Brevet FR2710571A1 — publié le 19950407

La présente invention a pour objet un procédé de soudage d'au moins deux pièces métalliques, comme par exemple des tôles nues ou revêtues ou des tubes. Il est connu pour souder deux pièces métalliques d'amener lesdites pièces au niveau de leurs bords à souder pour former un plan de joint et d'utiliser pour réaliser une soudure au niveau de ce plan de joint soit un faisceau laser pulsé, soit un faisceau laser continu. La pénétration de la zone soudée au niveau du plan de joint des pièces métalliques s'étend généralement sur toute la hauteur de ce plan de joint et débouche sur les faces desdites pièces opposées à celles sur lesquelles le faisceau laser est focalisé. Mais, le soudage en pénétration totale c'est à dire par fusion sur toute la hauteur du plan de joint est pénalisant pour la vitesse de soudage quelque soit le type de faisceau laser utilisé, car la hauteur de la zone à fondre est égale à l'épaisseur des pièces métalliques à souder. Les vitesses actuelles de soudage par faisceau laser atteignent au maximum 1Sm/mn pour une épaisseur de pièces métalliques de 0,8mm. Ces vitesses de soudage sont très faibles en comparaison avec celles obtenues sur des lignes de soudage de tubes par induction à haute fréquence qui est comprise entre 30 et lOOm/mn. Par ailleurs, le soudage en pénétration totale détruit ou altère l'état de surface des faces des pièces métalliques opposées à celles sur lesquelles le faisceau laser est focalisé, notamment en provoquant une vaporisation du matériau constituant le revêtement dans le cas de pièces métalliques revêtues. De plus, l'affectation thermique sur un cordon de soudure continu et débouchant est supérieur à celle d'un cordon réalisé au moyen d'un faisceau laser pulsé par points adjacents ou disjoints. L'invention a pour but de proposer un procédé de soudage par faisceau laser d'au moins deux pièces métalliques qui permet de s'affranchir de ces inconvénients. Ainsi, l'invention a pour objet un procédé de soudage d'au moins deux pièces métalliques, dans lequel on amène les pièces métalliques en contact au niveau de leurs bords à souder pour former un plan de joint et on maintient en position lesdites pièces, caractérisé en ce que l'on réalise au niveau du plan de joint des pièces métalliques une soudure discontinue par points de forte pénétration et, sur toute la longueur du plan de joint, une soudure continue non débouchante et hermétique. Selon d'autres caractéristiques de l'invention - la soudure discontinue par points est réalisée par un faisceau laser pulsé, - la soudure continue est réalisée par un faisceau laser continu, - la hauteur des points de la soudure discontinue est supérieure à la moitié de la hauteur totale du plan de joint des pièces métalliques, - les points de la soudure discontinue s'étendent sur toute la hauteur du plan de joint des pièces métalliques, - la vitesse de soudage des pièces métalliques est de l'ordre de 50 à 60m/mn, L'invention a également pour objet un tube obtenu par soudage longitudinal d'un flan de tôle conformé en 0, caractérisé en ce qu'il est soudé par le procédé mentionné ci-dessus. Les caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple, faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels - la Fig. 1 est une vue schématique en perspective d'une machine de soudage pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, - la Fig. 2 est une vue schématique en coupe du plan de joint soudé de deux pièces métalliques obtenu par le procédé selon l'invention. Comme représenté à la Fig. 1, le procédé selon l'invention est un procédé de soudage de deux pièces métalliques 1 et 2, comme par exemple des tôles nues ou revêtues, placées en contact l'une contre l'autre au niveau de leurs bords à souder pour former un plan de joint 3. Pour réaliser une soudure au niveau du plan de joint 3, la machine de soudage pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention comprend un laser 10 à faisceau pulsé de haute énergie, comme par exemple un laser YAG, dont le faisceau 11 est orienté perpendiculairement aux faces principales des pièces 1 et 2. Le laser 10 comprend notamment une lentille de focalisation 12 (Fig. 2) pour focaliser le faisceau laser discontinu 11 sur le plan de joint 3. Le transfert du faisceau laser 11 peut être réalisé par exemple par une fibre optique, non représentée sur les figures. La machine de soudage comprend également un laser 15 à faisceau continu, comme par exemple un laser C02, dont le faisceau 16 est orienté perpendiculairement aux faces principales des pièces 1 et 2. Le laser 15 comprend notamment un miroir de focalisation 17 (Fig. 2) pour focaliser le faisceau laser continu 16 sur le plan de joint 3. La machine de soudage comprend aussi des moyens de maintien des pièces métalliques 1 et 2 qui sont constitués par des barres de bridage, respectivement 4 et 5 pour la pièce 1 et 6 et 7 pour la pièce 2. Les lasers 10 et 15 peuvent être déplaçables au-dessus du plan de joint 3 ou fixes et dans ce cas les pièces métalliques 1 et 2 sont déplaçables au-dessous desdits lasers 10 et 15. Le laser 15 est situé en aval du laser 10 par rapport au sens de défilement des pièces métalliques 1 et 2. Comme représenté à la Fig. 2, pour réaliser une soudure au niveau du plan de joint 3 des pièces métalliques 1 et 2, on réalise, au moyen du faisceau laser pulsé 11, une soudure discontinue par points 20 de forte pénétration sur la hauteur du plan de joint 3 et, au moyen du faisceau laser continu 16, une soudure continue 21 non débouchante et hermétique sur toute la longueur dudit plan de joint 3. La hauteur des points 20 de la soudure discontinue est supérieure à la moitié de la hauteur totale du plan de joint 3 des pièces métalliques 1 et 2. Selon une variante, les points 20 de la soudure discontinue peuvent s'étendre sur toute la hauteur du plan de joint 3, c'est à dire déboucher au niveau des faces principales des pièces métalliques 1 et 2 opposées à celles sur lesquelles le faisceau laser pulsé 11 est focalisé. La distance entre les points 20 de la soudure discontinue est définie par la fréquence d'impulsions du laser 10 et cette distance définit les caractéristiques mécaniques des pièces à réaliser. Le procédé de soudage selon l'invention permet d'obtenir une vitesse de soudage de l'ordre de 50 à 60m/mn pour des tôles de 1,4mm d'épaisseur placées bord à bord et l'écart entre les points 20 de la soudure discontinue est de lcm. Les paramètres du laser 10 à faisceau pulsé sont par exemple les suivants - fréquence : 100 Hz - durée d'impulsion : 2ms - puissance moyenne : 1200 W - puissance crête : 5kW - profondeur de pénétration des points comprise entre 1 et 1,4mm. Les paramètres du laser 15 à faisceau continu sont par exemple les suivants - puissance moyenne : 5kW - profondeur de pénétration : 0,35mm. Le procédé selon l'invention permet de réaliser un soudage laser de pièces métalliques à grande vitesse et, grace à un réglage de la profondeur de pénétration des points discontinus, d'éviter une altération sur la face des pièces métalliques opposées à celle sur laquelle le faisceau laser est focalisé. Ce procédé s'applique particulièrement à la réalisation de tubes obtenus par soudage longitudinal d'un flan de tôle conformé en 0. En effet, le soudage discontinu à forte pénétration permet d'assurer la tenue mécanique du joint soudé sans altérer le revêtement intérieur et la soudure continue permet d'assurer l'étanchéité. REVENDICATIONS 1. Procédé de soudage d'au moins deux pièces métalliques (1, 2), dans lequel on amène les pièces métalliques (1, 2) en contact au niveau de leurs bords à souder pour former un plan de joint (3) et on maintient en position lesdites pièces (1, 2), caractérisé en ce que l'on réalise au niveau du plan de joint (3) des pièces métalliques (1, 2) une soudure discontinue par points (20) de forte pénétration et, sur toute la longueur dudit plan de joint (3), une soudure continue (21) non débouchante et hermétique. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la soudure discontinue par points (20) est réalisée par un faisceau laser pulsé (10, 11, 12). 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la soudure continue (21) est réalisée par un faisceau laser continu (15, 16, 17). 4. Procédé selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la hauteur des points (20) de la soudure discontinue est supérieure à la moitié de la hauteur totale du plan de joint (3) des pièces métalliques (1, 2). 5. Procédé selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les points (20) de la soudure discontinue s'étendent sur toute la hauteur du plan de joint (3) des pièces métalliques (1, 2). 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la vitesse de soudage des pièces métalliques (1, 2) est de l'ordre de 50 à 60m/mn. 7. Tube obtenu par soudage longitudinal d'un flan de tôle conformé en 0, caractérisé en ce qu'il est soudé par le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 6.