Déjeuner du GATE | Les procédés laser

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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

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Déjeuner du GATE | Les procédés laser

  1. 1. Les procédés laser soudage et traitement de surface Lorraine Blais VP et Chef de section – Procédés laser Février 2014 www.novika.ca
  2. 2. Novika en bref www.novika.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
  3. 3. Secteurs d’activité Produits électroniques Procédés laser Solutions logicielles www.novika.ca Conception d’équipements dédiés
  4. 4. Laboratoires laser - services • Développement de procédés laser • Développement de produits pour les procédés laser • Services conseil pour l’implantation de procédés laser • Soutien technique et formation www.novika.ca • Fabrication de prototypes
  5. 5. Le faisceau laser et la matière Énergie incidente Énergie réfléchie : laser + chaleur www.novika.ca Énergie absorbée
  6. 6. Métal solide Métal fondu www.novika.ca Le faisceau laser et la matière Métal vaporisé
  7. 7. Le faisceau laser et la matière Fiber Laser, Yb: YAG Laser and www.novika.ca DDL Laser
  8. 8. www.novika.ca Le faisceau laser et la matière  2000 images/seconde  Temps d’exposition de 50 µs
  9. 9. www.novika.ca Les procédés laser
  10. 10. www.novika.ca Une installation multiprocédés
  11. 11. • 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 www.novika.ca Le soudage laser
  12. 12. www.novika.ca Séquences multi-procédés
  13. 13. Application « classique » www.novika.ca Soudage de composantes d’automobiles chez Volvo : - depuis 1988; - dessous du véhicule, portes, capot/coffre, bracketterie; - environ 11 mètres de soudure par C70.
  14. 14. 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. www.novika.ca Application « classique »
  15. 15. Comparaison des coûts $4 000 000 $3 500 000 Soudage par résistance - 1 pistolet $3 000 000 Soudage par résistance - 4 pistolets $2 500 000 Soudage laser à distance $2 000 000 $1 500 000 $1 000 000 $500 000 $0 0 10 20 30 Millions de spots/année Source : Rob Mueller, Lasers-at-Work 40 50 www.novika.ca Coûts totaux annuels ($/année) Soudage par résistance vs laser
  16. 16. Les soudage hybride laser-GMAW Hybrid Laser-Arc Welding = HLAW Torche GMAW Arc Faisceau laser Capillaire Gaz de protection www.novika.ca Faisceau laser + arc électrique du procédé GMAW
  17. 17. Pourquoi ajouter une torche GMAW? Pour combler l’écartement entre les pièces Pour compenser l’évaporation de métal Pour contrôler la géométrie de la surface Pour ralentir le refroidissement www.novika.ca • • • •
  18. 18. Le soudage hybride laser-GMAW • Le faisceau laser – Assure la pleine pénétration, avec accès d’un seul côté – Permet de grandes vitesses d’avance – Procure le métal d’apport nécessaire – Procure un apport d’énergie peu coûteux et facile à intégrer au procédé www.novika.ca • L’arc du GMAW
  19. 19. Types d’assemblages et de préparations de joint pour GMAW en T à recouvrement en L www.novika.ca bout-à-bout
  20. 20. Types d’assemblages pour hybride laser-GMAW (pas de préparation) à recouvrement en T en L www.novika.ca bout-à-bout
  21. 21. www.novika.ca Configurations
  22. 22. Le soudage hybride laser/GMAW www.novika.ca https://www.youtube.com/watch?v=TyLnvCHCHJE
  23. 23. Le soudage hybride laser/GMAW www.novika.ca Source : www.meyerwerft.de Cas classique : la construction navale • une des premières applications du soudage hybride
  24. 24. Soudage hybride laser/GMAW Motivations (construction navale, suite): - 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. www.novika.ca - réduction de poids et de matériel
  25. 25. Conditions gagnantes Coût annuel vs Production annuelle Assemblages bout-à-bout ép.1/2" Manualmanuel MIG MIG Roboticrobotisé MIG MIG Twin-Wire MIG MIG bifil Laser Hybrid HLAW Laser Laser 1 000 000 $ 100 000 $ 1 000 10 000 100 000 1 000 000 10 000 000 Production annuelle de soudures (pieds/année) Source : Rob Mueller, Lasers-at-Work www.novika.ca Coût annuel ($/année) 10 000 000 $
  26. 26. Conditions gagnantes Coût par longueur de soudure vs Procédés Bout-à-bout ép. 1/2’’, incluant la préparation de joint Annual annuel de financement Coût cost of Capital inc Financing 2,00 $ des équipements Preparation Préparation Electricity Électricité Consumables Consommables 1,50 $ Worker costs Main-d’œuvre Floor space Espace au 1,00 $ sol www.novika.ca Coût des soudures ($/pouce) 2,50 $ 0,50 $ 0,00 $ Manual MIG MIG manuel Robotic MIG MIG Robotisé Twin-Wire MIG MIG Bifil Laser Hybrid HLAW Source : Rob Mueller, Lasers-at-Work Laser Laser
  27. 27. www.novika.ca Consommables et temps de soudage
  28. 28. • • Trempe locale La pièce se trempe d’ellemême, sans fluide de trempe Possible de tremper des métaux non-trempables conventionnellement www.novika.ca • Source : Industrial Laser Systems La trempe de surface par laser
  29. 29. Les traitements thermochimiques www.novika.ca • Nitruration, carbonitruration, méthanisation… • Sous l'effet de l'énergie laser, des éléments chimiques migrent en surface de la matrice métallique
  30. 30. Les traitements thermochimiques • Traitement localisé www.novika.ca • Amélioration de la dureté, de la résistance à la corrosion et à l’usure.
  31. 31. • 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 www.novika.ca Le revêtement par laser
  32. 32. • 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 www.novika.ca Le rechargement laser
  33. 33. www.novika.ca Le rechargement laser
  34. 34. Le nettoyage laser Sans agent chimique - sans résidu toxique Sans masquage Traitement à des endroits difficiles d’accès www.novika.ca Ablation en surface avec un faisceau laser
  35. 35. Le nettoyage laser • 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! www.novika.ca Source : p-laser.com
  36. 36. www.novika.ca Le nettoyage laser Source : LaserAge
  37. 37. La texturation laser • Ablation localisée afin de créer une texture qui sera transférée du moule aux pièces Source : GFAC Laser Technologie www.novika.ca – Aucun masquage nécessaire – Entièrement numérique – Textures peu profondes: moins de 70 µm par passe
  38. 38. www.novika.ca Questions?

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