L'optimisation des postes à souder est induite par des logiciels

Échange rapide de données entre la source d'énergie, l'arc, les capteurs et d'autres équipements

Les postes à souder deviennent de plus en plus fiables, flexibles, rapides et pratiques. La nouvelle génération permet un échange d'informations à grande vitesse entre la source d'énergie, l'arc, les capteurs et les éventuels périphériques. Cependant, l'exigence d'une maîtrise maximale du processus de soudage pose de nouveaux défis aux fabricants. Maintenant que le véritable artisan est en train de disparaître progressivement, ils doivent plus que jamais faire preuve d'inventivité. Heureusement, les progrès de la technologie (informatique) offrent de nombreuses possibilités si bien que l'on se rapproche de plus en plus du Graal: un soudage indépendant de l'homme.

Procédés de soudage à l'arc

On entend par 'soudage à l'arc' tous les procédés de soudage où la chaleur nécessaire provient d'un arc électrique formé entre l'électrode et l'objet à souder. La source d'énergie est cruciale ici, car elle fournit au circuit de soudage l'énergie électrique nécessaire pour créer et maintenir l'arc.

Les nombreux progrès réalisés dans le domaine du soudage MIG/MAG ont notamment permis de mieux maîtriser le processus de soudage dans son ensemble et de réduire l'apport de chaleur. Ce dernier point est également nécessaire maintenant que le soudage de matériaux de plus faible épaisseur gagne en importance. 

Les progrès de l'électronique (de puissance) ont joué un rôle crucial à cet égard, et les nouveaux procédés de soudage reposent presque tous sur l'utilisation de sources de courant à onduleur commandées de manière numérique (voir encadré). Le contrôle de la puissance par certains types de transistors, notamment les IGBT et les MOSFET, permet aux sources de courant d'être contrôlées par des microprocesseurs et le courant continu pur peut être couplé au courant alternatif via un logiciel, éventuellement dans une forme d'onde sinusoïdale spécifique. Les sources de courant modernes réagissent donc rapidement aux variations de l'arc et sont également capables de réduire l'intensité du courant pendant la phase de court-circuit à pratiquement zéro.

SOURCES DE COURANT À ONDULEUR
Une source de courant à inverseur ou onduleur est une source de courant primaire à commutation composée d'un redresseur et d'une unité de commutation combinés (l'onduleur) avec un contrôle de l'intensité du courant, un transformateur à haute fréquence et un redresseur combiné à un lisseur.

La différence fondamentale par rapport aux autres sources d'énergie est qu'avec l'onduleur, la tension alternative/ le courant alternatif primaire sont d'abord redressés, alors qu'avec toutes les autres sources d'énergie, ils sont d'abord transformés. Après avoir été redressés, le courant et la tension alternatifs sont convertis en courant/tension alternatifs à haute fréquence par des transistors (en commutation). La tension alternative à haute fréquence est ensuite transformée en une tension alternative plus basse et sûre.

Les onduleurs ont un rendement électrique nettement supérieur à celui des autres sources d'énergie si bien qu'ils sont plus efficaces sur le plan énergétique. Leur durée de vie technique varie de 7 à 15 ans. Outre le mode d'utilisation et les facteurs environnementaux, elle dépend (fortement) de la qualité des composants électroniques.

innovation

De nouvelles variantes de soudage sont souvent développées dans un but spécifique, par exemple dans le contexte de l'apparition de matériaux innovants pour lesquels les techniques de soudage conventionnelles ne sont plus adaptées. Deux évolutions jouent un rôle crucial à cet égard: la digitalisation et l'automatisation.

digitalisation

Les techniques digitales n'ont pratiquement aucune limite et ne sont pas soumises au bruit qui peut entraîner une perte et/ou une distorsion du signal. En outre, comme les sources d'énergie sont commandées par microprocesseur, le courant peut être contrôlé de manière beaucoup plus précise. Un autre avantage de la digitalisation est que les rapports sont beaucoup plus simples.

Les sources de soudage digitales constituent l'avenir du soudage car elles garantissent des améliorations substantielles dans le contrôle du processus. Bon nombre des améliorations récentes sont induites via un logiciel. En voici quelques exemples:

• advanced waveform technology: elle permet de sélectionner le programme de soudage le plus approprié à partir d'un ensemble prédéfini (capacité d'autorégulation). En ajustant les paramètres pertinents, le programme peut être adapté à l'opération de soudage en cours.
• digital assist: après avoir introduit le matériau, l'épaisseur de la tôle et la conception du cordon de soudure, la machine règle elle-même les paramètres de soudage; si nécessaire et/ou souhaité, le soudeur peut également procéder lui-même à d'autres ajustements et les sauvegarder.
• surveillance des paramètres de soudage en temps réel: des éléments tels que la tension de l'arc, le courant de soudage et le débit de gaz sont enregistrés avec précision par des capteurs. Si l'une des valeurs limites est dépassée, une alerte est déclenchée. Les microprocesseurs présents permettent à l'utilisateur de créer des programmes de soudage et d'enregistrer et de surveiller les paramètres de soudage actuels.

automatisation

Les fabricants sont de plus en plus confrontés à un problème: la demande de produits de haute qualité augmente alors que le nombre de travailleurs qualifiés diminue. Il faut donc que les équipements complexes, tels que les postes à souder, soient faciles à installer et à utiliser et, mieux encore, qu'ils rendent l'intervention humaine superflue.

Les développements qui contribuent également à faire passer la production au niveau supérieur sont le flux de travail automatisé - qui rationalise les activités standard et élimine les tâches répétitives - et le decision support, l'ensemble des données collectées à l'aide de capteurs innovants, ainsi que le transport et l'interprétation des informations ainsi obtenues.

Le human centered design est indispensable à cet égard. Les techniques de visualisation et la capacité d'autorégulation facilitent l'analyse des données. Dans ce cas, le poste à souder n'est plus un composant isolé, mais fait partie d'un système modulaire.

Le fait que les interfaces permettent de relier directement les sources d'énergie aux postes à souder programmables a permis la robotisation et la cobotisation. La qualité du soudage fournie par les robots et les cobots est élevée, constante et en constante amélioration. Leur ascension est désormais acquise.

Critères d'achat

Etant donné la large gamme de postes à souder disponibles, il est de plus en plus difficile pour l'utilisateur de décider quel type d'équipement est le mieux adapté à certaines applications. Comme il est impossible d'établir des directives générales simples à ce sujet, il est important de procéder d'abord à une sélection 'papier'.

Les points de départ importants sont le matériau à souder et la vitesse à laquelle il doit être soudé, l'épaisseur moyenne de la soudure et la qualité de soudure requise, y compris la finition souhaitée du cordon de soudure. En ce qui concerne le contrôle de la puissance, d'autres facteurs importants sont la tension secteur disponible (1 à 230 V ou 3 à 400 V) et l'ampérage requis pour le processus de soudage.

Compte tenu des prix actuels de l'énergie, il convient également de tenir compte de la consommation d'énergie d'un appareil. En outre, le prix d'achat de l'appareil lui-même est bien sûr un autre facteur, même s'il ne joue qu'un rôle relativement modeste.

Durée de vie et entretien

Outre les critères d'achat, l'entretien et la durée de vie prévue jouent également un rôle important. Cette dernière dépend de l'environnement et des conditions d'utilisation, mais reste principalement déterminée par la qualité des composants électroniques. Pour préserver l'appareil, il est important de (continuer à) vérifier visuellement que le câble d'alimentation n'est pas endommagé, que le câble d'alimentation est correctement raccordé, qu'il n'y a pas de décharge de traction, qu'il n'y a pas d'usure ou de rupture et que le boîtier et les interrupteurs sont en bon état. Il convient également de vérifier que l'appareil est toujours suffisamment propre et sec.

Compte tenu de l'évolution des innovations, il est préférable de ne pas attendre trop longtemps avant de remplacer la source d'énergie par une variante plus efficace. En général, les sources d'énergie sont amorties économiquement sur une période d'environ 5 ans, bien que la durée de vie technique n'ait pas encore expiré. L'expérience montre que les sources d'énergie modernes, malgré la grande quantité d'électronique qu'elles contiennent, sont fiables et présentent des coûts d'entretien relativement faibles.

Indépendant de l'homme

En plus d'être plus fiable, l'équipement de soudage devient également plus pratique, plus flexible et plus rapide, ce qui est nécessaire maintenant que - sur la voie d'une maîtrise maximale du processus de soudage - une qualité de soudage prévisible et reproductible devient de plus en plus importante.

En outre, maintenant que les utilisateurs veulent avoir la possibilité d'enregistrer, de surveiller et de stocker les paramètres de soudage, le rôle de l'acquisition de données et de l'enregistrement des paramètres devient de plus en plus important. Heureusement, les progrès de la technologie (informatique) permettent aujourd'hui de mettre sur le marché des appareils de plus en plus sophistiqués, qui rendent possible l'échange d'informations à grande vitesse entre la source d'énergie, l'arc, les capteurs et éventuellement d'autres périphériques. C'est en partie grâce à cela que le Graal de longue date - un soudage indépendant de l'homme - devient de plus en plus à portée 'de torche'.

Avec la collaboration de l'Institut belge de la soudure (I.B.S), DWK Welding, Lastek et Welda