelle on injecte une impulsion de courant électrique (I3) et on mesure la tension aux bornes de la pince, ce par quoi on calcule une tension de soudage (U3) pour vérifier la qualité du point de soudure réalisé à l'issue de l'étape g).

10. Procédé selon la revendication 2, 8 ou 9, caractérisé en 10 ce qu'on mesure la température de la pince (12) afin d'en tenir compte dans le calcul de la tension de soudage (Us).

11. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'entre la fin de l'étape d') et le début de l'étape e), il s'écoule un intervalle de temps prédéterminé. 15

12. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'entre la fin de l'étape g) et le début de l'étape h), il s'écoule un intervalle de temps prédéterminé.

13. Procédé selon l'une quelconque des revendications 8, 9, 11, ou 12, caractérisé en ce que pendant les étapes e) et g) on réalise un 20 cycle de soudage dont les amplitudes, les vitesses de montée et les durées du courant ont été déterminées en fonction de l'épaisseur des tôles (18, 20) et de la mesure de la tension de soudage lors de l'étape d').

14. Machine à souder par résistance pour la mise en œuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisée 25 en ce qu'elle comporte : - une pince de soudage (12) équipée de deux bras (14, 14') à l'extrémité desquels sont disposées deux électrodes (16, 16') aptes à venir sous pression de part et d'autre d'un empilement de tôles (18, 20) ; - un système (22) de commande automatique de la position et de 30 régulation de la pression de la pince de soudage (12) relié à une alimentation électrique (24) ; - des moyens (26) de mesure du courant de soudage (Is), et - une unité centrale (28) comportant un système d'acquisition et de traitement de données, reliée aux moyens (26) de mesure du courant desoudage et au système de commande automatique (22), le système d'acquisition étant destiné à recevoir la valeur de l'épaisseur des tôles (18, 20), caractérisée en ce qu'elle comporte en outre des moyens de mesure (30) 5 de la tension aux bornes de la pince (12), reliés à l'unité centrale (28).

15. Machine à souder selon la revendication 14, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre des moyens (34) de mesure de la température de la pince (12), reliés à l'unité centrale (28).

16. Machine à souder selon la revendication 14 ou 15, 10 caractérisée en ce qu'elle comporte en outre des moyens (32) de commande manuelle de la position et de la mise en pression de la pince de soudage (12), reliés à l'unité centrale (28).

17. Machine à souder selon l'une quelconque des revendications 14 à 16, caractérisée en ce que l'unité centrale (28) 15 comporte des moyens d'affichage aptes à faire apparaître au moins l'un parmi les paramètres suivants : tension de soudage (Us), le courant de soudage (Is), la quantité de courant thermique E Ise x dt, l'énergie de soudage : E Us x Is x dt et les résistances électriques des tôles avant et après soudage, les oscillogrammes des courant et tension de soudage en 20 fonction du temps.