View
466
Download
1
Category
Preview:
DESCRIPTION
Présentation faite par Lorraine Blais, vice-présidente et chef de section - Procédés laser chez Solutions Novika, dans le cadre du déjeuner du GATE. Sherbrooke | 7 février 2014
Citation preview
www.novika.ca
Les procédés laser soudage et traitement de surface
Lorraine Blais
VP et Chef de section – Procédés laser
Février 2014
ww
w.n
ovik
a.ca
- Fondée en 1983 sous le nom CSTPQ
- Organisation privée à but non lucratif
- Plus de 2000 projets réalisés pour au-delà de 500 clients industriels
- Certifiée ISO 9001:2000
- 50 employés à temps plein
Novika en bref
ww
w.n
ovik
a.ca
Secteurs d’activité
Conception d’équipements
dédiés Produits électroniques
Procédés laser Solutions logicielles
ww
w.n
ovik
a.ca
• Développement de procédés laser
• Développement de produits pour les
procédés laser
• Fabrication de prototypes
• Services conseil pour l’implantation de
procédés laser
• Soutien technique et formation
Laboratoires laser - services
ww
w.n
ovik
a.ca
Le faisceau laser et la matière
Énergie incidente
Énergie réfléchie : laser + chaleur
Énergie absorbée
ww
w.n
ovik
a.ca
Métal fondu Métal
vaporisé
Métal solide
Le faisceau laser et la matière
ww
w.n
ovik
a.ca
Le faisceau laser et la matière Fiber Laser,
Yb: YAG Laser and
DDL Laser
ww
w.n
ovik
a.ca
2000 images/seconde
Temps d’exposition de 50 µs
Le faisceau laser et la matière
ww
w.n
ovik
a.ca
Les procédés laser
ww
w.n
ovik
a.ca
Une installation multiprocédés
ww
w.n
ovik
a.ca
• Procédé très productif
• Procédé très précis, soudures fines
• Peu de chaleur transmise aux pièces
• Possibilité de souder des matériaux dissimilaires
• Soudage autogène ou avec apport de matériel
Le soudage laser
ww
w.n
ovik
a.ca
Séquences multi-procédés
ww
w.n
ovik
a.ca
Soudage de composantes d’automobiles chez Volvo :
- depuis 1988;
- dessous du véhicule, portes, capot/coffre, bracketterie;
- environ 11 mètres de soudure par C70.
Application « classique »
ww
w.n
ovik
a.ca
Volvo (suite) :
- diminution de l’épaisseur des tôles dans certaines régions;
- diminution du nombre de pièces;
- diminution des « tabs » nécessaires au soudage par résistance;
- seulement au niveau de la carrosserie (Body in White), une diminution de poids de 40 kg a été réalisée.
Application « classique »
ww
w.n
ovik
a.ca
Comparaison des coûts Soudage par résistance vs laser
$0
$500 000
$1 000 000
$1 500 000
$2 000 000
$2 500 000
$3 000 000
$3 500 000
$4 000 000
0 10 20 30 40 50
Co
ûts
to
tau
x a
nn
uels
($/a
nn
ée)
Millions de spots/année
Soudage par résistance - 1 pistolet
Soudage par résistance - 4 pistolets
Soudage laser à distance
Source : Rob Mueller, Lasers-at-Work
ww
w.n
ovik
a.ca
Hybrid Laser-Arc Welding = HLAW
Faisceau laser + arc électrique du procédé GMAW
Les soudage hybride laser-GMAW
Torche
GMAW
Faisceau
laser
Arc
Capillaire
Gaz de
protection
ww
w.n
ovik
a.ca
• Pour combler l’écartement entre les pièces
• Pour compenser l’évaporation de métal
• Pour contrôler la géométrie de la surface
• Pour ralentir le refroidissement
Pourquoi ajouter une torche GMAW?
ww
w.n
ovik
a.ca
• Le faisceau laser
– Assure la pleine pénétration, avec accès d’un
seul côté
– Permet de grandes vitesses d’avance
• L’arc du GMAW
– Procure le métal d’apport nécessaire
– Procure un apport d’énergie peu coûteux et
facile à intégrer au procédé
Le soudage hybride laser-GMAW
ww
w.n
ovik
a.ca
Types d’assemblages et de
préparations de joint pour GMAW
bout-à-bout à recouvrement
en T en L
ww
w.n
ovik
a.ca
Types d’assemblages pour
hybride laser-GMAW (pas de préparation)
bout-à-bout à recouvrement
en T en L
ww
w.n
ovik
a.ca
Configurations
ww
w.n
ovik
a.ca
Le soudage hybride laser/GMAW
https://www.youtube.com/watch?v=TyLnvCHCHJE
ww
w.n
ovik
a.ca
Cas classique : la construction navale
• une des premières applications du soudage hybride
Le soudage hybride laser/GMAW
So
urc
e : w
ww
.me
ye
rwe
rft.
de
ww
w.n
ovik
a.ca
Motivations (construction navale, suite):
- réduction de poids et de matériel
- réduction des déformations : - de 20 à 30 % des heures de fabrication d’un
bateau sont dues aux déformations; - une économie dans les coûts de redressage
de 0,45 $US à 13,72 $US du pied carré.
Soudage hybride laser/GMAW
ww
w.n
ovik
a.ca
Conditions gagnantes
100 000 $
1 000 000 $
10 000 000 $
1 000 10 000 100 000 1 000 000 10 000 000
Co
ût
an
nu
el ($
/an
née)
Production annuelle de soudures (pieds/année)
Coût annuel vs Production annuelle Assemblages bout-à-bout ép.1/2"
Manual MIG
Robotic MIG
Twin-Wire MIG
Laser Hybrid
Laser
MIG manuel
MIG robotisé
MIG bifil
HLAW
Laser
Source : Rob Mueller, Lasers-at-Work
ww
w.n
ovik
a.ca
Conditions gagnantes
0,00 $
0,50 $
1,00 $
1,50 $
2,00 $
2,50 $
Manual MIG Robotic MIG Twin-Wire MIG Laser Hybrid Laser
Co
ût
des s
ou
du
res (
$/p
ou
ce)
Coût par longueur de soudure vs Procédés Bout-à-bout ép. 1/2’’, incluant la préparation de joint
Annual cost of Capital inc Financing
Preparation
Electricity
Consumables
Worker costs
Floor space
Coût annuel de financement des équipements
Préparation
Électricité
Consommables
Main-d’œuvre
Espace au sol
MIG manuel MIG Robotisé MIG Bifil HLAW Laser
Source : Rob Mueller, Lasers-at-Work
ww
w.n
ovik
a.ca
Consommables et temps de
soudage
ww
w.n
ovik
a.ca
• Trempe locale
• La pièce se trempe d’elle-même, sans fluide de trempe
• Possible de tremper des métaux non-trempables conventionnellement
La trempe de surface par laser
So
urc
e : I
nd
ustr
ial L
ase
r S
yste
ms
ww
w.n
ovik
a.ca
• Nitruration, carbonitruration,
méthanisation…
• Sous l'effet de l'énergie laser, des
éléments chimiques migrent en surface de
la matrice métallique
Les traitements thermochimiques
ww
w.n
ovik
a.ca
• Traitement localisé
• Amélioration de la dureté, de la résistance
à la corrosion et à l’usure.
Les traitements thermochimiques
ww
w.n
ovik
a.ca
• Fusion d’un matériau d’apport sur un matériel de base
• Restauration des dimensions d’une pièce usée, comportant des défauts de fabrication ou abimée
• Fusion du matériel d’apport (poudre ou fil) par laser sur une mince couche du matériel de base
Le revêtement par laser
ww
w.n
ovik
a.ca
• Zones précises et complexes
• Vaste choix de matériaux d’apport
• Procédé peu rapide mais beaucoup plus précis que les techniques conventionnelles
• Faibles déformations
• Excellent contrôle de la qualité
Le rechargement laser
ww
w.n
ovik
a.ca
Le rechargement laser
ww
w.n
ovik
a.ca
Ablation en surface avec un faisceau laser
Sans agent chimique - sans résidu toxique Sans masquage Traitement à des endroits difficiles d’accès
Le nettoyage laser
ww
w.n
ovik
a.ca
• Permet d’enlever avec grand contrôle :
• les oxydes, l’huile, la peinture, les résidus de plastique, etc.
• Peut être utilisé pour nettoyer des moules, des outils, des pièces primaires, des ustensiles de cuisson et des monuments historiques!
Le nettoyage laser
Source : p-laser.com
ww
w.n
ovik
a.ca
Source : LaserAge
Le nettoyage laser
ww
w.n
ovik
a.ca
• Ablation localisée afin de créer une texture qui
sera transférée du moule aux pièces
– Aucun masquage nécessaire
– Entièrement numérique
– Textures peu profondes: moins de 70 µm par passe
La texturation laser S
ou
rce
: GFA
C
La
se
r Te
ch
no
log
ie
ww
w.n
ovik
a.ca
Questions?
Recommended