Soudage par résistance : le choix fiable pour l'assemblage métallique robotique de haute qualité

Leader établi du marché pour le soudage robotique, Yaskawa n'est pas étranger aux nuances de l'automatisation du soudage à l'arc. Robuste et fiable, le processus de soudage à l'arc via l'utilisation de robots industriels a évolué au cours des dernières décennies, répondant efficacement à des besoins de fabrication divers. Bien que cette méthode courante d'assemblage de pièces métalliques crée des pièces incroyablement solides avec de nombreuses options flexibles, elle a aussi ses compromis.

Il est impossible d'ignorer que l'automatisation du soudage à l'arc consomme beaucoup de consommables, comme le fil et le gaz. Bien qu'efficace, ce type d'assemblage par adhésion introduit un nouveau niveau de matériaux potentiellement dangereux, ainsi que la dépense continue des consommables. De plus, le processus de soudage à l'arc robotisé génère un niveau très élevé d'UV qui nécessite certaines précautions de sécurité.

Ces raisons, ajoutées à des temps de cycle potentiellement longs et des exigences d'épaisseur de métal, amènent à se demander s'il n'existerait pas une meilleure méthode de soudage pour certaines tâches.

Soudage par points

Napoleon Hill, l'un des motivateurs originaux du milieu des années 1900, disait : « De la résistance naît la force ». Cet adage n'a peut-être pas rendu qui que ce soit riche rapidement comme le promettait Hill, mais il contient beaucoup de vérité dans le soudage d'aujourd'hui.

Le soudage par résistance – spécifiquement le « soudage par points » – est une solution d'assemblage métallique populaire pour l'automobile et d'autres fabricants depuis de nombreuses années. Réalisé en faisant passer un courant électrique entre des couches de métal tout en appliquant une pression, cette méthode crée une liaison métallique forte appelée « nougat » au point d'exécution. Elle peut aussi être modifiée en utilisant des électrodes en forme de roue pour longer une jointure pour une soudure plus longue. Bien que simple par nature, cette méthode offre des avantages particuliers pour certaines applications :

Rentable

Puisqu'aucun métal d'apport ni gaz de protection n'est utilisé avec le soudage par points, le coût par soudure et le poids sont rapidement réduits en limitant les consommables. Inversement, le soudage à l'arc peut consommer des buses et pointes de torche. Avec le soudage par résistance, une pince de soudage aura des pointes qui peuvent être rectifiées pour les rénover plusieurs fois avant de devoir être remplacées.

Typiquement, les pièces utilisées pour le soudage par points sont estampées, ce qui est généralement plus abordable que les pièces usinées. L'utilisation de pièces estampées ajoute un autre niveau de cohérence au processus, contribuant aux économies. Le coût des systèmes de soudage à l'arc et par points sont assez comparables, mais les deux sont bien moins chers que les alternatives laser.

Plus sûr

Les méthodes de soudage à l'arc, comme le MIG ou TIG, génèrent beaucoup de lumière UV dommageable pour la peau et les yeux. Les utilisateurs doivent se protéger avec une protection oculaire, comme un masque de soudage. Les rideaux d'arc autour des soudeurs et robots sont considérés comme une protection secondaire, et ne devraient pas être considérés comme une sécurité complète lors de l'observation d'une soudure en action.

Bien que le soudage par points produise quelques étincelles, c'est bien moins que celles du soudage MIG, qui peuvent potentiellement brûler des trous dans certains matériaux. Globalement, la protection peut être simplifiée, car elle n'a pas besoin de réduire l'éblouissement d'arc, ni de contrôler la même quantité d'étincelles et de projections.

Plus propre

Avec le soudage par points, il y a intrinsèquement bien moins de projections de soudure qui peuvent contaminer la finition d'une pièce et le sol de la cellule. De même, les fumées sont drastiquement réduites, et la fumée est minimisée. En revanche, les projections de soudage à l'arc peuvent causer des problèmes d'esthétique de pièce, ou gérer les redoutées « baies de soudure » qui peuvent résonner indéfiniment dans une pièce fermée.

L'esthétique en soudage par points est cohérente et propre, alors qu'avec le soudage à l'arc, créer un beau cordon de soudure peut être difficile par moments. Toutes les pièces soudées par points sont à double couche, et la soudure est essentiellement cachée dans le corps de la pièce, plutôt que de produire une jointure hautement visible.

Aussi, le minuteur de soudure sera comparable en taille et exigences de raccordement à la source d'alimentation de soudage à l'arc. Cependant, un baril de fil et un conduit dans la cellule ne seront plus nécessaires, et le réamorceur salissant peut parfois être remplacé par un dresseur de pointe pour une pince de soudage.

Cohérent

Les pièces soudées par points subissent moins de déformation en raison d'un apport de chaleur plus faible, et ont une répétabilité très élevée. Les pièces sont aussi généralement plus légères, car elles peuvent être creuses après la combinaison de deux pièces estampées. Il n'y a pas de métallurgie de métal d'apport à considérer, rendant le processus relativement similaire pour des pièces dissemblables.

Plus rapide

Un temps de serrage de soudage par points typique ne prend qu'une brève fraction de seconde, et un robot peut se déplacer de point en point très rapidement. Aucune préparation de surface n'est requise, ce dont le soudage à l'arc peut être sensible. La vitesse de déplacement d'une torche MIG est limitée par le métal d'apport, l'apport de chaleur et d'autres variables. Alors que certains procédés de soudage à l'arc manuels peuvent être très difficiles à automatiser selon l'accessibilité et la taille de la pièce, presque toutes les applications de soudage par points peuvent être automatisées. Globalement, le temps de fabrication potentiel pour une pièce peut être réduit de près de moitié en utilisant la méthode de soudage par points.

Défis

Le plus grand défi avec le soudage par points est que la pièce à souder doit être conçue pour le soudage par points, permettant à la pince un accès commode aux deux côtés de la pièce pour appliquer le courant et la pression appropriés. De même, l'épaisseur du métal est généralement limitée à environ 3 mm par tôle.

Certaines pièces ne conviendront jamais au soudage par points, selon leur épaisseur et la résistance au cisaillement requise. Aussi, les pièces qui doivent être complètement étanches (réservoirs de fluide, pièces sous pression, etc.) ne peuvent pas être soudées par points. Parfois, l'adhésif et le scellant peuvent contribuer à la rigidité et la résistance de la pièce, mais cela ajoute une étape supplémentaire au processus.

Le soudage par points nécessite une expertise différente du soudage à l'arc, bien qu'il soit généralement plus simple. Mais, malgré l'intelligence des logiciels robotiques d'aujourd'hui, il ne peut remplacer la conception et l'exécution qu'un ingénieur soudeur correctement formé peut offrir avec l'un ou l'autre système.

Résumé

Pour les pièces de haut volume qui peuvent être estampées, le soudage par points peut être une solution idéale. Il peut réduire le coût, le poids et le temps de cycle, tout en augmentant la sécurité, la cohérence, l'esthétique et la propreté avec un système approprié. C'est un outil d'automatisation de plus dans la boîte à outils proverbial pour augmenter la compétitivité et gagner l'avenir !