Valk Welding: 2002

La société Swiss Reinsurance Company (UK) a confié à l’entreprise Hollandia, de Krimpen aan den Ijssel (Pays-Bas) et son partenaire belge Victor Buyck, la construction de la charpente de la tour Swiss Re. Hollandia et Victor Buyck vont exécuter chacun la moitié du travail.

Auparavant, il a fallu que Hollandia résolve certains problèmes liés à ce projet. Le matériau à souder, S 355 J2G3, fait entre 40 et 60 mm d’épaisseur avec un Céq (carbone équivalent) de 0,43 à 0,45 %, risquait de se fissurer lors du refroidissement. Un préchauffage était donc indispensable. Le poids des pièces, entre 3 000 et 5 000 kg par nœud, causait par ailleurs un problème de manipulation. Enfin, l’épaisseur de 7 mm exigée posait aussi problème car pour l’obtenir, il fallait que le soudage soit effectué soit en deux cordons, soit en trois. Hollandia a choisi la première solution et un soudage manuel du plus haut niveau, afin d’atteindre l’épaisseur requise grâce à un soudage en trois cordons. Les risques de fissures au cours du refroidissement ont été minimisés par le préchauffage. Le soudage manuel a duré environ 22 heures par nœud. Le soudage a été exécuté avec du fil plein de diamètre 1,2 mm.

Étant donné leur taille, les nœuds les plus petits des niveaux qui suivent pourraient être soudés par un robot. Hollandia disposait déjà d’une installation robotisée mais ne l’utilisait pas pour diverses raisons. Avec l’aide de son fournisseur Valk Welding, la société a réfléchi à la manière d’adapter son installation robotisée aux exigences de production pour le projet de la tour Swiss Re. Il fut décidé d’utiliser deux axes externes, programmables à volonté, et de remplacer l’ancien générateur 350 A par un générateur Panasonic Dip Pulse 500 A.

Mais une fois l’installation modifiée, il restait d’autres problèmes à résoudre, tels que le traitement de nœuds lourds. Finalement, il fut décidé de faire les nœuds en deux étapes, ce qui a également amélioré l’accessibilité des pièces de manière considérable.

Étant donné que ce robot n’avait pas été utilisé depuis un certain temps, le savoir-faire de Hollandia en matière de programmation avait quelque peu disparu. Après concertation avec Valk Welding, ce dernier a été désigné pour effectuer la programmation du premier niveau, qui fut achevée au bout d’une semaine. Les niveaux suivants ont été programmés par Hollandia qui a adapté les programmes existants par une série de techniques en ligne et hors-ligne, ce qui fut fait en une journée et demie seulement.

L’utilisation de ce robot soulevait de nouveau le risque de fissuration lors du refroidissement. Il fut donc décidé d’effectuer un soudage haute énergie avec un fil plein (G3Si1) de 1,6 mm. L’énergie de soudage élevée (25,8 Kj / cm) permet de se passer du préchauffage et l’augmentation de la production devient ainsi une réalité. Avec des paramètres de 410 A et de 33 V, il est désormais possible d’atteindre une vitesse de soudage de 33 cm/min et un cycle de service de 80 %.
La profonde pénétration obtenue avec un fil plein a également l’avantage de réduire l’épaisseur externe de 7 à 6 mm (aeff = 12 mm) et le nombre de cordons des soudures d’angle à un seul. Une énergie de soudage de 25,8 Kj / cm s’avère suffisante pour une soudure d’angle avec une seule couche. D’après la norme EN288-3, la valeur limite de dureté (HV10) pour une soudure d’angle à une seule couche est de 380. Les tests ont mis en évidence une dureté maximale de 333 HV10. Avec une énergie de soudage inférieure, la dureté augmenterait, ainsi que le risque de fissuration au cours du refroidissement.

Pour un bon soudage automatisé, les paramètres offrant le meilleur compromis entre productivité élevée et conditions de travail avantageuses semblaient donc être un fil plein de Ø 1,6 mm, une intensité de 410 A et une énergie de soudage de 25,8 Kj / cm. En outre, grâce à une pénétration plus profonde, le client obtenait une épaisseur de 6 mm au lieu de 7 mm. Dans la mesure où la quantité de métal fondu est proportionnelle au carré de l’épaisseur, on pouvait réaliser une économie de (49-36) / 49 = 0,265 soit presque 27 %.

Moins onéreux pour un cycle de soudage plus long. L’un dans l’autre, le procédé de soudage retenu permet de réduire les dépenses de différentes manières. Non seulement le volume de soudage est réduit, mais le fil plein est aussi moins cher que le fil fourré. En outre, la réduction du volume de soudage entraîne une économie de matériel ainsi qu’un gain de temps car la durée du traitement diminue. Mais le principal avantage économique, c’est qu’un robot peut être utilisé pour tout type de matériaux, même les plus dangereux

Chez Hollandia, le cycle de soudage du robot est de 80 % minimum. Il monte à 90 % pour le soudage d’un nœud, sans prendre en compte le changement de produit. En soudage manuel, ce cycle est d’environ  20 %, principalement à cause des multiples manipulations. De plus, le soudage manuel effectué à 400 A n’est plus acceptable d’un point de vue santé et sécurité. L’utilisation d’un robot a augmenté la productivité de Hollandia de 500 % !

(Source : Metaal & Kunststof N°. 10 - 24 juin 2002)