Dans le soudage de l'aluminium, tout dépend du contrôle
La bonne combinaison de la chimie des consommables, des capacités de processus et de l'équipement est synonyme de succès pour le soudage sur un substrat populaire dans le cadre de la fabrication de remorques
par Frank Armao, directeur de la technologie de l'aluminium, The Lincoln Electric Company

L'aluminium est devenu de plus en plus répandu dans la fabrication en tant qu'alternative légère à l'acier, car il offre un rapport résistance / poids amélioré, une résistance à la corrosion et une soudabilité générale et globale. Mais, comme ceux de l'industrie du soudage le réalisent rapidement, ce matériau ne se comporte pas comme l'acier dans les applications de soudage. Loin de là.

En ce qui concerne les performances de soudage, l'aluminium est définitivement une race différente. Les caractéristiques et performances typiques attendues lors du soudage avec de l’acier ne s’appliquent pas nécessairement. Ce matériau a une conductivité thermique élevée et un point de fusion bas - facteurs qui peuvent se combiner pour produire des défauts tels que la brûlure et le gauchissement - ralentissant la production et gênant l'intégrité finale de la soudure.

Le secret du succès pour un travail de soudage d'aluminium efficace et de qualité se résume à trois facteurs clés: le bon équipement, la bonne forme d'onde et le bon consommable. Ces éléments sont particulièrement importants lorsqu'il s'agit de production avec des systèmes d'automatisation rigides.

Correctement équipé et programmé
La fabrication de remorques est une industrie particulière où l'union appropriée de ces variables entre en jeu. Les fabricants de ce segment utilisent assez couramment l'aluminium et ont donc besoin de solutions de soudage qui fournissent des soudures solides et attrayantes rapidement et efficacement. Ces fabricants recherchent des vitesses de déplacement rapides, des soudures propres et des profils de cordon homogènes à chaque fois.



Dans l'usine de fabrication de remorques réfrigérées de Great Dane Trailers, récemment construite, qui a ouvert ses portes en avril 2012 à Statesboro, en Géorgie, les dirigeants de l'entreprise ont cherché à installer les dernières technologies, y compris du matériel de soudage. Un flux et un débit de matière constants sont un objectif constant dans l'usine - et cela est également vrai dans les cabines de soudage.

«Lorsque nous avons installé de nouveaux équipements de soudage, nous voulions que la cohérence soit notre première priorité», note le directeur de l'usine Kevin Black. «Et, si dans le processus, cette mise à niveau de l’équipement nous rend un peu plus efficaces, alors c’est encore mieux.»

L'équipe de fabrication de Great Dane utilise les soudeurs Power Wave® de Lincoln Electric avec la technologie de forme d'onde pulsée pour le soudage automatisé sur les planchers en aluminium des remorques réfrigérées - un processus complexe qui implique une soudure continue de 53 pieds de planches de 12 pouces sur l'ensemble plancher de la remorque. Le système comprend 10 dévidoirs de fil montés sur la flèche et des torches fixes sur un portique mécanique automatisé dur qui monte et descend le sol sur des rails.

Explorer la technologie des formes d'onde
Les formes d'onde d'impulsion offrent généralement une meilleure pénétration avec moins de chaleur à des vitesses de déplacement plus rapides, fournissant un arc stable et cohérent avec moins de défauts. Grâce à la rétroaction instantanée de la source d'alimentation, le système automatisé répond plus rapidement aux changements de dépassement et à la contamination de la soudure.

Au fil des ans, les améliorations apportées à la technologie de contrôle de la forme d'onde ont aidé les opérateurs à obtenir une réponse d'arc extrêmement rapide et des performances optimisées dans presque toutes les applications. Les fabricants d'équipements de soudage ont accéléré la technologie des formes d'onde pour améliorer l'efficacité et la cohérence des soudures. Dans le passé, les onduleurs pouvaient fonctionner à 40, 60 ou même 80 kHz, mais le contrôle de la forme d'onde n'était que de 10 kHz, donc il ne «prenait» que des décisions en contrôlant la soudure à cette vitesse - sacrifiant la pleine puissance d'une machine pour des raisons de précision. contrôle de forme d'onde.

Aujourd'hui, le contrôle de forme d'onde et les derniers onduleurs fonctionnent à 120 kHz, avec une forme d'onde capable de changer jusqu'à 8,3 microsecondes. Certaines parties de la forme d'onde peuvent être manipulées indépendamment, y compris le temps de crête, le courant de crête, l'arrière-plan et le courant et la fréquence d'impulsion. Celles-ci sont contrôlées de manière synergique lorsqu'un opérateur choisit une vitesse d'alimentation en fil ou sélectionne la forme d'onde nominale pour le fil et les soudures donnés. S'il existe des paramètres spécifiques à la tâche, ceux-ci peuvent être inclus dans la configuration.

Cette contrôlabilité fait une grande différence, permettant aux sources de puissance de soudage de processus avancés modernes de réagir beaucoup plus rapidement à un niveau de détail plus élevé et de réguler le processus avec plus de précision, y compris les vitesses d'alimentation en fil et de déplacement. Les opérateurs ont la capacité de maintenir un meilleur contrôle de l'arc, qui peut s'adapter non seulement aux interstices mais également aux variations de matériaux et de joints.

Dans les systèmes automatisés, comme celui utilisé chez Great Dane, les soudures peuvent être effectuées plus rapidement sans incohérences ni perte de contrôle des flaques d'eau, éliminant les projections, le manque de fusion et le dégagement, tout en évitant les discontinuités dans la soudure et la qualité réduite. Compte tenu de la nature délicate des substrats en aluminium, cela est encore plus important pour obtenir des soudures de qualité et un débit constant.

Consommables, contrôle chimique et qualité
Cependant, le succès de la dernière technologie de source de puissance de soudage et de forme d'onde dépend également du type de consommable spécifié pour le travail, en particulier dans la fabrication de remorques en aluminium - et sur les planchers de remorque car ils sont une caractéristique très visible.

«Vous voulez que votre sol soit bien scellé et qu’il n’y ait aucun problème d’infiltration d’humidité, ce qui pourrait compromettre l’intégrité du sol et de l’isolation en dessous», note Great Dane’s Black. «Vous voulez être sûr d'avoir une bonne couverture sur votre sol. Vous pouvez y parvenir avec un matériau qui non seulement adhère comme il se doit, mais qui permet également aux opérateurs et à l'équipement de soudage de donner une belle apparence lisse. Vous voulez que les qualités esthétiques du sol aillent de pair avec les qualités structurelles. »

Les soudeurs de Great Dane ont sélectionné un consommable spécialement conçu pour l'industrie de la fabrication de remorques - dans ce cas, le fil de soudage SuperGlaze® 5356TM GMAW (MIG) de Lincoln Electric avec la chimie développée par Indalco Alloys®, une division de Lincoln Electric.

Ce fil GMAW en alliage d'aluminium spécialement conçu a été conçu pour offrir une clarté optimale des flaques d'eau et une action d'arc, ainsi qu'un excellent mouillage pour les applications automatiques semi-automatiques et à haute productivité. De plus, sa formule exclusive et son contrôle chimique strict contribuent à un profil et à une apparence uniformes du cordon pour une finition de surface lisse à des vitesses de déplacement élevées.

Le contrôle de la chimie prend en charge des facteurs tels que les propriétés mécaniques, le débit, l'opérabilité et plus encore d'un consommable. Une surveillance stricte de cette chimie tout au long du processus de fabrication peut aider à éliminer les variations gênantes et garantir des performances constantes et fiables, même sur les substrats les plus capricieux - y compris l'aluminium.

Le contrôle chimique est également synonyme de qualité; qualité - le plus souvent - équivaut à des certifications. Lorsque vous choisissez le bon consommable pour chaque application, il est également judicieux de passer en revue les certifications spécifiques de chaque produit. Recherchez des produits certifiés conformes aux minimums AWS, mais notez que certains fabricants sont capables de fournir des propriétés mécaniques au-delà du minimum AWS sans sacrifier les avantages d'opérabilité.

Résultats visibles
Chez Great Dane, l'utilisation d'une solution de source d'alimentation automatisée appropriée, la sélection du contrôle de forme d'onde approprié et la spécification d'un consommable spécialement conçu pour le soudage de l'aluminium et la fabrication de remorques ont permis d'obtenir de meilleurs résultats - à la fois en termes de qualité et d'intégrité des produits, ainsi que d'esthétique sur les planchers des remorques.

«Le soudage a été l’un des éléments de qualité les plus difficiles à gérer pour nous, et c’est un élément important à gérer», déclare Alan Whiten, directeur de l’ingénierie de fabrication chez Great Dane.
"Nous avons réduit les ramassages, ce qui est énorme. Si un client voit un ramassage ou une rupture dans la soudure, il ne l’aimera pas."

Comme le note le directeur de l'usine Black, la nature de l'application de soudage particulière nécessite des démarrages et des arrêts, et, dans le passé, l'apparition de planchers de remorque soudés dans n'importe quelle usine de fabrication, Great Dane ou autre, "" nous avait l'air mal ".

"C'est quelque chose que l'industrie vient d'accepter, mais nous essayons de retirer cela de l'équation et de nous débarrasser des imperfections dans l'apparence du plancher de la remorque", dit Black. «Nous avons maintenant la chance de disposer d'un équipement qui nous permet de contrôler les soudures plus que nous ne le pouvions auparavant. Nous pouvons définir les paramètres pour ne pas obtenir de soudures surdimensionnées. Nous ne voulons même pas que nos clients sachent qu'il y a des soudures là-bas. Nous veulent que le matériau se transforme en matériau, et nous y parvenons. Notre première priorité est toujours la qualité des produits que nous fabriquons. "