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  • Fronius Perfect Welding: RAPPORT TECHNIQUE - Assemblage d’acier et d’aluminium sur une face grâce au mode opératoire de soudage CMT de Fronius

    Assemblage d’acier et d’aluminium sur une face grâce au mode opératoire de soudage CMT de Fronius :
    Apport de chaleur réduit pour un assemblage sans problème

    L’assemblage thermique de matériaux différents tels que l’acier et l’aluminium est capital dans la construction légère automobile.
    Cependant, les différentes propriétés physiques et chimiques des matériaux font de ce process un défi particulier : il est difficile d’obtenir des résultats stables et de qualité et cela limite fortement le traitement ultérieur des pièces semi-finies.
    La solution propose un mode opératoire de soudage avec apport de chaleur réduit, à savoir le process Cold Metal Transfer (CMT) développé par Fronius. La faible formation de projections ainsi que l’arc électrique constant et particulièrement stable garantissent des résultats parfaits.
    Grâce à ce process, le fournisseur international d’accessoires automobiles Magna Steyr a conçu une technologie permettant d’améliorer considérablement la rentabilité du process de production de pièces de carrosserie et de réaliser des économies de poids.

    En ce qui concerne la construction de carrosserie, l’industrie automobile a de plus en plus recours à une association de différents matériaux, et à juste titre : l’utilisation de matériaux tels que l’aluminium ou les plastiques renforcés de fibres permet d’obtenir une diminution significative du poids des véhicules, ce qui se répercute de manière positive notamment sur la puissance et sur la consommation de carburant.
    Sans les avancées en matière de construction légère automobile, il serait difficile de respecter les normes antipollution toujours plus strictes.
    Les véhicules modernes se caractérisent ainsi par un savant mélange de matériaux optimisé jusque dans les moindres détails.
    Chaque pièce est étudiée pour offrir un fonctionnement optimal associé à un poids minimal. L’assemblage de matériaux dont les propriétés varient fortement représente néanmoins un défi considérable.

    Résistance et déformation limitées
    L’association d’acier et d’aluminium fait partie des combinaisons les plus fréquemment utilisées dans la construction légère automobile.
    Pour réduire les coûts, les constructeurs soudent des composants en aluminium avec des tôles d’acier galvanisé au niveau des brides de façon à ce qu’ils puissent être assemblés à l’aide du mode opératoire de soudage par points peu coûteux traditionnel dans la ligne de production brute.
    Ce faisant, il faut tenir compte du fait que les deux matériaux présentent des caractéristiques physiques et chimiques très différentes, par exemple en matière d’allongement, de conduction thermiques et de résistance à la corrosion.
    Cette différence nuit à la qualité et à la résistance de l’assemblage par soudage. De plus, elle limite fortement la capacité de déformation au niveau des process de production en aval.

    Cela s’explique par la phase intermétallique qui se forme lors du soudage au niveau du point de contact et de fusion entre l’acier et l’aluminium.
    La couche est cassante et sujette aux fissures et aux pores, ce qui nuit à la stabilité de l’assemblage. Le fournisseur international d’accessoires automobiles Magna Steyr s’est également penché sur ce problème. L’entreprise, dont le siège est situé à Graz, en Autriche, développe et produit des composants individuels ainsi que des véhicules complets.
    Pour ses carrosseries, elle mise également sur la construction légère. Pour réduire les coûts de production des assemblages soudés en acier et en aluminium, la société Magna Steyr a étudié de manière approfondie le procédé d’assemblage et en a conclu que la température avait un impact déterminant sur la qualité de soudage.

    Un process de soudage « à froid » qui améliore la stabilité
    L’apport de chaleur pendant le soudage joue un rôle déterminant en ce qui concerne l’épaisseur de la phase intermétallique.
    Les essais des ingénieurs ont démontré que cette dernière ne doit idéalement pas être supérieure à dix micromètres pour garantir un assemblage stable. Pour ce faire, les experts ont dû contrôler parfaitement les variations de température (au-dessus de la température de fusion de l’aluminium, mais en dessous de la température de vaporisation de la couche de zinc apposée sur les tôles d’acier).
    Pour la plupart des procédés à l’arc, cela est cependant difficile à mettre en œuvre. La société Magna Steyr a finalement trouvé la solution du process Cold Metal Transfer (CMT), à savoir le process de soudage « à froid » développé par Fronius.

    Le mode opératoire de soudage CMT réduit l’apport de chaleur de manière significative par rapport aux autres process MIG/MAG.
    Le secret réside dans la régulation numérique des processus, qui détecte automatiquement les courts-circuits et aide la goutte à se détacher en retirant le fil. Pendant le soudage, le fil se déplace vers l’avant, et il est retiré dès que le court-circuit se produit. Ainsi, la phase de fusion de l’arc électrique reste très courte et l’apport de chaleur est réduit. Ce mode opératoire permet en outre une adaptation en continu de l’apport d’énergie dans le composant à souder.
    L’utilisateur bénéficie d’un transfert de matière sans projections et de résultats de soudage parfaits. Le mode opératoire CMT est donc parfaitement adapté pour le soudage d’assemblages d’acier avec du CO2 et d’autres gaz de protection.
    Il convient également pour l’assemblage d’acier et d’aluminium, car lors de ces soudobrasages, le matériau de base en acier ne fond pas, mais est seulement humecté. Il offre donc des conditions parfaites pour une utilisation dans l’industrie automobile.

    D’excellents résultats de soudage, un process exceptionnel
    Grâce au process de soudage CMT et à l’optimisation du fil d’apport, Magna Steyr a développé une technologie permettant d’assembler efficacement l’acier et l’aluminium avec une parfaite sécurité de processus.
    Le réglage précis des paramètres de soudage permet de faire en sorte que la phase intermétallique demeure inférieure à dix micromètres. Ainsi, les propriétés mécaniques de l’assemblage satisfont à toutes les exigences fixées.
    En comparaison avec le process de soudage utilisé jusqu’à présent, le mode opératoire de soudage CMT présente l’avantage suivant : il n’est plus nécessaire de procéder au soudage des deux côtés.
    Un soudage sur un côté suffit. Cela entraîne une réduction des coûts et facilite le travail. Les procédés d’assemblage supplémentaires et plus coûteux comme l’auto-rivetage deviennent superflus, améliorant ainsi la rentabilité.

    Pour sa technique d’assemblage innovante, Magna Steyr a été récompensé en 2017 par le prix AutomotiveINNOVATIONS Award attribué par le centre de recherche automobile allemand Center of Automotive Management (CAM) et le réseau allemand d’entreprises spécialisées dans les missions d’audit PricewaterhouseCoopers (PwC).
    Cette technologie a séduit le jury dans la catégorie Châssis, carrosserie et extérieur, et a permis à Magna Steyr d’être désigné fournisseur automobile le plus innovant.


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    Image 1 : le process de soudage CMT de Fronius permet d’assembler efficacement et avec une parfaite sécurité de processus l’acier et l’aluminium.

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    Image 2 : grâce au soudage CMT, les procédés d’assemblage supplémentaires et plus coûteux comme l’auto-rivetage deviennent superflus, améliorant ainsi la rentabilité.

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    Image 3 : pour la construction de carrosserie, l’industrie automobile a de plus en plus recours à une association de différents matériaux.

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    Image 4 : avec le mode opératoire de soudage CMT, la phase de fusion de l’arc électrique reste très courte et l’apport de chaleur est réduit. Ce mode opératoire permet en outre une adaptation en continu de l’apport d’énergie dans le composant à souder.
    Photos : Fronius International GmbH, publication libre de droits

    Business Unit Perfect Welding
    Fronius Perfect Welding est leader de l’innovation en matière de soudage à l’arc électrique et de soudage par points. La Business Unit est également leader mondial en soudage robotisé. En tant que fournisseur de systèmes, le secteur Fronius Welding Automation réalise en outre des solutions complètes personnalisées pour le soudage automatisé, notamment dans le domaine de la construction de réservoirs ou pour le rechargement par soudure dans le secteur offshore. La gamme est complétée par des sources de courant pour les applications manuelles, des accessoires de soudage ainsi qu’un large éventail de prestations de service. Avec plus de 1 000 partenaires commerciaux à travers le monde, Fronius Perfect Welding est particulièrement proche de ses clients.

    Fronius International GmbH est une entreprise autrichienne dont le siège se trouve à Pettenbach et qui dispose de sites à Wels, Thalheim, Steinhaus et Sattledt. L’entreprise est active dans les secteurs des techniques de soudage, du photovoltaïque ainsi que des techniques de charge, et emploie 4 550 collaborateurs au niveau international. La part des exportations tourne autour de 91 % grâce à ses 28 filiales internationales Fronius, ses partenaires de vente et ses représentants présents dans plus de 60 pays. Ses produits et services innovants ainsi que 1 241 brevets délivrés font de Fronius un leader en innovations sur le marché mondial.
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