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

1. Les procédés laser
soudage et
traitement de surface
Lorraine Blais
VP et Chef de section – Procédés laser
Février 2014
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2. Novika en bref
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- 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. Secteurs d’activité
Produits électroniques
Procédés laser
Solutions logicielles
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Conception d’équipements
dédiés

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
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• Fabrication de prototypes

5. Le faisceau laser et la matière
Énergie incidente
Énergie réfléchie :
laser + chaleur
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Énergie absorbée

6. Métal
solide Métal
fondu
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Le faisceau laser et la matière
Métal
vaporisé

7. Le faisceau laser et la matière
Fiber Laser,
Yb: YAG Laser and
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DDL Laser

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Le faisceau laser et la matière
 2000
images/seconde
 Temps d’exposition de 50 µs

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Les procédés laser

10. www.novika.ca
Une installation multiprocédés

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
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Le soudage laser

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Séquences multi-procédés

13. Application « classique »
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Soudage de composantes d’automobiles chez
Volvo :
- depuis 1988;
- dessous du véhicule, portes, capot/coffre,
bracketterie;
- environ 11 mètres de soudure par C70.

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.
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Application « classique »

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
$0
0
10
20
30
Millions de spots/année
Source : Rob Mueller, Lasers-at-Work
40
50
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Coûts totaux annuels ($/année)
Soudage par résistance vs laser

16. Les soudage hybride laser-GMAW
Hybrid Laser-Arc Welding = HLAW
Torche
GMAW
Arc
Faisceau
laser
Capillaire
Gaz de
protection
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Faisceau laser + arc électrique du procédé GMAW

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
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•
•
•
•

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
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• L’arc du GMAW

19. Types d’assemblages et de
préparations de joint pour GMAW
en T
à recouvrement
en L
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bout-à-bout

20. Types d’assemblages pour
hybride laser-GMAW (pas de préparation)
à recouvrement
en T
en L
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bout-à-bout

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Configurations

22. Le soudage hybride laser/GMAW
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https://www.youtube.com/watch?v=TyLnvCHCHJE

23. Le soudage hybride laser/GMAW
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Source : www.meyerwerft.de
Cas classique : la construction navale
• une des premières applications du soudage hybride

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.
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- réduction de poids et de matériel

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
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Coût annuel ($/année)
10 000 000 $

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
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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

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Consommables et temps de
soudage

28. •
•
Trempe locale
La pièce se trempe d’ellemême, sans fluide de trempe
Possible de tremper des
métaux non-trempables
conventionnellement
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•
Source : Industrial Laser Systems
La trempe de surface par laser

29. Les traitements thermochimiques
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• Nitruration, carbonitruration,
méthanisation…
• Sous l'effet de l'énergie laser, des
éléments chimiques migrent en surface de
la matrice métallique

30. Les traitements thermochimiques
• Traitement localisé
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• Amélioration de la dureté, de la résistance
à la corrosion et à l’usure.

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
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Le revêtement par laser

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
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Le rechargement laser

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Le rechargement laser

34. Le nettoyage laser
Sans agent chimique - sans résidu toxique
Sans masquage
Traitement à des endroits difficiles d’accès
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Ablation en surface avec un faisceau laser

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!
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Source : p-laser.com

36. www.novika.ca
Le nettoyage laser
Source : LaserAge

37. La texturation laser
• Ablation localisée afin de créer une texture qui
sera transférée du moule aux pièces
Source : GFAC
Laser Technologie
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– Aucun masquage nécessaire
– Entièrement numérique
– Textures peu profondes: moins de 70 µm par passe

38. www.novika.ca
Questions?