Brevet FR3145105A1 — publié le 20240726

Ce procédé comporte : - un positionnement de première et deuxième pièces (206 n , 206 n+1 ) sur une première face (302) d’une troisième pièce (208), à distance l’une de l’autre ; - deux opérations de soudage au cours de chacune desquelles un faisceau laser (310) est déplacé sur une deuxième face (304) de la troisième pièce (208), à l’opposé de la première pièce (206 n ), respectivement deuxième pièce (206 n+1 ), pour respectivement créer deux zones fondues (Z n ; Z n+1 ) au travers de la troisième pièce (208) et d’au moins une partie de la première pièce (206 n ), respectivement deuxième pièce (206 n+1 ). Entre ces deux opérations de soudage, le faisceau laser (310) est maintenu et déplacé sur la deuxième face (304), en particulier à l’opposé de la partie découverte (306 n ) de la première face (302), pour créer, dans la troisième pièce (208), une zone fondue intermédiaire (Z1 n , Z2 n , Z3 n ) n’atteignant pas la partie découverte (306 n ) de la première face (302). Figure pour l’abrégé : Fig. 2 PROCÉDÉ DE SOUDAGE LASER Domaine technique de l’invention La présente invention concerne un procédé de soudage laser, un assemblage obtenu avec un tel procédé et un aéronef comportant un tel assemblage. Arrière-plan technologique Il est connu de renforcer une virole, par exemple un carter d’échappement d’une turbomachine d’un aéronef, par un raidisseur entourant cette virole. Le raidisseur est fixé par un cordon de soudure laser circonférentiel traversant le raidisseur pour atteindre la virole. Or, l’habillage peut comporter des ajours qui sont recouverts par le raidisseur. Ainsi, de fait de la présence des ces ajours, il n’est pas possible de souder sur toute la circonférence, pour éviter que le soudage ne traverse le raidisseur au niveau des ajours. En effet, il y aurait alors un risque de perçage du raidisseur au niveau des ajours, car l’énergie du faisceau laser est prévu pour l’épaisseur du raidisseur et de la virole, et non du raidisseur seul. Ces problèmes se présentent, de manière générale, chaque fois que des première et deuxième pièces doivent être soudées par laser sur une troisième, ces deux pièces étant située à distance l’une de l’autre. Dans le cas particulier de la virole et du raidisseur, le raidisseur forme la troisième pièce et les parties de la viroles de part et d’autre de l’ajour forment respectivement les première et deuxième pièce. Ainsi, il est connu d’utiliser un procédé de soudage laser en transparence de première et deuxième pièces avec une troisième pièce, le procédé comportant : un positionnement des première et deuxième pièces sur une première face de la troisième pièce, à distance l’une de l’autre de sorte qu’une partie de cette première face reste découverte ; une première opération de soudage au cours de laquelle un faisceau laser est déplacé sur une deuxième face de la troisième pièce, à l’opposé de la première pièce, pour réaliser un soudage en transparence à pénétration partielle ou bien complète en créant une première zone fondue au travers de la troisième pièce et d’au moins une partie de la première pièce ; et une deuxième opération de soudage au cours de laquelle le faisceau laser est déplacé sur la deuxième face de la troisième pièce, à l’opposé de la deuxième pièce, pour réaliser un soudage en transparence à pénétration partielle ou bien complète en créant une deuxième zone fondue au travers de la troisième pièce et d’au moins une partie de la deuxième pièce. Dans ce procédé connu, le laser est interrompu entre les deux opérations de soudage. Ainsi, l’assemblage du carter d’échappement nécessite de nombreux cordons de soudures. Or, chaque arrêt du laser fait perdre du temps et entraîne un risque de défaut dans la soudure en particulier dans les zones d’évanouissement du faisceau laser, où des fissures de cratères peuvent se former. Pour limiter cela des rampes de descente de puissance sont généralement utilisées pour limiter les formations prononcées des cratères et la création d’éventuelles fissures. Il peut ainsi être souhaité de prévoir un procédé de soudage laser qui permette de s’affranchir d’au moins une partie des problèmes et contraintes précités. Il est donc proposé un procédé de soudage laser en transparence de première et deuxième pièces avec une troisième pièce, le procédé comportant : un positionnement des première et deuxième pièces sur une première face de la troisième pièce, à distance l’une de l’autre de sorte qu’une partie de cette première face reste découverte ; une première opération de soudage au cours de laquelle un faisceau laser est déplacé sur une deuxième face de la troisième pièce, à l’opposé de la première pièce, pour réaliser un soudage en transparence à pénétration partielle ou bien complète en créant une première zone fondue au travers de la troisième pièce et d’au moins une partie de la première pièce ; et une deuxième opération de soudage au cours de laquelle le faisceau laser est déplacé sur la deuxième face de la troisième pièce, à l’opposé de la deuxième pièce, pour réaliser un soudage en transparence à pénétration partielle ou bien complète en créant une deuxième zone fondue au travers de la troisième pièce et d’au moins une partie de la deuxième pièce ; caractérisé en ce que le faisceau laser est maintenu entre les première et deuxième opérations de soudage et déplacé sur la deuxième face de la troisième pièce, en particulier à l’opposé de la partie découverte de la première face de la troisième pièce, pour créer, dans la troisième pièce, une zone fondue intermédiaire n’atteignant pas la partie découverte de la première face de la troisième pièce. En effet, un laser présente habituellement une puissance minimale en-dessous de laquelle la régulation du faisceau laser se détériore de sorte que le faisceau laser peut devenir discontinu. Cela peut entraîner des extinctions inopportunes engendrant l’apparition de défauts de soudage comme des fissures de cratères. Grâce à l’invention, le faisceau laser peut être maintenu en fonctionnement au-dessus de cette puissance minimale en régime continu, ce qui évite son extinction incontrôlée et les perte de temps résultant de cette extinction. Ainsi, il est possible de maximiser la longueur utile de cordon et à minimiser le nombre de soudures, et donc les évanouissement complets du faisceau. L’invention peut en outre comporter l’une ou plusieurs des caractéristiques optionnelles suivantes, selon toute combinaison techniquement possible. De préférence, la zone fondue intermédiaire présente, à partir de la première zone fondue, une profondeur décroissant d’au plus d’au plus 1 mm tous les millimètres d’avance du faisceau laser et/ou la zone fondue intermédiaire présente, pour atteindre la deuxième zone fondue, une profondeur croissant d’au plus d’au plus 1 mm tous les millimètres d’avance du faisceau laser. Ainsi, il est possible de réaliser un évanouissement et/ou une apparition progressif partiel réduisant encore plus le risque d’apparition de défauts dans la soudure. De préférence également, la profondeur de la zone fondue intermédiaire est modifiée en jouant sur une puissance du faisceau laser et/ou sur une vitesse de déplacement du faisceau laser. De préférence également, la vitesse de déplacement est maintenue constante et la puissance du faisceau laser est modifiée. En effet, il est plus facile de contrôler la puissance du faisceau laser que sa vitesse de déplacement. De préférence également, la puissance du faisceau laser est modifiée par paliers. En effet, certains laser ne sont pas prévu pour changer progressivement leur puissance. De préférence également, sur au moins une partie de la zone fondue intermédiaire, la puissance du faisceau laser est inférieure au moins de moitié à celle des première et deuxième opérations de soudage. De préférence également, les première et deuxième pièces sont respectivement deux panneaux d’un habillage en forme de virole d’un carter d’échappement d’une turbomachine d’un aéronef, les deux panneaux étant séparés l’un de l’autre par un ajour ménagé dans l’habillage, et la troisième pièce est un raidisseur en forme de virole, entourant l’habillage en recouvrant au moins partiellement l’ajour. Il est également proposé un procédé de soudage en transparence de première et deuxième viroles, l’une enveloppant l’autre, la première virole présentant au moins un ajour recouvert par la deuxième virole, le soudage étant réalisé conformément à un procédé selon l’invention, dans lequel les première et deuxième pièces sont respectivement deux panneaux de la première virole séparées par l’ajour et dans lequel la troisième pièce est la deuxième virole. Les viroles sont des pièces de révolution. Il est également proposé un assemblage obtenu par un procédé selon l’invention. Il est également proposé un aéronef comportant un assemblage selon l’invention. Brève description des figures L’invention sera mieux comprise à l’aide de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple et faite en se référant aux dessins annexés dans lesquels : la est une vue en coupe d’un habillage et d’un raidisseur d’un carter d’échappement, avec un laser de soudage illustré, la est un agrandissement de l’habillage et du raidisseur de la , illustrant des zones fondues au passage du laser, et la est un schéma-bloc illustrant les étapes d’un procédé de soudage laser du raidisseur à l’habillage. Description détaillée de l’invention En référence à la , un carter d’échappement 102 d’une turbomachine d’un aéronef comporte tout d’abord un habillage 202 en forme de virole. Des ajours 204 1 …204 N répartis circonférentiellement sont prévus dans l’habillage 202. Ces ajours 204 1 …204 N délimitent entre eux des panneaux latéraux 206 1 …206 N de l’habillage 202 se succédant circonférentiellement. Ainsi, chaque paire de panneaux 206 1 …206 N consécutifs sont à distance l’un de l’autre, séparés par l’un respectif des ajours 204 1 …204 N . Les ajours 204 1 …204 N peuvent rester vide ou bien recevoir d’autre éléments de la turbomachine, par exemple des éléments ne devant pas être abîmés en particulier par une opération de soudage. Le carter d’échappement 102 comporte en outre un raidisseur 208 en forme de virole entourant l’habillage 202. Le raidisseur 208 est ainsi superposé à l’habillage 202 et recouvre au moins partiellement les ajours 204 1 …204 N . Au moins un cordon de soudure circonférentiel est réalisé pour fixer le raidisseur 208 à l’habillage 202. Le raidisseur 208 présente une face interne 302 plaquée contre l’habillage 202, et en particulier contre ses panneaux 206 1 …206 N , ainsi qu’une face externe 304 à l’opposé de l’habillage 202, et en particulier de ses panneaux 206 1 …206 N . Ainsi, chaque ajour 204 1 …204 N laisse découverte une partie 306 1 …306 N de la face interne 302 du raidisseur 208. Les cordons de soudure sont réalisés par soudage laser au moyen d’un laser 308 conçu pour fournir un faisceau laser 310 dirigé suivant un axe de pointage 312. Le laser 308 est situé à l’extérieur du raidisseur 208 et orienté pour que le faisceau laser 310 atteigne la face externe 304 du raidisseur 208. Chaque cordon de soudure est alors obtenu en faisant tourner le laser 308 circonférentiellement autour du raidisseur 208 tout en maintenant le faisceau laser 310 pointé sur la face externe 304 du raidisseur 208. Comme cela est visible sur la , pour au moins un des cordons de soudure, lors de la circonvolution du laser 308 autour du raidisseur 208, l’axe de pointage 312 passe, après avoir traversé le raidisseur 208, alternativement par l’un des panneaux 206 1 …206 N et l’un des ajours 204 1 …204 N de l’habillage 202. En référence à la et à la , un exemple de procédé 500 selon l’invention de soudage laser, va à présent être décrit. Au cours d’une étape 502, le raidisseur 208 est placé autour de l’habillage 202. Ainsi, les panneaux 206 1 …206 N de l’habillage 202 sont positionnés sur la face interne 302 du raidisseur 208. Au cours d’une étape 504, une opération de soudage est réalisée pour souder ensemble le raidisseur 208 et l’un 206 n des panneaux 206 1 …206 N . Pour cela, le faisceau laser 310 est déplacé le long d’un chemin de soudage C n sur la face externe 304 du raidisseur 208, à l’opposé du panneau 206 n de l’habillage 202, de sorte que l’axe de pointage 312 passe successivement par le raidisseur 208 et le panneau 206 n de l’habillage 202. Le faisceau laser 310 est piloté pour fournir, tout le long du chemin de soudage C n , une énergie suffisante pour créer une zone fondue Z n avec une profondeur traversant le raidisseur 208 et au moins une partie du panneau 206 n de l’habillage. Dans l’exemple illustré, la zone fondue Z n traverse également tout le panneau 206 n . Par exemple, le faisceau laser 310 est avancé à vitesse V constante et à puissance P constante le long du chemin de soudage C n , par exemple de 2 kW. Au cours d’une étape 506, le faisceau laser 310 est maintenu et déplacé le long d’un chemin intermédiaire C’ n sur la face externe 304 du raidisseur 208, pour atteindre le panneau 206 n+1 suivant. L’étape 506 comporte par exemple les étapes suivantes. Au cours d’une étape 506-2, le faisceau laser 310 est tout d’abord piloté pour fournir une énergie décroissante le long d’une première portion P1 n du chemin intermédiaire C’ n , pour créer une zone fondue Z1 n avec une profondeur décroissante jusqu’à s’étendre uniquement dans le raidisseur 208, c’est-à-dire pour s’arrêter avant sa face interne 302. Par exemple, la profondeur décroit d’au plus 1 mm tous les millimètres d’avance du faisceau laser 310 sur la première portion P1 n du chemin intermédiaire C’ n . Par exemple, la zone fondue Z1 n s’arrête entre 6 et 7 dixièmes de millimètres avant la face interne 302. Par exemple, le faisceau laser 310 est toujours avancé à la même vitesse V constante, mais avec une puissance P décroissante le long de la première portion P1 n du chemin intermédiaire C’ n . Par exemple, la puissance P est diminuée par paliers. Le long de cette première portion P1 n du chemin intermédiaire C’ n , l’axe de pointage 312 passe successivement par le raidisseur 208 et le panneau 206 n de l’habillage 202, puis (optionnellement, non illustré sur la figure 4) par le raidisseur 208 et l’ajour 204 n . Au cours d’une étape 506-4, le faisceau laser 310 est ensuite piloté pour fournir une énergie suffisamment faible le long d’une deuxième portion P2 n du chemin intermédiaire C’ n , pour créer une zone fondue Z2 n avec une profondeur traversant partiellement le raidisseur 208, c’est-à-dire s’arrêtant avant sa face interne 302. Par exemple, la zone fondue Z2 n présente une épaisseur de pénétration comprise entre 6 et 7 dixièmes de millimètres depuis la face interne 302. Par exemple, le faisceau laser 310 est toujours avancé à la même vitesse V constante, avec une puissance P constante, mais inférieure à celle utilisée lors de l’opération de soudage de l’étape 504. Par exemple, la puissance est au moins deux fois inférieure, par exemple de 800 W au lieu de 2 kW pendant l’étape 504. Le long de cette deuxième portion P2 n du chemin intermédiaire C’ n , l’axe de pointage 312 passe (optionnellement, comme illustré sur la figure 4) par le raidisseur 208 et le panneau 206 n de l’habillage 202, puis par le raidisseur 208 et l’ajour 204 n , puis (optionnellement, non illustré sur la figure 4) par le raidisseur 208 et le panneau 206 n+1 suivant de l’habillage 202. Au cours d’une étape 506-6, le faisceau laser 310 est ensuite piloté pour fournir une énergie croissante le long d’une troisième portion P3 n du chemin intermédiaire C’ n , pour créer une zone fondue Z3 n avec une profondeur croissante jusqu’à traverser le raidisseur 208 et au moins une partie du panneau 206 n+1 suivant. Par exemple, la profondeur décroit d’au plus 1 mm tous les millimètres d’avance du faisceau laser 310 sur la troisième portion P3 n du le chemin intermédiaire C’ n . Le long de cette troisième portion P3 n du chemin intermédiaire C’ n , l’axe de pointage 312 passe (optionnellement, non illustré sur la figure 4) par le raidisseur 208 et l’ajour 204 n , puis par le raidisseur 208 et le panneau 206 n suivant de l’habillage 202. Par exemple, le faisceau laser 310 est toujours avancé à la même vitesse V constante, mais avec une puissance P croissante le long de la troisième portion P3 n du chemin de soudage C n . Par exemple, la puissance P est augmentée par paliers. Le procédé 500 retourne alors à l’étape 504 pour souder ensemble le raidisseur 208 et le panneau 206 n+1 suivant. Les zones fondues Z1 n , Z2 n , Z3 n forment ainsi une zone fondue intermédiaire reliant entre elles la zone fondue Z n et la zone fondue Z n+1 . Ainsi, grâce au procédé 500, tous les panneaux 206 1 …206 N sont successivement soudés au raidisseur 208, avec le laser 308 toujours maintenu allumé, mais sans que les zones fondues intermédiaires Z1 n , Z2 n , Z3 n n’atteignent les parties découvertes 306 1 …306 N de la face interne 302 du raidisseur 208. On notera par ailleurs que l’invention n’est pas limitée aux modes de réalisation décrits précédemment. Il apparaîtra en effet à l'homme de l'art que diverses modifications peuvent être apportées aux modes de réalisation décrits ci-dessus, à la lumière de l'enseignement qui vient de lui être divulgué. Par exemple, dans l’exemple décrit, une seule pièce (l’habillage 202) est soudée au raidisseur. Cependant, plusieurs pièces empilées pourraient être soudées au raidisseur à chaque opération de soudage. Dans la présentation détaillée de l’invention qui est faite précédemment, les termes utilisés ne doivent pas être interprétés comme limitant l’invention aux modes de réalisation exposés dans la présente description, mais doivent être interprétés pour y inclure tous les équivalents dont la prévision est à la portée de l'homme de l'art en appliquant ses connaissances générales à la mise en œuvre de l'enseignement qui vient de lui être divulgué. Procédé (500) de soudage laser en transparence de première et deuxième pièces (206 n , 206 n+1 ) avec une troisième pièce (208), le procédé (500) comportant : un positionnement des première et deuxième pièces (206 n , 206 n+1 ) sur une première face (302) de la troisième pièce (208), les première et deuxième pièce étant à distance l’une de l’autre de sorte qu’une partie (306 n ) de cette première face (302) reste découverte ; une première opération de soudage (504) au cours de laquelle un faisceau laser (310) est déplacé sur une deuxième face (304) de la troisième pièce (208), à l’opposé de la première pièce (206 n ), pour réaliser un soudage en transparence à pénétration partielle ou bien complète en créant une première zone fondue (Z n ) au travers de la troisième pièce (208) et d’au moins une partie de la première pièce (206 n ) ; et une deuxième opération de soudage (504) au cours de laquelle le faisceau laser (310) est déplacé sur la deuxième face (304) de la troisième pièce (208), à l’opposé de la deuxième pièce (206 n+1 ), pour réaliser un soudage en transparence à pénétration partielle ou bien complète en créant une deuxième zone fondue (Z n+1 ) au travers de la troisième pièce (208) et d’au moins une partie de la deuxième pièce (206 n+1 ) ; caractérisé en ce que le faisceau laser (310) est maintenu entre les première et deuxième opérations de soudage et déplacé sur la deuxième face (304) de la troisième pièce (208), en particulier à l’opposé de la partie découverte (306 n ) de la première face (302) de la troisième pièce (208), pour créer, dans la troisième pièce (208), une zone fondue intermédiaire (Z1 n , Z2 n , Z3 n ) n’atteignant pas la partie découverte (306 n ) de la première face (302) de la troisième pièce (208). Procédé (500) selon la revendication 1, dans lequel la zone fondue intermédiaire (Z1 n , Z2 n , Z3 n ) présente, à partir de la première zone fondue (Z n ), une profondeur décroissant d’au plus d’au plus 1 mm tous les millimètres d’avance du faisceau laser (310) et/ou et/ou dans lequel la zone fondue intermédiaire (Z1 n , Z2 n , Z3 n ) présente, pour atteindre la deuxième zone fondue (Z n+1 ), une profondeur croissant d’au plus 1 mm tous les millimètres d’avance du faisceau laser (310). Procédé (500) selon la revendication 2, dans lequel la profondeur de la zone fondue intermédiaire (Z1 n , Z2 n , Z3 n ) est modifiée en jouant sur une puissance (P) du faisceau laser (310) et/ou une vitesse de déplacement (V) du faisceau laser (310). Procédé (500) selon la revendication 3, dans lequel la vitesse de déplacement (V) est maintenue constante et dans lequel la puissance (P) du faisceau laser (310) est modifiée. Procédé (500) selon la revendication 4, dans lequel la puissance (P) du faisceau laser (310) est modifiée par paliers. Procédé selon la revendication 4 ou 5, dans lequel, sur au moins une partie (Z2 n ) de la zone fondue intermédiaire (Z1 n , Z2 n , Z3 n ), la puissance (P) du faisceau laser (310) est inférieure au moins de moitié à celle des première et deuxième opérations de soudage (504). Procédé (500) selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel les première et deuxième pièces (206 n , 206 n+1 ) sont respectivement deux panneaux d’une première virole (202), les deux panneaux (206 n , 206 n+1 ) étant séparés l’un de l’autre par un ajour (204 n ) ménagé dans la virole (202), et dans lequel la troisième pièce (208) est une deuxième virole, l’une des viroles enveloppant l’autre de sorte que la deuxième virole recouvre au moins partiellement l’ajour (204 n ). Procédé de soudage en transparence de première et deuxième viroles (202, 208), l’une enveloppant l’autre, la première virole (202) présentant au moins un ajour (204 n ) recouvert par la deuxième virole (208), le soudage étant réalisé conformément à un procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel les première et deuxième pièces sont respectivement deux panneaux (206 n , 206 n+1 ) de la première virole (202) séparées par l’ajour (204 n ) et dans lequel la troisième pièce est la deuxième virole (208). Assemblage obtenu par un procédé (500) selon l’une quelconque des revendications 1 à 8. Aéronef comportant un assemblage selon la revendication 9.