Présentation
Auteur(s)
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Roland CAZES : Ingénieur de l’École Supérieure d’Électricité - Ingénieur-Conseil Ferranti International
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Lire l’articleINTRODUCTION
Le lecteur pourra se reporter, pour plus de détails, à la rubrique Assemblage du traité Génie mécanique et, notamment, aux articles :
Les générateurs de soudage ont subi, comme beaucoup d’autres machines, telles les machines-outils, l’évolution générale de la technologie ainsi que l’influence des conditions nouvelles de leur mise en œuvre dans le contexte moderne de la productique.
La notion de machine s’efface devant celle d’îlot de production flexible apte à traiter de façon ordonnée des opérations nécessitées par la fabrication d’une famille de pièces données. Dans un tel îlot, le soudage, lorsqu’il existe, s’exécute au moyen d’actionneurs appropriés parmi lesquels celui délivrant l’énergie de fusion qu’il implique.
Un actionneur de soudage est donc essentiellement un outil alimenté en énergie par un générateur de puissance et de caractéristiques adaptées au procédé mis en œuvre.
Qu’il s’agisse d’une machine à souder ou d’un actionneur, les problèmes liés à la conception et au fonctionnement des générateurs électriques restent les mêmes. Ces générateurs ont, de façon intrinsèque, bénéficié, dans ces dernières décennies, des progrès de l’électronique de puissance (dans ce traité, rubrique Électronique de puissance) et, notamment, de ceux des composants semi‐conducteurs de puissance ; cela a conduit à reconsidérer d’importants aspects les concernant.
On doit pouvoir, en effet, les programmer selon des objectifs précis et les asservir à des effets liés au comportement du phénomène électrothermique qu’ils alimentent.
On peut également prendre en compte, grâce aux performances que l’on peut désormais obtenir, des phénomènes subtils considérés jusque-là comme marginaux ou perturbateurs.
Nous citerons, comme exemple, les générateurs à courant pulsé utilisés avec beaucoup d’intérêt dans le soudage MAG (Metal Activ Gas) avec protection par CO2 ; ils contrôlent le transfert de métal, phénomène naturel de relaxation, jusque-là subi. Ces générateurs contrôlent également l’inversion du courant dans le soudage TIG (Tungsten Inert Gas) des alliages légers en courant, non plus alternatif, mais à polarité variable.
Les progrès marquants obtenus justifient la démarche autrement que pour des raisons purement commerciales.
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Conception des générateurs de soudage4. Soudage par faisceau d’électrons
4.1 Rappels
le lecteur pourra se reporter à l’article Soudage par faisceaux à haute énergie : faisceau d’électrons et laser [B 7 740] dans le traité Génie mécanique.
Le soudage par faisceau d’électrons utilise l’énergie produite par le choc sur le matériau d’électrons préalablement accélérés. La disposition classique est représentée sur la figure 17.
Le domaine de ce procédé ( I, figure 4) implique :
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des tensions continues de 50 à 200 kV ;
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des courants de 0,1 à 1 A.
Le courant électronique est produit dans une enceinte à vide et concentré en un faisceau par un canon alimenté en courant continu en haute tension.
L’ensemble est optimisé et, en pratique, on règle les machines à la tension maximale ou à une tension voisine, et la puissance est réglée en fonction du travail à effectuer par action sur le courant en agissant sur le canon à électrons.
Ainsi, on retrouve, dans cette disposition, la séparation des fonctions de mise en forme de la puissance et du réglage du courant.
Le canon à électrons fonctionne en charge d’espace et comporte un wehnelt polarisable par rapport à la cathode émettrice et par lequel on règle le courant.
La représentation de ce phénomène électrothermique est une résistance nulle et n’a pas de force contre-électromotrice. C’est dans le canon que se produit la chute de tension (due à l’accélération des électrons) ; on ne note aucune perte électromagnétique notable à ce niveau.
Les courbes G ( I ) et Φ ( I ) n’ont pas de signification...
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