Le soudage 2.0 : quand l’acier épais n’est plus un obstacle

L’industrie métallurgique connaît une transformation majeure grâce aux innovations technologiques dans le domaine du soudage des composants en acier épais. Une méthode inédite de soudage hybride laser-arc a été développée, visant à accélérer considérablement les processus tout en optimisant l’utilisation des ressources.

Le Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) a entrepris le développement d’une technique innovante de soudage hybride laser-arc utilisant un fil épais. L’objectif principal de cette recherche vise l’amélioration de l’efficacité du soudage des tôles épaisses, un enjeu majeur pour l’industrie métallurgique.

Les chercheurs du projet «ÖkoHybrid» ont pour ambition de combler les larges espaces entre les joints avec moins de couches, en utilisant un fil relativement épais d’un diamètre de 3 mm. Cette approche devrait accélérer significativement le processus de jonction et optimiser l’utilisation des ressources. L’ajout d’un faisceau laser supplémentaire a été réalisé pour accélérer et stabiliser le processus.

Un processus de soudage hybride stable grâce à une source d’alimentation haute performance

Dans le cadre du projet «ÖkoHybrid», les scientifiques du LZH ont étudié les processus de soudage sur des aciers de construction à grains fins d’une épaisseur allant jusqu’à 20 mm. Pour atteindre cet objectif, une nouvelle tête de traitement hybride sera conçue et fabriquée.

Le projet a combiné une source de faisceau laser disponible dans le commerce d’une puissance de 3 kW avec une source d’alimentation de soudage pouvant atteindre 40 kW. Cette dernière a été développée par le partenaire du projet, ELMA-Tech GmbH. Un autre partenaire, FÖRSTER welding systems GmbH, réalisera un système complet pour le processus de soudage hybride. La Westsächsische Hochschule Zwickau mènera des recherches fondamentales sur le processus de soudage MSG, et testera et caractérisera également les joints soudés.

Les atouts du soudage hybride laser-arc

Le soudage hybride laser-arc allie les avantages du soudage à l’arc sous gaz métallique (GMAW) à fil épais avec ceux du soudage au faisceau laser dans une zone de processus commune. Les processus combinés permettent d’atteindre un taux de dépôt élevé et une grande vitesse de soudage.

L’utilisation de fils de 3 mm d’épaisseur a permis l’insertion d’une grande quantité de matériau, réduisant ainsi considérablement le nombre de couches à souder et augmentant l’efficacité. Le faisceau laser supplémentaire a accru la stabilité du processus.

Les aciers de construction à grains fins sont largement employés dans la construction navale, automobile et de pipelines. Leur résistance supérieure à celle des aciers de construction conventionnels a permis l’utilisation d’épaisseurs de matériau plus faibles, réduisant ainsi la quantité de matériau nécessaire et le poids des composants.

Cependant, ce matériau impose des exigences élevées au processus de soudage. Un refroidissement trop lent pendant le soudage entraîne une résistance et une ténacité insuffisantes. À l’inverse, un refroidissement trop rapide peut provoquer des fissures et des cordons de soudure très durs. Les scientifiques ont donc cherché à augmenter la vitesse de soudage et le taux de dépôt tout en maintenant les temps de refroidissement requis.

Le projet ÖkoHybrid :Le sous-projet «Développement de procédés pour le soudage hybride laser-MIG avec des diamètres de fil plus importants» a été financé par le ministère fédéral de l’Économie et de la Protection du climat (numéro de subvention KK5111716KT3). Il s’est inscrit dans le cadre du projet « Soudage économique haute performance d’aciers de construction à grains fins utilisant le soudage hybride laser-MSG de diamètres de fil plus importants (ÖkoHybrid) » au sein du « Programme central d’innovation pour les PME (ZIM) ».

Légende illustration : Procédé de soudage hybride à l’arc laser : Essais de soudage avec la torche de soudage GMA en position neutre et le faisceau laser en aval. (Photo : LZH)