Utilisation et évolution des procédés de soudage. Rencontre nationale des Mécaniciens Arcachon, 14 au 18 mai 2001

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Gaspard Croteau
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1 Utilisation et évolution des procédés de soudage

2 LE SOUDAGE QU EST CE QUE C EST? C est un procédé d assemblage définitif qui permet d obtenir la continuité de la matière par une action locale progressant de proche en proche 2

3 COMMENT OBTENIR UN JOINT SOUDE Par pression pure Par pression et diffusion Par fusion 3

4 Les procédés de soudage pour techniques avancées Il existe une grande variété de procédés de soudage. Cependant, tous ne sont pas utilisables dans tous les cas. Le choix d un procédé de soudage se fait en prenant en compte un certain nombre de paramètres: Taille et épaisseur de la pièce Problèmes de soudabilité métallurgique Problèmes de soudabilité opératoire Problèmes d oxydation à chaud de la liaison Problèmes de vitesse d exécution Problèmes de contraintes de de déformations 4

5 SOUDAGE PAR PRESSION Soudage à la forge Soudage par ultrasons Soudage par friction 5

6 SOUDAGE PAR ULTRASONS effort sonotrode amplificateur transducteur vibrations enclume 6

7 SOUDAGE PAR FRICTION effort mise en rotation friction forgeage 7

8 SOUDAGE PAR DIFFUSION enceinte effort système de chauffage remplissage atmosphère controlée vers pompe à vide verin 8

9 SOUDAGE PAR FUSION Avec électrode enrobée (SAEE) Avec fil électrode fusible (MIG ou MAG) Sous flux en poudre (SAFP) Avec électrode réfractaire (TIG) Soudage à forte énergie Par plasma Par Faisceau d électrons Par Laser 9

10 SOUDAGE PAR FUSION électrode enrobage laitier arc âme cordon pièce 10

11 ELECTRODE ENROBEE Épaisseur de 2 à 20 mm ou plus. Aciers, Base nickel Pas le cuivre ni l aluminium Procédé très courant mais en régression Peu d évolution depuis plusieurs années 11

12 SOUDAGE PAR FUSION tube contact fil électrode fusible gaz de protection métal de base arc métal fondu 12

13 MIG MAG Épaisseur de 0,5 à 20 mm ou plus. Toutes les bases cuivre ou aluminium en MIG Tous les aciers en MAG Procédé très courant mais plus coûteux à mettre en œuvre que l électrode enrobée Ce procédé représente plus de 40% du métal déposé en France 13

14 MIG MAG Evolution du procédé. Dans le domaine des faibles épaisseurs En MIG: le MIG pulsé En MAG: le court circuit contrôlé Dans le domaine des gros rendements: L arc rotatif 14

15 SOUDAGE PAR FUSION buse métal d'apport électrode rétractaire en tungstène argon métal de base arc métal fondu 15

16 TIG Utilisé pour les travaux soignés sous faible épaisseur. Aciers inoxydable, Aluminium, Nickel, Cuivre, Titane, Zirconium etc. Faible taux de dépôt, difficile à automatiser Pour les épaisseurs supérieures à 5 mm il est utilisé conjointement à un autre procédé 16

17 A-TIG Une pâte électro-conductrice diminue la largeur du bain de fusion et concentre l énergie de soudage. Une réaction exothermique permet l augmentation de la pénétration. 17

18 SOUDAGE PAR FUSION amenée de flux récupération excédent de flux tube contact électrode fusible (fil) laitier métal de base arc métal fondu 18

19 SAFP Utilisé pour Le remplissage des chanfreins ou le travail a grande vitesse Peu faire des dépôts de 10 mm en une seule passe. Dépose couramment plus de 15 Kg à l heure Très utilisé pour réaliser des revêtements déposés par soudage 19

20 SOUDAGE FORTE ENERGIE Soudage par plasma. Soudage par faisceau d électron Soudage laser 20

21 SOUDAGE FORTE ENERGIE électrode rétractaire refroidissement buse gaz plasmagène tuyère arc gaz de protection 21

22 SOUDAGE FORTE ENERGIE filament wehnelt anode bobine de focalisation faisceau vers pompe à vide 22

23 SOUDAGE FORTE ENERGIE miroir V miroir renvoi faisceau refroidissement focalisation mélange Helium-Azote-CO2 (pression 10 Torr) gaz de protection 23

24 SOUDAGE PAR TROU DE SERRURE 24

25 SOUDAGE LASER MORPHOLOGIE DES ZONES FONDUES LBW = FL EBW = FE PAW = Plasma Influence sur la zone fondue 25

26 Laser à solide YAG (Yttrium Aluminium Garnet) λ = 1,06 µm Puissance en continu 4 kw (pompé par lampes) 2,6 kw (pompé par diodes laser) Pulsé : 1 kw industriellement 2 kw en laboratoire Possibilité de guider le faisceau par fibre optique 26

27 LASER CO2 Laser à gaz (CO 2 He, N 2 ) Longueur d onde : λ = 10,6 µm Le verre n est pas transparent pour cette longueur d onde. Le guidage est obligatoirement réalisé par des miroirs Puissance de 25 à 45 KW 27

28 SOUDAGE LASER 28

29 Comparaison des profondeurs de pénétration Minimum Maximum TIG 0,5-1 mm 3 mm Plasma 0,5 mm Faible énergie 6 à 7 mm Forte énergie YAG 0,04 mm 5 mm CO 2 ( 10 kw) 1 mm 15 mm FE ( 10 kw) 1 mm 25 mm 29

30 CONCLUSIONS Les procédés à forte énergie de soudage offrent de nouvelles possibilités en soudage grande vitesse de soudage faibles déformation nouvelles conception de pièce REALISE DES PIECES FINIES D USINAGE 30

31 SOUDAGE FE 31

32 SOUDAGE YAG 32

33 LASER CO2 Soudage de pavillons de voiture automobile 2 robots 6 axes Document KUKA 33

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