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Dispositif de soudure par rési stance, en particulierpour la sou- dure par molettes, et procédé de soudure par résistance.
L'invention concerne un dispositif de soudure par résistance, en particulier pour la soudure par molettes, comportant un système permettant de modifier la pression entre les pièces.à souder, par exemple la pression des électrodes, et un procédé de soudure par rési stance. Dans les dispositifs connus de ce genre, pour obtenir de bonnes propriétés métallurgiques, on utilise les variations de pression immédiatement avant et après le processus de soudure proprement dit, expression par laquelle on entend la période de passage du courant par l'endroit à souder, en ce sens qu'avant et après la soudure on augmente la pression des électrodes tandis que pendant la soudure proprement dite, la pression est réduite à une valeur plus faible, appropriée à la soudure.
Les périodes de passage du courant et les intervalles sont fixés à l'aide d'interrupteurs.
L'invention est basée sur l'idée que les interrupteurs ne sont nécessaires qu'au début et à la fin (de tout un cycle de soudure, y compris les tempsde soudures et les tempsde po se, pour entamer ou finir une période de fonctionnement, tandis que les intervalles de pose et de soudure peuvent 'être réglés à 1 ai - de d'autres moyens.
A cet effet, conforménent à l'invention, les électrodes de soudure restent branchées sur la source de courant pendent tout le cyclede soudure et l'on applique une variation de la pression, par exenple de la pression des électrodes, de manière à souder dans une zone à faible pression tandis que dans la zone à pression élevée il ne se produit que du chauffage.
Les temps de soudure et de chauffage (tenps de pose) sont uniquement déterminés par un ehoix judicieux des variations de la pression, ce qui présente davantage qu'il est superflu de rompre ou d'établir le courant de forte intensité utilisé pour la soudure.
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par "chauffage", il y a lieu d'entendre un échauffen ent de la matière tel que, contrairement à l'échauffenent jusqu'à la température requise pour la soudure, au droit du plan de séparation entre les pièces, il ne se produise pas de tendances à la soudure. Comme on le sait, un tel chauffage (recuit) est favora- ble pour la structure de la soudure obtenue et augmente la résistance à la traction de cette soudure. Ce phénomène est particulièrement marqua dans la soudure d'alliage d'aluminium.
Dans la soudure par points, le recuit s'obtient au droit même de la souaure; dans la soudure par molettes, opération pendant laquelle la pièce est déplacée à vitesse constante, l'endroit du recuit est déplacé par rapport à l'endroit de la soudure; ceci constitue cependant un avantage, car par suite de la température élevée de l'endroit voisin, la quantité de chaleur accumulée au point de soudure ne peut s'évacuer par conduction.
Les variations de pression précitées modifient la rési stance entre les deux pièces à souder, modification qui, comparée à l'impédance totale du circuit du courant de soudure, est pratiquement négligeable, de sorte. que les variations de pression et de résistance ne modifient guère l'intensité du courant dans les pièces. Un choix judicieux des variations de la pression et partant des variations de la résistance entre les pièces, permet de faire en sorte que la variation de la quantité de chaleur développ ée, qui dépend de la rési stance, soit tellee que l'on obti en- ne alternativement un effet de soudure et un effet de chauffage.
Bien que les variations de pression n'entraînent pas de variations notables de l'intensité du courant, il est parfois nécessaire de faire varier l'intensité du courant par d'autres moyens, à l'aide de prises du transformateur de soudure par exemple, maisil est cependant entendu que ces variations ne peuvent pas être telles que seules, c'est-à-dire sans l'intervention des variations de pression, elles puissent provoauer l'alternance désirée entre la soudure et le chauffage. Il se peut par exemple que la pression requise pour obtenir l'état de chauffage soit si élevée que le dispositif de pression requis serait de dimensions peu prati ques.
On peut obvier à cet inconvénient en réduisant l'intensité du courant dans la pièce pendant la période de chauffage de manière à obtenir un chauffage sous une pression pratiquement réalisable. pendant la période de chauffage* cette intensité du courant peut être constante. Cependant, tout en restant dansle cadre de l'invention, il est aussi possible de combiner une modification de l'intensité de courant soit pendant la période de soudure soit pendant la période de chauffage avec les pressions choisies, et ce suivent un programme déterminé.
D'une façon générale, les pressions requises pour le chauffage devront dépasser de 100% environ la pression sous la- quelle on soude, toutes autres conditions étant égal es d'ailleurs.
Le passage d'une pression élevée à une faible pression et inversement peut s'effectuer soit brusquement,, soit progressivement. Dans ce dernier cas, la séparation entre la pression de soudure et la pression de chauffage n'est pas bien nette, de sorte qu'il n'existe pas de limite nettoient déterminée entre les endroits soudés et les endroits uniquement chauffés.
Suivant une autre caractéristique de J.'invention, les électrodes de soudure peuvent toujours être branchées sur une source de courant alternatif et la variation requise de la pression des électrodes s'obtient à l'aide d'un dispositif électromagnétique, éventuellement combiné à un autre dispositif de pression, branché aussi, par l'interm édi ai res de redresseurs et éventuelle-
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ment d'un régulateur de phase, sur une source de courant alterna- tif. L'utilisation de redresseurs permet d'obtenir automatiquement, de façon trèssimple, les variations de pression périodiques dé- sirées. Dans ce cas, la fréquence de la tension d'alimentation peut différer de la tension alternative de soudure.
L'insertion d'un régulateur de phase dans le circuit d'alimentation du dispo si ti f - électrom agnétique permet de régl er, par rapport à la tension alternative de soudure, la phase du cou- rant requis pour obtenir les variations de la pression.
La description des dessins annexés, donnés à titre d'exemple non limi tati f, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée, les particularités qui ressortent tant des dessins que du texte fai sant, bi en entendu, partie de l'invention.
Sur la figurel, 1 est une tension continue appliquée, au temps to, aux électrodes de soudure d'un dispositif réalisé conformément à l'invention. Avant l'application de cette tension, les électrodes de soudure sont placées sur la pièce, sous une pression indiquée par 2. Cette pression est choisie de manière a pennettre la soudure normale. Au moment t1, cette pression est portée à une valeur 3, choisie suffisamment élevée pour que la résistance entre les deux pièces à souder diminue suffisamment pour ne provoquer qu'un chauffage qui, par lui-même, ne produit p as' de soudure. Cet effet est favorisé par lefait que par suite du meilleur contact thermique avec la pièce sous l'effet de la pression accrue, l'évacuation de chaleur vers les molettes devient plus grande.
On ne soude donc effectivement que pendant la pério- de hachurée t0 - t1. Après abaissement, au temps t2, de la pression jusqu'à .La valeur initiale ou jusqu'à une valeur 4 appropriée pour la soudure, il se produit; après la période de chauffage t1- t2, une nouvelle période de soudure, ce qui se répète jus- qu'à la fin de la soudure, fin provoquée par exemple par la cou- pure de la source de courant de soudure au bout d'une période de chauff age. Un tel pro cédé, dans lequel le courant n'est pas inter- rompu entre les points de soudure séparés, dbnne d'excellents ré- sultats. Le réglage de l'intensité du courant peut s'effectuer de manière connue, par exemple à l'aide des prises du transfor- mateur de soudure.
Pendant les p ério des t0 - t1 et t1 - t2 ,les pressions indiquées par 3 et 4 peuvent être modifiées entre cer- taines limites suivant un programme déterminé. Pendant ces pério- des, cette modification peut aussi s'obtenir par la variation de l'intensité du courant.
Comme, dans la plupart des cas, on soude à l'aide de courant alternatif, il est recommandable d'utiliser un dispositif tel que celui représenté sur la figure 2, dans lequel les molet- tes de soudure 5 restent branchées sur lesecteur à courant alter- natif 6 pendant le fonctionnement, tandisque la modification de la pression. des électrodes s'obtient à l'aide d'un dispositif électromagnétique 8 combiné à un ressort 7, dispositif qui est branchésur la source de courant alternatif 6 'par l'interm édi ai - re d'un redresseur 9.
Lorsque le dispositif électromagnétique est excité par les impulsions de courant alternatif monophasé redres- sées par le redresseur 9, la pièce sera soumise entre les molet- tes 5 à la pression du ressort 7 et à la pression, créée par voie électromagnétique, qui s'y sup erpo se. Les p ério des de soudure coïncident donc avec les périodes de pression du ressort 7, tandis que pendant les autres périodes ou la pression est plus élevée, il se produit uniquement du chauffage. Il est recommandable d'uti- liser un régulateur de phase 10 permettant de régler la phase des périodes d'excitation du dispositif 8, de manière que le cou- rant fourni par le transformateur de soudure 11 soit en phase ou en opposition de phase avec les périodes de pression accrue.
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Ce fait est expliqué en détail sur la figure 3. La pression constante du ressort est indiquée par 7 et la pression y superposée, produite par le dispositif électromagnétique, est indiquée par 8. Le réglage du régulateur de phase 10 est tel que, comme montré à la figure, ledéphasage est de 180 environ. Pendant les déni-périodes positives 12 du courant alternatif 13 ap pliqué à la pièce, on soude, étant donné que la pression du ressort est choisie suffisamment faible pour obtenir ce résultat tandisque pendant les périodes de pression accrue, les demi-périodes de courant négatif 14 n'assurent qu'un chauffage.
Le réglage du régulateur de phase à un déphasage de 180 environ peut être nécessaire lorsque les deux pièces à souder sont en matières différentes, bien soudables uniquement lorsque le passage du courant s'effectue dans un sens déterminé. Dans le diagramme représenté sur la figure 3, il en est ainsi pour la demi-période positive du courant 12. Lorsque, par suite de l'emplacanent des pièces et du sens du courant, il est désirable d'utiliser commecourant de soudure les demi-périodes négatives 14, il faut que les déni-périodes 12 soient en phase avec les crêtes de pression 8.
Il va de soi que pour obtenir le résultat optimun, il sera généralement indiqué d'employer un régulateur de pha.se étant donné que, d'une façon générale, le courant de soudure sera déphasé par rapport au courant traversant le dispositif électromagnétique 8, déphasage qui, dans certaines circonstances, pourrait être indésirable.
L'application de l'invention n'est nullement limitée à un. dispositif tel que celui représenté sur la figure 2. C'est ainsi que le ressort 7 peut êtreremplacé par tout autre dispositif de pression connu. De même, l'alimentation du dispositif électromagnétique peut différer de cellereprésentée sur ledessin.
C'est ainsi que l'alimentation du dispositif électromagnétique peut s'effectuer à l'aide d'un redresseur monophasé à couche d'arrêt qui laisse passer un certain courant, de faible intensité il est vrai, pendant la deni-période, négative. Le dia.gramme de pression affecte la forme représentée sur la figure 4.
Sur cette figure, la pression du ressort est donc renplacee par l'effet électromagnétique de la déni-période négative 15.
La figure 5 représente une variante de mode d'exécution, variante dans laquelle on utilise un montage redresseur biplaque 16. Dans l'une des branches de ce redresseur se trouve insérée unerési stance 17, de sorte que l'intensité du courant fourni par cette branche est suffisamment réduite pour provoquer la faiblepression désirée à l'aide du dispositif 8.
Le diagrammede pression de ce montageest représenté sur la figure 6, où la demi-période à forte amplitude est fournie par la branche exanpte de résistance du montage redresseur 16 de la figure 5 et celle à plus faible amplitude par la branche comportant une résistance de ce même montage redresseur.
Enfin, la figure 7 représente schématiquement un dispositif automatique pour la soudure par molettes.
Pour le réglage de l'intensité du courant, le primai- re du transformateur de soudure 18 comporte des prises 19. Une partie 20 ue l'enroulement primaire, partie toujours en circuit pendant le fonctionnement, est connectée à un montage redreseur de Graetz 21, tandiss que la tension redressée est appliquée à un
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condensateur 23 par l'intermédiaire d'une résistance 22. Le dispo- sitif de soudure étant branché sur le réseau, le condensateur est donc chargé après un temps variable déterminé par la résis- tance 22. Pendant ce temps, on peut souder ou chauffer Suivant la pression exercée sur le porte-électrode 24.
Au bout de ce temps, le tube à décharges 25 devient conductèur (soit par un choix approprié de la tension de grille 26, soit parce que la tension anodique du tube a atteint la valeur d'amorçage), de sorte que le condensateur se décharge par l'intermédiaire de la résistance 25 sur la bobine du dispositif électromagnétiaue 8. On obtient ainsi les variations de pression désirées. La pression du support d'électrodes'34, soumis à l'action d'un ressort peut être augm en- tée ou diminuée soit pendant la période de charge soit pendant la période de décharge du condensateur 23. Ceci dépend de l'exécution de 1'appareil.
La forme d'exécution représentée, à circuit RC, présen- te l'avantage de permettre, tant pour la durée de la soudure que pour la durée du chauffage, l'utilisation de tenpplus long s, com- portant plusi eurs périodes.
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Resistance welding device, in particular for seam welding, and resistance welding method.
The invention relates to a resistance welding device, in particular for seam welding, comprising a system for modifying the pressure between the parts to be welded, for example the pressure of the electrodes, and a resistance welding process. In known devices of this kind, to obtain good metallurgical properties, the pressure variations are used immediately before and after the actual welding process, by which is meant the period of passage of the current through the place to be welded, in the sense that before and after the welding the pressure of the electrodes is increased while during the welding proper, the pressure is reduced to a lower value suitable for the welding.
The current flow periods and the intervals are set using switches.
The invention is based on the idea that switches are only needed at the start and at the end (of an entire welding cycle, including weld times and inception times, to start or end a period of operation. , while the laying and welding intervals can be set to 1 ai - by other means.
For this purpose, in accordance with the invention, the welding electrodes remain connected to the current source throughout the welding cycle and a variation in the pressure is applied, for example the pressure of the electrodes, so as to weld in a low pressure zone while in the high pressure zone only heating occurs.
Welding and heating times (laying times) are only determined by a judicious choice of pressure variations, which makes it more unnecessary to break or build up the high current used for the weld.
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by "heating", it is appropriate to understand a heating of the material such that, unlike the heating up to the temperature required for welding, in line with the plane of separation between the parts, it does not occur no welding tendencies. As is known, such heating (annealing) is favorable for the structure of the weld obtained and increases the tensile strength of this weld. This phenomenon is particularly marked in the welding of aluminum alloys.
In spot welding, annealing is obtained at the level of the weld itself; in seam welding, an operation in which the part is moved at constant speed, the location of the annealing is moved relative to the location of the weld; however, this is an advantage, because owing to the high temperature of the neighboring place, the quantity of heat accumulated at the welding point cannot be evacuated by conduction.
The aforementioned pressure variations modify the resistance between the two parts to be welded, a modification which, compared to the total impedance of the weld current circuit, is practically negligible, so. that the variations in pressure and resistance hardly modify the intensity of the current in the rooms. A judicious choice of the variations of the pressure and hence of the variations of the resistance between the parts, makes it possible to ensure that the variation of the quantity of heat developed, which depends on the resistance, is such that one obtains by - do alternately a welding effect and a heating effect.
Although variations in pressure do not cause noticeable variations in the intensity of the current, it is sometimes necessary to vary the intensity of the current by other means, using taps of the welding transformer for example. , however, it is understood that these variations cannot be such that alone, that is to say without the intervention of pressure variations, they can cause the desired alternation between welding and heating. For example, the pressure required to achieve the heating state may be so high that the required pressure device would be impractical in size.
This drawback can be overcome by reducing the intensity of the current in the room during the heating period so as to obtain heating under practically achievable pressure. during the heating period * this current intensity can be constant. However, while remaining within the scope of the invention, it is also possible to combine a modification of the current intensity either during the welding period or during the heating period with the selected pressures, and this follows a determined program.
In general, the pressures required for heating must exceed by about 100% the pressure under which the weld is made, all other conditions being equal.
The change from high pressure to low pressure and vice versa can take place either abruptly, or gradually. In the latter case, the separation between the welding pressure and the heating pressure is not very clear, so that there is no definite clean limit between the welded places and the only heated places.
According to another characteristic of the invention, the welding electrodes can always be connected to an alternating current source and the required variation in the pressure of the electrodes is obtained with the aid of an electromagnetic device, possibly combined with an electromagnetic device. other pressure device, also connected, through rectifiers and possible
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phase regulator, on an alternating current source. The use of rectifiers makes it possible to obtain automatically, in a very simple way, the desired periodic pressure variations. In this case, the frequency of the supply voltage may differ from the AC welding voltage.
The insertion of a phase regulator in the supply circuit of the device - electromagnetic makes it possible to adjust, in relation to the alternating welding voltage, the phase of the current required to obtain the variations of the current. pressure.
The description of the appended drawings, given by way of non-limiting example, will make it clear how the invention can be implemented, the particularities which emerge both from the drawings and from the text being, of course, part of the invention. .
In the figure, 1 is a direct voltage applied, at time to, to the welding electrodes of a device produced in accordance with the invention. Before the application of this voltage, the welding electrodes are placed on the part, under a pressure indicated by 2. This pressure is chosen so as to allow normal welding. At time t1, this pressure is brought to a value 3, chosen sufficiently high so that the resistance between the two parts to be welded decreases sufficiently to cause only heating which, by itself, does not produce any welding. This effect is favored by the fact that as a result of the better thermal contact with the part under the effect of the increased pressure, the heat dissipation towards the knurls becomes greater.
We therefore effectively weld only during the hatched period t0 - t1. After lowering, at time t2, of the pressure to the initial value or to a value 4 suitable for the weld, it occurs; after the heating period t1- t2, a new welding period, which is repeated until the end of the welding, end caused for example by the cutting of the welding current source at the end of a period of heating. Such a process, in which the current is not interrupted between the separate weld spots, gives excellent results. The current intensity can be adjusted in a known manner, for example using the taps of the welding transformer.
During the periods of t0 - t1 and t1 - t2, the pressures indicated by 3 and 4 can be modified between certain limits according to a determined program. During these periods, this modification can also be obtained by varying the intensity of the current.
Since, in most cases, welding is carried out using alternating current, it is advisable to use a device such as that shown in figure 2, in which the welding knobs 5 remain connected to the current supply. alternative 6 during operation, while the pressure change. electrodes are obtained by means of an electromagnetic device 8 combined with a spring 7, a device which is connected to the alternating current source 6 'through the intermediary of a rectifier 9.
When the electromagnetic device is excited by the pulses of single-phase alternating current rectified by the rectifier 9, the part will be subjected between the knurls 5 to the pressure of the spring 7 and to the pressure, created by electromagnetic means, which s' y sup erpo se. The weld p eriods therefore coincide with the periods of pressure of the spring 7, while during the other periods when the pressure is higher, only heating occurs. It is advisable to use a phase regulator 10 making it possible to adjust the phase of the excitation periods of the device 8, so that the current supplied by the welding transformer 11 is in phase or in phase opposition with periods of increased pressure.
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This fact is explained in detail in Fig. 3. The constant pressure of the spring is indicated by 7 and the superimposed pressure on it, produced by the electromagnetic device, is indicated by 8. The setting of the phase regulator 10 is as, as shown. in the figure, the phase shift is approximately 180. During the positive denial periods 12 of the alternating current 13 applied to the part, it is welded, given that the pressure of the spring is chosen sufficiently low to obtain this result while during the periods of increased pressure, the half periods of negative current 14 only provide heating.
Adjusting the phase regulator to a phase shift of approximately 180 may be necessary when the two parts to be welded are made of different materials, which can only be welded well when the flow of current takes place in a determined direction. In the diagram shown in Fig. 3, this is the case for the positive half-period of the current 12. When, due to the location of the parts and the direction of the current, it is desirable to use the welding halves as the welding current. -negative periods 14, the denial-periods 12 must be in phase with the pressure peaks 8.
It goes without saying that to obtain the optimum result, it will generally be indicated to use a phase regulator given that, in general, the welding current will be out of phase with the current passing through the electromagnetic device 8, phase shift which, under certain circumstances, might be undesirable.
The application of the invention is by no means limited to one. device such as that shown in Figure 2. Thus the spring 7 can be replaced by any other known pressure device. Likewise, the power supply of the electromagnetic device may differ from that shown in the drawing.
This is how the power supply of the electromagnetic device can be carried out using a single-phase rectifier with a stopper layer which allows a certain current, of low intensity it is true, to pass during the deni-period, negative . The pressure dia.gram has the shape shown in Figure 4.
In this figure, the spring pressure is therefore replaced by the electromagnetic effect of the negative denial period 15.
FIG. 5 represents an alternative embodiment, a variant in which a two-plate rectifier assembly 16 is used. In one of the branches of this rectifier is inserted a resistor 17, so that the intensity of the current supplied by this rectifier branch is small enough to induce the desired low pressure using device 8.
The pressure diagram of this assembly is represented in FIG. 6, where the high amplitude half-period is provided by the exanpte resistance branch of the rectifier assembly 16 of FIG. 5 and that of lower amplitude by the branch comprising a resistance of this same rectifier assembly.
Finally, FIG. 7 schematically represents an automatic device for welding by rolls.
For the regulation of the current intensity, the primary of the welding transformer 18 comprises taps 19. A part 20 of the primary winding, part always in circuit during operation, is connected to a Graetz rectifier assembly 21 , while the rectified voltage is applied to a
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capacitor 23 via a resistor 22. The soldering device being connected to the network, the capacitor is therefore charged after a variable time determined by resistor 22. During this time, it is possible to solder or heat. Depending on the pressure exerted on the electrode holder 24.
At the end of this time, the discharge tube 25 becomes conductive (either by an appropriate choice of the gate voltage 26, or because the anode voltage of the tube has reached the starting value), so that the capacitor discharges via the resistor 25 on the coil of the electromagnetic device 8. The desired pressure variations are thus obtained. The pressure of the electrode holder 34, subjected to the action of a spring, can be increased or decreased either during the charging period or during the discharging period of the capacitor 23. This depends on the execution of the procedure. The apparatus.
The embodiment shown, with an RC circuit, has the advantage of allowing, both for the duration of the weld and for the duration of the heating, the use of longer tenures, comprising several periods.