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Auteur(s)
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Roland CAZES : Ingénieur de l’École supérieure d’électricité - Ancien directeur des Recherches. Société Sciaky
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Réponse naturelle aux problèmes habituels des limites humaines (aptitude, force, fatigue, vulnérabilité), de valorisation des tâches, et d’organisation de la production et de la diminution des coûts, l’automatisation trouve dans le soudage un vaste domaine d’applications et de développements. Les principaux aspects sont :
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la manipulation d’outils ou de pièces lourds ou encombrants ;
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la mise en œuvre d’outils puissants ;
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l’observation de conditions de soudage sévères et critiques (durée, espace, position) ;
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le développement de cycles opératoires pouvant inclure un effort, etc.
Ces points constituent autant d’objectifs pris en compte par divers moyens déjà connus et exploités par ailleurs.
Mais les techniques de soudage comportent, cependant, un certain nombre de particularités, par rapport à d’autres techniques de production, tel l’usinage par exemple auquel on se réfère souvent à juste titre. Elles découlent essentiellement du fait que toute opération de soudage est affectée par des perturbations aléatoires déterminant in fine la qualité des assemblages. Or celle‐ci n’est pas accessible en toute certitude. Elle est en effet de nature probabiliste ou statistique, parce que difficilement mesurable autrement que par des moyens indirects lourds et coûteux, tels que la destruction de pièces‐échantillons, la radiographie, les ultrasons, qui posent des problèmes d’extrapolation ou d’interprétation.
C’est pourquoi l’automatisation des procédés de soudage vise à garantir en outre et, plus particulièrement, une meilleure qualité par diminution du nombre de défauts ou de pièces défectueuses et un allègement significatif des opérations de contrôle et de leur coût. Divers moyens sont utilisés dans ce but tels que :
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des systèmes et des conditions de soudage précis, insensibles aux aléas et s’adaptant automatiquemet sans intervention manuelle, systèmes basés sur la régulation des valeurs de paramètres électriques ou thermiques (courants, tensions, températures) et capables de tenir compte de variations aléatoires de conditions de soudage, d’écarts de géométrie des parties à assembler résultant de leur élaboration ;
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des dispositifs de surveillance automatique du déroulement des opérations de soudage en cours, avec enregistrement d’événements, émission de messages et édition de rapports.
La qualité des assemblages sera d’autant mieux assurée et son contrôle plus facile et moins cher que l’automatisation à ce niveau sera plus efficiente.
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Soudage continu
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2. Soudage par points
2.1 Rappel
Rappelons que le soudage par points (figure 1) s’exécute habituellement de deux façons :
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sur machine fixe ou sur pince mobile servies par opérateur ;
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sur machine à points multiples et de façon automatique.
Dans les fabrications en grande série, comme par exemple la construction automobile, la robotique a permis d’étendre aux premiers les avantages de l’automatisation.
Du point de vue de la soudure de deux tôles de matières et d’épaisseurs données, le procédé est régi par les trois paramètres essentiels suivants :
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le diamètre des électrodes qui détermine la taille du lingot ;
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le courant de soudure qui crée la fusion ;
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l’effort qui accoste les tôles et crée le forgeage.
L’emploi d’un courant de soudage réputé invariable sous un effort constant est la règle générale.
On mesure la qualité d’une suite de points par divers moyens dont le plus simple est un essai destructif sur un échantillon, ou un prélèvement, par rupture à l’effort de cisaillement sous traction. La distribution des mesures est une courbe classique de Gauss selon la figure 2. Elle est affectée (figure 3) par de nombreux facteurs dont les plus significatifs sont l’usure des électrodes et les dérivations de courant, principalement dans les points déjà réalisés. L’usure des électrodes se traduit par un accroissement progressif de leur diamètre et décale, vers des valeurs plus faibles, puis au‐dessous du seuil minimal acceptable, la moyenne des valeurs de tractions. Cela implique, dans la pratique, une surveillance permanente de ce facteur de qualité dans le but de compenser les effets d’usure par une retouche manuelle des paramètres (augmentation de courant par exemple) puis, en fin de compte, l’échange pur et simple des électrodes. La durée de vie d’un jeu d’électrodes, mesurée en nombre de points, peut aller, selon l’application, de quelques dizaines à plusieurs milliers de soudures, chiffres relativement faibles pour un procédé qui se veut rapide et productif.
Ces interventions de correction et d’échange, pouvant donner lieu à autant d’arrêts de production, constituent pour le procédé...
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