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Soudure automatique à l'arc électrique.
Les procédés de soudure automatique à l'arc électri- que exigent de façon générale une commande pour réaliser un fonctionnement exempt de dérangements. Cette commande consiste normalement dans le réglage de la vitesse d'avance du fil mé- tallique de soudure en fonction de la tension de soudure. Si le fil de soudure fond plus, rapidement qu'il est amené, l'extré- mité de l'électrode s'éloigne, pour une fusion trop forte du fil métallique, de la pièce à souder.
La tension de soudure, ainsi croissante, prélevée directement derrière l'extrémité de l'élec-
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trode et . la pièce à souder, agit, par l'intermédiaire d'une commande, sur le moteur électrique, qui produit l'avance du fil métallique et qui accélère celle-ci jusqu'à ce que la longueur de l'arc, qui correspond à l'état d'équilibre recherché, soit à nouveau établie. On peut faire agir cette commande également sur le transformateur de soudure, de telle manière que la tension de soudure plus élevée agisse sur la réactance d'un transforma- teur.
Ce mécanisme de réglage pour l'avance du fil métalli- que ou pour la tension de soudure augmente le prix de l'instal- lation et est rendu superflu, conformément à l'invention, lors- de-soudure qu'on travaille, avec une avance constante du fil métallique/3 dans une région de l'auto-réglage où la sensibilité de commande, exprimée par le rapport de la pente de la caractéristique de fusion SA (en cm à la pente de la caractéristique min.amp volts du transformateur SS (en volts), c'est-à-dire le rapport SA/SS, amp , est supérieur à 1, 2, de préférence supérieur à 1,7. On choisit par suite des transformateurs, dont la caractéristique tension/ courant - désignée dans ce qui suit par "caractéristique du transformateur" - est, dans l'opération, adaptée à la caracté- ristique de la pièce consommant du courant,
à savoir la carac- téristique de fusion, c'est-à-dire la vitesse de fusion du fil métallique de soudure utilisé (en cm/min) en fonction de l'inten- sité du courant (en amp) . On cherche à maintenir la région la plus favorable, située au-dessus de 1,7, de la sensibilité de commande, qui peut momentanément descendre jusqu'à 1,2. La limite supérieure est par contre atteinte lorsque la tension de soudure se rapproche, à 10 volts, de la tension de marche à vide du transformateur, car alors l'arc se rompt.
L'opération d'auto-réglage dans les conditions selon l'invention est expliquée en référence à des diagrammes. Il est connu que la tension d'un transformateur, en partant de la tension
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de marche à vide, diminue d'autant plus fortement que l'inten- sité du courant prélevé est plus grande et qu'elle atteint une valeur nulle pour l'intensité de courant maximum (c'est-à-dire lorsque le transformateur est en court-circuit).
Si l'on re- présente la dépendance des deux grandeurs l'une par rappor t à l'autre par des caractéristiques de transformateurs (diagramme de la figure 1, sur lequel la tension (u) est portée en ordon- nées en fonction de l'intensité du courant (i), portée en abscis
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ses), le rapport i) i = 5S' c' es t-à-d1re la pente de la caractéristique du transformateur, parcourt, en partant de très petites valeurs, toute la région jusqu'au voisinage de l'infini.
On a jusqu'ici normalement choisi les grandeurs dans une opération de soudure de manière à ne pas trop s'écarter d'une valeur moyenne de la pente, et, pour le reste, on laissait au mécanisme de réglage de l'avance du fil mé tallique le soin de ralentir une fusion trop rapide du fil métallique, qui est liée à un allongement de l'arc électrique, par l'intermédiaire de la tension de soudure, servant d'impulsion de réglage, si- multanément accrue par une accélération de l'avance du fil métallique.
Pour l'opération auto-régulatrice s'effectuant sans ce mécanisme de réglage "extérieur", conformément à l'invention, avec "commande intérieure", il ne suffit encore pas de tenir compte du diagramme de la figure 1, mais il est nécessaire de prévoir la coordination, mentionnée ci-dessus, des caractéris- tiques du transformateur et du fil de soudure. L'auto-réglage ou commande intérieure s'effectue alors de la manière suivante ; :
11 sera ssuppsé qu'il s'est, en raison d'une irré- gularité de la pièce à souder, produit une diminution de l'é- cartement entre la pièce et l'électrode, et par suite un rac- coureîssement de l'arc électrique avec diminution simultanée de la tension de soudure, de la valeur u (voir figure 1).
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L'opération d'auto-réglage est représentée de manière simple par le point de fonctionnement normal 1 et par le point de dérangement du fonctionnement, 2. Comme représenté sur la figure 1, la diminution éventuelle de la longueur de l'arc ou de la tension de soudure entre le point de fonctionnement nor- mal 1 et le point de dérangement du fonctionnement 2, de la valeur u, se traduit par un accroissement de l'intensité du courant, de la valeur i. La figure 8.représente la caracté- ristique de fusion d'un fil de soudure, d'un diamètre déterminé, par un diagramme, qui possède les mêmes abscisses (i) que le diagramme de la figure 1, tandis que les ordonnées représentent la vitesse de fusion v de ce fil de soudure.
La même valeur i dans le diagramme 1 est toutefois liée, dans le diagramme de la figure 2, à un accroissement de la vitesse de fusion, de la valeur) v, ce qui a pour résultat un allongement de l'arc, jusqu'à ce que finalement la longueur normale de l'arc soit atteinte à nouveau. La liaison entre la tension de soudure u et la vitesse de fusion v ressort des deux diagrammes, lorsqu'on reporte la valeur i du diagramme du transformateur (figure 1) également sur le diagramme de fusion (figure 2) et qu'on pré- lève, de la courbe ou des ordonnées, la valeur correspondante v de la vitesse. de fusion.
Plus la caractéristique présente une pente raide entre le point de fonctionnement normal et le point de dérangement du fonctionnement, ou plus le rapport v dans le diagramme de fusion de la figure 2 est grand i pour une tension de soudure donnée, plus le réglage est sensible Il en est de même lorsque la caractéristique du transformateur, pour une vitesse de fusion donnée ou pour une avance donnée du fil de soudure entre les points correspondants de fonctionne- ment normal et de dérangement du fonctionnement, présente une faible inclinaison ou plus le rapport u/i est petit.
La i
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sensibilité de commande, è'est-à-dire le rapport J v / <5u #\"' i
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est par suite donnée, dans le diagramme par le rapport des longueurs v étant donné que le terme i disparait si u l'on écrit ce rapport sous une forme simplifiée. La valeur de la sensibilité de commande est par suite cm . De min. volts petites valeurs pour ce rapport expriment une sensibilité plus faible, des valeurs plus grandes expriment une sensibilité plus élevée de la commande de l'opération de soudure auto-régulatrice Lorsque la valeur limite inférieure 1,2 est dépassée, le réglage a lieu lentement de telle manière qu'une soudure automatique devient pratiquement impossible.
La limite supérieure de la sensibilité de commande est déterminée surtout par l'allure de la caractéristique du transformateur. En effet, si la tension de soudure se rapproche trop de la tension de marche à vide du transformateur, il se produit-comme il ressort de l'allure aplatie de la caractéristique- pour un petit accroissement de la tension, déjà une chute telle de l'intensité du courant i que l'arc se rompt. On en déduit la conséquence pratique que la tension de soudure doit être inférieure d'au moins 10 volts à la tension de marche à vide du transformateur.
Comme chaque transformateur et chaque fil métallique de soudure possèdent leur caractéristique propre, un point additionnel de l'invention consiste à adapter en pratique, par le choix de diamètres appropriés du fil métallique de soudure, la pente de la caractéristique de fusion à la pente prescrite de la caractéristique du transformateur, de telle manière que la sensibilité de commande la plus favorable ( = 1,7) soit at- teinte dans la région de l'opération de soudure et que l'obser- vation des limites indiquées ci-dessus soit assurée.
Si, d'autre part, on doit effectuer la soudure avec des fils métalliques d'un diamètre déterminé, on adapte, selon un point additionnel de l'invention, par le choix du transfor- mateur de soudure, la pente de la caractéristique du transforma teur à la pente de la caractéristique de fusion du fil de sou- dure utilisé.
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Si, conformément à un point additionnel de l'inven- tion, on utilise des transformateurs avec une tension de marche à vide réglable à volonté, la région d'utilisation de la soudure auto-régulatrice est particulièrement grande au point de vue de la possibilité d'utilisation de fils métalliques de soudure de/dimensions les plus différentes. Une fois qu'on a choisi un fil métallique de soudure déterminé, on règle, pour le trans- formateur à tension étagée de marche à vide, une tension de marche à vide telle que la pente de la caractéristique de ce transformateur soit adaptée à la caractéristique de fusion du fil métallique.