Une tête de soudage FSW sur ma machine ?
L’intégration des têtes FSW dans les centres d’usinage : idées et considérations.
Monter une tête de soudage par friction malaxage sur votre machine peut susciter des interrogations :
Tant de questions auxquelles nous allons répondre tout au long de cet article, alors lisez-le jusqu’au bout !
Mais d’abord, souhaitez-vous savoir ce qu’est une tête FSW ? Jetez un coup d’œil à ses spécifications techniques, ses fonctions et ses principaux avantages: tête FSW.
Quels risques pour ma machine ?
Le montage d’une tête FSW ne comporte aucun risque pour votre machine. Pourquoi ? Car tout a été mis en œuvre pour protéger votre MOCN.
Quid de ma garantie constructeur avec l’installation de cette tête de soudage FSW ?
Intégrer une tête FSW à votre machine, c’est comme intégrer un renvoi d’angle. Il n’y a pas de modification de fond de votre machine : la garantie machine n’est donc pas impactée.
Découvrez les différentes MOCN sur lesquelles nous avons déjà monté notre tête de soudage :
| Manufacturer | CNC Models | Fz in kN |
| HARTFORD | VMC-1300 | 8 kN |
| MAZAK | Nexus 510C | 7 kN |
| COREZ | FP 50 | 20 kN |
| HERMLÉ | C30U dynamics | 8,5 kN |
| VERNIER | CV800 | 9 kN |
| BMO | BMO | 20 kN |
| REAL MECA | Real Meca | 7 kN |
| VISION WIDE | Vision Wide | 12 kN |
| TWINHORN | VE-1500L3 | 8 kN |
| DOOSAN | DNM 750L | 13 kN |
| MANFORD | DL4112 | 10 kN |
| HAAS | VF4 | 18 kN |
La tête FSW a été montée à ce jour sur plus de 20 modèles de machines pendant 3 ans avec un taux de production élevé et une protection absolue de la broche.
Pour découvrir les photos de l’intégration de notre tête sur ces machines, cliquez ici.
Une opération de soudage chauffe plus qu’une opération d’usinage. Alors, comment gérer le refroidissement de ma machine ?
La tête FSW est refroidie par un double système : air comprimé et eau. L’air comprimé est acheminé vers la tête FSW et vient refroidir l’outil ce qui permet de refroidir l’ensemble de la tête et de la machine lors de l’opération de soudage.
Le deuxième système de refroidissement est le refroidissement par eau. Ce système fonctionne à l’aide d’un refroidisseur ou chiller. Son fonctionnement est le suivant :
Le chiller envoie de l’eau froide à l’intérieur de la tête FSW.
L’eau circule à travers la tête FSW grâce à un système de tuyauterie étanche ce qui permet de refroidir la tête de l’intérieur.
L’eau chaude ressort de la tête et retourne dans le chiller et ainsi de suite.
Ces deux systèmes de refroidissement permettent de refroidir la tête mais aussi la broche de la machine, ce qui la protège à 100%.
Comment sont gérées les vibrations du procédé FSW ?
Lorsque l’on soude par FSW, des vibrations sont générées. Elles doivent impérativement être prises en compte car elles peuvent endommager la broche de votre machine si elles sont trop élevées. Ainsi, un accouplement à griffe a été ajouté à la tête FSW pour protéger votre machine. Cet accouplement à griffe isole les vibrations (en couple ou en translation) et coupent donc toutes vibrations possibles lors de l’opération FSW.
De plus, ce système d’accouplement à griffe transmet directement la force de soudage au portique qui est lui, capable de résister à la force générée.
Comment est contrôlée la force exercée lors du soudage ?
Le capteur de force intégré à la tête STIRWELD permet d’ajuster la force appliquée lors de l’opération de soudage. La force maximale exercée par la tête est réglée afin d’être inférieure à 80% de la force maximale applicable par la MOCN.
La tête FSW est donc bridée en fonction de la machine sur laquelle elle est installée. Ce capteur de force va avertir l’opérateur quand la force exercée s’approche de cette force limite. Grâce à cette astuce, la force maximale applicable par la MOCN n’est jamais atteinte ou dépassée, il n’y a aucun risque de casse ou que le moteur ne se bloque.
Mais vous allez me dire : pourquoi ajouter un capteur de force externe alors que l’on pourrait l’ajouter sur votre machine ?
La réponse est simple. Apporter une modification aux commandes d’une machine c’est compliqué. En effet, pour ajouter la fonction « contrôle de force » il faut ajouter un capteur de force à la machine. Or cette modification mécanique nécessite une modification complète de la broche. De plus, la plupart des MOCN sont équipées d’un contrôleur de type « boîte noire » et la mise en place d’un capteur de force n’est donc pas autorisée. Cela nécessite un long développement. Alors qu’avec une tête FSW, la mise en place d’un capteur de force est simple. En effet, la tête de soudage par friction malaxage Stirweld est universelle et permet d’ajouter un contrôle de force à n’importe quelle machine-outil à commande numérique.
Pour en savoir plus sur les autres fonctions que la tête FSW ajoute à votre centre d’usinage, cliquez ici.
Les efforts de soudage risquent-ils d’endommager la broche de ma machine ?
La tête FSW Stirweld contient plusieurs roulements qui vont transmettre les efforts de soudage au bâti broche et non à la broche. La broche d’usinage ne subit donc aucun effort, seul le couple est transmis. Ainsi les efforts de soudage n’endommagent pas la broche d’usinage. Les roulements de la tête sont surdimensionnés : 25 kN pour une durée de vie jusqu’à 5 ans. C’est eux qui vont reprendre les efforts de soudage et non la broche de la machine.
Est-ce que le couple de ma broche d’usinage est suffisant pour souder par FSW ?
Paradoxalement, le couple en soudage FSW est faible par rapport à l’usinage (généralement 3 fois inférieur !). Pourquoi me direz-vous ? Lors du soudage FSW, la température de l’aluminium ou du cuivre est portée à 80% de son point de fusion. Dans cet état, la matière est très ductile, très souple ; le couple nécessaire pour la malaxer est alors relativement faible par rapport à l’usinage.
Quel(s) risque(s) pour mon opérateur ?
Une analyse de risque a été menée sur la tête FSW Stirweld et cette dernière est certifiée CE : prise en compte des exigences européennes en matière de santé, sécurité, rendement et protection de l’environnement.
Comment gérer la conduite du changement avec l’introduction de cette nouvelle technologie ?
L’introduction d’une nouvelle technologie au sein de votre entreprise nécessite un temps de formation de vos opérateurs. Concernant le FSW, un usineur peut très bien se former au FSW et ce, assez rapidement. En effet, Stirweld vous propose plusieurs webinaires pour vous former au FSW :
En 2020, Stirweld a formé 636 personnes à la technologie Friction Stir Welding à travers le monde
De plus, pour vous accompagner tout au long de votre processus d’intégration, nous vous offrons la première phase de votre étude industrielle – le codesign de votre application.
Notre étude industrielle comprend :
Quelles sont les caractéristiques minimales pour pouvoir installer une tête de soudage FSW sur mon centre d’usinage ?
| Taille minimale d’attachement | ISO 40, BT 40 or HSK 63 (ou autre taille équivalente d’attachement) |
| Puissance de la broche | 10 kW minimum |
| Couple de la broche | 50 N.m à 1000 RPM |
| Hauteur sous le nez de la broche | 400 mm minimum (la hauteur de la tête est de 350 mm) |
| Charge supportée par l’axe Z | 8 kN minimum |
Soudez à partir de votre machine à commande numérique avec une tête de soudage par friction malaxage
Stirweld a développé deux têtes de soudage par friction malaxage pour MOCN : une tête standard et une tête à pion rétractable.
La tête FSW standard de Stirweld
La tête FSW standard se monte sur toutes machines-outils à commande numérique de 3 à 5 axes pour réaliser des opérations de soudage FSW tout en limitant le coût d’investissement. Le brevet a été déposé en 2015. La tête FSW Stirweld apporte à votre MOCN ces 4 fonctions manquantes, pour vous permettre de produire des pièces en aluminium de qualité par soudage par friction malaxage :
La tête FSW à pion rétractable
La tête FSW à pion rétractable possède les mêmes caractéristiques que la tête standard. Cependant une fonction s’ajoute : le pion rétractable. Il permet de combler le trou de soudure laissé par l’outil de la tête standard. Cela est rendu possible car l’outil est composé de deux parties : l’épaulement et le pion rétractable. Le pion et l’épaulement sont synchronisés en vitesse de rotation.
Comment monter une tête de soudage par friction malaxage sur ma machine ?
Le montage de la tête sur votre machine-outil à commande numérique se fait en 15 minutes, top chrono. Stirweld vous fournit une boîte casing pour faciliter le montage de la tête. En effet, grâce aux pieds en caoutchouc de ce casing, appelés silentblocks, la broche de la machine ne supporte pas l’effort de montage. Ce sont ces silentblocks qui reprennent l’effort de montage.
On peut décomposer son montage en plusieurs étapes :
Assembler l’interface à la tête de soudage FSW. Cette interface sera la jonction entre la machine et la tête de soudage.
En utilisant la boîte de la tête, disposer l’ensemble (la tête FSW et le casing) sur la table de la machine.
Abaisser progressivement la broche de la machine jusqu’à ce que l’interface puisse être fixée à la machine.
Fixer l’interface à la machine (fixation par vis).
Le tour est joué, la tête FSW est prête à souder.
En résumé, monter une tête FSW sur une machine-outil à commande numérique c’est simple, sécurisé et fiable. En effet, avec ses différents systèmes (accouplement à griffe, refroidissement de l’outil et de la tête, roulements, capteur de force, analyse de risque), la tête FSW Stirweld sécurise vos équipements. En plus de cela, intégrer une tête FSW à votre parc machine vous permettra :
Envie d’en savoir plus sur notre tête de soudage FSW et tirer le meilleur parti de votre parc-machine existant, n’hésitez pas à nous contacter sans aucun engagement.
Nos experts se feront un plaisir de vous accompagner tout au long de votre processus d’intégration de cette nouvelle technologie.
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