Hautement précis et productif: Le soudage Laser dans la production de boîtes de vitesses 2.0

28/11/2012 - Oliver Hagenlocher


Du double embrayage jusqu'au différentiel classique: pour l'industrie automobile, la technologie d'entrainement est un vaste domaine de recherches. 
Les nouveaux matériaux et géométries transformées permettent d'optimiser la fonction des différents pignons d'une boite de vitesses. Et des pignons, il en faut toujours plus, vu que le nombre de vitesses des modèles de véhicules légers dernière génération augmente avec la recherche et le développement.
L'exemple du soudage Laser confirme l'efficience avec laquelle les innovations pour de tels processus de production sont menées à bien. Avec la gamme ELC, les techniciens d'EMAG développent des perspectives et solutions complètes qui exploitent cette application de soudage Laser de façon exhaustive. Sans oublier l'expérience acquise au cours des années de développement des process de production pour composants de B.V.


Le premier coup d'œil sur un composant classique d'une boite de vitesses laisse deviner le challenge: même le plus petit pignon avec bague de synchro est de conception relativement complexe. Sa fabrication demande une ultra-grande précision, aussi on produit d'abord deux composants différents. Il s'ensuit un process d'assemblage et de soudage qui les relie entre eux. "C'est là que le soudage Laser trouve son application" explique Dr Andreas Mootz, Dirigeant d'EMAG Automation. "Ce procédé permet de doser et de concentrer l'énergie du faisceau Laser avec exactitude. Les déformations restent minimes, tout en obtenant une vitesse de soudage élevée". Le procédé de soudage appliqué par EMAG comprend un Laser à solide, un outil d'une très grande efficacité énergétique. Un traditionnel Laser à dioxyde de carbone affiche une capacité de rendement d'à peine 8 % tandis que les spécialistes d'EMAG avec leur technologie misent sur un taux d'efficacité d'environ  20%.
Autrement dit: il faut beaucoup moins de courant pour atteindre une puissance de focalisation identique, générant ainsi une baisse de la consommation d'énergie dans la production.

Le poste de soudage stationnaire marque des points
L'intégration de différentes phases de production dans les machines ELC assure un déroulement efficient du process dans sa totalité. En début d'usinage, la broche porte-pièce se charge elle-même selon le principe Pick-up. Le serrage des composants et leur assemblage se fait au moyen de presses d'assemblage, ceci garantit un positionnement extrêmement précis du composant et génère des conditions de soudage optimales. Le concept de l'optique stationnaire ou optique fixe assure une sécurité de fonctionnement remarquable, tout en veillant à obtenir une rigidité optique optimale de la machine et du processus de soudage. Le préchauffage par induction et le brossage des composants en fin d'usinage est possible, cela dépend de la pièce et du matériau à usiner. Dans tous les cas, les processus d'usinage se font en un seul serrage.
Le process complet de soudage et d'assemblage pour un pignon s'exécute en seulement 12 secondes, de cette façon, le soudage des composants d'un différentiel entre eux ne demande que 40 secondes maxi au total.

L'essor de la fabrication de composants légers grâce au soudage Laser (chaque gramme compte…) 
L'exemple du boitier de différentiel témoigne formellement des possibilités offertes par la technologie de soudage Laser au sein du développement  dans la construction d'automobiles. Depuis peu, l'industrie automobile a remplacé l'assemblage traditionnel du vissage d'un boitier de différentiel et d'une couronne de pont par le soudage Laser. Avec un résultat positif: des coûts de matériel réduits et un poids optimisé du composant, il pèse environ 1,2 kg en moins. "Dans l'optique d'une construction légère  actuellement en plein essor, cette diminution de poids du composant est un véritable monde en soi", explique Dr Mootz.

Le fruit d'une longue expérience acquise par les spécialistes
Les spécialistes du soudage de Heubach peuvent se prévaloir d'une impressionnante "succes story", comme on dit. Au cours de la dernière décennie, plus de 50 machines ou installations de la gamme ELC ont été vendues. Tous les constructeurs renommés de l'industrie automobile font confiance aux machines de soudage Laser.
Pour ce qui est des machines à Laser solide pour la production de composants Powertrain et de boites de vitesses, l'entreprise est l'incontestable leader mondial, mais comment expliquer ce succès fulgurant? "Ce qui est décisif dans chaque cas de figure, c'est que nous disposons d'une vaste expérience au bénéfice de ces composants. Nous connaissons par le détail le déroulement complet de la production, en partant du tournage et la rectification jusqu'au soudage, sans oublier les processus de contrôle final par ultrasons", explique Dr Mootz. "Nous sommes capables de développer puis construire cette chaine de processus complète. Ainsi, la planification de nouveaux sites de production et l'extension des sites existants est simplifiée de façon signifiante".

Une évolution prometteuse du marché
Last not least, l'évolution constante du marché ne fait que stimuler les constructeurs de machines allemands. Non seulement les double-embrayages demandent une production de pignons plus importante, les  boites de vitesses conventionnelles disposent de plusieurs vitesses permettant ainsi de diminuer la consommation de carburant, tout en procurant un confort de conduite amélioré et plus souple.
"Une telle perspective ne peut qu'être bénéfique pour la technologie de soudage que nous proposons, elle a fait ses preuves et garantit des processus de production à très grande efficacité énergétique tout en étant très économe en énergie, elle peut booster la construction de composants légers en baissant les coûts de production. Cette combinaison optimale est plutôt décisive pour la production de demain", conclut Dr Mootz. 

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Oliver Hagenlocher

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