Génie de Conception

Produits Automatisation
Le CRIQ et le soudage par friction-malaxage robotisé


6 mai 2013
Par Eric Cloutier


Sujets

Le CRIQ (Centre de recherche industrielle du Québec) a fait état d’un projet touchant à la technologie de soudage par friction-malaxage (SFM) robotisé pour assembler de l’aluminium lors du dernier SIMU (Salon industriel de la maintenance et de l’ingénierie d’usine), le 23 avril à Montréal.

Le procédé en question consiste en un robot de modèle FANUC M900/600iA utilisé par le CRIQ et dont la charge utile s’élève à 700 kg. Cet équipement en question est notamment muni d’entrées et de sorties analogiques et digitales, de ports USB et Ethernet, ainsi que de têtes de soudage développées par le CRIQ.

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Le robot peut souder des plaques allant jusqu’à ¼ de pouce dans de l’aluminium 6061-T6. Une manette munie d’un écran constitue son interface d’utilisation et cette manette permet de déplacer manuellement le robot dans son espace de travail par le biais de coordonnées cartésiennes ou articulaires. Olivier Marcotte, agent de recherche, automatisation complexe, au CRIQ, indique que la technologie de soudage par friction-malaxage existe depuis une vingtaine d’années.

 

«Cette technologie est d’abord constituée d’un outil cylindrique avec une partie plate qu’on appelle l’épaulement et qui est en contact avec le matériau à souder. On a également une portion plus mince et également cylindrique qu’on appelle le pion et qui se trouve à être dans le joint de filage. Pour amorcer la soudure, on met notre outil en mode rotation et on vient le descendre dans notre plaque à souder, de la même manière dont on procède lorsqu’on fait un perçage, et ce jusqu’à ce que l’épaulement vienne en contact avec le dessus des plaques. Lorsque tout ça tourne et qu’il y a contact avec les plaques à souder, ça crée de la friction et le matériau se ramollit, car qui dit friction, dit chaleur. Le pion, lui, est dans le joint de filage et mélange les matériaux. Une fois que l’outil est passé à un endroit précis sur la plaque, le matériau d’aluminium qui était réchauffé se refroidit et se solidifie complètement. Les paramètres qu’on a à contrôler sont d’abord la vitesse de rotation de l’outil et sa vitesse d’avancement parce que le ratio entre ces deux paramètres va déterminer l’apport de chaleur, la position de l‘outil par rapport aux plaques, ainsi qu’un petit angle d’inclinaison», explique M. Marcotte.

 

Selon ce dernier, l’outil de soudure peut prendre plusieurs formes, La plus simple peut être un cylindre doté d’une portion plate avec une autre portion cylindrique. L’outil est surtout utilisé pour la soudure de métaux et d’aluminium. Il existe aussi des utilisations pour le cuivre, le magnésium, le laiton, l’acier, l’acier inoxydable et le nickel. Certains de ces métaux sont encore au stade expérimental en matière de soudure, mais leur utilisation reste possible.

 

Le robot fonctionne selon deux types de langages de programmation : 1-le TP qui peut être codé directement la manette par l’utilisateur, via une programmation en ligne, et qui constitue un langage de programmation de haut niveau permettant facilement l’exécution de mouvements de contrôle des entrées et sorties, le lancement de sous-programmes, l’écriture ou la lecture de registres et d’autres opération du même genre; 2-Le KAREL qui consiste en un type de programmation effectué non pas sur la manette, mais sur un ordinateur de table incorporé dans le simulateur du robot. Moins intuitif que le TP, le KAREL se veut toutefois un mode de programmation plus flexible lorsqu’il effectue des opérations mathématiques sur des variables notamment.

 

Olivier Marcotte souligne que depuis 2012, environ 250 utilisateurs ont eu recours à la SFM, principalement dans les domaines des transports aérien, terrestre, maritimes et ferroviaires, ainsi que dans ceux des réservoirs de déchets nucléaires.

 

À ce jour, une seule unité du robot a été vendue à l’UQAC (Université du Québec à Chicoutimi) en 2009. Le CRIQ souhaite toutefois commercialiser davantage sa solution.