Des techniques avancées pour la production haute performance de pièces de métal
L’essor des technologies de fabrication additive a repoussé les limites des procédés traditionnels de soudage à l’arc. Afin de répondre aux exigences complexes des applications modernes, Linde propose une vaste gamme de solutions de gaz de soudage destinés à protéger et à optimiser les propriétés des matériaux.
La nouvelle dimension du soudage
Ce nouveau procédé utilise des torches de soudage à l’arc et plasma ainsi que du fil comme matière première, ce qui se fait depuis des décennies en soudage. Les paramètres de soudage utilisés sont alors adaptés à la fabrication additive. Les techniques de soudage à l’arc (MIG/MAG) et de soudage plasma permettent de faire fondre un métal d’apport pour former une pièce en 3D couche par couche en accumulant les longueurs de cordon de soudage.
Avantages de la fabrication additive arc fil et plasma-fil
Les avantages de la fabrication additive arc-fil et de la fabrication additive plasma-fil sont relativement évidents : aucun outillage ni équipement complexe n’est nécessaire, ce qui se traduit par des coûts d’investissement faibles, pour un résultat convaincant. Les objets métalliques ainsi formés séduisent par leur intégrité structurelle et une faible distorsion. De plus, la capacité de produire des pièces légères à partir de matériaux coûteux comme l’aluminium et le titane, sans avoir à gaspiller de métal, fait de la fabrication additive arc-fil et plasma-fil une technique très intéressante pour de nombreux secteurs, en particulier aérospatial, automobile et médical. Concernant le rapport coût/efficacité, ce process surpasse les autres procédés de fabrication additive comme le soudage laser et le soudage par faisceau d’électrons.
Le procédé principal est: La fabrication additive arc-fil (WAAM)
Comme pour le soudage MIG/MAG standard, l’arc électrique fait fondre du fil métallique dont les gouttelettes forment des couches sur le substrat. Les procédés è énergie contrôlée, comme le transfert de métal par court-circuit contrôlé, sont privilégiés, la plupart des matériaux utilisés en fabrication additive étant sensibles à la chaleur. Des gaz de protection protègent le bain de fusion de l’air ambiant.
Les gaz de protection dans les procédés de fabrication additive arc-fil et plasma-fil
L’air, les hydrocarbures et l’humidité entraînent de la distorsion. Afin d’éviter la réaction chimique qui se produit avec le métal chauffé lorsqu’il est en contact avec des éléments comme l’oxygène et l’azote, on protège le bain de fusion de l’air ambiant en utilisant des gaz inertes. Cette protection gazeuse permet d’empêcher toute dégradation de la qualité de la soudure suite à une réaction chimique. Les propriétés métallurgiques de la pièce obtenue sont préservées voire, dans certains cas, améliorées lorsqu’on ajoute des désoxydants à la soudure.
Les gaz de soudage MIG/MAG éprouvés améliorent les propriétés mécaniques
L’argon, l’hélium et leurs mélanges sont les gaz de procédé privilégiés pour la fabrication additive par soudage MIG/MAG et plasma. Des composants actifs – CO2, O2, N2 ou H2 – peuvent être ajoutés pour optimiser les propriétés du matériau. Fort d’une expertise de longue date dans toutes les applications de soudage, coupage, chauffage et rechargement, Linde peut vous conseiller dans le choix des gaz et mélanges adaptés pour votre projet de fabrication additive arc-fil ou plasma-fil. Nous fournissons toute une gamme de gaz de soudage MIG/MAG éprouvés parmi nos gammes CORGON®, CRONIGON® et VARIGON®. Des mélanges qui ont été conçus pour vous apporter tous les bénéfices : pérennité, rapidité, absence de déformation en découlant, associées à la fiabilité du soudage automatique ainsi qu’à la souplesse et au contrôle du soudage manuel.
Les dernières recherches montrent que les gaz de refroidissement améliorent la structure et la taille des grains
En coopération avec une équipe de recherche du département Technologies de Production de l’Université technologique d’Ilmenau en Allemagne, une stratégie novatrice de refroidissement par gaz (‘Active Cooling’) a été testée en fabrication additive. Elle vise à éviter la forte accumulation de chaleur sur les couches supérieures de la pièce lors de la construction. Des essais expérimentaux réalisés avec de l’argon, de l’hydrogène et l’azote ont prouvé l’influence majeure de ces gaz utilisés en refroidissement sur la température pendant le procédé de fabrication additive MIG/MAG. Les meilleurs résultats ont été obtenus avec un mélange azote-hydrogène, qui a permis de réaliser un refroidissement extrêmement efficace. Il est donc possible de modeler la structure et la taille des grains pour créer une microstructure homogène en ajustant la composition du gaz.
Profitez des connaissances techniques et de l’expérience industrielle de Linde
Les conditions de dépôt, température et atmosphère protectrice notamment, étant déterminantes dans la qualité des couches déposées, nos ingénieurs applications peuvent aussi vous conseiller dans le choix des gaz de protection, leurs débits et autres paramètres les mieux adaptés. Ils vous assistent également avec les services et équipement de gestion des gaz dont vous avez besoin. Nous serons ravis de vous aider à optimiser tous vos procédés utilisant des gaz. Nous proposons par ailleurs des formations en sécurité ainsi que de la maintenance préventive.
Les solutions Linde pour les procédés arc-fil
- Fourniture d’argon et d’hélium – conception, approvisionnement et installation
- Fourniture de gaz actifs – gaz mélangés au préalable ou sur site pour satisfaire à toutes les exigences du procédé
- Gaz plasma – nécessaires pour générer le plasma
- Assistance sur site – relative au procédé et/ou technique
- Approvisionnement gaz en continu – conception et services de maintenance
- Sécurité des gaz – équipement, contrôles de sécurité et formation
