Soudage robotique dans la fabrication : Le guide expert complet

Types de processus de soudage robotique

Il existe environ six procédés de soudage automatisés largement utilisés dans la fabrication industrielle. Chaque procédé remplit une fonction unique et dispose d'un robot spécialement conçu pour l'exécuter.

Le soudage par points par résistance applique de la chaleur issue de la résistance électrique, combinée à une force, pour souder des matériaux métalliques. Cette concentration de pression et d'électricité sur un point fait fondre le métal qui se coalesce à l'état fondu. Le métal refroidit ensuite et devient solidement joint à cet endroit, d'où le nom « soudage par points ».

Les avantages d'un robot de soudage par points sont nombreux : c'est un procédé sans trace (ne laisse aucune marque de soudure) ; il est plus résistant que les autres types de soudage car une fois deux pièces fondues l'une dans l'autre, il n'y a pas de points faibles. L'industrie automobile s'appuie massivement sur les robots de soudage par points, une voiture moyenne ayant plus de 5000 points de soudure.

C'est une autre forme avancée d'assemblage de métaux qui concentre la chaleur sur un point à l'aide de faisceaux laser. La technologie existe depuis plus de 30 ans. Le soudage laser met en contact deux tôles métalliques, puis concentre le faisceau laser sur leurs bords. La chaleur intense les fait fondre simultanément, les mélangeant pour compléter le joint. Une fois refroidis, ils ne font plus qu'un.

Avantages du soudage laser : haute précision (faisceau laser facilement contrôlable), vitesse de soudage très élevée (chaleur intense fondant tout type de métal instantanément), constance élevée (idéal pour l'uniformité).

C'est un type de soudage robotique où la source de chaleur est un arc formé entre une électrode métallique consommable et la pièce, avec un gaz de protection externe (généralement inerte). Cela forme un bain de soudure entre les deux matériaux, qui se joignent après refroidissement.

Il existe deux types de robot de soudage à l'arc sous gaz : le soudage MIG (robot de soudage MIG) utilisant un gaz inerte (argon ou hélium) ; et le soudage MAG (Metal Active Gas) utilisant un gaz actif (mélange oxygène, dioxyde de carbone, argon).

L'avantage principal : aucune projection de métal fondu, le gaz de protection préservant le bain de soudure jusqu'au refroidissement.

Ce type de soudage fait passer l'électricité entre l'électrode et le matériau à souder. Le soudage est protégé de l'atmosphère par un gaz de protection enveloppant la zone. L'électrode est en tungstène, choisi pour sa température de fusion la plus élevée de tous les métaux (3410 °C / 6170 °F).

Les trois principaux alliages de tungstène utilisés : tungstène zirconiated (métaux non ferreux, courants AC élevés), tungstène thoriated (acier carbone et inoxydable), tungstène pur (aluminium et magnésium).

Ce procédé robotique est utilisé sur des matériaux minces nécessitant un soudage délicat. Souder de fines tôles est un défi majeur : trop de force ou un soudage trop intense modifie la nature des matériaux. Le soudage à l'arc pour faibles épaisseurs minimise la perforation qui pourrait faire s'effondrer le bain fondu, déformant les matériaux. Deux gaz inertes sont utilisés pour minimiser les projections : TIG (Tungsten Inert Gas) et MIG (Metal Inert Gas).

Le soudage plasma est un procédé à l'arc fonctionnant comme le soudage pour faibles épaisseurs, mais l'arc plasma peut être séparé de l'enveloppe de gaz de protection. Le plasma est ensuite comprimé à travers une buse en cuivre fin, contractant l'arc. Trois modes principaux : microplasma (feuilles dès 0,1 mm), courant moyen 15-200 A (pénétration plus profonde), trou de serrure (keyhole) pour tôles jusqu'à 10 mm.

Avantages et inconvénients des robots pour le soudage

Il est indéniable que les robots s'impliquent de plus en plus dans la fabrication. Dans certains pays, ils ont remplacé entièrement la main-d'œuvre humaine. Voici les avantages et inconvénients de l'utilisation de robots pour le soudage.

Systèmes et programmation de soudage robotique

Les robots de soudage nécessitent des logiciels spécifiques pour exécuter leurs rôles. Ces logiciels sont créés par des entreprises indépendantes qui les vendent aux fabricants de robots. Voici les logiciels de systèmes de soudage robotique les plus populaires.

Verbotics Weld est un logiciel de soudage simple mais puissant, exécutable depuis n'importe quel poste de travail. C'est une solution hors ligne qui simplifie le soudage robotique. Son interface utilisateur donne un aperçu du contrôle du robot par le programme. Verbotics n'est pas gratuit mais propose une version d'essai pour tester avant achat.

Almacam Weld est un logiciel de robot de soudage hors ligne permettant aux fabricants d'optimiser leurs robots pour augmenter l'efficacité. Utilisé depuis plus de 20 ans, il s'est amélioré pour devenir l'un des logiciels de soudage les plus recherchés. Avantage : installation facile, ne nécessite pas beaucoup de formation pour l'opérateur.

ABB est un autre logiciel de soudage hors ligne, facile à utiliser et à implémenter. Il augmente la productivité tout en réduisant les risques et en maximisant les investissements sur tous vos systèmes robotiques. ABB est compatible avec de nombreux robots de soudage et peut être opéré par quiconque formé à son fonctionnement.

Domaines d'application du soudage robotique

Le soudage robotique est principalement utilisé dans les usines traitant des machines lourdes. Parmi ces industries :

La voiture moyenne a plus de 5000 pièces soudées, preuve de l'importance vitale des systèmes de soudage automatisés. Ce travail était fait par des humains, résultant en des soudures inégales rendant les voitures moins performantes. Les constructeurs modernes ne peuvent plus se passer de robots de soudage. La technologie devrait encore s'améliorer.

Les cartes mères d'ordinateurs contiennent de minuscules composants impossibles à souder à la main. Le soudage robotique impliqué est hautement avancé, capable de souder les plus infimes éléments indiscernables à l'œil nu. C'est le seul moyen de produire de l'électronique aussi vite que la demande.

Les énormes tuyaux transportant le brut sur de vastes distances reposent sur le soudage robotique pour leur jonction, étant fabriqués par sections. La sécurité est aussi cruciale : les tuyaux doivent être étanches pour éviter explosions ou fuites nuisant aux personnes et à l'environnement.

Plus que les voitures, les avions exigent une attention maximale lors de la fabrication de leurs pièces, devant rester en vol. Pour réduire les erreurs, tout le soudage des pièces d'avion est fait par des robots de soudage hautement avancés, programmés pour couvrir toutes les parties. Ils sont équipés de technologies de vision pour détecter tout défaut.

Guide d'achat d'un robot de soudage

La partie la plus difficile de l'automatisation de votre entreprise manufacturière est de choisir le bon robot. Il existe d'innombrables fabricants, chacun avec des produits uniques promettant les meilleurs résultats. Le choix demande beaucoup de recherches car les robots coûtent cher. C'est un investissement unique dans une vie, il doit être bien fait. Voici un guide pour l'achat de robots de soudage pour votre usine.

Un bon robot de soudage doit être facile à comprendre. Un robot trop compliqué peut arrêter votre production en cas de problème, nécessitant un expert du fabricant pour le redémarrer. Lors du choix, assurez-vous qu'il est assez simple pour votre technicien interne, afin d'économiser sur les futures réparations.

Certains robots de soudage nécessitent des accessoires pour fonctionner, un coût additionnel à éviter si possible. Privilégiez un robot livré complet, capable de multiples fonctions sans achats supplémentaires. Si des accessoires sont nécessaires, vérifiez leur disponibilité locale.

Le nombre et la taille des robots dépendent de l'espace disponible. En remplaçant la main-d'œuvre humaine par des robots, vous devrez libérer l'espace au sol à l'avance. Plus l'espace est grand, plus de robots peuvent être installés, et vice versa. Une petite usine voulant s'automatiser aura besoin de plus d'espace.

Certains processus n'exigent pas de soudage avancé, mais si votre fabrication implique des pièces métalliques lourdes, le soudage robotique est la voie la plus sensée. L'automobile utilise des pièces lourdes impossibles à manipuler manuellement : les robots de soudage sont la seule option.

Le robot industriel lourd le moins cher coûte environ 50 000 $ ; l'occasion est légèrement moins cher, mais les robots restent chers. Même si l'investissement se rentabilise à long terme, le coût initial d'un robot de soudage peut vous endetter si vous n'êtes pas prudent. Outre l'achat, prévoyez formation, installation, maintenance future. Il faudra du temps avant de récupérer l'investissement initial.

La plupart des robots de fabrication sont orientés tâche unique, ce qui les rend efficaces mais limite leur polyvalence. Vu leur coût, un bras robotique d'usine capable de plusieurs rôles est un meilleur investissement. Un robot de soudage pouvant aussi faire du pick-and-place est préférable à un robot ne soudant que.

Importer un robot spécifique non disponible localement coûte plus cher. Si vous êtes près d'un grand fabricant, vous pourrez peut-être commander des robots personnalisés. L'utilisation des robots industriels n'est pas uniforme partout, les fabricants d'automatisation industrielle sont concentrés dans certaines zones, potentiellement loin de votre usine. Considérez les coûts d'importation avant de choisir.

Le support après-vente est vital pour les robots. Ce sont des machines avancées, mais elles finiront par tomber en panne ou dysfonctionner après usage prolongé. Vous aurez besoin d'aide sans coûts exorbitants. Choisissez des fabricants de robots industriels offrant garanties et support technique dédié sur une période définie.

Les pièces très sollicitées comme les effecteurs finaux sont les plus susceptibles de casser, faisant le plus gros du travail. Toute pièce mobile subit des frottements et finira par nécessiter un remplacement. Choisissez un robot dont les pièces de rechange sont facilement disponibles. L'absence de pièces peut arrêter la production, une interruption à éviter.

La disponibilité des mises à jour logicielles est un autre facteur clé pour choisir votre robot de soudage. Les mises à jour améliorent l'efficacité ; un logiciel obsolète peut dégrader la qualité de production. Privilégiez les robots avec support logiciel constant et mises à jour au moins annuelles.