Réponse directe : Le soudage des joints de tuyauterie entrecroisés débute par une courbe spatiale, l'angle de la torche variant continuellement autour du joint. La possibilité de réaliser le joint en une seule passe dépend d'abord de la pièce entrante (position du trou, géométrie du chanfrein et jeu d'assemblage), puis du robot. La pince rotative permet de positionner chaque élément du joint, et lorsqu'un collecteur comporte plusieurs branches, la séquence de soudage suit la déformation cumulée plutôt que la proximité.
À qui est-ce destiné: Ingénieurs de fabrication et responsables de production spécifiant le soudage robotisé pour les assemblages tubulaires tels que les collecteurs, les tubulures et les nœuds de treillis.
Portée: Ce guide EVST est rédigé à partir d'une seule prise de vue filmée : un gros tuyau collecteur est maintenu entre une pince rotative et des supports à rouleaux, avec des raccords insérés dans des ouvertures découpées et un robot soudant les joints d'intersection. Deux prises de cette même prise de vue sont utilisées. Aucune information n'est fournie concernant le temps de cycle, le taux de dépôt ou le résultat d'acceptation du travail filmé, car ces données ne peuvent être déduites de l'enregistrement vidéo.
Le joint est une courbe, pas une couture.
Lorsqu'une branche pénètre dans un collecteur par une ouverture, la soudure n'est pas rectiligne. La ligne de contact contourne deux surfaces cylindriques ; sa direction, son inclinaison et l'angle d'approche de la torche varient donc continuellement.
Dans la vidéo de référence, la tête de coupe est maintenue entre une pince rotative et des supports à rouleaux, comportant une rangée d'ouvertures sur toute sa longueur, chacune accueillant une branche. Le robot suit la ligne d'intersection autour de chaque branche, l'une après l'autre.
Cette géométrie soulève la première question d'ingénierie concernant le soudage de joints de tuyauterie entrecroisés. Il ne s'agit pas de savoir si le bras peut atteindre un point du joint, mais si chaque point de cette courbe est accessible selon une orientation compatible avec le procédé.
Pourquoi le soudage des joints de tuyauterie entrecroisés est-il sensible aux pièces entrantes ?
L'automatisation amplifie les variations des pièces entrantes au lieu de les absorber. Une ouverture mal positionnée, un chanfrein irrégulier ou une bavure à l'extrémité d'une branche entraîneront des résultats différents pour un même programme sur différents assemblages.
L'écart d'assemblage est primordial. S'il est trop important, le bain de fusion risque de s'affaisser ; s'il est irrégulier sur la circonférence, une même passe sera sous-remplie à un endroit et sur-remplie à un autre. La norme ISO 13920 définit le cadre de tolérance général pour les constructions soudées, par rapport auquel ces limites sont généralement établies.
En pratique, il est préférable de définir les tolérances de position des trous, d'angle de chanfrein et d'écartement avant la programmation, et non après. Pour évaluer rapidement les performances réelles d'un atelier, il est conseillé de mesurer dix assemblages récents plutôt que de modéliser l'assemblage idéal.
Selon ISO 13920: 1996Les tolérances générales pour les constructions soudées sont exprimées sous forme de classes de tolérance pour les longueurs, les angles, la forme et la position, ce qui constitue le cadre par rapport auquel une limite d'ajustement pour ce joint est normalement rédigée.
| État entrant | Ce que cela fait à la couture | Que faut-il régler en premier ? |
|---|---|---|
| La position des trous varie selon les assemblages. | La courbe d'intersection se décale par rapport au chemin enseigné | Tolérance de position et nécessité ou non d'un repérage de couture |
| Angle de biseau irrégulier autour de la branche | Le remplissage varie d'un secteur à l'autre lors d'un même passage. | Méthode de coupe et tolérance de biseau, avant programmation |
| L'écart d'assemblage est plus large que prévu. | Le niveau de la piscine a tendance à baisser au niveau du secteur le plus large. | Limites d'écart et ensemble de paramètres pour la limite supérieure |
| Plusieurs branches sur un seul en-tête | La chaleur s'accumule du côté où la soudure a été effectuée en premier. | Séquence de soudage basée sur la déformation, et non sur la proximité |
Le positionneur sert à mettre la couture en position.
Orienter la tête de soudage n'est pas une opération purement esthétique. Cela permet de positionner le secteur à souder de manière à ce que la piscine soit soutenue, ce qui est nettement plus stable que d'atteindre ce même secteur dans une position inconfortable.
Le nombre de positions d'indexage à utiliser et les secteurs à souder à chacune relèvent de l'agencement du processus plutôt que des spécifications de la machine. Un nombre insuffisant de positions empêche l'accès à certains secteurs, qui ne sont accessibles que dans des positions contraignantes ; un nombre excessif surcharge le cycle avec des opérations d'indexage.
Les branches plus grosses changent d'orientation plus brusquement dans les courbes et nécessitent généralement une position d'indexation supplémentaire. Il faut en tenir compte lors de la sélection, ainsi que des actions de la lampe torche pendant l'indexation : le fait de se dégager ou de rester en place modifie le temps disponible.
Séquence à travers plusieurs branches
Un collecteur comporte généralement plusieurs branches. Le soudage de ces branches dans l'ordre où elles se trouvent le long du tuyau concentre la chaleur d'un côté, et l'assemblage se contracte dans cette direction.
Le séquençage par distorsion accumulée – généralement des séquences symétriques ou des séquences de saut qui répartissent l'apport de chaleur – ne coûte rien en matériel et doit être décidé avant la programmation.
Lorsque les dimensions des branches diffèrent sur un collecteur, l'apport de chaleur diffère également ; par conséquent, un seul ensemble de paramètres appliqué à l'ensemble de l'assemblage est rarement la solution adéquate.
La qualification s'applique à l'articulation, et non à l'enregistrement.
Un arc électrique net sur la vidéo indique que l'équipement fonctionnait. Cela ne signifie pas pour autant que la famille de joints est acceptable. La mise en service est conditionnée par des procédures et des contrôles qualifiés : qualification des procédures selon la norme ISO 15614-1, niveaux de qualité selon la norme ISO 5817 et contrôle visuel selon la norme ISO 17637.
Les pièces d'essai doivent couvrir les conditions les moins favorables de la famille – l'écart le plus important, le biseau le moins régulier, l'attitude la plus contrainte – plutôt qu'un assemblage pratique.
Selon ISO 15614-1: 2017, une procédure de soudage est qualifiée par le soudage et l'essai d'une éprouvette normalisée, et la qualification n'est valable que dans les plages établies par l'essai.
Selon ISO 5817: 2023L'acceptation s'exprime en termes de niveaux de qualité pour chaque type d'imperfection, de sorte qu'un joint est accepté en fonction d'un niveau défini plutôt que d'une impression générale.
Le processus de réparation doit figurer dans le même plan : qui décide, où la réparation a lieu, selon quelle procédure, comment elle est réinspectée et comment les conclusions sont intégrées au rapport initial. L’autorisation de soudage des joints de tuyauterie se fonde sur ce rapport, et non sur l’apparition d’un seul cordon.
Ce que les images ne permettent pas d'établir
L'écart réel, l'angle de chanfrein dans les tolérances et le contrôle entre passes ne sont visibles sur aucune image. Ils proviennent des rapports d'inspection à réception et du cahier des charges de soudage.
Le niveau de qualité des soudures, les résultats des essais non destructifs et l'acceptabilité d'une famille d'assemblages sont autant d'éléments qui dépassent ce qu'une image animée peut transmettre.
Les deux séquences utilisées ici correspondent à deux prises d'un même poste de travail, et non à deux chaînes de production. Elles sont présentées côte à côte afin de rendre les étapes d'une même articulation plus lisibles.
L'ordre de fonctionnement d'EVST est toujours le même : corriger les tolérances d'entrée, puis mettre la soudure en position, puis séquencer les branches.
Foire aux questions
Pourquoi l'ajustement est-il plus important ici que pour une couture droite ?
Parce que le joint est une courbe à espace fermé. Un déplacement qu'une couture droite absorberait sur toute sa longueur se manifeste sur sa circonférence par un écart variable ; ainsi, une même passe est sous-remplie dans un secteur et sur-remplie dans un autre.
Une pince rotative permet-elle de se passer d'un robot à six axes ?
Non. La pince positionne des secteurs de la couture, ce qui stabilise le bassin, mais la torche doit tout de même suivre une courbe dont la direction change continuellement, ce qui nécessite la liberté d'orientation propre au bras.
Combien de positions d'index un en-tête nécessite-t-il ?
Cela dépend du diamètre de la branche par rapport à la tête de coupe et de l'inclinaison tolérée par le procédé. Les branches plus grosses subissent des changements d'inclinaison plus brusques et nécessitent généralement une position supplémentaire ; le nombre de positions est déterminé à partir de la liste des joints, et non d'un catalogue.
Un seul ensemble de paramètres peut-il couvrir un en-tête avec des branches de tailles différentes ?
Rarement. Les différentes épaisseurs de paroi impliquent des apports de chaleur différents ; par conséquent, une seule série appliquée sur l’ensemble constitue généralement un compromis aux deux extrémités de la plage.
Éléments du projet pour une évaluation de la demande
Pour évaluer une station à jonction sécante, l'examen d'une demande EVST s'ouvre à partir des éléments suivants :
- Diamètres des collecteurs et des branches, épaisseur de paroi et matériau
- le schéma d'implantation des branches pour l'en-tête
- méthode de coupe, exigence de biseau et limites d'écart d'assemblage
- niveau de qualité, exigences d'inspection et objectif de production
Veuillez nous communiquer les dimensions des tuyaux et le schéma de branchement ; nous déterminerons la portée, les positions d'indexation et la séquence de soudage en fonction de votre liste de joints. À lire également : Soudage et découpe robotisés sur des trajectoires cylindriques, Positionneurs de poupée fixe et de poupée mobile pour pièces longues.