FR2892036A1 - Procede de soudage par points entre deux toles et machine pour la mise en oeuvre de ce procede - Google Patents

Abstract

Selon le procédé de soudage par points de l'invention :- on applique un courant dont la vitesse de croissance, l'amplitude maximum, la durée d'application sont préalablement déterminées ;- on détecte la chute de la résistance de contact électrique entre les tôles par la détection de la chute brutale de la tension de soudage ;- 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 une montée, un palier et une descente du courant. Lors de ce palier, le courant électrique est d'intensité constante et la durée est telle que Sigma Is<2> x dt = A, où A est une consigne et Is le courant traversant effectivement les tôles.

Description

L'invention concerne un procédé de soudage par points entre deux tôles, 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, on peut noter l'épaisseur, la conductivité électrique, et l'état de surface. Sur ce dernier aspect, on doit prendre en considération des tôles comportant des matériaux isolants sur l'une au moins de leurs deux surfaces (cataphorèse, apprêts, colles d'assemblage, d'éventuelles traces de mastic et de peinture du fait d'une mauvaise préparation des tôles) et dont, du fait de la présence de cette couche ou de ce revêtement isolant, le soudage est plus difficile à maîtriser. 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 ce cas, on cherche à proposer un procédé de soudage par points de tôles qui adapte ses paramètres de soudage en chaque point de soudage, afin d'aboutir pour la très grande majorité des points de soudage à un soudage de qualité acceptable. 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.

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 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 et une face arrière ; b) on met en contact lesdites tôles par leur face de liaison ; c) on réalise un contact électrique entre les deux tôles en au moins un 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 dont la vitesse de croissance, l'amplitude maximum, la durée d'application sont préalablement déterminées ; f) on détecte la chute de la résistance de contact électrique entre les tôles qui viennent en contact l'une avec l'autre par leurs faces de liaison par la détection de la chute brutale de la tension de soudage ; 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 : g1) 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.

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. 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 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 peut aboutir à une soudure correcte. 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 conductrices, mais également pour des tôles revêtues d'une matière isolante sur au moins l'une de leurs 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, quel que soit le type de tôles. 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. 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. De préférence, avant l'étape d) on réalise l'étalonnage de la pince de 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.

En effet, si la résistance électrique de la pince de soudage Rp n'est pas déjà connue, elle se calcule au préalable de l'opération de montage de la pince sur les tôles, lors d'une phase d'étalonnage. 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. Selon un mode de réalisation préférentiel, 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. En effet, cette tension de soudage est représentative de la nature des matériaux, du traitement de surface des tôles ou de l'isolement de ces dernières. Cette étape permet de déterminer le cycle optimum de soudage objet de la phase suivante consistant en la phase de soudage.

Dans le cas de ce mode -de réalisation préférentiel précité, 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). Cette étape h) est une phase de test final qui suit la phase de soudage et qui permet de vérifier, en fonction de la valeur de la tension de soudage obtenue, la qualité du point de soudage réalisé par le procédé de soudage. L'étape h) est une étape de contrôle du soudage réalisé.

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 35 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; - les figures 3 et 4 montrent le diagramme d'intensité de la phase de soudage selon d'autres cas de figures, et - la figure 5 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. Ensuite, les deux tôles à assembler par soudage par points sont mises en contact par leur face de liaison, et on réalise alors 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. On doit comprendre que dans le cas, très fréquent, où les deux tôles ne présentent aucun revêtement isolant sur leurs deux faces, en particulier aux emplacements où elles seront soudées ensemble, que le contact électrique se réalise alors par la simple mise en contact des tôles par leur face de liaison. Dans les autres cas, on réalisera une préparation préalable des tôles comme il sera décrit plus loin. Puis on réalise ensuite, pour chaque point de soudage, 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. Lors de la phase de soudage II, on va soumettre la pince de soudage à une montée de courant en deux étapes, à un palier de courant puis à une descente de courant comme il apparaît sur les figures 1 (traits pointillés) et 3. De façon plus précise, comme il ressort 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 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.

On réalise cette première étape II-1 de montée progressive du courant Is vers un premier palier de courant I21 qui est maintenu jusqu'à la chute brutale de la tension sur la pince Up, qui intervient au temps tc. Sur la figure 3, les tôles représentées ne présentent aucune couche isolante et la chute de tension Up, qui correspond à la chute de la tension de soudage Us, est de l'ordre de quelques centaines de milliVolts tout au plus. Il faut noter que cette première étape II-1 est représentée, dans le cas de tôles non isolées, en traits pointillés sur la figure 1. 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, à une vitesse de montée qui est propre au générateur du courant.

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. Is est le courant de soudage, à savoir l'intensité traversant effectivement les tôles, pendant les étapes II-1, II-2 et II-3, 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 Is2 x dt = A. 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 20 quantité d'énergie connue, de sorte que la soudure réalisée sera de bonne qualité et strictement reproductible. 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 25 comme : la tension du réseau électrique, la résistance des câbles, et 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, à la vitesse de 30 descente du générateur du courant). C'est la phase de refroidissement et de forgeage du point de soudure durant laquelle la pression des électrodes est toujours régulée. 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-35 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 l'étape 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. De cette façon, on aboutit pour réaliser le premier point de soudage, à la suite d'étapes suivantes : a) on fournit deux tôles présentant chacune une face de liaison destinée à être reliée par soudage à l'autre tôle et une face arrière ; b) on met en contact lesdites tôles par leur face de liaison ; c) on réalise un contact électrique entre les deux tôles en au moins un 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 ; 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 dont la vitesse de croissance, l'amplitude maximum, la durée d'application sont préalablement déterminées ; f) on détecte la chute de la résistance de contact électrique entre les tôles qui viennent en contact l'une avec l'autre par leurs faces de liaison par la détection de la chute brutale de la tension de soudage ; 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 : g1) 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). On note que l'étape d') constitue la phase de test initial I, les 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 courant appliqué, 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 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 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.

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.

Avantageusement, on réalise la mesure la température de la pince de soudage afin d'en tenir compte dans le calcul de la valeur de la tension de soudage. De préférence, entre la fin de l'étape d') (fin de la phase I) et le 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 10ms et 50ms. 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 de l'étape h) (début de la phase III), il s'écoule un intervalle de temps prédéterminé compris, par exemple, entre 100ms et 500ms, 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 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 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 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 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 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 la règle 1 Ise x dt = A, où Is est mesuré pendant les étapes II-1, II-2 et II-3 (on peut négliger l'étape II-2).

Dans la suite, on considère le cas particulier où le procédé décrit précédemment est adapté à la présence de la ou des couches isolantes sur l'une des faces (ou les deux faces) des tôles à souder. On rencontre 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. Dans un premier cas de figure, les tôles présentent entre elles un revêtement isolant (par exemple de la colle), qui se trouve donc sur la face de liaison de l'une ou des deux tôles, et la face arrière des deux tôles 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 en contact avec une zone conductrice de la face arrière des tôles, ce par quoi les deux tôles sont en contact électrique. Selon une deuxième solution alternative de réalisation 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. 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. On indique que l'étau métallique précité peut, dans les deux solutions, être prévu et laissé en place tout le long de l'opération de 5 soudage réalisée en différents emplacements. Dans un deuxième cas de figure, les tôles présentent entre elles un revêtement isolant (par exemple de la colle), qui se trouve donc sur la face de liaison, et la face arrière de ces tôles est également isolante du fait d'un revêtement isolant provenant par exemple d'un traitement de 10 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 arrières), ces zones étant placées par paires en regard l'une de l'autre à chaque emplacement où se fera les 15 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. 20 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 conductrices (les deux zones conductrices) et les faces de liaison isolées. 25 Ainsi, dans tous les cas, on pourra aboutir à la réalisation d'un contact électrique, autorisant le passage du courant entre les deux électrodes, via les deux tôles. Dans cette situation, on réalise ensuite les mêmes étapes de procédé, seules les valeurs et les formes des courbes variant par rapport 30 aux explications données précédemment, comme il ressort des figures 2 et 4. En effet, les phases I et III sont inchangées, tandis que pour la phase de soudage II, on constate des différences uniquement pour la première étape II- 1 comme suit : 35 Lors de cette première étape de montée progressive lente et contrôlée du courant Is, on ne parvient généralement pas à la valeur du premier palier 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 dela 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), ce qui 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, et à la fois une augmentation de la valeur du courant de soudage Is et une chute brutale de la tension de 20 soudage Us. Sur la figure 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 ûnon 25 représentée- qui correspondrait à la courbe de courant de la figure 4. A ce stade, puisqu'il n'existe plus de matière isolante entre les tôles qui sont maintenant parfaitement accostées, on retrouve l'étape II-2. au cours de laquelle le courant de soudage est élevé au niveau requis I2 pour souder les tôles. Là, la durée du palier de l'étape II-3 est telle que 30 Ise x dt = A. Dans ce cas, Is est le courant de soudage, à savoir l'intensité traversant effectivement les tôles, uniquement pendant l'étape II-3, et qui sert effectivement à échauffer puis à souder les tôles entre elles. De cette façon, on permet d'éviter l'arc d'accostage et tous ses 35 inconvénients. Le résultat est une soudure nette avec une résistance à l'arrachement égale à celle d'une soudure sur tôles nues.

On se reporte maintenant à la figure 5, 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, 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 5. Le système d'acquisition et de traitement des données de l'unité centrale 28 est de préférence informatisé et relié à une interface homme-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 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 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 de soudage 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 l'éventuelle préparation des tôles 18, 20, 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 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 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 : 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 (16)

REVENDICATIONS

1. Procédé de soudage par points entre deux tôles (18, 20), caractérisé en ce que : a) on fournit deux tôles présentant chacune une face de liaison destinée à être reliée par soudage à l'autre tôle et une face arrière ; b) on met en contact lesdites tôles par leur face de liaison ; c) on réalise un contact électrique entre les deux tôles 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 des tôles, les deux électrodes se trouvant dans le prolongement l'une de l'autre ; e) on applique auxdites électrodes un courant dont la vitesse de croissance, l'amplitude maximum, la durée d'application sont 15 préalablement déterminées ; f) on détecte la chute de la résistance de contact électrique entre les tôles qui viennent en contact l'une avec l'autre par leurs faces de liaison par la détection de la chute brutale de la tension de soudage (Us) ; g) on effectue le soudage entre les tôles, au point de contact entre les 20 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 : g1) on applique auxdites électrodes un courant électrique d'intensité 25 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 30 décroissante jusqu'à une valeur nulle.

2. Procédé selon la revendication 1, 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 lorsque les électrodes sont en contact l'une avec l'autre, en appliquant une impulsion de courant et 35 en mesurant la tension aux bornes de la pince.

3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, 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 tension aux bornes de la pince, ce par quoi on calcule une tension de soudage (U1).

4. Procédé selon la revendication 3, 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).

5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au cours de l'étape f) la détection est réalisée par la mesure de la chute brutale de la tension sur la pince de soudage.

6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on mesure la température de la pince afin d'en tenir compte dans le calcul de la tension de soudage (Us).

7. Procédé selon la revendication 3, 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.

8. Procédé selon la revendication 3 ou 4 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.

9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 3, 4, 7 , caractérisé en ce que pendant les étapes e) et g) 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').

10. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que 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 et en ce qu'au cours de l'étape c) on dispose les deuxmâchoires d'un étau métallique en contact avec une zone conductrice de la face arrière des tôles, ce par quoi les deux tôles (18, 20) sont en contact électrique.

11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que 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 et en ce qu'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 lés deux tôles sont en contact électrique audit point de liaison.

12. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'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.

13. Machine à souder par résistance pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisée 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 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 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) de la tension aux bornes de la pince (12), reliés à l'unité centrale (28).

14. Machine à souder selon la revendication précédente, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre des moyens (34) de mesure 35 de la température de la pince, reliés à l'unité centrale (28).

15. Machine à souder selon la revendication 14 ou 15, 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, reliés à l'unité centrale (28).

16. Machine à souder selon la revendication 14, 15 ou 16, caractérisée en ce que l'unité centrale 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 Ise x dt et les résistances électriques des tôles avant et après soudage, les oscillogrammes des courant et tension de soudage en fonction du temps.