Forum 2014 - Les procédés de soudage laser et hybride

Les procédés de
soudage laser et
hybride Laser-GMAW et
leurs variantes
Polyvalence, vitesse et
qualité
Lorraine Blais
VP et Chef de section – Procédés laser
Octobre 2014
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Novika en bref
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- Fondée en 1983 sous le nom CSTPQ
- CCTT, organisation privée à but non lucratif
- Plus de 2000 projets réalisés pour au-delà de
500 clients industriels
- Certifiée ISO 9001:2000
- 50 employés à temps plein
Secteurs d’activité
Produits électroniques
Procédés laser
Solutions logicielles
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Conception d’équipements
dédiés
39 ans de soudage laser industriel
1975
FIAT (Italie) soude par laser CO2 des
composantes de transmission. Cette
application devient l’une des plus courantes
dans le domaine automobile.
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Source : www.classiccarcatalogue.com
39 ans de soudage laser industriel
1985
GM commence à remplacer les soudures
par résistance par des soudures lasers pour
la production de la Chevrolet Corsica.
BMW, Mercedes et
Audi ont rapidement
suivi.
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Source : www.carsforsale.com
Le faisceau laser et la matière
Énergie incidente
Énergie réfléchie :
laser + chaleur
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Énergie absorbée
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Le faisceau laser et la matière
 2000
images/seconde
 Temps d’exposition de 50 µs
• Procédé très productif
• Procédé très précis, soudures
fines
• Peu de chaleur transmise aux
pièces
• Possibilité de souder des
matériaux dissimilaires
• Avec ou sans apport de fil
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Soudage laser
Soudage laser
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Soudage sans apport de métal
• Le faisceau laser provoque la
fusion locale des pièces à joindre.
Soudure bout-à-bout sur
acier HSLA ½’’
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Soudage laser autogène
Comparaison des coûts
$4 000 000
$3 500 000
Soudage par résistance - 1 pistolet
$3 000 000
Soudage par résistance - 4 pistolets
$2 500 000
Soudage laser à distance
$2 000 000
$1 500 000
$1 000 000
$500 000
$0
0
10
20
30
Millions de spots/année
Courtoisie de Rob Mueller, Lasers-at-Work
40
50
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Coûts totaux annuels ($/année)
Soudage par résistance vs laser
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Comparaison des coûts
Courtoisie de Rob Mueller, Lasers-at-Work
Le soudage hybride laser/GMAW
Pourquoi ajouter une torche GMAW?
Pour combler l’écartement entre les pièces
Pour contrôler la géométrie de la surface
Pour ralentir le refroidissement
Pour bénéficier d’une source d’énergie peu
coûteuse
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•
•
•
•
Le soudage hybride laser-GMAW
Hybrid Laser-Arc Welding = HLAW
Torche
GMAW
Arc
Faisceau
laser
Capillaire
Gaz de
protection
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Faisceau laser + arc électrique du procédé GMAW
Assemblages et préparations de joint
pour GMAW
en T
à recouvrement
en L
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bout-à-bout
bout-à-bout
à recouvrement
en T
en L
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Assemblages pour
hybride laser-GMAW
Le soudage hybride laser/GMAW
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http://www.youtube.com/watch?v=TyLnvCHCHJE
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Le soudage hybride laser/GMAW :
essai d’écrasement
A516 de 1 3/8’’ – pénétration partielle de 10mm
400 000 lbf
Aucune fissure…
Conditions gagnantes
Coût annuel vs Production annuelle
Assemblages bout-à-bout ép.1/2"
Manual
MIG
MIG manuel
Robotic
MIG
MIG robotisé
Twin-Wire
MIG bifilMIG
Laser
Hybrid
HLAW
Laser
Laser
1 000 000 $
100 000 $
1 000
10 000
100 000
1 000 000
10 000 000
Production annuelle de soudures (pieds/année)
Source : Rob Mueller, Lasers-at-Work
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Coût annuel ($/année)
10 000 000 $
Conditions gagnantes
Coût par longueur de soudure vs Procédés
Bout-à-bout ép. 1/2’’, incluant la préparation de joint
Annual
cost of Capital
inc Financing
Coût annuel
de financement
2,00 $
des équipements
Preparation
Préparation
Electricity
Électricité
Consumables
Consommables
1,50 $
Worker
costs
Main-d’œuvre
Floor
spaceau
Espace
1,00 $
sol
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Coût des soudures ($/pouce)
2,50 $
0,50 $
0,00 $
Manual MIG
MIG manuel
Robotic MIG
MIG Robotisé
Twin-Wire MIG
MIG Bifil
Laser Hybrid
HLAW
Source : Rob Mueller, Lasers-at-Work
Laser
Laser
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Consommables et temps de
soudage
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Introduction du soudage laser chez
Bombardier Transport
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Introduction du soudage laser chez
Bombardier Transport
Introduction du soudage laser chez
Bombardier Transport
Argon
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Air
Introduction du soudage laser chez
Bombardier Transport
Formation / Support technique
• Formation à la sécurité laser
– environ 35 groupes, 2 niveaux
– 3 groupes de concepteurs
• Plusieurs interventions de support
technique en usine
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• Formation à la conception pour le soudage
laser
Introduction du soudage laser chez
Bombardier Transport
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Maintenance préventive
• Analyses de faisceau périodiques
Introduction du soudage laser chez
Bombardier Transport
• Soudage hybride adaptatif
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– 1/4’’ à 5/8’’ en une passe
sans chanfrein
– HSLA 50, HSLA 80 et HSLA 100
– Espaces jusqu’à 2 mm
Introduction du soudage laser chez
Bombardier Transport
Soudage hybride à
deux robots
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Brevet en instance
Introduction du soudage laser chez
Bombardier Transport
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Prix « Partenariat technologique »
de l’ADRIQ en 2012
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Questions?