Qu'est-ce que le soudage par points par résistance ? - Un aperçu
Soudure par points par résistance (RSW), comme son nom l'indique, utilise une forte concentration de chaleur causée par une résistance électrique élevée pour fusionner deux pièces métalliques à un endroit fixe. Il est facile à réaliser et a un principe de fonctionnement simple.
Les machines à souder RSW ont deux électrodes, comme des broches, qui saisissent la pièce métallique ensemble. Ces électrodes sont en cuivre, qui est un excellent conducteur. En revanche, une tôle ou une plaque mince est un mauvais conducteur d'électricité.
Une fois l'électrode en place, le circuit se ferme et un courant de forte intensité commence à circuler. L'acier est un mauvais conducteur et résiste à ce flux, créant des frottements intenses entre les molécules. Cela élève la température à 2000 ℃ (3632 ℉), ce qui fait fondre et fusionne les pièces métalliques sur place. Aussi connu sous le nom de «Nugget de soudure."
Le courant passe quelques secondes puis s'arrête, mais la pression est toujours appliquée à l'endroit. Cela fusionne davantage les pièces lorsque la pression se maintient. Une fois refroidies, les électrodes sont expédiées, et la soudure par points est réalisée.
Source d'énergie
Le type de courant électrique influence grandement le rendement du soudage RSW. Le courant qui arrive dans notre prise de courant est principalement un courant alternatif (AC) de 120 ou 220 V avec une fréquence de 50-60 Hz.
Vous remarquerez peut-être que le courant alternatif traverse la ligne d'amplitude nulle au moins deux fois au cours d'un cycle. Dans le soudage RSW, cet effet se traduit par une alimentation pulsée du courant et provoque des pertes d'énergie. Pour réduire cet effet, les machines modernes ont recours à deux options.
La première consiste à utiliser une alimentation CA triphasée au lieu d'une seule phase. Avec cela, trois pics sont dans un cycle et l'effet de pulsation est réduit, ce qui entraîne des soudures par points plus lisses. Cependant, ce n'est toujours pas suffisant.
Les chercheurs en ont déduit une autre façon de fournir une alimentation électrique constante. L'alimentation est convertie en une onde carrée haute fréquence en faisant passer un courant triphasé à travers une technologie d'onduleur.
Après cela, ces ondes traversent un "redresseur à diodes" qui les convertit en une alimentation en courant continu (CC) à fréquence encore plus élevée. Cette nouvelle source d'alimentation est parfaite pour une alimentation en courant fluide et produit une qualité de soudage élevée.
Il existe essentiellement deux types de machines RSW que vous pouvez acheter. L'un est votre soudeuse par points manuelle de tous les jours. Il convient aux petites entreprises ou aux projets d'arrière-cour.
Un autre est une machine de soudage par points « robotique » que l'on trouve dans les grandes industries. Dans ce cas, le soudage par points est réalisé par un bras robotisé automatisé.
Qu'est-ce que le soudage laser ? - Un aperçu
La soudure au laser est une technique moderne qui devient populaire dans l'industrie manufacturière moderne. Cela implique l'utilisation de faisceaux laser de haute puissance pour fondre et fusionner deux pièces avec ou sans l'utilisation de matériau de remplissage.
La source de leur puissance catégorise plusieurs machines laser. Les plus courantes sont les machines « laser fibre » et « laser CO2 ».
Le laser à fibre, également appelé laser à l'état solide, est généré lorsque la lumière est introduite dans un "grenat d'aluminium et d'yttrium dopé au néodyme, (Y3Al5O12) -YAG" (cristal solide), qui excite les atomes à l'intérieur des cristaux.
Et en utilisant des fibres optiques et des miroirs, les photons nouvellement excités sont amplifiés pour devenir un faisceau fonctionnel. Ce faisceau se dirige vers la tête de soudage, qui effectue l'opération requise. Il est également connu sous le nom de soudage au laser YAG.
Le CO2 fonctionne de la même manière, mais au lieu d'un cristal solide comme source, il utilise une chambre à gaz remplie de dioxyde de carbone comme milieu de gain. Un courant élevé le traverse, ce qui excite les atomes, et une énergie infrarouge est libérée, qui est ensuite amplifiée pour être utilisée à différentes fins.
Le soudage au laser à fibre est puissant et polyvalent. Il convient aussi bien aux petites entreprises qu'aux grandes industries. Contrairement au soudage traditionnel, les lasers à fibre sont compatibles avec de nombreux matériaux, tels que la tôle, l'acier, l'acier au carbone, l'aluminium, les thermoplastiques, etc. Il produit également moins de chaleur dans l'ensemble, ce qui entraîne une diminution des déformations thermiques. Cela réduit les coûts de post-production et affecte positivement les bénéfices.
Vous pouvez l'utiliser pour des plaques minces et épaisses bien que la vitesse de soudage diffère selon la forme. Il existe des tonnes de paramètres de soudage dans une machine à souder au laser typique qui peuvent vous aider à produire la meilleure soudure avec une puissance limitée.
Le soudage au laser peut être effectué avec ou sans le matériau d'apport. Cela augmente sa praticité en termes de performances de soudage. Les charges de fil et de poudre sont généralement utilisées lorsqu'il y a un espace entre deux pièces.
Vous pouvez utiliser le soudage au laser pour le soudage par points/points et les coutures longues. Les soudures sont solides et présentent un minimum de défauts de soudure. Le soudage au laser est facile à maîtriser et nécessite très peu d'entretien. De nos jours, les usines de fabrication utilisent des robots de soudage qui sont beaucoup plus efficaces et augmentent la production.
Il a été observé que le soudage au laser produit moins de fumée toxique que les soudures traditionnelles ; cependant, l'équipement de protection des yeux est crucial pendant les soudures.
Soudage au laser vs soudage RSW
Approfondissons les différences entre ces deux types de soudage.
Avantages du soudage RSW par rapport au soudage laser
Faible coût
En ce qui concerne les machines de soudage par points portatives, le prix est inférieur à celui des produits de soudage au laser similaires. Le coût opérationnel est également faible par rapport au soudage au laser. C'est particulièrement bon pour les tôles d'acier minces. Il a une conductivité thermique plus faible, de sorte que la chaleur reste concentrée à l'endroit entre les électrodes.
Cependant, le coût opérationnel est affecté par le matériel disponible. Par exemple, les alliages d'aluminium ont une conductivité thermique plus élevée, ce qui nécessite des ampères de courant plus importants. Des transformateurs plus gros sont nécessaires pour fournir des ampères aussi élevés, ce qui peut augmenter le coût global.
Facile et rapide
Le soudage par points est facile à manipuler et des machines portatives sont facilement disponibles. Vous pouvez effectuer rapidement des soudures par points successives et obtenir des résultats relativement cohérents. Il ne nécessite pas non plus beaucoup de compétences, il est donc parfait pour un novice.
De nombreux ateliers automobiles disposent d'une soudeuse par points pour réparer les petits dommages et joindre les pièces de rechange. Les machines de soudage au laser sont relativement nouvelles, de sorte que de nombreuses petites entreprises ne peuvent pas se les offrir.
Les machines semi-automotrices et automatiques sont populaires dans les grandes industries. Les bras robotiques dotés d'électrodes de soudage par points sont utilisés dans les grandes usines de fabrication. Ils sont extrêmement rapides et rendent la production beaucoup plus rapide.
Distorsion réduite
Le soudage au laser et le soudage par points par résistance dissipent moins de chaleur. Le soudage RSW, cependant, libère une quantité encore moindre de chaleur. Et de par la nature même de ce processus de soudage, le joint résultant produit moins de distorsion. Les électrodes restent serrées pendant des millisecondes lorsque le courant passe et fait fondre le métal.
Ensuite, la pression reste intacte et la soudure peut refroidir. Cette restriction tandis que le refroidissement empêche les contraintes mécaniques de se propager, c'est pourquoi on constate moins de distorsion globale.
Cependant, le soudage au laser, par rapport aux techniques traditionnelles, n'est pas très en retard dans la prévention des distorsions thermiques.
Avantages du soudage au laser par rapport au soudage RSW
Applications pratiques
Le soudage au laser a des kilomètres d'avance sur le soudage RSW en termes de praticité. Premièrement, le soudage RSW n'est bon que pour le soudage par points, et c'est tout. Vous ne pouvez pas faire de soudage continu avec. Au contraire, le soudage au laser peut effectuer à la fois le soudage par points et le soudage continu.
Une autre restriction est que RSW ne peut faire que des joints à recouvrement entre des pièces qui se chevauchent. Vous ne pouvez donc pas effectuer de joints bout à bout ou tout autre type avec.
Le soudage RSW ne peut pas fonctionner avec une épaisseur de pièce supérieure à 6 mm, ce qui est un autre obstacle. Il est particulièrement adapté aux seuls travaux de tôlerie. Cependant, les lasers à fibre peuvent facilement fonctionner avec des tôles et des plaques minces et épaisses.
Le soudage au laser est beaucoup plus pratique et il n'y a aucune restriction concernant le type de joints, la position des soudures et les matériaux.
Le soudage au laser peut également former des joints en utilisant un métal d'apport adapté aux pièces avec des espaces entre les deux.
Le soudage au laser est utilisé dans la construction aéronautique, la construction navale, le micro-usinage, la construction et bien d'autres industries. Cependant, l'industrie automobile utilise principalement le soudage par points. On dit qu'une voiture typique a 4500 soudures par points.
La précision
Le soudage au laser est beaucoup plus précis que le soudage par points. C'est parce que les lasers à fibre utilisent une lumière amplifiée qui peut cibler la pièce de la manière la plus précise. Un domaine spécialisé appelé « soudage de précision » utilise des lasers pour souder des formes complexes au niveau micro. Cette propriété unique de la technologie laser est utilisée dans l'industrie médicale, le micro-usinage, la fabrication de bijoux, etc.
Gamme de matériaux
Le soudage au laser et le soudage RSW nécessitent une préparation préalable du matériau. Mais les lasers peuvent se passer d'un simple nettoyage. Alors que pour RSW, un apprêt à souder est recommandé pour une durée de vie plus longue.
Il n'y a aucune comparaison concernant la gamme et la taille des matériaux que le laser à fibre peut traiter. Vous pouvez l'utiliser pour la tôle, l'aluminium, l'acier au carbone, les plastiques, le laiton, etc. Cependant, RSW fonctionne mieux avec la tôle d'acier et a du mal avec d'autres matériaux.
Selon Une étude, le soudage par points au laser produit des soudures plus solides que le soudage RSW. Les résultats montrent que la soudure au laser avait une résistance de 63.60 N par rapport à RSW, qui avait 39.6 N. C'est presque le double de la résistance en termes absolus.
Adaptabilité
Le soudage au laser est très flexible en termes de puissance laser, de position de soudage, de forme de soudure et de type de soudage. C'est à cause de la nature inhérente de la lumière qui peut être contrôlée facilement.
La caractéristique la plus populaire des dernières machines à souder est " Optimisation de la mise en forme du faisceau”, qui vous permet de contrôler la forme d'un faisceau laser projeté sur la pièce. En l'optimisant, les projections et la porosité des soudures peuvent être réduites.
Les commandes numériques de l'ordinateur permettent à l'utilisateur de choisir parmi de nombreuses options de soudage. Un soudeur peut expérimenter les réglages et produire la meilleure soudure possible.
Automatisation
Les deux types de soudage ont un bon niveau d'automatisation ; franchement, c'est une égalité. Des recherches sont en cours pour améliorer et accélérer le soudage robotisé au laser et le soudage RSW grâce à la robotique. Les bras robotiques sont le plus souvent utilisés en soudage RSW. De même, la technologie CNC est principalement adaptée par les lasers à fibre.
Répartition rapide
| Soudage RSW | Soudage au laser à fibre | |
| Type de soudures | Point de soudure | Soudure par points, pointage, remplissage continu, soudure bout à bout, etc. |
| Besoin de préparation | Meilleure performance du béton | Modérée |
| Automatisation | Compatibilité | Compatibilité |
| Coût initial | Coût en adjuvantation plus élevé. | Modérée |
| Coût de maintenance | Modérée | Coût en adjuvantation plus élevé. |
| Épaisseur du matériau | <6 mm | Tous compatibles. |
| Matériaux | Acier, Aluminium. | Acier, aluminium, acier au carbone, titane, nickel, thermoplastiques, etc. |
| Applications industrielles | Limité | Fixe |
| Niveau de compétence : | Facile | Facile |
| La précision | Modérée | Meilleure performance du béton |
Comment choisir la bonne méthode de soudage pour votre projet
Avant d'investir dans une machine à souder pour un projet, vous voudrez peut-être considérer les éléments suivants :
Application
En tenant compte de la application est la première étape et la plus cruciale. Il existe de nombreuses options de soudage, et la plupart ont de multiples applications. Cependant, certains sont mieux adaptés à des applications particulières que d'autres.
Si vous êtes strictement dans le secteur automobile, le soudage par points est mieux adapté. De nombreuses pièces automobiles, telles que les pare-chocs, les cadres de porte, les ailes, les capots, etc., peuvent être soudées efficacement à l'aide de RSW.
Si vous avez besoin d'autres types de soudures, comme le soudage continu, il est préférable d'investir dans le soudage au laser. De cette façon, vous aurez à votre disposition un système de soudage polyvalent. Citons par exemple la tôlerie, les tôles minces, les tôles épaisses, les travaux de réparation, etc.
Type de materiel
Un autre avantage du soudage au laser est qu'il est compatible avec de nombreux matériaux. Tels que l'acier de matrice, l'acier inoxydable, le titane, le nickel, le cuivre, le laiton, les thermoplastiques, le magnésium et les alliages d'aluminium. Il est même possible de souder des matériaux différents ensemble.
Au contraire, RSW est le mieux adapté pour l'acier et le nickel permet. Vous pouvez également souder l'aluminium, mais cela nécessite une soudeuse par points plus puissante pour de meilleures performances. Une autre restriction est l'épaisseur dudit matériau. RSW ne fonctionne que pour les pièces plus fines. Sinon, il devient plus difficile d'obtenir une pénétration complète de la soudure.
Niveau de compétence :
Même si RSW est facile et a un principe de fonctionnement assez simple, la compétence réelle prend du temps et des efforts à maîtriser. Il y a un besoin de main-d'œuvre qualifiée pour entretenir et contrôler les machines de soudage par points RSW.
Le soudage au laser est une compétence facile à maîtriser et ne nécessite pas de main-d'œuvre hautement qualifiée pour des opérations appropriées.
Taux de production
En ce qui concerne l'automatisation, les taux de production du soudage RSW et laser sont comparables. Cela dépend du type de pièces de travail produites par votre industrie. Les machines de soudage par points robotisées sont coûteuses et nécessitent des précautions supplémentaires lors de leur fonctionnement. Vous aurez besoin de plus d'espace car ces machines se déplacent dans l'espace 3D. De plus, l'investissement serait réalisable si les applications étaient limitées aux pièces et châssis de voitures.
Exemples de projets qui conviendraient le mieux au soudage RSW ou au laser
Industrie automobile
Le soudage RSW ne convient qu'à l'industrie automobile, et les preuves le confirment. La plupart des constructeurs automobiles optent pour le soudage par points car il est fonctionnel et peu coûteux. De plus, les pièces de voiture, les cadres et les structures n'ont pas besoin de soudures continues. Le soudage au laser a encore des utilisations et peut remplacer le soudage RSW traditionnel. D'autres techniques populaires sont le soudage à l'arc électrique, le soudage à l'arc sous gaz et le soudage sous gaz inerte au tungstène.
Industrie de la tôle
Le soudage au laser à fibre est mieux adapté à cette industrie. Tout d'abord, il n'a pas de limitations comme le soudage RSW. Les lasers à fibre peuvent souder une variété de matériaux dans de nombreuses formes et tailles. Cela ne se limite pas non plus aux postes de soudage.
Industrie du pétrole et du gaz
Industrie du pétrole et du gaz a beaucoup de demande pour des soudures solides. Les lasers à fibre peuvent effectuer avec précision des soudures longitudinales et orbitales sur les conduites de carburant. Les soudures sont suffisamment solides pour résister à des pressions extrêmes.
Industrie aérospaciale
L'utilisation du soudage au laser dans l'aérospatiale est en hausse. En raison de sa grande praticité, le laser à fibre est utilisé pour souder la peau en titane du fuselage de l'avion. Une autre raison de son utilisation est que les soudures ont une résistance absolue plus élevée que les méthodes traditionnelles.
Réflexions finales
Maintenant que vous avez une vision globale des techniques de soudage RSW et laser et de la façon dont elles se comparent, il vous sera plus facile de prendre une décision éclairée. Assurez-vous de tenir compte de tous les points ci-dessus avant d'investir dans des machines. RSW est bien mieux adapté à la fabrication et à la réparation de voitures, tandis que les lasers à fibre ont des applications plus larges. Les lasers à fibre progressent continuellement et ils vont changer à jamais l'industrie du soudage.
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