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Mémoire descriptif à l'appui de la demande de brevet pour: SOUDEUSE ELECTRIQUE PAR RESISTANCE AVEC DISPOSITIFS
AUTOMATIQUES DE REVENU ET OU DE NORMALISATION".
Jean V O G LA I R E à Jette-Bruxelles.
Il est connu que lors du soudage électrique par résistance de certaines nuances d'acier de faible soudabilité spécifique, il se produit dans la zone de la soudure des modifioatione struo- turales qui,par la formation de marteneite et de oémentite notem- ment, y donnent une fragilité extrême nécessitant des traitements de revenu et même pour certains aciers spéciaux à très haute réale- tance des traitements de normalisation.
Ces traitements thermiques de régénération peuvent être réal!.... ses électriquement par utilisation du transformateur de soudage j ; i par résistance.
Toutefois la température de soudage étant notablement supé- )rieure aux diverses températures exactement exigées pour les traitements thermiques il n'est pas possible d'utiliser tel quel @ le transformateur de soudage* /
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Il est avantageux de pouvoir,d'une part,modifier à diverses valeurs exactes la puissance du courant secondaire et,d'autre part,augmenter la distanoe entre mordaches on manhories de serrage* Cette augmentation de distance n's pas seulement pour but, par l'accroissement de la résistance ohmique au passage du oourant,
de permettre plus de finesse dans le réglage des ve- leurs du courent et par suite plus de précision dans les tempé- ratures.mais encore de soumettre aux traitements thermiques non seulement la section de la soudure mais encore toutes les zones voisines.
Cette augmentation de la distance entre mâchoires de serras ge doit nécessairement s'effectuer symétriquement par rapport la ligne de la soudure. En outre,et en raison de l'extrême fragilité des -pièces soudées ce mouvement doit être réalisé sans que ces pièces subissent ni le moindre déplacement,ni heurt,ni choc,$
L'objet du présent brevet concerne une soudeuse électrique et son appareillage électrique permettant de régler exactement une maohine pour souder électriquement par résistance des pièces en acier puis soumettre automatiquement la portion comportant la soudure,pendant un temps préalablement fixé,à un réchauffage jusqu' une température de revenu également prédéterminée;
ou soumettre cette portion comportant la soudure a. un traitement de normalisation dont les températures à atteindre et le temps pour les atteindre, éfalement prédéterminés,sont obtenue, eux aussi, automatiquement,
Afin de mieux faire ressortir l'expié oi-dessus, les dessins schématiques annexés représentent:
La fig.I une vue sohématiaue artielle en élévation de la soudeuse proprement dite montrant la disposition permettant d'écarter ou de rapprocher l'une de l'autre les mâchoires de soudage avec coupe dans le plateau de commande-
La fig.2 une vue en plan du plateau de commande des mordaches de soudage et de son levier de manoeuvre.
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La fig.3 une vue schématique en perspective d'une soudeuse réalisée conformément à l'invention et: spécialement envisagée pour le soudage et le traitement des lames de soles.
La fig.4, un, schéma des circuits électriques de la soudeuse permettant d'exécuter après soudage le réglage de la température de revenu de façon semi automatique.
La fig.5 un schéma analogue à celui de la fig.4 matsoomplé-' té pour réalisa automatiquement après soudage le réglage de la température,soit de revenu, soit de normalisation*
En se reportant aux figures oi-dessus,notamment aux fig.1.2, et 3, la soudeuse envisagée se compose d'un bâti 1 renfermant l'appareillage électrique, et d'une table 2 sur laquelle sont disposées les mâchoires fixes ou auxiliaires et 4 et sur une glissière 5.les mâchoires mobiles 1 et !!,munies de pivote 9 respectivement 10 engagés dans les rainures parallèles 11 d'un plateau 12 tournant autour d'un axe 13 lors du déplacement d'une bielle 14 mûe par le levier de manivelle 15.
Des organes habituels tels que cames, butées, leviers. pédale, poignées, bou- tons,organes de manoeuvre et de sécurité complètent l'équipement mécanique de la soudeuse*
Pour permettre l'opération de soudage, opération comportant entre autres le refoulement des pièces à souder,les mordaches principales 7 et $ peuvent être écartées ou rapprochées, simults nément et symétriquement.par exemple par leviers et plateau , cames transmetteurs de mouvement. Ces déplacements sont réglables par butées selon les dimensions et caractéristiques des pièces à souder et à traiter* Deux mordaches auxiliaires 1 et 4 sont fixées sur la maohine, à l'extérieur et dans l'alignement des mordaches principales.
Elles n'ont d'autre but que d'assurer l'absolue immobilité de la région de la soudure pendant l'écartement symétrie que des mordaohes principales lors du passage de celles-ci de leur position de soudage à leur position pour l'opération de revenu ou de normalisation*
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La partie électrique de la soudeuse voir les figures schémas
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%iques 4 et µ,oomprend,notamment dans le cas de la fig*4 un transformateur' de soudage I, dont le primaire "8 comporte un jeu de prisee 20 et dont le secondaire 12 est branche aux ma- choirea mobiles pr1no1:palp'(i! 1 et ¯8.
Une self I? ho entrefer ragla- ble est ineérée en périe avec le circuit primaire 11 du trane- formateur là par l'intermédiaire d'un jeu de prives 3.* L'appa- reillage comporte en outre un transformateur auxiliaire 22 bran- ohé sur la ligne d'alimentation du transformateur de soudage 12 et dont le secondaire forme un circuit auxI1Ia1re alimentant la bobine de l'interrupteur ou contaotemY2 1 du courant primaire du transformateur 16 et la bobine de l'interrupteur ou contactenr double 3.4. d'une port du courant primaire Il aux bornée de ls. self M. et d'autre part du oourant auxiliaire, en-,fin des 1ffrents interrupteurs ou contaoteurs tels que . pédale, fin de course des r.1pob.oires 1 et 8 ou de la 'bj elle de manoeuvre ,4, 2? à pou8soir pour ]-'opération de revenu.
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Dans le cas des opérations de revenu et de normalisation
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automatiques le transformateur auxiliaire la contrblé par l'inoer- rupteur 28 est pourvu de deux ou trois enroulements secondaires auxiliaires dont le premier J30 courant alternatif ut1J1. se oomae tel, les deux autres ,I¯ et Ai pour le cas de l'opération de
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normalisation; pour l'opération de revenu un seul par exemple
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il est ntilis4.
Ces enroulements à et 3, sont utilisas pour
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fournir du courant redressé ou courant continu par exemple au
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moyen de lampes redresseuses 3, et .Les courante redressés ou continus ainsi formés,prenant naissance en ±µ et 36 sont contrôlée par les interrupteurs JH et et en série respectivement avec
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la résistance variable 53 et son enroulement 51,destin± à modifie)*
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la saturation de la self 49. dt la résistance variable 5s" et son enroulement 53 destiné pareillement à la self 5<. Les self* Il et 50 placées en série forment l'une des branches du transe- formateur 47 dont l'autre branohe est formée par les en1:""l..ment.
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distincte µJL et 52 alimentés en oourant redressé ou continu comme spécifié ci-dessus.
Le courant alternatif débité par l'enroulement 30 alimente
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par les interrupteurs à poussoir 35 et .1.2, la bobine oommanw dant l'interrupteur 13, du transformateur de soudage 1il. En 46 est disposé un transformateur réducteur d'Intensité de for- me toroedale alimentant la bobine àâ de l'interrupteur à minima 44,pourvu d'un ressort de rappel réglable 45 et d'une came 43
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destinée tt régler l'entrefer de l'armature mobile 14¯ pour hâter ou retarder l'action de cette dernière contrôlant le cour rant alternatif passant par les Interrupteurs ,3', et ,ce der"" nier à temps,pour alimenter les bobines des interrupteurs et 38
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Au lieu des tubes redresseurs li et ,
on pourrait employer toute autre source de courant continu fourni par batteries d'accès aulateurs.gênératrioes rotatives ou toute autre source appropriée.
Le fonctionnement de la Boudeuse s'opère comme suit$
Afin de permettre une compréhension plus aisée des dispositifs automatiques pour le revenu et ou la normalisation on expliquera
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dans ce qui suit le fonctionnement 8em1 automatique de la sou* debse équipée suivant l'appareillage électrique schématisé de la fig.4.
Le courant d'alimentation étant fermé,l'opérateur par la pédale 35 ferme le secondaire du circuit auxiliaire débité par le transformateur 22 sur la bobine de l'interrupteur automatique 23 et du fait le transformateur de soudage 16 peut entrer en fonction-
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nement,le oourant prîmairea ayant été réglé à la valeur convena ble par le jeu de prises 3p. L'opération de soudage terminée par la manoeuvre du levier ,",5,,1 i.aterrupteur fin de course âà de la soudeuse otire le courant alimentant la bobine de l'interrupteur Il et du fait le courant d'alimentation du transformateur je.6 est ooupé.
L'opération de soudage étant ainsi terminée on procède- à
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l'opération de revenu en agissant sur le poussoir !1 quatterme à nouveau le circuit secondaire d'utilisation du transformateur auxiliaire a ce qui amené par le '8.Mllage du courant dans la bobine de 1'interrupteur double ±fi, d'une part 1'ouverture du circuit primaire Il ehuntant la self ,,7,, d'autre part la ferme- ture de l'interrupteur ou contacteur 23, qui permet le passage du courant dans le primaire 16 et dans la self 17 réglé e par un jeu de prises 21, d'où début du chauffage de l'opération de revente'
Lorsqu'on cesse la poussée sur le poussoir 27, jugeant l'opération terminée,le courant d'alimentation du transformas
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teur lâ est à nouveau ouvert.
Le fonctionnement de la soudeuse équipée avec l'aneareillw ge automatique représenté , la fig.5 s'opère comme sniot i) o-pmi-ylou DE SOUDAGE BOUT-A-BOUT: a) L'opérateur ferme l'interrupteur ±%ce qui a pour effet
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de faire amorcer les deux tubes redresseurs 3,,, et H ou seules ment l'un deux et de leur faire débiter du courant continu dans les enroulements 51 et.3. ou seulement dans l'un deux.
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rhéostats 5 et Il ou l'un deux seulement permettent de régler la valeur de ces courante. b) Utilisant lediverses butées et taquets de réglage prévus pour assurer un refoulement de longueur exacte par/la
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manoeuvre du levier ,,8¯sl'oprateur pinne correctement dans les maw cheires principales 1 et 8 les pièces à souder puis il actionne l'interrupteur n{généralement à pédale), ce qui provoque la ferme- ture du contacteur principal n, et met le nrimaire Jà du trane- formateur de eoudage 16, sous tension* Au moment où la température de soudage se trouve atteinte l'opérateur actionne le levier de refoulement 15 voir fig.3 qui, dans son mouvement,agit sur l'in-
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terrupteur 12. coupant ainsi l'alimentation de la bobine du contao- teur principal 33 et,par conséquent,le courant de soudage.
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o)t'opératlon de soudage se termine alors par le refoule- ment des pièces à souder.
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Par suite de la pré saturation primitivement donnée au circuit magnétique de la self 49 composée des enroulements 48 et 50 ou l'un deux seulement, ceux-ci ne peuvent exercer, pendant toute cette opération de sondage, qu'une influence insi- gnifiante et négligeable* d) On laisse refroidir les pièces soudées.
II) OPERATION DE NORMALISATION " a) Afin de donner à cette opération toute son efficacité, c'est à dire supprimer la fragilité apportée par l'effet de trempe non seulement à l'endroit de la soudure mais encore au droit des mâchoires et dans les zones voisines, et ce en agissant d'une manière relativement lente et progressive,l'opérateur, par un mouvement automatiquement simultané et symétrique, augmen- te par la manoeuvre du levier 15 voir fig.3 après les avoir débloquées, l'éoartement des deux mâchoires prinoipales 8 et 7, Pendant ce mouvement la lame soudée 41 voir fig.3 .libérée des mâchoires principales 1 et 8, reste bloquée dans les machoi- res auxiliaires 3 et 4 préalablement serrées;
elle ne peut donc ni se déplacer ni subir le moindre choc de manipulation suscepti- ble de provoquer une rupture à l'endroit de la soudure* Ce dépla- cernent étant effectué dans les limites prédéterminées, les ma oholres 7 et 8 sont bloquées à nouveau. b) Par une manoeuvre unique et simultanée par exemple du le-* vier 55 voir fig.3 l'opérateur déclanche l'interrupteur 39 et enclanche l'interrupteur à temps 40. ce qui produit l'enclan- chement du contacteur ,;38,tout en empêchant celui du oontaoteur 37.
Par son action le oontaoteur 38 coupe tout d'abord l'alimentation en courant continu de l'enroulement 52 de la self 50 et court-circuite les interrupteurs 25 et 26 ce qui a pour effet la mise sous tension de la bobine du contacteur principal 23. o) Cet enolanohement du contacteur 23 met le primaire 18 du transformateur de soudage 16 sous tension et la phase de chauffa- ge se trouve amorcée.
La première conséquence en est une circula'-' tion de courant dans le transformateur réducteur d'intensité toroi-
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dal 46 et dans la bobine 42 à minima de l'interrupteur 44 et, le courant atteignant sa valeur maximum au début de la phase de ohauffage, cette bobine 42 attire instantanément l'armature 44. d) Des cet instant,aisément décelable,soit par le déclic d'enclanchement du contacteur 33. soit par une lampe témein, l'opés reteur libère le levier 55 de commande simultanée des interrup- teurs 39 et 40.
Ceci a pour effet d'enclencher ]'interrupteur 38,tandis que le retour de l'interrupteur temps 40 à sa po- si%ion de déclanchement, est retardé par un temporisateur régla- ble. e) L'opération de chauffage se poursuit dans ces conditions avec une tension inférieure à celle de soudage puisque, l'enrou- lement 52 n'exerçe b prient,plus son action. La valeur du cou- rant oiroulant dans la section comprenant la soudure peut ainsi être prédéterminée pour que la montée en température soit relativement lente*
D'autre part,la résistance des pièces chauffées augmentant en même tempe que la température,le oourant secondaire 19 du tran formateur 16,diminue proportionnellement.
Il en est de même des courante circulant dans le transformateur réducteur d'inten- site toroïdal 46 et dans la bobine la* f) 2 un certain moment,prédéterminé selon la température ma- ximum à atteindre et obtenu par le réglage de l'entrefer de 44 au moyen de la oame 43 et d'un ressort antagoniste 45, le courantoir- oulant dans 42 devient insuffisant pour que l'armature 44 reste attirée et cette dernière revient alors à sa position de repos, ce qui a pour effet immédiat de mettre la bobine du oontaoteur 37 soue tension et de couper l'alimentation en courant continu de l'en** roulement 51.
Les enroulements 48 et 50 provoquent ainsi une ohute de tension telle que la tension aux machories 7 et 8 t'en trouve encore réduit* t oe, cette fois à la valeur prédéterminée correspondant à la température à atteindre exactement, à l'issue de la phase de refroidissement ralenti ou freiné, avant d'abandonner
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la pièce au refroidissement rapide. !7'est donc d'une manière complètement automatique que s'effectue le passage de la phase de chauffage à la phase de refroidissement radenti.
g) Cette phase de refroidissement ralenti ou desoente en température jusqu'à stabilisation à la température à atteindre avant la phase de refroidissement brusque se poursuit jusqu'à un mo- ment qui,soit d'une manière empirique, soit au moyen d'appareils de contrôle thermique appropriés, a été déterminé une fois pour toutes pour chaque dimension et nature des pièces à traiter, et l'opération de normalisation se termine par le déolanchement au- tomatique de 3'interrupteur automatique à temps 40. Les oontac teurs 23,37,38 reviennent alors au repos et les pièces soudées et traitées peuvent être retirées des mordaohes et 4.
III) OPERATION DE REVENU:
Pour les nuances d'aciers auxquels peut suffire une simple opération de revenu,la machine ne comportant qu'un seul tube redresseur 34. une seule bobine 52. un seul rhéostat54 et un seul enroulement 50, selon schéma représenté la fig.5.est uti- lisée selon ce qui est dit ci-avant sous a,b,o, et d,puis: e) L'opération de chauffage se poursuit dans ces condi- tions avec une tension inférieure à celle de soudage puisque l'enroulement 50 provoque -présent une chute de tension par sui- te de la diminution de la présaturation, l'enroulement 52 n'exerçant plus son action.
La valeur du courant circulant dans la section comprenant la soudure peut ainsi être prédéterminée pour que la montée en température soit relativement lente.'
D'autre part,la résistance des pièces chauffées augmentant en même tempe que la température, le courant secondaire 19 du transformateur 16 diminue proportionnellement.
Il en est de même des courante circulant dans le transformateur réducteur d'inten- site toroïdal 46 et dans la bobine 42. f) A un certain moment.prédéterminé selon la température maximum atteindre et obtenu parle réglage de l'entrefer de 44
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au moyen de la came 43 et d'un ressort antagoniste 46 le courant circulant dans 42 devient insuffisant pour que l'armature 44 reste attirée et cette dernière revient alors à sa position d.e repos,
ce qui a pour effet immédiat de mettre la bobine
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du contacteur 3' sous tension avec pour nonséquenoe le d601an- obèrent du contacteur 33 qui revient au repos de 1'Iirl\e que je et 38 et les pièces eoudées et traitées meuvent être retirées des mordaches 3 et 4.
Il va de soi que d'autres détails de construction ou mo- dalités d'exécution peuvent %tre envisage sana due pour cela on s'écarete du cadre du domaine du présent brevet mouvant se caractériser par ce qui suit:
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R Y E A p I C A ri I 0 ii .....===--.======.=...=-==..
I) Soudeuse électrique par résistance avec dispositifs
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automatinijee ou non de revenu et ou de normalisation,utilisant pour les opérations de revenu ou de normalisation le courant du secondaire du transformateur de inu9,age,caractériee par le fait que les mâchoires principales de soudage peuvent se rapprocher et s'écarter de façon à pouvoir,a-près soudage, intéresser aux ope'-* rations de revenu ou de normalisation une portion de matière
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qui englobe non seulement+, la zone de la soudure,mais encore le@ zones critiques déterminées par le droit,coté soudure, des ma- ohoiree.