La technologie de mesure de force dans toute sa diversité
Mesure de la force dans les processus de soudage
- pour améliorer les assemblages soudés
Dans l’industrie, le soudage compte parmi les procédés d’assemblage les plus importants pour relier durablement des pièces, qu’il s’agisse de métaux ou de thermoplastiques (matières plastiques).
Dans les procédés de soudage par pression, la force appliquée pendant le processus d’assemblage (pressage l’un contre l’autre) joue un rôle décisif pour la qualité et la fiabilité du joint de soudure. Contrairement aux procédés de soudage par fusion, ce n’est pas seulement la température qui est un paramètre important, mais surtout le dosage précis de la force. Une mesure continue de la force contribue largement à augmenter la sécurité du processus et à garantir la qualité de l’assemblage soudé.
Sont soudés par exemple
- Pièces de carrosserie et de véhicules
- Emballages
- Tubes
- Textiles
- Articles de bureau
- Articles de sport
Procédés de soudage
Dans les procédés de soudage par pression, on distingue entre autres les variantes de procédés suivantes, dans lesquelles les forces d’assemblage sont surveillées et réglées à l’aide de capteurs de force :
Soudage par points par résistance
Application typique dans l’industrie automobile avec des pinces en C ou en X pour les pièces de carrosserie par exemple. Les tôles sont soudées aux points de contact par un courant électrique et une pression appliquée simultanément. Le flux de courant génère de la chaleur au point de contact et la pression assure la liaison.
Soudage bout à bout
Les pièces à usiner sont pressées à plat les unes contre les autres, portées à la température de soudage par chauffage électrique, puis assemblées sous pression. On obtient ainsi un assemblage régulier sur toute la surface.
Soudage bout à bout par élément chauffant
Les extrémités de tubes en plastique, par exemple, sont pressées contre un élément chauffé, fondues, l’élément chauffant est retiré et les extrémités sont assemblées sous pression.
Soudage par ultrasons
Utilisation par exemple dans l’électronique ou la technique médicale pour les composants fins et sensibles. Lors du soudage par ultrasons, des vibrations mécaniques à haute fréquence (ultrasons) génèrent un frottement au niveau du point d’assemblage. En cas de pression simultanée, un assemblage solide se forme.
Soudage par friction
Les pièces à assembler tournent ou oscillent l’une par rapport à l’autre, ce qui génère de la chaleur par frottement. Une fois la température de soudage atteinte, l’assemblage est réalisé par une pression élevée.
Soudage par bossage
Ici, des bosses ou des protubérances sont imprimées sur les éléments de construction et servent de points de soudure. Sous l’effet du courant et de la pression, ceux-ci fondent, ce qui permet d’assembler solidement les composants.
Soudage au laser
Lors du soudage au laser, un faisceau laser hautement focalisé fait fondre le matériau à l’endroit de l’assemblage.
Mesure de la force dans le processus de soudage
- précis et fiable avec des capteurs de force basés sur des jauges de contrainte
La qualité d’un assemblage soudé dépend essentiellement de trois paramètres :
- la force avec laquelle les composants sont pressés les uns contre les autres
- l'intensité du courant de soudage
- de la période pendant laquelle le courant de soudage est présent
Avec l’utilisation croissante de servocommandes à la place de systèmes pneumatiques ou hydrauliques dans les installations de soudage modernes, la mesure de la pression utilisée jusqu’à présent pour enregistrer la force n’est plus nécessaire. Les servocommandes offrent de nombreux avantages : elles nécessitent nettement moins d’entretien et de maintenance, travaillent avec plus de précision et consomment moins d’énergie.
L’intégration de capteurs de force directement sur le servo-entraînement permet de saisir avec précision la force de pression lors de l’assemblage des pièces et de réguler activement le processus de soudage. Cela permet d’obtenir une qualité d’assemblage élevée et constante.
Les capteurs de force à base de jauges de contrainte de Primosensor sont parfaitement adaptés à cet effet. Ils sont spécialement conçus pour être utilisés dans les machines et installations de soudage en combinaison avec des servocommandes.
Les signaux de sortie standard de nos capteurs sont
- 4...20 mA (2 et 3 fils)
- Redondant avec 2 x 4...20 mA
- 0...10 V
- +/-10 V
- mV/V
- CANopen
Avantages par rapport aux capteurs piézoélectriques
Par rapport aux capteurs piézoélectriques également utilisés dans les procédés de soudage, les systèmes basés sur des jauges de contrainte offrent entre autres les avantages suivants :
- beaucoup moins cher à l'achat et à l'utilisation
- techniquement plus avantageux pour les processus statiques et quasi-statiques, grâce à une dérive négligeable du point zéro
- pas de nécessité de « mise à zéro » manuelle avant chaque mesure
Géométries typiques de capteurs de force dans les installations et machines de soudage
Dans les installations de soudage, les machines à souder et les robots de soudage, différents types de capteurs de force sont utilisés en fonction de l’application. Parmi les modèles les plus courants, on peut citer
- Capteurs de force de compression (capteurs de force)
- Capteurs de force de traction/compression
- Capteur de force annulaire
- Barres de cisaillement doubles
- Axes de mesure (axes dynamométriques)
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