Le système 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 de tuyaux.
Le soudage de tubes courts est un processus complexe. Le diamètre et l'épaisseur des parois varient légèrement, c'est inévitable. L'ajustement devient alors un compromis et le soudage, une adaptation. Ce processus est difficile à automatiser, et les soudeurs de tubes qualifiés sont plus rares que jamais.
L'entreprise souhaite également conserver ses excellents soudeurs de tuyauterie. De bons soudeurs ne seront probablement pas disposés à souder pendant 8 heures d'affilée à 1G avec le tuyau dans un mandrin rotatif. Ils ont peut-être déjà testé la soudure à 5G (horizontale, tubes immobiles) ou même à 6G (tubes non rotatifs en position inclinée) et espèrent pouvoir mettre à profit ces compétences. La soudure à 1G exige de l'habileté, mais les soudeurs expérimentés peuvent la trouver monotone. Elle peut également s'avérer très longue.
Toutefois, ces dernières années, de nouvelles options d'automatisation ont vu le jour dans les usines de fabrication de tuyaux, notamment les robots collaboratifs. Novarc Technologies, de Vancouver (Colombie-Britannique), qui a lancé le robot de soudage collaboratif Spool Welding Robot (SWR) en 2016, a intégré à son système la technologie de soudage à l'arc métallique à double fil HyperFill de Lincoln Electric (GMAW).
« Cela permet d'obtenir une colonne d'arc plus large pour le soudage à haut volume. Le système est équipé de rouleaux et de pointes de contact spéciales permettant d'utiliser deux fils dans le même conduit et de créer un cône d'arc plus large, ce qui permet de souder presque 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 lors du salon FABTECH 2021. Des taux de dépôt comparables peuvent encore être obtenus pour des tuyaux [parois] de 0,5 à 2 pouces. »
Dans une configuration typique, l'opérateur paramétre le cobot pour effectuer une passe de fond monofilaire avec une torche, puis remplace cette torche par une autre, réglée pour le soudage GMAW bifilaire, afin d'augmenter le remplissage. Ce procédé permet de réduire les dépôts et les obstructions. « Cela contribue à diminuer le nombre de passes et l'apport de chaleur », explique Karimzadeh, ajoutant que la maîtrise de la chaleur améliore la qualité du soudage. « Lors de nos tests internes, nous avons obtenu d'excellents résultats aux tests d'impact, jusqu'à -50 degrés Fahrenheit. »
Comme tout atelier, certains ateliers de tuyauterie sont des entreprises diversifiées. Ils travaillent rarement avec des tubes à paroi épaisse, mais disposent d'un système de réserve pour ce type de travaux. Grâce au cobot, l'opérateur peut utiliser un système à un seul fil pour les tubes à paroi mince, puis passer à un système à deux torches (un fil pour le traitement canalaire et un système GMAW à deux fils pour le remplissage et la fermeture des canaux) lors du traitement des tubes à paroi épaisse, auparavant requis pour le système de tuyauterie du soudage à l'arc submergé.
Karimzadeh ajoute qu'un système à double torche permet également d'accroître la flexibilité. Par exemple, un cobot à double torche peut souder aussi bien des tubes en acier au carbone qu'en acier inoxydable. Dans cette configuration, l'opérateur utilise deux torches alimentées par un seul fil. Une torche fournit le fil d'apport pour l'acier au carbone et l'autre pour l'acier inoxydable. « Avec cette configuration, l'opérateur dispose d'un système d'alimentation en fil non contaminé pour la seconde torche conçue pour l'acier inoxydable », précise Karimzadeh.
D'après les rapports, le système peut effectuer des ajustements en temps réel lors des passes de fond critiques. « Pendant la passe de fond, au passage du pointage, l'écart se modifie en fonction de l'ajustement du tuyau », explique Karimzade. « Pour compenser, le système détecte les collages et effectue un soudage adaptatif. Autrement dit, il modifie automatiquement les paramètres de soudage et de mouvement pour assurer un raccordement optimal lors de ces points. Il analyse également les variations d'écart et ajuste les paramètres de mouvement pour éviter les défauts d'assemblage et garantir une passe de fond correcte. »
Le système cobot combine le suivi laser du cordon de soudure avec une caméra offrant au soudeur une vue dégagée du fil (ou des fils dans une configuration à deux fils) pendant que le métal s'écoule dans la rainure. Depuis des années, Novarc exploite les données de soudage pour développer NovEye, un système de vision industrielle basé sur l'IA qui automatise le processus de soudage. L'objectif est que l'opérateur puisse se consacrer à d'autres tâches sans avoir à surveiller constamment la soudure.
Comparez 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 radiculaires. Ensuite, le court tube est finalement introduit dans le canal d'obturation et de coiffage. « Cela nécessite souvent de déplacer le tube vers un autre site », ajoute Karimzade, « ce qui implique la manipulation d'une plus grande quantité de matériau. »
Imaginez maintenant la même application avec l'automatisation d'un cobot. Utilisant un système à fil unique pour les canaux radiculaires et de recouvrement, le cobot soude la racine puis commence immédiatement à remplir le canal sans interruption pour resurfacer la racine. Pour les canaux de gros diamètre, la même station peut démarrer avec une torche à fil unique et passer à une torche à double fil pour les passages suivants.
Cette automatisation robotique collaborative pourrait révolutionner le travail des soudeurs professionnels. Ces derniers consacrent la majeure partie de leur temps à réaliser les soudures les plus complexes, impossibles à effectuer avec un mandrin rotatif. Les débutants piloteront des cobots aux côtés de soudeurs expérimentés, observeront 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 manipuler la torche et réussiront finalement les tests 5G et 6G pour devenir eux-mêmes soudeurs professionnels.
Aujourd'hui, un débutant travaillant avec un cobot peut entamer une nouvelle carrière de soudeur de tuyauterie, sans que l'innovation n'en diminue l'efficacité. De plus, le secteur a besoin de bons soudeurs de tuyauterie, et notamment de moyens d'améliorer leur productivité. L'automatisation du soudage de tuyauterie, y compris 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, ce magazine a couvert tous les procédés de fabrication métallique, de l'emboutissage au polissage, en passant par le pliage, la découpe et le meulage. Il a rejoint The FABRICATOR en octobre 2007.
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