SOUDAGE & FABRICATION ADDITIVE PAR LASER 2016 11 09/IREPA LASER... · derrière la cloison : ......
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08/11/2016
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SOUDAGE &
FABRICATION ADDITIVE PAR LASER
Présenté par Emmanuelle MIQUET
Société de recherche et développement industriels
�Plus de 30 ans d’expérience dans les procédés laser
�Un parc machine complet avec plus de 20 lasersindustriels pour répondre à tous les besoins des entreprises
�Un ressourcement permanent avec l’appui scientifique de 600 chercheurs de l‘Institut Carnot MICA
�L’accompagnement sur mesure des clients industriels les plus exigeants, grands groupes internationaux et PME
QUI SOMMES NOUS ?
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NOS SERVICES
� Industrialisation de procédés laser
� Conseil, assistance technique
� Développement de systèmes, ingénierie
� Expertise matériaux
� Contrôle de procédés
� Sécurité laser (audits)
Développement de solutions sur mesure
NOS SERVICES
� Traitement et transformation des matériaux
� Contrôle et qualité
� Sécurité laser
Centre de Formation Laser
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Le soudage laser
Piècesà assemblerFaisceau laser
Bain de fusion amont
Capillaire remplide vapeursmétalliques(keyhole)
Métal fonduresolidifié
Zone affectéethermiquement(ZAT)
Bain de fusion aval
Déplacement relatiffaisceau / pièce
Concentration de l ’énergieen surface du matériau
Absorption
Échauffement
localisé
Fusion
Vaporisation
SOUDAGE LASER : PRINCIPE
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AVANTAGES & LIMITES
� AVANTAGES Vitesse de soudage (1 m/mn à > 6 m/mn)Pas de métal d’apportAccessibilité (pas de contact)Faible déformation (vitesse de soudage élevée => fa ibles dimensions des zones fondues et des ZAT)Soudage par transparence Soudage de fines épaisseurs (qq 1/100 à 1mm)Maîtrise du procédé (automatisation, énergie de sou dage parfaitement maitrisée)
� LIMITES TECHNIQUESNécessite une automatisationjeu d’accostage faible (5% de l’épaisseur à souder)Niveau de pénétration limité ( ≤ 5 mm)
SOLUTIONS POUR COMBATTRE LE JEU
� Le soudage avec oscillation du faisceauPossible grâce l’utilisation de systèmes que l’on appelle ‘têtes scanner’ : le faisceau laser est déplacé à l’aide de 2 miroirs
Condition de soudage:� Laser fibre, diamètre de focalisation: 320 µm� Soudage bord à bord, AC S235, épaisseur 1 et 3 mm� Vitesse de soudage: 2 m/mn� Oscillation sur 1 axe� Soudage sans métal d’apport
Contrôles mis en place:Examen visuelCoupes macrographiques avec caractérisation des défauts selon ISO 13919-1
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Épaisseur 1 mmJeu maxi admissible 0,3 mm(exigence modérée)
Défaut majeur: caniveau
Épaisseur 3 mmJeu maxi admissible 0,5 mm(exigence modérée)
SOLUTIONS POUR COMBATTRE LE JEU
SOLUTIONS POUR COMBATTRE LE JEU� Le soudage hybride
Arc + laserSynergie entre les deux
procédés
1 seul bain de fusion
Fil
capillaire Bain de fusion
Transfert de métal
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Soudage de pattes de fixationsur un évier
�fibre optique + robot�matière : inox�contrainte : cordon non débouchant
Cordon non débouchant
Soudage d’éviers inox
matières: acier HLE, ou inoxcontraintes:
volume fermétenue mécanique
gains:rapiditélimitation de la reprise d’usinage
Volume fermé
Soudage de boules de pétanque
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Étanchéité He
matière: inox 17-4 PHcontraintes:
étanchéité He, 10-8gains:
suppression du vide (FE)rapiditéflexibilité
Soudage de capteurs
�matière coques Ti, �épaisseur : 0,4 mm
�contraintes:o éléments électroniques sensibles
derrière la cloison : pénétration cordon = 0,25mm
o étanchéité
Précision, faible échauffement
Soudage de pacemakers
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Réparation d’un carter de turboréacteur�découpe et soudage sur la même machine�soudage d’une collerette neuve�matière : base Ni
Découpe+soudage avec la même machine
Réparation d ’un carter de turboréacteur
Température
Plasma
Réflexions
Preci tec
CONTRÔLE DE PROCÉDÉ
TRUMPF
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LES NORMES POUR LE SOUDAGE LASER
SYSTÈME QUALITE EN SOUDAGE
Personnel en soudage
Procédé de soudage Consommables
Généralités
� Niveau de qualité
� Guide en soudage
� Formation� qualification � suivi des opérateurs soudeurs
� Descriptif de mode opératoire prévisionnel
� Descriptif de mode opératoire
� Qualification du mode opératoire
� Suivi des qualifications de mode opératoire
� Gaz� Métal d’apport
La fabrication additive par projection de poudre
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FABRICATION CLAD PRINCIPE
Principe:Injection de poudres dans un faisceau laser focalis éFusion des poudresDépôt localisé des poudres fondues sur un substrat
Empilage des couches
Buse
coaxiale
CLAD: Construction Laser
Additive et Directe
REPARATION
SEALING RINGROTATION SPEED: 30 000
TR/MIN
� Réparation de lèvres usées sur pièces d’étanchéité moteur
� Collaboration avec une société spécialisée dans la réparation moteurSociété : Chromalloy France
100 personnes
Essentiellement réparation pour Pratt & Wittney : PW 100/ PT6/ JT15 APU (901)
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� Usinage sous Ø nominal avant réparation
≤400µm
matériauVue en coupe d’une pièce avec lèvres
reconstruites avant usinage
pièce : Ti alloy TTH après réparation
poudre : Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo
granulométrie : 45 – 75 µm
Largeur de cordon : 1,12mm
lèvre
couches
REPARATION
AJOUT DE FONCTIONS
MULTI-AXES
AJOUT DE FONCTIONNALITES SUR PIECES GAUCHES
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EXEMPLES DE RAJOUTS DE FONCTIONS
Screw rotor
APPROCHE ÉCONOMIQUE(pour une pièce unitaire dans une série de 100 pièc es)Coûts principaux dans le cas
de la fabrication de 3 pâles sur un tube Usinage classique
(prix en Euro)Procédé CLAD
(prix en Euro)
Coût tube de départ 110€(Ø= 125 mm)
35€(Ø= 80 mm)
Coûts lancement et prépa machine laser (prix unitaire dans une série 100p), préparation du tube avant rechargement, poudres, …
/ 13,5€
Coût du rechargement hors tube et poudre (15 min) / 57,5€
Coût pièce rechargée sans usinage / 106€
Coût préparation du tube avant l’usinage (prise dans les mors) 40€ 0
Coûts lancement et prépa machine usinage(prix unitaire dans une série 100p) + usinage 176,5€ 31,5€
prix de revient de la pièce finie 326,50€ 137,50€
Temps de rechargement 0 15min
Temps d’usinage 3h30min 30min
Temps total d’obtention de la pièce 3h30min 45min
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Essais de traction en sens longitudinal et travers court
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Travers court
Longitudinal
N° Section Rp
0,2%
Fm
(KN)
Rm
(N/mm²)
L0
mm
Lu
mm
A%
1 longi 11,99 386 6,96 580 80 104,6 30,8
3 longi 12,3 373 6,86 558 80 102,1 27,6
5 longi 12,67 380 7,04 556 80 101,2 26,5
2 travers 12,88 256 6,31 490 80 105,2 31,5
4 travers 13,03 287 6,38 490 80 104,6 30,8
6 travers 12,63 275 6,32 500 80 106,1 32,6
Matière : AISI SS 316L
RESISTANCE MÉCANIQUE TRACTION
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MERCI DE VOTRE ATTENTION!
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