Soudage par faisceau d'électrons: joints de soudage minces & liaisons fiables

La méthode de soudage par faisceau d’électrons permet de réaliser avec une grande fiabilité des soudures profondes à la fois minces et parallèles. Les distorsions d’angle et la déformation transversale, ainsi que d’autres effets dérangeants  pendant le soudage de composants sensibles, sont minimes.

Champs d’application
Les applications possibles de cette technique s’étendent du soudage de films très fins à la fusion de pièces avec plus de 100 mm d’épaisseur de paroi en une seule opération. De cette façon, la quasi totalité des matériaux métalliques peut être soudée ainsi que de nombreuses combinaisons parmi ces matériaux.

Valeur ajoutée
Une conception de forme alternative des composants mécaniques pendant leur conception et leur développement offre un fort potentiel de réduction des coûts. La vitesse élevée du faisceau d'électrons lors du soudage permet d’atteindre une forte productivité pour la production en grande série, notamment dans l’électrotechnique et la construction automobile. La précision et la reproductibilité du faisceau d'électrons le rendent très intéressant pour la réalisation de pièces unitaires ou de petite série, pour l'aéronautique, l'aérospatial, la construction navale ou le ferroviaire. Il offre en effet, une production automatisée car les paramètres électroniques de mesure, de réglage et de commande de grandeurs sont toujours opérationnels.

Bénéficiez de nos forces:
Technologie de soudage sûre, rentabilité, fiabilité.

La technologie du soudage par faisceau d'électrons est utilisée dans de nombreuses branches afin d’apporter une solution aux travaux de soudage standard ou complexes.

Industrie automobile: grandes séries à forte rentabilité, telles que la fabrication des éléments de propulsion (moteur, entraînement) (image 1).
Aéronautique et aérospatial : applications spéciales avec des exigences particulières, comme des composants pour des hélicoptères (image 2) ou des réservoirs de satellites.

Génie énergétique et électrotechnique : grandes séries avec des matériaux comme le cuivre et d´autres matériaux de contact tels que des matériaux pour des disjoncteurs de puissance (image 3).
Le ferroviaire, la construction navale et l'industrie médicale: sécurité lors d'opérations de fusion, comme sur l'embrayage du train ICE (image 4) et implants (image 5).
La construction d'équipements, de machines et l’industrie alimentaire: petites et moyennes séries avec l'ensemble de la gamme des aciers inoxydables et leurs combinaisons. Possibilité de souder au faisceau d'électrons des pièces pesant jusqu’à 50 t.

Recherche et développement: nous réalisons des pièces spéciales avec des matériaux insolites comme le tungstène et le platine.

Pour le soudage par faisceau d'électrons, l’énergie nécessaire est amenée par des électrons (accélérés par haute tension (60-150 kV)) dans la zone de process. Le rayon se forme toujours à vide. L'opération de soudage est réalisée sous vide, mais en contact direct avec l'atmosphère dans quelques installations. Quand les électrons entrent en collision avec la pièce, ils libèrent une grande partie de leur énergie cinétique qui se transforme en chaleur. 

La densité d'énergie comporte un diamètre de foyer thermique inférieur à 0,1 mm jusqu’à 2 mm, entre 105 et 109 W/cm².

Le soudage par faisceau d'électrons offre presque la même densité de puissance que le soudage par faisceau laser, mais avec un rendement beaucoup plus élevé (laser : 3-14 %, faisceau d'électrons : env. 70%). Il est possible de travailler avec des vitesses de soudage élevées et de réaliser des joints extrêmement profonds et minces. Grâce aux faibles largeurs de soudure, les distorsions sont très faibles. La méthode du faisceau d’électrons est utilisée pour le soudage de petits joints car les champs électriques permettent une déviation exacte du faisceau. Le spectre de profondeur de soudure possible se situe entre 0,3 mm et 300 mm (aluminium), 150 mm pour l'acier.  La densité énergétique élevée facilite le soudage de tous les métaux, avec un point de fusion élevé, ainsi que la réalisation de combinaisons par le soudage de différents matériaux, par exemple de l'acier et du bronze.  

Des installations de soudage à faisceau d'électrons sont souvent utilisées pour la production de masse de pièces de propulsion pour l’industrie automobile (au Japon et en Allemagne). On utilise le soudage par faisceau d'électrons non seulement pour des commandes simples et économiques, mais aussi pour la réalisation de pièces pour l'aéronautique et le spatial/l’aérospatial, le ferroviaire et l'industrie alimentaire.

 

Plusieurs informations

Effet du soudage à pénétration profonde: survient quand les électrons pénètrent la matière ; ils sont freinés et libèrent leur énergie qui se transforme en chaleur.

Paramètres du process:
Le faisceau d'électrons se laisse commander avec une grande précision. L'ensemble des paramètres du process peut être réglé simplement et directement comme des valeurs électriques.  La prise de mesure des courants électriques est plus facile que celles de la lumière et de dimensions optiques. Des procédés de déflexion innovants et des nouveaux systèmes de commande CNC offrent de nouvelles alternatives pour le travail des matériaux.

Toutes les applications bénéficient de l’ajustage précis du faisceau d'électrons: grâce aux mesures exactes, les paramètres de réglage du faisceau sont exactement enregistrés et facilement reproductibles. Il est possible d´installer une rétroaction directe dans le circuit de commande. Ainsi, le faisceau d’électrons peut être orienté vers la zone de travail à la fois manuellement et automatiquement, ce qui facilite sa manipulation.

Espace autorisé :
La largeur maximale tolérée de l'espace de soudage se situe entre 1 et 5% de la profondeur de soudage, au maximum à 0,3 mm. Les éventuels dépassements de ces valeurs doivent être vérifiés au cas par cas. Des espaces plus grands sont réalisables mais engendrent une perte de qualité, qui entraîne des affaissements de la soudure, à moins de travailler avec de l'ajout de matière. Aucune de ces options n’est généralement souhaitée d'un point de vue technique ou commercial.

Construction:
La méthode de soudage par faisceau d'électrons offre aux constructeurs de nouvelles libertés dans le dressage. L’optimisation des matériaux utilisés permet l’emploi de process de production plus économiques. L'emploi du faisceau d'électrons garantit peu de distorsions et plus de précision.

L’emploi du faisceau d'électrons sous forme de faisceaux multiples permet de repousser les limites imposées par les autres techniques de soudage : dans le process de soudure, le faisceau d’électrons prend l’avantage sur le laser lorsque la production doit être effectuée avec des tolérances limitées. Il se revèle idéal si la pièce ne doit pas dépasser une température trop élevée, ou si des soudures profondes sont nécessaires. Comme de nombreuses pièces sont constituées de plusieurs composants fusionnés, il est possible de remplacer des matériaux chers par des matériaux moins coûteux. Une construction intelligente par soudage peut remplacer des opérations d´usinage ou d´érosion parfois coûteuses.


Matériaux:

Technique à plusieurs faisceaux:

Comme l´ensemble des paramètres importants est basé sur des grandeurs de réglages électriques, la technologie du faisceau d´électrons est capable de mesurer et de régler le déroulement de son process avec précision. Aujourd’hui, les machines à faisceau d´électrons modernes sont capables de surveiller et de contrôler la qualité de leurs faisceaux.
Un positionnement exact du faisceau est gararanti par le système de détection optique des joints, complètement automatisé, qui devient l´interface le plus important avec la pièce. Des process complémentaires peuvent être réalisés par le faisceau d´électrons, comme le préchauffage de la zone à joindre. Ce process peut parfaitement être intégré dans la séquence CNC.
Le contrôle du process a déjà été testé sur certains types d´erreurs. Par contre, l´enregistrement classique des paramètres reste toujours la préoccupation principale de la documentation du process.

En outre, l´optique peut être utilisée pour le contrôle de position et de qualité de la partie supérieure du joint de soudure. Pour des raisons de suivi, il est nécessaire de marquer de plus en plus de pièces. Cette étape peut être effectuée par le même faisceau qui réalise la soudure.