ITVI20080180A1 - WELDING APPARATUS AND METHOD FOR THE QUALITY CONTROL OF WELDING - Google Patents

WELDING APPARATUS AND METHOD FOR THE QUALITY CONTROL OF WELDING

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ITVI20080180A1 IT000180A ITVI20080180A ITVI20080180A1 IT VI20080180 A1 ITVI20080180 A1 IT VI20080180A1 IT 000180 A IT000180 A IT 000180A IT VI20080180 A ITVI20080180 A IT VI20080180A IT VI20080180 A1 ITVI20080180 A1 IT VI20080180A1
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Description

APPARATO DI SALDATURA E METODO PER IL CONTROLLO DELLA QUALITÀ’ DELLE SALDATURE. WELDING APPARATUS AND METHOD FOR CHECKING THE QUALITY OF WELDINGS.

DESCRIZIONE DESCRIPTION

La presente invenzione è relativa ad un apparato di saldatura, particolarmente ma non esclusivamente indicato per la saldatura delle reggette in acciaio. The present invention relates to a welding apparatus, particularly but not exclusively indicated for the welding of steel strapping.

La presente invenzione è relativa altresì ad un metodo di controllo della qualità della saldatura, particolarmente ma non esclusivamente indicato per le saldature TIG. The present invention also relates to a welding quality control method, particularly but not exclusively indicated for TIG welding.

Come è noto, le saldature TIG sono saldature ad elettrodo di tipo infusibile che possono avvenire con o senza materiale di apporto. Nel primo caso si parla di saldatura eterogena, nel secondo caso si parla di saldatura autogena. As is known, TIG welds are electrode welds of the infusible type which can take place with or without filler material. In the first case we speak of heterogeneous welding, in the second case we speak of autogenous welding.

Nelle saldature TIG sono riscontrabili difetti quali porosità, mancanza di fusione o la formazione di cricche. Defects such as porosity, lack of fusion or the formation of cracks can be found in TIG welding.

In particolare, la non completa fusione o la perforazione del materiale pregiudicano la qualità della giunzione. In particular, the incomplete melting or perforation of the material compromises the quality of the joint.

II brevetto giapponese JP2005007451 ha risolto tale inconveniente immergendo l’estremità di una fibra ottica, contenuta in un tubo protettivo, nella zona dove viene praticata l’operazione di saldatura e controllando la qualità della saldatura mediante radiazioni al sincrotrone che si basano sull’agitazione molecolare delle particelle del bagno di saldatura. The Japanese patent JP2005007451 solved this drawback by immersing the end of an optical fiber, contained in a protective tube, in the area where the welding operation is carried out and checking the quality of the welding by means of synchrotron radiation based on molecular agitation. of the particles of the weld pool.

Innanzitutto, questo tipo di rilevazione costituisce una prova distruttiva poiché la rilevazione della temperatura nella zona di saldatura avviene nella zona del bagno di saldatura. First of all, this type of detection constitutes a destructive test since the temperature detection in the welding area takes place in the weld pool area.

Inoltre il tipo di controllo previsto da questo brevetto rileva la temperatura nella zona del bagno di saldatura in base all’agitazione termica delle particelle dei raggi X. Furthermore, the type of control provided by this patent detects the temperature in the weld pool area based on the thermal agitation of the X-ray particles.

Scopo della presente invenzione è realizzare un apparato di saldatura in grado di controllare la qualità della saldatura effettuata mediante una prova non distruttiva e che al contempo consenta la comparazione dei valori rilevati con dei valori di riferimento. The object of the present invention is to provide a welding apparatus capable of controlling the quality of the welding carried out by means of a non-destructive test and which at the same time allows the comparison of the detected values with reference values.

Ulteriore scopo della presente invenzione è realizzare un apparato di saldatura che consenta di eliminare le impurità prodotte durante l'operazione di saldatura in modo tale da non falsare la lettura dei valori di controllo della qualità delle saldature successive, A further object of the present invention is to provide a welding apparatus which allows to eliminate the impurities produced during the welding operation in such a way as not to distort the reading of the quality control values of the subsequent welds,

I suddetti scopi sono raggiunti dalla presente invenzione relativa ad un apparato di saldatura le cui caratteristiche principali sono in accordo con il contenuto della prima rivendicazione. The above objects are achieved by the present invention relating to a welding apparatus whose main characteristics are in accordance with the content of the first claim.

I suddetti scopi sono altresì raggiunti dalla presente invenzione relativa ad un metodo di saldatura in accordo con il contenuto della dodicesima rivendicazione. The above objects are also achieved by the present invention relating to a welding method in accordance with the content of the twelfth claim.

Vantaggiosamente l’apparato di saldatura secondo la presente invenzione consente di ottenere dei valori ben determinati sulla qualità della saldatura mediante una rilevazione in posizione remota. Ancora vantaggiosamente l’apparato di saldatura secondo la presente invenzione consente di ottenere dei valori ben determinati sulla qualità della saldatura mediante sensori fotocromatici che catturano la luce prodotta dal punto di fusione del materiale e rilevano la luminosità prodotta in detto punto. Advantageously, the welding apparatus according to the present invention allows to obtain well-determined values on the quality of the welding by means of a remote position detection. Still advantageously, the welding apparatus according to the present invention allows to obtain well-determined values on the quality of the welding by means of photochromic sensors that capture the light produced by the melting point of the material and detect the brightness produced in said point.

I suddetti scopi e vantaggi saranno meglio evidenziati durante la descrizione di una preferita forma esecutiva, che viene data a titolo indicativo ma non limitativo, con riferimento alle tavole di disegno allegate in cui: The aforementioned purposes and advantages will be better highlighted during the description of a preferred embodiment, which is given by way of indication but not of limitation, with reference to the attached drawing tables in which:

- la fig. 1 mostra una vista in sezione di un particolare dell’apparato di saldatura secondo la presente invenzione; - fig. 1 shows a sectional view of a detail of the welding apparatus according to the present invention;

- la fig. 2 mostra una vista assonometrica della piastra di fig. 1 ; - la fig. 3 mostra una vista assonometrica della piastra di fig. 2 connessa a sensori fotocromatici e ad un PLC. - fig. 2 shows an axonometric view of the plate of fig. 1; - fig. 3 shows an axonometric view of the plate of fig. 2 connected to photochromic sensors and to a PLC.

Secondo l’invenzione l’apparato di saldatura comprende: According to the invention, the welding apparatus includes:

- un’incastellatura supportante un generatore di corrente (non mostrati in figura), - a frame supporting a current generator (not shown in the figure),

- uno o più elettrodi di saldatura 1 , visibili in fig. 1 , connessi al generatore. - one or more welding electrodes 1, visible in fig. 1, connected to the generator.

Come si osserva nel particolare di fig. 1 , al di sotto degli elettrodi 1 viene interposto il materiale da saldare. In questo caso, in fig. 1 vengono rappresentate due reggette 2 in acciaio sovrapposte tra di loro. As can be seen in the detail of fig. 1, the material to be welded is interposed under the electrodes 1. In this case, in fig. 1 shows two steel straps 2 superimposed on each other.

Come si vede in fig. 1 , questo tipo di reggette vengono sovrapposte tra di loro e vengono interposte tra gli elettrodi 1 e una piastra 3, rivestita in rame, appoggiata sopra l’oggetto 4 attorno al quale verranno applicate le reggette 2. As can be seen in fig. 1, this type of straps are superimposed on each other and are interposed between the electrodes 1 and a plate 3, coated in copper, resting on the object 4 around which the straps 2 will be applied.

Quando si deve effettuare la saldatura, le punte 1a degli elettrodi 1 vengono disposte coassiali alle cavità 5 della piastra 3 e poi si fa scoccare l’arco elettrico. When welding is to be carried out, the tips 1a of the electrodes 1 are arranged coaxial to the cavities 5 of the plate 3 and then the electric arc is struck.

Osservando le figg. 1 e 2, vediamo che le cavità 5 sono provviste di un fondo 5a, mentre l’apertura 5b superiore, disposta dalla parte opposta rispetto al fondo 5a, è rivolta verso gli elettrodi 1. Observing figs. 1 and 2, we see that the cavities 5 are provided with a bottom 5a, while the upper opening 5b, arranged on the opposite side with respect to the bottom 5a, faces the electrodes 1.

Durante la saldatura la luce prodotta dal punto di fusione viene catturata da fibre ottiche 6 disposte lungo primi canali 7 laterali, praticati sulla piastra 3 e comunicanti con le cavità 5. During welding, the light produced by the melting point is captured by optical fibers 6 arranged along first lateral channels 7, made on the plate 3 and communicating with the cavities 5.

Una volta effettuata l’operazione di saldatura e rimosso il materiale saldato, tramite dispositivi di soffiaggio (non mostrati in figura) viene insufflata aria in secondi canali 8, al fine di eliminare le impurità prodottesi durante l’operazione di saldatura. Once the welding operation has been carried out and the welded material has been removed, air is blown into 8 second channels by means of blowing devices (not shown in the figure), in order to eliminate the impurities produced during the welding operation.

È da notare che, come si vede in fig. 2, i secondi canali 8 sono costituiti da un primo tratto verticale 8a raccordato ad un secondo tratto orizzontale 8b complanare ed incidente rispetto ai primi canali 7. It should be noted that, as seen in fig. 2, the second channels 8 consist of a first vertical section 8a connected to a second horizontal section 8b which is coplanar and incident with respect to the first channels 7.

L’insufflazione dell’aria nei secondi canali 8 permette l’eliminazione dei corpi estranei e permette così di ottenere una lettura non falsata dei dati relativi alla qualità della saldatura. The insufflation of air in the second channels 8 allows the elimination of foreign bodies and thus allows to obtain an undistorted reading of the data relating to the quality of the welding.

I sensori fotocromatici 9 rilevano la luminosità del punto di fusione prodotto all’interno della cavità 5 e trasferiscono i dati rilevati ad un PLC 10, al quale sono connessi. The photochromic sensors 9 detect the brightness of the melting point produced inside the cavity 5 and transfer the detected data to a PLC 10, to which they are connected.

II PLC 10 confronta i valori ricevuti dai sensori fotocromatici 9 con dei valori di riferimento standard che dipendono dal tipo di materiale utilizzato per le reggette 2. The PLC 10 compares the values received from the photochromic sensors 9 with standard reference values that depend on the type of material used for the straps 2.

Di conseguenza, a ciascuna tipologia di materiale utilizzato per le reggette corrisponderà un intervallo di luminosità diverso. Consequently, each type of material used for the strapping will correspond to a different brightness range.

I sensori fotocromatici 9 sono di tipo noto ed hanno un’attività spettrale compresa tra 400 e 700 nanometri. The photochromic sensors 9 are of a known type and have a spectral activity between 400 and 700 nanometers.

È da sottolineare che, in accordo con la presente invenzione, i sensori fotocromatici 9 sono disposti in posizione remota rispetto al punto in cui avviene la saldatura e pertanto questo tipo di rilevazione, a differenza di quelle usate nella tecnica nota, non distrugge né i sensori né le fibre ottiche. It should be emphasized that, in accordance with the present invention, the photochromic sensors 9 are arranged in a remote position with respect to the point where the welding takes place and therefore this type of detection, unlike those used in the known art, does not destroy either the sensors. nor the optical fibers.

Una volta che i dati sulla luminosità vengono trasferiti al PLC 10, essi vengono comparati con dei valori di riferimento standard, in modo tale da poter effettuare un controllo sulla qualità della saldatura appena effettuata. Once the brightness data are transferred to the PLC 10, they are compared with standard reference values, in order to check the quality of the weld just made.

Può succedere, infatti, che la luminosità sia troppo bassa, il che comporta che il bagno della saldatura delle reggette 2 sia penetrato soltanto sulla reggetta superiore e non su quella inferiore. In questo caso, ciò significa che la reggetta inferiore non è stata saldata. In fact, it may happen that the brightness is too low, which means that the weld pool of the straps 2 has penetrated only on the upper strap and not on the lower one. In this case, this means that the lower strap has not been welded.

Può anche succedere che, invece, la luminosità sia troppo elevata, il che comporta che le reggette 2 vengano perforate e che di conseguenza non possano più essere utilizzate, compromettendo così la tenuta della saldatura. On the other hand, it may also happen that the brightness is too high, which means that the straps 2 are perforated and consequently can no longer be used, thus compromising the tightness of the weld.

Nel caso delle reggette in acciaio, la luminosità del punto di fusione prodotta durante la saldatura deve essere compresa tra una luminosità minima ed una luminosità massima di riferimento, specifica per il tipo di acciaio utilizzato e di reggetta. In the case of steel strapping, the brightness of the melting point produced during welding must be between a minimum brightness and a maximum reference brightness, specific for the type of steel used and of the strap.

Da quanto si evince l’apparato di saldatura e il metodo di controllo della qualità di saldatura secondo la presente invenzione raggiungono tutti gli scopi prefissati. From what can be seen, the welding apparatus and the welding quality control method according to the present invention achieve all the intended purposes.

In particolare, viene raggiunto lo scopo di controllare la qualità della saldatura mediante una prova non distruttiva, grazie alla rilevazione da parte dei sensori fotocromatici 12, disposti in posizione remota rispetto alla zona del bagno di saldatura. In particular, the aim is achieved of checking the quality of the weld by means of a non-destructive test, thanks to the detection by the photochromic sensors 12, arranged in a remote position with respect to the area of the weld pool.

All’apparato di saldatura e al metodo di controllo secondo la presente invenzione potranno essere apportate modifiche le quali, qualora dovessero rientrare neM’ambito delle rivendicazioni che seguono, si dovranno ritenere protette dal presente brevetto. Changes may be made to the welding apparatus and the control method according to the present invention which, should they fall within the scope of the following claims, must be considered protected by this patent.

Claims (12)

RIVENDICAZIONI 1) Apparato di saldatura comprendente: un’incastellatura supportante un generatore di corrente; uno o più elettrodi di saldatura (1) connessi a detto generatore di corrente; una piastra (3) posizionata al di sotto di detti elettrodi (1) ed atta ad alloggiare il materiale (4) da saldare interposto tra detti elettrodi (1) e detta piastra (3), in detta piastra (6) essendo realizzate una o più cavità (5) disposte coassialmente rispetto all’asse longitudinale di detti elettrodi (1), caratterizzato dai fatto che ciascuna di dette cavità (5) presenta il fondo (5a) chiuso e l’apertura superiore (5b) rivolta verso detti elettrodi (1) e comunica con almeno un primo canale laterale (7) in cui sono inseriti uno o più rilevatori della luminosità del punto di fusione prodotta all’interno di dette cavità (5) durante l'operazione di saldatura. CLAIMS 1) Welding apparatus comprising: a frame supporting a current generator; one or more welding electrodes (1) connected to said current generator; a plate (3) positioned below said electrodes (1) and adapted to house the material (4) to be welded interposed between said electrodes (1) and said plate (3), in said plate (6) one or more several cavities (5) arranged coaxially with respect to the longitudinal axis of said electrodes (1), characterized in that each of said cavities (5) has the bottom (5a) closed and the upper opening (5b) facing said electrodes (1) and communicates with at least a first lateral channel (7) in which one or several detectors of the brightness of the melting point produced inside said cavities (5) during the welding operation. 2) Apparato di saldatura secondo la rivendicazione 1), caratterizzato dal fatto che detti rilevatori della luminosità sono sensori fotocromatici (9). 2) Welding apparatus according to claim 1), characterized in that said brightness detectors are photochromic sensors (9). 3) Apparato di saldatura secondo la rivendicazione 2), caratterizzato dal fatto che detti sensori fotocromatici (9) rilevano detta luminosità tramite fibre ottiche (6). 3) Welding apparatus according to claim 2), characterized in that said photochromic sensors (9) detect said brightness by means of optical fibers (6). 4) Apparato di saldatura secondo la rivendicazione 2), caratterizzato dal fatto che detti sensori fotocromatici (9) sono connessi ad un controllore logico programmabile (10) per il confronto con dei valori di riferimento. 4) Welding apparatus according to claim 2), characterized in that said photochromic sensors (9) are connected to a programmable logic controller (10) for comparison with reference values. 5) Apparato di saldatura secondo la rivendicazione 1), caratterizzato dal fatto di prevedere secondi canali (8) per il soffiaggio dell’aria praticati su detta piastra (3). 5) Welding apparatus according to claim 1), characterized by the fact of providing second channels (8) for blowing air made on said plate (3). 6) Apparato di saldatura secondo le rivendicazioni 1) e 5), caratterizzato dal fatto che detti secondi canali (8) sono costituiti da un tratto sostanzialmente verticale (8a) e da un tratto sostanzialmente orizzontale (8b) incidente rispetto a detto almeno un primo canale (7). 6) Welding apparatus according to claims 1) and 5), characterized in that said second channels (8) consist of a substantially vertical portion (8a) and a substantially horizontal portion (8b) incident with respect to said at least a first channel (7). 7) Apparato di saldatura secondo le rivendicazioni 1) e 5), caratterizzato dal fatto che detto tratto orizzontale (8b) di detti secondi canali (8) è complanare rispetto a detto almeno un primo canale (7). 7) Welding apparatus according to claims 1) and 5), characterized in that said horizontal section (8b) of said second channels (8) is coplanar with respect to said at least one first channel (7). 8) Apparato di saldatura secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta piastra (3) è rivestita superficialmente in rame. 8) Welding apparatus according to any one of the preceding claims, characterized in that said plate (3) is superficially coated in copper. 9) Apparato di saldatura secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti elettrodi (1) di saldatura sono elettrodi infusibili. 9) Welding apparatus according to any one of the preceding claims, characterized in that said welding electrodes (1) are infusible electrodes. 10) Apparato di saldatura secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto materiale (4) da saldare è costituito da reggette (2) in metallo. 10) Welding apparatus according to any one of the preceding claims, characterized in that said material (4) to be welded consists of metal straps (2). 11) Apparato di saldatura secondo la rivendicazione 10), caratterizzato dal fatto che detto metallo costituente dette reggette (2) è acciaio. 11) Welding apparatus according to claim 10), characterized in that said metal constituting said straps (2) is steel. 12) Metodo di controllo della qualità della saldatura caratterizzato dal fatto di comprendere le seguenti fasi: predisporre una piastra (3) provvista di fori ciechi (5); praticare primi canali (7) lateralmente a detta piastra (3) e comunicanti con detti fori (5) per l’introduzione di sistemi di rilevazione della luminosità della saldatura; praticare secondi canali (7) lateralmente a detta piastra (3) per il soffiaggio dell’aria; disporre detta piastra (3) al di sotto del materiale da saldare; eseguire l’operazione di saldatura; - rilevare la luminosità prodotta durante la saldatura tramite mezzi di rilevazione inseriti in detti primi canali (7); confrontare i valori ottenuti da detta rilevazione con dei valori di riferimento; rimuovere le impurità prodotte durante detta saldatura insufflando aria lungo detti secondi canali (8).12) Welding quality control method characterized by the fact of including the following phases: prepare a plate (3) provided with blind holes (5); make first channels (7) laterally to said plate (3) and communicating with said holes (5) for the introduction of welding brightness detection systems; make second channels (7) laterally to said plate (3) for blowing air; arranging said plate (3) under the material to be welded; perform the welding operation; - detecting the brightness produced during welding by means of detection means inserted in said first channels (7); comparing the values obtained from said survey with reference values; removing the impurities produced during said welding by blowing air along said second channels (8).
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