Optimisation du processus de soudage par points

Kaizen, ou amélioration continue, est un principe de base du Lean Manufacturing. Il dit en effet que ce qui n’est pas optimal n’est jamais acceptable. Le concept peut être appliqué à tous les processus d’assemblage majeurs, y compris le soudage par points par résistance.

Le soudage par points consiste à générer de la chaleur à l'interface des pièces à assembler en faisant passer un courant électrique à travers les pièces pendant une durée et une pression définies. Les ingénieurs obtiennent une soudure solide en déterminant soigneusement la meilleure combinaison de temps, de force et de courant.

Cette technologie est largement utilisée dans les secteurs de l’automobile, de l’aérospatiale, de l’électroménager et des batteries de véhicules électriques. Il est rapide, économique et suffisamment flexible pour être utilisé sur les joints aluminium-aluminium et acier-acier.

« Bien qu'il s'agisse du moyen le plus rapide d'assembler des tôles et qu'il produise les liaisons les plus solides de ce type de métal, le soudage par points par résistance présente un défi », explique Tom Snow, président du conseil d'administration de TJ Snow Co. « Contrairement au soudage à l'arc. soudure, les opérateurs de machines ne peuvent pas simplement regarder la pièce et savoir avec certitude qu'elle a un bon joint soudé. Cela peut paraître bien, mais ce n'est qu'en utilisant la quantité appropriée de chaleur, de force et de durée, puis en testant le joint, qu'un utilisateur final peut être sûr que la soudure a la résistance requise.

TJ Snow fabrique et répare des soudeuses par points à résistance standard et personnalisées depuis 1963. Les machines SlimLine de type socle de la société sont disponibles en styles cornet et plateau et utilisent une ou plusieurs têtes de soudage. Les caractéristiques standard comprennent un cadre rigide et robuste, un transformateur de type luminaire et un écartement des électrodes facilement réglable.

L'année dernière, TJ Snow a fourni une machine SlimLine personnalisée à un fabricant aérospatial de niveau 1 pour souder par points les composants d'échappement des moteurs à réaction. Les pièces sont constituées d'un alliage haute température. Un robot récupère chaque pièce et la place dans le col de la machine, où la pièce est soudée en 1 seconde. Le robot place ensuite l’ensemble sur un convoyeur.

Le soudage par points connaît actuellement une sorte de renaissance. Après avoir été accidentellement inventé par l'ingénieur Elihu Thomson en 1885, le soudage par points s'est lentement développé jusqu'à la fin du 20e siècle. Ensuite, des technologies telles que le soudage au laser, le soudage par friction-malaxage et le soudage à l’arc avancé étaient considérées comme l’avenir de la technologie. Aujourd'hui, cependant, les commandes avancées des machines aident le soudage par points à retrouver sa place de type de soudage leader, en optimisant pleinement son processus.

Le soudage par points est le type de soudage par résistance le plus couramment utilisé dans l’assemblage. D'autres types incluent le soudage bout à bout, par projection, par couture, par percussion et par refoulement. Ces méthodes diffèrent principalement par le type et la forme des électrodes qui appliquent la pression et conduisent le courant.

Une configuration typique de soudage par points par résistance comprend une alimentation (également appelée contrôleur de soudage), un transformateur, une ou plusieurs têtes de soudage, des électrodes positives et négatives et, éventuellement, un moniteur externe. L'alimentation électrique utilise une technologie en boucle fermée ou en boucle ouverte, selon Marty Mewborne, directeur de l'ingénierie commerciale chez Amada Weld Tech Inc.

Les technologies en boucle fermée incluent le courant continu linéaire et un onduleur haute fréquence (HF). Les deux types réagissent bien aux valeurs de résistance changeantes toutes les 10 à 250 microsecondes, maintenant ainsi le paramètre programmé (courant, tension ou puissance) constant pour des soudures plus cohérentes.

Mewborne affirme que les technologies en boucle ouverte existent depuis plus longtemps et incluent la décharge de condensateur (CD) et l'énergie directe (AC). Ils offrent peu ou pas de retour d'informations et sont plus sensibles à l'usure des électrodes et aux problèmes de positionnement des pièces.

« Il y a des années, les transformateurs de type CA étaient très populaires », note Don DeCorte, vice-président des produits de soudage par résistance chez RoMan Manufacturing Inc. « Mais maintenant, comme l'électricité est beaucoup plus chère, les fabricants ont davantage besoin de MFDC plus efficaces ( transformateurs à courant continu moyenne fréquence).

RoMan est le plus grand fabricant de transformateurs standards et personnalisés pour soudeuses par résistance au monde, selon DeCorte. Il estime que 85 pour cent de tous ces soudeurs aux États-Unis travaillent avec un transformateur RoMan. Le poids du transformateur varie de 12 kilogrammes à 5 tonnes, selon la machine à souder.