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Générateurs de soudage orbital TIG Comment bien choisir votre équipement pour améliorer la qualité de vos soudures ? INNOVATIVE ORBITAL SOLUTIONS

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Page 1: Générateurs de soudage orbital TIG

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1GÉNÉRATEURS DE SOUDAGE ORBITAL TIG

Générateur s de s ou dageorbital T IG Comment bien choisir votre équipement pour améliorer la qualité de vos soudures ?

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2GÉNÉRATEURS DE SOUDAGE ORBITAL TIG

S ommaire

Partie 1 : Comment fonctionne un générateur de soudage ?

Partie 2 : Générateur de soudure TIG orbital vs générateur de soudage manuel: quelle différence ?

Partie 3 : Quels critères prendre en compte lors de l’achat d’un générateur de soudage orbital ?

Partie 4 : Pourquoi l’interface Homme / Machine est-elle aussi un critère important dans un générateur de soudage?

Partie 5 : Utilisation à long terme de votre générateur de soudage orbital : l’importance du SAV

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3GÉNÉRATEURS DE SOUDAGE ORBITAL TIG

INT R ODU CT ION

Le soudage orbital TIG permet d’obtenir des soudures de très haute qua-lité. Elles sont exigées dans de nombreuses industries où le standard de qua-lité requise ne permet aucun défaut. Les réglementations, standards et normes exigent également une parfaite traçabilité de chaque soudure.

En soudage orbital, les mises au rebut sont quasi nulles, elles peuvent tout de même arriver si les conditions environnementales changent ou si le matériel n’est pas identique à celui qui a été utilisé pour la validation du DMOS. Certaines industries n’exigent pas un contrôle radio de la totalité des pièces soudées. Les industries de « haute pureté » par contre contrôlent 100 % des pièces car les enjeux en cas de non-conformité seraient trop importants.

Chaque soudure imparfaite a un coût en termes de matériau, de temps, de main d’œuvre, d’amortissement des machines et d’image de marque. Faire de la qualité du premier coup est devenu un enjeu capital. La traçabilité des soudures est donc de la plus grande importance.

Et c’est là que le choix du générateur de soudage entre en jeu...

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4GÉNÉRATEURS DE SOUDAGE ORBITAL TIG

Comm e n t fo n ct ionne un géné r ate ur de s ou dage ?Dans un générateur de soudage TIG dit « manuel », les éléments qui constituent l’énergie dont, le principal, le courant de soudage sont définis avant le cycle de sou-dage et constants durant le cycle.

Cette énergie dépend du courant (constant, pulsé ou non), de la tension de l’arc (fonction de la distance élec-trode-tube) et de la vitesse d’avance de l’électrode. En soudage manuel, la hauteur électrode-tube varie selon le souhait de l’opérateur lorsqu’il bouge sa main en se rapprochant ou en s’éloignant du tube. La vitesse d’avance est également directement décidée par l’opé-rateur et donc forcément variable.

Il est en conséquence clair qu’en soudage manuel, l’énergie transmise à la pièce à souder varie tout le temps. Cette variation sera assez directement fonction de la dextérité de l’opérateur rendant ainsi la répétabilité du processus très complexe et quasi impossible.

Dans les cas les plus exigeants, la qualité de soudure devra être testée à chaque soudure.

Le mode pulsé peut être utilisé en soudage manuel : cela signifie que le courant est pulsé et oscille donc entre deux valeurs fixées pour tout le cycle. L’intérêt du mode pulsé est notamment de permettre de diminuer le volume moyen du bain afin de mieux le guider.

Le générateur de soudure TIG orbital est bien entendu conçu sur une base de gestion de puissance commune au générateur de soudage manuel.

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5GÉNÉRATEURS DE SOUDAGE ORBITAL TIG

La vitesse d’avance : carte électronique pour la ges-tion de la transmission de puissance du moteur mais éga-lement pour la variation de vitesse. Les postes peuvent être équipés de plusieurs cartes d’axes pour gérer également le fil d’apport, l’AVC (Arc Voltage control : hauteur régulée de l’électrode vis-à-vis de la pièce) et l’Oscillation qui permet de bouger latéralement l’électrode en cas de soudure sur de fortes épaisseurs chanfreinées.

L’Interface homme-machine est plus intelligente avec une gestion de programmes de soudage qui permet en au-tomatique de faire varier l’énergie transmise à la pièce en fonction notamment de critères de position de l’électrode durant le cycle de soudage.

Ces postes disposent également, pour certains mais pas tous, d’une gestion digitale des débits de gaz : aussi bien le gaz qui va à la tête que le gaz d’inertage.

L’acquisition de données de soudage

Certains postes bénéficient d’une carte électro-nique plus intelligente capable de piloter quasiment tous les types de moteurs, DC à courant continu, Pas à Pas, Brushless avec ou sans codeur, avec ou sans Tachi. Dans ce cas, les postes les plus évolués peuvent également pilo-ter les têtes de soudure des concurrents.nt pour le travail du tube : coupe orbitale – dressage

Génér ate ur d e s ou dageT IG or b ital vs générateur de s ou da ge m anuel : quelle d i ffé r ence ?Qu’est ce qu i d i fférenc ie un générateur de s ou dage manuel d ’un générateur de s ou dure T IG orb ital ?Le générateur de soudage TIG orbital est conçu pour être utilisé avec une tête de soudage. Cette dernière remplace ainsi la main de l’homme. Plus de paramètres peuvent donc être gérés nativement que sur un poste manuel :

• programmation intelligente • gestion et contrôle facilités des paramètres• traçabilité des soudures• répétabilité parfaite des soudures à partir des critères programmés• qualité des soudures• meilleure gestion du gaz• sécurité des opérateurs et flexibilité d’utilisation• utilisable par des profils différents

• équipement plus sophistiqué nécessitant un peu de temps pour la prise en main• nécessite un investissement plus important que pour un poste manuel

AVANTAGES

Désavantages

générateur de s ou dure T IG orb ital :

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6GÉNÉRATEURS DE SOUDAGE ORBITAL TIG

Le facteur de marche correspond à une norme qui renseigne sur la charge admissible calculée sur un temps de 10 minutes à une température ambiante de 40°C et s’exprime en %.

Pour un générateur de soudage orbital le facteur de marche indique la capacité de la machine à four-nir un courant sans être en surchauffe. Tous les générateurs sont équipés de capteurs de tempéra-ture qui se déclenchent si le générateur n’est plus refroidi suffisamment.

Les petits générateurs, même refroidis, ont une ca-pacité de refroidissement inférieure par rapport aux générateurs de plus grande taille. En raison de la plus forte puissance et des sollicitations plus importantes que l’on demande aux générateurs ayant un facteur de marche plus important, ces derniers sont équipés de systèmes de refroidissement air / eau ayant des réservoirs plus grands. Il en va de même pour les ventilateurs, dont la dimension est adaptée pour ce genre de matériel.

Lors du choix du générateur de soudage orbital il faut donc tenir compte de l’environnement, sur-tout si l’on intervient sur un chantier où l’air ambiant n’est pas réchauffé ou refroidi comme dans un atelier.

L’utilisation quotidienne du générateur de sou-dage orbital est un autre facteur. Les conditions ne sont pas les mêmes si l’on ne soude qu’occasionnel-lement ou si le générateur est sollicité 24h/24. Mais il ne sert à rien de sur-dimensionner l’équipement pour autant.

Quels c r itè r e s prendre en compt e lo r s d e l’ac hat d ’un générateurde s ou da ge o rb ital ?

Le facteur de marche , un élément essent iel lor s du cho ix

Le facteur de marche d’une machine de soudage définit le temps d’utilisation en soudage arcallumé et le temps de refroidissement nécessaire entre deux opérations de soudage à 40 °C.Exemple: Un facteur de marche à 70 % à 150 ampères = une utilisation max. de 7 min à 150 ampères + attente de 3 minutes pour relancer un cycle de soudage.Le facteur de marche a donc un impact significatif sur le cycle d’utilisation de la machine.Pour les applications qui nécessitent un fort fac-teur de marche, la machine de soudage doitpouvoir répondre à ces exigences.

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Quand il s’agit de choisir un générateur de soudage orbital, les fabricants mettent toujours en exergue le nombre d’axes dont dispose le générateur pro-posé. Ce point nécessiterait un débat, car la défi-nition même de l’axe n’est pas homogénéisée. Chaque fabricant a son vocabulaire propre.

Certains fournisseurs considèrent par exemple que le gaz représente un axe. Chez AXXAIR, nous avons une approche plutôt mécanique : un axe corres-pond à un moteur, à une rotation. Tous nos géné-rateurs de soudage orbital de dernière génération sont d’office équipés pour la gestion des gaz, donc nous ne le comptabilisons pas comme un axe.

De ce fait, il ne faut pas s’étonner que nous propo-sions des générateurs TIG pour la soudure orbitale avec un seul axe, ce qui représente le minimum.

Le premier axe correspond à la rotation de l’électrode autour du tube. Il s’agit en fait du mo-teur qui fait tourner le porte-électrode.

Pour des applications de soudage orbital de plus grandes épaisseurs, quand il est nécessaire d’ap-porter du fil, ceci nécessite l’ajout d’un deuxième moteur qui entraîne la bobine qui va amener du fil vers le bain de soudage. Donc ceci serait un deu-xième axe. Cela est largement suffisant si les épais-seurs de tubes ne sont pas trop importantes.

En revanche, si on souhaite souder des « pipes », des tubes épais avec chanfrein, le générateur de soudage va effectuer une soudure multi-passe : l’électrode effectue un certain nombre de tours au-tour du tube, ajoutant à chaque fois du métal d’ap-port pour remplir le chanfrein. Dans ce cas, un autre moteur va gérer l’AVC (Arc Voltage Contrôle) qui permet de piloter la distance entre l’électrode et la pièce à souder. Ceci est le troisième axe.

De la même façon, on ajoutera une fonction d’os-cillation pour ces applications, permettant un meil-leur mouillage au niveau du bord de la soudure. Ce qui ferait donc un quatrième axe.

Combien d ’axes mon générateur do it- i l comporter ?

La définition d’un axe varie selon le fabricant. Chez Axxair un axe correspond à un moteur.

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8GÉNÉRATEURS DE SOUDAGE ORBITAL TIG

Les générateurs de soudage orbital TIG gèrent un certain nombre d’axes. Ces derniers sont pilotés grâce à des cartes électroniques plus ou moins intelligentes.

Les cartes les plus intelligentes savent piloter prati-quement tout type de moteur et d’asservissement. Quand on parle d’asservissement, c’est de savoir à tout moment où se trouve l’électrode et on sait à tout moment comment la bouger dans quel sens etc.

Il y a de multiples types de moteurs dans un gé-nérateur de soudage orbital : des moteurs pas à pas, de moteurs brushless, des moteurs à courant continu. Dès qu’un axe se déplace, il faut toujours savoir où il est situé. Le générateur compte le nombre de tours effectué par le moteur, grâce à un codeur, soit avec un tachymètre.Il existe sur le marché des cartes électroniques sachant gérer seulement un ou deux types de moteur.

Il y a deux aspects qui entrent en jeu. D’abord l’intel-ligence des cartes pour piloter l’ensemble des axes, puis un kit d’adaptation pour relier mécaniquement la tête au générateur. Ce dernier point étant le plus facile. Il s’agit d’une petite interface avec des connec-teurs pour aller de la tête de soudage de n’importe quel fournisseur sur notre générateur.

Tous les fabricants de générateurs de soudage or-bital TIG proposent des kits d’adaptation. Si leurs cartes électroniques ne sont pas en mesure de piloter le bon moteur, non seulement vous devrez acquérir le kit d’adaptation pour la connectique, mais en plus ajouter une carte intelligente qu’il faudra intégrer dans votre générateur.

Chez Axxair par exemple nous utilisons des cartes électroniques plus sophistiquées, permettant de piloter n’importe quel axe ou moteur. Ceci a un avantage non négligeable pour l’utilisateur, car il pourra aisément utiliser des têtes de soudage prove-nant de n’importe quel constructeur.

Des cartes intell igent esdans le générateur de s ou dage

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L’Interface Homme-Machine est l’interface entre l’équi-pement de soudage orbital TIG et les opérateurs. C’est le principal outil au travers duquel les opérateurs coor-donnent et supervisent les processus de soudage.

Généralement tout générateur de soudage possède une Interface homme / Machine (IHM). Pour un générateur de soudage manuel, l’interface est généralement méca-nique avec des boutons, des LEDs, des schémas. Dans ce cas l’IHM est réduit au strict minimum pour des rai-sons de coût.

En revanche, les générateurs de soudage orbital TIG sont plus sophistiqués : la communication et le contrôle se font avec des interfaces plus intelligentes, soit sous la forme d’une télécommande à distance industrielle, soit sous forme d’un écran tactile.

Po urquo i l’ in terface Hom m e / M ac h ine est-elle auss i un c r itère important dans u n gé n é rateur de s ou dage?A quoi sert l’ interface homme / mach ine ?

L’Interface Homme-Machine est le principal outil au travers duquel les opérateurs coordonnent et supervisent les processus de soudage.

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Certains fabricants ont fait le choix d’un PC travaillant sous Windows avec des dalles très grandes et des écrans grand format. Dans un environnement type ate-lier, ce genre d’équipement sera plus fragile en cas de heurts.

D’autre part, il ne faut pas négliger que le système Win-dows doit être régulièrement mis à jour … des opéra-tions qui n’ont aucun rapport avec le métier du soudeur.

En revanche, un automate programmable présente de nombreux avantages. Il est beaucoup plus robuste et parfaitement adapté pour un environnement industriel. Ces derniers sont également équipés d’écrans tactiles et offrent toutes les possibilités opérationnelles des dalles de type PC.

Un automate programmable industriel se distingue non seulement par sa puissance. Et en cas de souci, la solu-tion de dépannage est simple, rapide et peu onéreuse.

S’assurer lors du choix de son générateur de soudage de pouvoir bénéficier d’une formation est aussi un élément à prendre en compte. Cette dernière vous permettra en

effet de prendre en main plus rapidement votre matériel et de ne pas expérimenter de pannes dues à une mau-vaise manipulation ou programmation du matériel.

L’ interface homme / mach ine : quels s ont les cr itères à regarder ?

Renforcer la s impl ic ité de l’ interface par une format ion adaptée

Un automate programmable présente de nombreux avantages tels que sa robustesse et la possibilité de l’utiliser dans un environnement industriel.

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Les tensions d’alimentation électrique diffèrent selon les pays. Mais il faut aussi tenir compte de la qualité de la fourniture électrique, les réseaux électriques dans cer-tains pays ne sont pas tous fiables.

Il est important que le générateur de soudage soit bien protégé par rapport aux variations. Bien entendu, une alimentation aléatoire ne va pas endommager le générateur, mais le résultat de la soudure s’en ressent particulièrement.

En effet, comme on utilise des cartes électroniques un courant instable peut provoquer des tensions rési-duelles que les cartes vont mal interpréter. En ce cas, il est impossible d’obtenir un résultat de soudage satisfaisant.

Dans ces cas de figure nous préconisons fortement l’équipement d’un onduleur ou d’un redresseur élec-trique qui assurent une fourniture en courant stable. Bien entendu, un générateur de soudage orbital doit toujours être relié à la terre. Ceci est d’autant plus im-portant quand on travaille sur site.

Les générateurs de soudage nécessitent peu de ré-parations. Bien entendu, un geste malchanceux peut toujours casser un écran ou une carte électronique peut avoir souffert d’une surtension, mais ce sont des interventions simples que le réseau de votre fournis-seur peut parfaitement maîtriser.

En fin de compte, ce sont plutôt les têtes de soudage dont il faut prendre un soin particulier, car elles sont en contact direct avec les tubes à souder et ce sont elles qui sont perpétuellement exposées à la chaleur de l’électrode et du bain de soudage.

C’est là qu’un SAV performant intervient et vous accompagne afin d’optimiser la durée de vie de votre matériel. Ne sous-estimez pas ce critère lors du choix de votre équipement.

Ut i l isat io n à long terme de vot r e gé n é rateur de s ou dage or b ita l : l’ im p ortance du SAVDes cond it ions d ’ut i l isat ion var iables

Réparat ions et ent ret ien des générateur s de s ou dage orb ital

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INNOVATIVE ORBITAL SOLUTIONS www.axxair.com

CONCLUS IONAvec un générateur de soudage orbital, l’énergie de soudage est tota-lement sous contrôle à chaque seconde du cycle. Les seules varia-tions pouvant subvenir en soudage sans AVC sont la géométrie des pièces elle-même. C’est pourquoi pour souder en orbital il est fortement conseillé d’avoir des tolérances précises sur les tubes et les accessoires soudés.

La maîtrise du processus avant soudure est aussi importante que la sou-dure elle-même pour que l’énergie de soudage soit la plus maîtrisée possible et donc répétitive. Ainsi, un process orbital nécessitera souvent moins de contrôle des soudures la répétabilité étant souvent de 99% ou plus selon les applications.

En bref un générateur de soudage facilite la gestion de vos para-mètres et garantit une meilleure répétabilité de vos soudures. Il vous permet aussi une parfaite traçabilité de vos soudures, condition parfois exigée dans certaines industries.

Vous souhaitez être guidé lors de l’achat de votre générateur de soudage orbital ?

N’hésitez pas à contacter nos experts pour plus de conseils.