SWR+HyperFill de Novarc Technologies utilise la technologie de soudage à l'arc métallique à deux fils de Lincoln Electric pour remplir et sceller les soudures des tuyaux.
Souder des tubes courts est un processus complexe. Le diamètre et l'épaisseur des parois varient légèrement, c'est la nature même du métier. L'ajustement est donc un compromis, tandis que le soudage est une question d'adaptation. Ce processus est difficile à automatiser, et les soudeurs de tubes compétents sont de moins en moins nombreux.
L'entreprise souhaite également conserver ses excellents soudeurs de tubes. Les bons soudeurs ne voudront probablement pas souder 8 heures d'affilée à 1G avec le tube dans un mandrin rotatif. Ils ont peut-être testé la 5G (horizontale, les tubes ne peuvent pas tourner) ou même la 6G (tubes non rotatifs en position inclinée), et espèrent pouvoir mettre à profit ces compétences. Le soudage à 1G requiert de l'habileté, mais les personnes expérimentées peuvent le trouver monotone. Il peut également être très long.
Cependant, ces dernières années, de nouvelles options d'automatisation ont émergé dans l'usine de fabrication de tuyaux, notamment les robots collaboratifs. Novarc Technologies de Vancouver, en Colombie-Britannique, qui a lancé le robot collaboratif de soudage de bobines (SWR) en 2016, a intégré à son système la technologie de soudage à l'arc à deux fils métalliques (GMAW) HyperFill de Lincoln Electric.
Cela permet d'obtenir une colonne d'arc plus large pour le soudage à haut volume. Le système est équipé de rouleaux et de tubes de contact spéciaux permettant de faire passer deux fils dans le même conduit et de créer un cône d'arc plus large, permettant ainsi de souder près de deux fois plus de matériau déposé.
« C'est ce qu'a déclaré Soroush Karimzade, PDG de Novarc Technologies, qui a dévoilé la technologie SWR+Hyperfill au FABTECH 2021. Des taux de dépôt comparables peuvent encore être obtenus pour des tuyaux [parois] de 0,5 à 2 pouces. »
Dans une configuration classique, l'opérateur configure le cobot pour effectuer une passe de racine monofil avec une torche, puis retire et remplace la torche comme d'habitude par une autre torche avec un réglage GMAW 2 fils, augmentant ainsi le remplissage. Dépôts et passages obstrués… « Cela permet de réduire le nombre de passes et l'apport de chaleur », a déclaré Karimzadeh, ajoutant que le contrôle thermique contribue à améliorer la qualité du soudage. « Lors de nos tests en interne, nous avons obtenu des résultats de test d'impact élevés jusqu'à -50 °C. »
Comme tout atelier, certains ateliers de tuyauterie sont des entreprises diversifiées. Ils travaillent rarement avec des tubes à parois épaisses, mais disposent d'un système de veille dans les coins pour ce type de travail. Grâce au cobot, l'opérateur peut utiliser une configuration monofilaire pour les tubes à parois fines, puis passer à une configuration bi-torche (un fil pour le canal radiculaire et un fil GMAW bifilaire pour le remplissage et la fermeture des canaux) pour le traitement des tubes à parois épaisses, auparavant nécessaires au système de tuyauterie du soudage subarc.
Karimzadeh ajoute qu'une configuration à double torche peut également être utilisée pour accroître la flexibilité. Par exemple, un cobot à double torche peut souder des tubes en acier au carbone et en acier inoxydable. Grâce à cette configuration, l'opérateur utilisera deux torches en configuration à fil unique. Une torche fournira le fil d'apport pour l'acier au carbone, tandis que l'autre fournira le fil pour les tubes en acier inoxydable. « Dans cette configuration, l'opérateur disposera d'un système d'alimentation en fil non contaminé pour une seconde torche conçue pour travailler l'acier inoxydable », explique Karimzadeh.
Selon les rapports, le système peut effectuer des ajustements à la volée lors des passes de fond critiques. « Lors de la passe de fond, lors du passage du point d'ancrage, l'espace s'élargit et se rétrécit en fonction de l'ajustement du tube », explique Karimzade. « Pour compenser ce phénomène, le système détecte les collages et effectue un soudage adaptatif. Autrement dit, il modifie automatiquement les paramètres de soudage et de mouvement pour garantir un assemblage parfait sur ces points d'ancrage. Il peut également analyser l'évolution de l'espace et modifier les paramètres de mouvement afin d'éviter tout risque de soufflage et de réaliser la passe de fond correcte. »
Le système cobot associe le suivi laser du joint à une caméra qui offre au soudeur une vue claire du fil (ou du fil dans une configuration à deux fils) tandis que le métal s'écoule dans la rainure. Depuis des années, Novarc utilise les données de soudage pour créer NovEye, un système de vision industrielle piloté par l'IA qui rend le processus de soudage plus autonome. L'objectif est que l'opérateur ne soit pas constamment aux commandes du soudage, mais puisse se déplacer pour effectuer d'autres tâches.
Comparez tout cela à une application impliquant une préparation canalaire manuelle, suivie d'un passage rapide et d'une préparation canalaire manuelle à chaud avec une meuleuse pour nettoyer la surface des canaux. Ensuite, le tube court pénètre dans le canal d'obturation et de bouchage. « Cela nécessite souvent de déplacer la canalisation vers un site séparé », ajoute Karimzade, « ce qui nécessite de manipuler davantage de matériau. »
Imaginez maintenant la même application avec l'automatisation du cobot. Utilisant une configuration monofilaire pour les canaux radiculaires et de recouvrement, le cobot soude la racine puis commence immédiatement le remplissage du canal sans s'arrêter pour resurfacer la racine. Pour les tubes épais, la même station peut démarrer avec un chalumeau monofilaire et passer à un chalumeau bifilaire pour les passes suivantes.
Cette automatisation robotisée collaborative pourrait révolutionner un atelier de tuyauterie. Les soudeurs professionnels passent le plus clair de leur temps à réaliser les soudures les plus complexes, impossibles à réaliser avec un mandrin rotatif. Les débutants piloteront des cobots aux côtés de leurs collègues expérimentés, visualiseront et contrôleront les soudures et apprendront à réaliser des soudures de qualité. Au fil du temps (et après s'être entraînés en position manuelle 1G), ils apprendront à manœuvrer la torche et réussiront les tests 5G et 6G pour devenir eux-mêmes soudeurs professionnels.
Aujourd'hui, un débutant travaillant avec un cobot peut se lancer dans une nouvelle carrière de soudeur de tuyauterie, mais l'innovation ne nuit pas à son efficacité. De plus, l'industrie a besoin de soudeurs de tuyauterie compétents, et notamment de solutions pour améliorer leur productivité. L'automatisation du soudage de tuyauterie, notamment les robots collaboratifs, est appelée à jouer un rôle croissant à l'avenir.
Tim Heston, rédacteur en chef de The FABRICATOR, travaille dans le secteur de la fabrication métallique depuis 1998. Il a débuté sa carrière au sein du magazine Welding de l'American Welding Society. Depuis, il couvre tous les procédés de fabrication des métaux, de l'emboutissage, du pliage et de la découpe au meulage et au polissage. Il a rejoint The FABRICATOR en octobre 2007.
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