Soudage : comment améliorer la productivité et le respect des normes ?

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La soudure manuelle dans l'industrie de la tôlerie, de la mécano-soudure et de la chaudronnerie est souvent considérée comme un poste de production peu optimisable. En effet, la part humaine dans le processus est importante, tant sur le temps de production que sur l'expérience du soudeur.

Dans ce contexte, comment optimiser la productivité du poste de soudage ?

Comment assurer la traçabilité des pièces soudées notamment dans le cadre des normes relatives à la soudure, comme par exemple la norme EN3834, ou sur un défaut constaté sur une pièce soudée ?

Comment assurer la pérennité d'un programme de soudage pour pallier les aléas d'un opérateur soudeur (départ à la retraite, vacances, maladie, etc.) ?

Comment assurer qu'une pièce sera soudée de manière identique d'un poste à souder à l'autre, voire d'une usine à l'autre ?

Dans le cadre de cet article, Metal-Interface a interviewé Bruno Bouygues, Président de la Société GYS spécialisée dans la fabrication de postes à souder, qui nous partage sa vision du soudage.
 

Avant de rentrer dans le vif du sujet, nous rappelons ici les principales technologies de soudage existantes. Les différents chapitres développés dans cet article s'appliquent, bien entendu, à l'ensemble de ces types de soudure.

Le soudage est divisé en 4 familles :

• Soudage par point,
• Soudage par arc,
• Soudage par décharge capacitive,
• Soudage par arc tiré.
   

La famille du soudage et du coupage à l'arc est divisée en 4 sous-familles :

• le soudage à la baguette,
• le soudage MIG,
• le soudage TIG
• le découpage plasma.

Dans le domaine de la tôlerie fine, tous les procédés de soudage peuvent être utilisés : soudage à l'arc de type TIG ou MIG, soudage par point, soudage par arc tiré et soudage par décharge capacitive.
 

La puissance du générateur est un des éléments clés du poste à souder pour déterminer son achat. En fonction de l’épaisseur, du type et de la difficulté de la pièce à souder, un générateur bien particulier sera choisi. De plus, en fonction de la qualité du résultat escompté et de sa répétitivité, le choix se portera sur des produits de dernière génération. Dans ces familles de produits de type onduleur, des nouvelles architectures électroniques sont récemment apparues sur le marché. Celles-ci permettent d’accélérer le temps de traitement d’équations complexes et de mieux prendre en compte tous les paramètres nécessaires à une soudure parfaite. Par exemple, les technologies de type FPGA, permettent d'améliorer la vitesse de traitement d’un signal jusqu'à 1 000 fois. Cela permet au poste de soudure d’être plus précis, plus rapide et surtout de compenser un nombre important de petits problèmes qui peuvent intervenir, que ce soit en manuel ou en robotique.

Bruno Bouygues explique « Ces nouvelles technologies ultra-rapides permettent d’adapter et corriger si besoin, toutes les millisecondes, tous les problèmes qui peuvent se passer au moment d’une 'opération de soudage. Les soudeurs ayant testé – et très souvent fait l’acquisition – d’un poste de nos postes de soudage équipé d'un générateur de soudage ultra-rapide sont aujourd’hui surpris de la précision, le confort et de la qualité des générateurs. On voit bien que ces nouvelles technologies sont le socle d’une nouvelle révolution dans notre industrie qui va pousser beaucoup d’industriels à s’équiper, surtout à un moment où la difficulté de recruter des soudeurs se fait sentir, un peu partout en France. »

La réalisation de certains assemblages difficilement envisageables autrefois ne l’est aujourd’hui plus. Grâce à cette nouvelle rapidité, le contrôle et la régulation de l'arc électrique se fait maintenant toutes les millisecondes et permet d'éviter les projections dans toutes les directions.
 

Les normes de soudage et la satisfaction des clients nécessitent de pouvoir tracer de manière précise et détaillée la manière dont une pièce a été soudée. Ces opérations sont très gourmandes en temps quand elles sont réalisées manuellement. L'industrie 4.0 apporte des nouvelles réponses qui améliorent à la fois la productivité, mais aussi l'historisation des données.

Les postes à souder peuvent être ainsi équipés de solutions informatique et électronique afin de mesurer et d’enregistrer pour un cordon son numéro, la durée, la date, l'heure, ainsi que tous les paramètres ou variables qui auront été utilisés pour mesurer l'énergie de soudage. Les données stockées peuvent alimenter une base de données et être utilisées pour comprendre, par exemple, un défaut d'une pièce dans un lot.

Bruno Bouygues donne un exemple : « Un client se plaint à son fournisseur que 2 pièces sur 1000 ne correspondent pas à son cahier des charges. Pas de soucis, les nouveaux outils de traçabilité natifs dans ces nouveaux produits vont permettre d’avoir un contrôle immédiat de ce qui a pu se passer. Y a-t-il eu une difficulté au niveau du gaz, au niveau du générateur, un problème électrique, etc. ? Les actions correctives peuvent être mises en place sans attendre et éviter ainsi d'autres rebuts de pièces.»
 

A ce titre, Bruno Bouygues partage un cas concret qu’il a rencontré : « Nous avons un client dans la tuyauterie industrielle qui avait des besoins de traçabilité très avancés puisque de nombreux paramètres de soudage devaient être enregistrés avec notamment la température et la zone précise où le cordon avait été fait. Quand nous avons mis à jour notre produit avec ses demandes, le gain de temps du client a été considérable car il a pu faire réaliser les opérations de soudage et de traçabilité par une personne au lieu de deux. De nombreuses heures par jour ont pu être économisées »
 

La portabilité est la capacité à transférer d'un poste de soudage à un autre, dans un format électronique, l'ensemble des paramètres de soudage qui permet de souder une pièce, ceci afin de pouvoir la reproduire à l'identique sur un autre poste à souder. Dans la pratique, le poste de soudage équipé de cette fonctionnalité, crée et sauvegarde les jobs, les programmes et les configurations de soudage. Les fichiers ainsi sauvegardés peuvent être récupérés directement sur le poste à souder, avec une clé USB par exemple, pour être ensuite transféré sur un autre poste à souder.

« Nous avons un client qui a une quinzaine d'usines en Europe. Il fabrique des éléments de structure. La production, en fonction de la charge, doit parfois être transférée d'une usine à une autre. Or l'usine dans laquelle la production est transférée n'a souvent jamais produit la pièce. Il est donc essentiel de pouvoir transférer facilement le programme de soudage d'une usine à l'autre. » explique Bruno Bouygues.
 

Pour améliorer la productivité de l'opération de soudure, l'industriel doit disposer d'informations afin de pouvoir prendre les bonnes décisions qui peuvent impacter l'opération de soudage, mais également l'organisation de l'atelier.

Ainsi, les informations importantes que le poste à souder doit permettre de pouvoir ressortir et analyser sont :

• Combien de temps, le poste de soudage a-t-il été allumé ?
• Combien de temps, le poste a-t-il soudé ?
• Quelle quantité de métal a-t-elle été déposée ?
• Quelle consommation énergétique ?

Certaines données sont destinées aux entreprises utilisatrices, et d'autres aux fabricants afin d'améliorer la conception des postes de soudage. Ce sont aussi des outils pour réaliser plus de maintenance préventive et ainsi réduire la maintenance curative. Enfin, l'analyse de la productivité du soudage améliore le calcul de coût, et donc la qualité des chiffrages lors de nouveaux projets de production.

« La productivité est le dernier volet Industrie 4.0 sur lequel nous travaillons et nous mettrons à jour une nouvelle version logicielle en 2020 qui donnera accès à tous les paramètres adaptés.» explique Bruno Bouygues.
 

Comme dans de nombreux domaines industriels, la numérisation des postes à souder apporte de nouveaux gains de productivité et une amélioration des processus, notamment du point de vue de la qualité en limant les rebuts de pièce. Encore peu connus des industriels, ces nouveaux moyens transforment littéralement la manière de concevoir le soudage !

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