FR2986451A1

FR2986451A1 - Metal inert gas or metal active gas welding of two metal parts, comprises gradually melting metal constitutive of metal parts to weld along line of assembly by electric arc established between end of fusible wire and metal parts

Info

Publication number: FR2986451A1
Application number: FR1251064A
Authority: FR
Inventors: Gilles Boudet; Michel Saez
Original assignee: Air Liquide SA; LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Current assignee: Air Liquide SA; LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Priority date: 2012-02-06
Filing date: 2012-02-06
Publication date: 2013-08-09

Abstract

The method comprises gradually melting a metal constitutive of metal parts to weld along a line of assembly (1) by an electric arc established between an end of a fusible wire (4) of a welding torch head (2) and the metal parts to be welded, where the head of torch moves in translation along its longitudinal axis (3) according to a movement of oscillation around a predetermined central position to operate periodically at a closest distance from the head of torch compared to the line of assembly, and the metal parts are arranged one against the other to form an interior angle of 45-70[deg] . The method comprises gradually melting a metal constitutive of metal parts to weld along a line of assembly (1) by an electric arc established between an end of a fusible wire (4) of a welding torch head (2) and the metal parts to be welded, where the head of torch moves in translation along its longitudinal axis (3) according to a movement of oscillation around a predetermined central position to periodically operate at a closest distance from the head of torch compared to the line of assembly, and the metal parts are arranged one against the other to form an interior angle of 45-70[deg] and define the line of assembly between the parts. A frequency of oscillation of the head of torch along the longitudinal axis is 10-20 Hz. An amplitude of oscillation of the head of torch along the longitudinal axis is 0.1-1 mm. The torch head includes a tube contact (5) in which the fusible wire is arranged, where an end of the tube contact is at a distance of 10-30 mm of the line of assembly when the head of torch is in its central position along the longitudinal axis. The method further comprises obtaining a weld bead by relative displacement of the torch head compared to the metal parts to weld along the line of assembly at a speed of 0.2-2 m/minutes. An average intensity of current of an electric arc established between the fusible wire and the metal parts is 50 -500 A. The intensity of the current of electric arc is modulated at a frequency of 30 Hz. The fusible wire has a diameter of 0.8-1.6 mm. The metal parts have a thickness of less than 8 mm. The method is operated under a protective gas atmosphere.

Description

L'invention porte sur un procédé de soudage MIG ou MAG de au moins deux pièces métalliques, notamment de pièces en aluminium ou en alliage d'aluminium, permettant d'améliorer les profils de pénétration des cordons de soudure obtenus en configuration de soudage en angle. L'invention concerne également une installation de soudage MIG ou MAG robotisée apte à mettre en oeuvre le procédé de l'invention. Les procédés de soudage MIG, pour « Metal Inert Gas », ou MAG, pour « Metal Active Gas » reposent sur l'utilisation d'un arc électrique établi entre l'extrémité d'un fil métallique fusible et les pièces métalliques à souder. La chaleur de l'arc électrique permet de fondre le métal constitutif des pièces à souder progressivement le long de la ligne d'assemblage, ainsi que le métal constitutif du fil fusible, i. e le métal d'apport, ce qui génère un bain de soudure, c'est-à- dire un bain de métal liquide, formé du métal des pièces à souder et du métal du fil fusible fondu et transféré dans l'arc électrique. La ligne d'assemblage correspond à la ligne d'intersection des surfaces supérieures des pièces à souder. C'est le long de cette ligne qu'est réalisé le cordon, ou joint, de soudure par re- solidification progressive du bain de soudure et déplacement relatif du fil fusible et des pièces métalliques tout au long de la ligne d'assemblage formée entre les pièces accolées l'une à l'autre. Au cours de l'opération de soudage, un flux de gaz de protection est distribué sur le bain de soudure par une buse positionnée au-dessus des pièces à souder, de manière à protéger le métal fondu de l'air ambiant. The invention relates to a method for MIG or MAG welding of at least two metal parts, in particular parts made of aluminum or aluminum alloy, making it possible to improve the penetration profiles of the weld seams obtained in an angle welding configuration. . The invention also relates to a robotized MIG or MAG welding installation capable of implementing the method of the invention. MIG welding processes, for "Metal Inert Gas", or MAG, for "Metal Active Gas" rely on the use of an electric arc established between the end of a fuse wire and the metal parts to be welded. The heat of the electric arc melts the constituent metal of the parts to be welded progressively along the assembly line, as well as the constituent metal of the fuse wire, i. the filler metal, which generates a weld pool, ie a bath of liquid metal, formed of the metal of the parts to be welded and the metal of the fuse wire fused and transferred into the electric arc. The assembly line corresponds to the line of intersection of the upper surfaces of the parts to be welded. It is along this line that the bead, or joint, of weld is made by gradual re-solidification of the weld pool and relative displacement of the fuse wire and the metal parts along the assembly line formed between the rooms adjoined to each other. During the welding operation, a flow of shielding gas is distributed over the solder bath by a nozzle positioned above the parts to be welded, so as to protect the molten metal from the ambient air.

La différence entre les procédés de soudage MIG ou MAG réside dans la nature du gaz de protection utilisé, à savoir inerte dans le cas du procédé MIG et active, plus précisément oxydante, dans le cas du procédé MAG. Ainsi, dans le cas de pièces métalliques en aluminium ou en alliage d'aluminium, on utilise de préférence un procédé MIG dans lequel le gaz ou le mélange gazeux de protection distribué contient majoritairement au moins un composé inerte choisi parmi l'hélium et l'argon. Dans le cas de pièces métalliques en acier non ou faiblement allié, tels que l'acier au carbone ou acier doux, ou en acier allié, on utilise un procédé MAG dans lequel le gaz ou mélange gazeux de protection distribué contient de l'argon et au moins un composé à caractère chimique oxydant choisi parmi le dioxyde de carbone (CO2) et l'oxygène (02). The difference between the MIG or MAG welding processes lies in the nature of the protective gas used, namely inert in the case of the MIG process and active, more precisely oxidizing, in the case of the MAG process. Thus, in the case of aluminum or aluminum alloy metal parts, a MIG process is preferably used in which the gas or the distributed gaseous protective mixture contains at least one inert compound chosen from helium and argon. In the case of non-alloy or low-alloy steel parts, such as carbon steel or mild steel, or alloy steel, a MAG process is used in which the distributed gas or protective gas mixture contains argon and at least one oxidizing chemical compound selected from carbon dioxide (CO2) and oxygen (02).

Un procédé de soudage MIG ou MAG est généralement opéré avec une torche de soudage MIG ou MAG comprenant un tête de torche supportant en son extrémité inférieure, d'est-à-dire l'extrémité de la tête de torche située en regard de la ligne d'assemblage, le fil métallique servant d'électrode fusible ainsi que la buse de distribution du gaz de protection du bain de soudure. La torche MIG ou MAG est alimenté en courant, c'est-à-dire reliée électriquement à un générateur de courant délivrant un courant lisse ou pulsé, d'une intensité de l'ordre de 50 à 500 A. A MIG or MAG welding process is generally performed with a MIG or MAG welding torch comprising a torch head supporting at its lower end, that is to say the end of the torch head located opposite the line assembly, the metal wire serving as a fuse electrode and the distribution nozzle of the shielding gas of the weld pool. The MIG or MAG torch is supplied with current, that is to say connected electrically to a current generator delivering a smooth or pulsed current, with an intensity of the order of 50 to 500 A.

La tête de torche comprend également un système de dévidage automatique du fil métallique fusible, lequel fil est agencé au sein d'un tube contact qui est relié électriquement au générateur de courant et permet de transférer le courant électrique au fil. La torche est également reliée fluidiquement à au moins une source de gaz de protection dont la composition est déterminée en fonction du type de procédé MIG ou MAG. The torch head also comprises an automatic wire feeding system of the fusible wire, which wire is arranged within a contact tube which is electrically connected to the current generator and makes it possible to transfer the electric current to the wire. The torch is also fluidly connected to at least one source of shielding gas whose composition is determined according to the type of MIG or MAG process.

L'ensemble de ces éléments, à savoir torche de soudage, générateur de courant, source de gaz, ainsi que les câbles d'alimentations électriques, les circuits d'alimentation en gaz et, dans le cas d'un procédé de soudage automatique, les éléments tels que bâti-supports et/ou poutre mobile ou robot sur lesquels est agencée la torche MIG ou MAG sont compris dans un ensemble appelé installation de soudage MIG ou MAG. En particulier, dans le cas d'une installation de soudage 15 MIG ou MAG robotisée, la torche est agencée sur un robot de soudage comprenant des moyens de déplacement de la torche selon au moins 3 axes, ainsi que des moyens de rotation de la torche. Le procédé de soudage MIG ou MAG est couramment utilisé dans l'industrie pour souder entre elles plusieurs pièces métalliques formées de matériaux tels que l'aluminium ou un alliage d'aluminium, les alliages ferreux, en particulier d'acier inoxydable ou d'acier au carbone. 20 En effet, le soudage MIG ou MAG est un procédé relativement flexible qui permet d'obtenir des cordons de soudure de bonne qualité, en termes d'aspect et de tenue mécanique de l'assemblage, et ce avec une bonne souplesse en termes de positionnement de la torche de soudage MIG ou MAG par rapport aux pièces métalliques à souder. Un des principaux critères de qualité d'un cordon de soudure est le profil de pénétration 25 du cordon de soudure, défini par le contour de la zone fondue puis re-solidifiée formée au niveau du joint de soudure. Pour garantir la solidité mécanique de l'assemblage réalisé par soudage MIG ou MAG, le profil de pénétration du cordon doit être suffisamment large et profond, de manière à s'étendre jusque dans l'épaisseur des pièces métallique soudées, c'est-à-dire au-delà de la surface supérieure desdites pièces. 30 Un autre critère de qualité d'un cordon de soudure est sa compacité. La qualité du cordon est d'autant meilleure que celui-ci est compact, c'est-à-dire que le nombre de porosités présentes dans le cordon de soudure est réduit. La formation de porosités au cours de l'opération de soudage résulte en général de l'introduction d'impuretés gazeuses, notamment de l'hydrogène, dans le bain de soudure et qui restent emprisonnées dans le cordon après re-solidification du bain de métal fondu. All of these elements, namely welding torch, current generator, gas source, as well as power supply cables, gas supply circuits and, in the case of an automatic welding process, elements such as support frames and / or mobile beam or robot on which is arranged the MIG or MAG torch are included in a set called MIG or MAG welding. In particular, in the case of a robotized MIG or MAG welding installation, the torch is arranged on a welding robot comprising means for moving the torch according to at least 3 axes, as well as means for rotating the torch. . The MIG or MAG welding process is commonly used in industry to weld together several metal parts made of materials such as aluminum or aluminum alloy, ferrous alloys, in particular stainless steel or steel carbon. Indeed, MIG or MAG welding is a relatively flexible process which makes it possible to obtain weld beads of good quality, in terms of appearance and mechanical strength of the assembly, and with good flexibility in terms of positioning of the MIG or MAG welding torch relative to the metal parts to be welded. One of the main quality criteria of a weld bead is the penetration profile of the weld bead defined by the contour of the melted zone and then re-solidified formed at the weld joint. To guarantee the mechanical strength of the assembly made by MIG or MAG welding, the penetration profile of the bead must be sufficiently wide and deep, so as to extend into the thickness of the welded metal parts, that is to say -describe beyond the upper surface of said rooms. Another quality criterion of a weld seam is its compactness. The quality of the cord is better as it is compact, that is to say that the number of pores in the weld bead is reduced. The formation of porosities during the welding operation generally results from the introduction of gaseous impurities, in particular hydrogen, into the solder bath and which remain trapped in the bead after re-solidification of the metal bath. molten.

Ce problème bien connu est particulièrement néfaste dans le cas du soudage de pièces en aluminium ou en alliage d'aluminium, la solubilité de l'hydrogène dans ces matériaux étant très bonne. Pour remédier à ce problème, différentes techniques ont déjà été proposées pour opérer une agitation du bain de soudure et favoriser le dégazage des impuretés introduites dans le bain, par exemple par application de champs électromagnétiques ou mise en vibration des pièces. This well known problem is particularly harmful in the case of welding aluminum or aluminum alloy parts, the solubility of hydrogen in these materials being very good. To remedy this problem, various techniques have already been proposed to operate a stirring of the weld pool and promote the degassing of impurities introduced into the bath, for example by applying electromagnetic fields or vibrating parts.

Toutefois, ces techniques sont relativement complexes et ne résolvent pas un autre problème rencontré par ailleurs en soudage MIG ou MAG concernant spécifiquement les configurations d'assemblages en angle. En effet, différentes configurations de soudage peuvent être rencontrées en soudage MIG ou MAG. Ainsi, les pièces métalliques peuvent être soudées en étant positionnées en bord à bord ou bien en angle, c'est-à-dire inclinée l'une par rapport à l'autre de manière à ce que les surfaces supérieures des pièces à souder, c'est-à-dire les surfaces des pièces situés en regard de la torche de soudage MIG ou MAG, forment entre elles un angle. Un assemblage en angle peut comprendre des pièces à bords droits ou des pièces comprenant au moins un bord chanfreiné. Dans le premier cas, les surfaces supérieures des pièces à souder forment entre elles un angle intérieur de l'ordre de 90°. Dans le deuxième cas, les surfaces supérieures des pièces à souder formant alors entre elles un angle intérieur typiquement compris entre 30° et 140°. Ce type de configuration d'assemblage en angle est couramment rencontré dans le cas de fabrications mécano-soudées où le soudage des pièces est en général robotisé et les épaisseurs des pièces à souder sont typiquement d'au moins 6 mm, de préférence au moins 8 mm. Il s'ensuit que les exigences en matière de résistance mécanique des assemblages sont sévères. Par ailleurs, pour des questions d'allégement des structures, il est courant d'utiliser des pièces en aluminium ou en alliage d'aluminium. Or, il s'avère que le procédé de soudage MIG ou MAG peut donner lieu à des cordons de soudure de qualité insuffisante sur certains assemblages. However, these techniques are relatively complex and do not solve another problem encountered elsewhere in MIG or MAG welding specifically related to configurations of corner joints. Indeed, different welding configurations can be encountered in MIG or MAG welding. Thus, the metal parts may be welded by being positioned edge to edge or at an angle, that is to say, inclined relative to each other so that the upper surfaces of the parts to be welded, that is to say, the surfaces of the parts located opposite the welding torch MIG or MAG, form between them an angle. An angled assembly may include straight-edged pieces or parts including at least one chamfered edge. In the first case, the upper surfaces of the parts to be welded together form an inner angle of the order of 90 °. In the second case, the upper surfaces of the parts to be welded then forming between them an inside angle typically between 30 ° and 140 °. This type of corner assembly configuration is commonly encountered in the case of mechanically welded fabrications where the welding of the parts is generally robotic and the thicknesses of the parts to be welded are typically at least 6 mm, preferably at least 8 mm. mm. It follows that the requirements for the mechanical strength of the assemblies are severe. Moreover, for reasons of lightening structures, it is common to use aluminum parts or aluminum alloy. However, it turns out that the MIG or MAG welding process can give rise to welds of poor quality on some assemblies.

C'est notamment le cas pour les assemblages de pièces formant entre elles un angle intérieur inférieur à 90°, en particulier inférieur à 70°, le plus souvent compris entre environ 45° et 70°. This is particularly the case for assemblies of parts forming between them an internal angle of less than 90 °, in particular less than 70 °, most often between about 45 ° and 70 °.

En effet, ces angles conduisent à un manque d'accessibilité de la torche de soudage MIG ou MAG dans l'espace formé entre les surfaces supérieures des pièces à souder. Il s'ensuit des difficultés à opérer la fusion du métal constitutif des pièces à souder jusqu'à la ligne d'assemblage définie à la jointure des pièces juxtaposées, et le long de laquelle doit être réalisé le cordon de soudure. Il devient difficile de remplir l'espace formé entre les surfaces supérieures de métal d'apport, et ce jusqu'à la ligne d'assemblage. Le profil de pénétration du cordon de soudure obtenue est alors insuffisant pour garantir la solidité de l'assemblage. Pour visualiser ce type de défaut, une macrographie d'un cordon de soudure a été réalisée sur un assemblage de pièces formées d'un alliage d'aluminium, dont l'une comprenait un bord chanfreiné. Les pièces formaient entre elles un angle intérieur de l'ordre de 60°. La vue a été prise dans un plan perpendiculaire à la direction de soudage, les pièces étant agencées l'une contre l'autre avant soudage et définissant entre elles une ligne d'assemblage, c'est-à-dire une ligne d'intersection des surfaces supérieures des pièces à souder. Outre la présence de porosités, on a pu constaté que le profil de pénétration du cordon de soudure était insuffisant. Plus précisément, le métal constitutif des pièces à souder n'avait pas été fondu jusqu'à la ligne d'assemblage et le métal d'apport fondu n'avait pas rempli l'espace situé entre les surfaces supérieures des pièces jusqu'à la ligne d'assemblage. Or, ce type de cordon de soudure n'est pas acceptable d'un point de vue industriel du fait de la dégradation de la résistance mécanique de l'assemblage qu'il entraîne. Indeed, these angles lead to a lack of accessibility of the MIG or MAG welding torch in the space formed between the upper surfaces of the parts to be welded. It follows difficulties in operating the melting of the constituent metal of the parts to be welded to the assembly line defined at the juxtaposition of the juxtaposed parts, and along which the weld bead must be made. It becomes difficult to fill the space formed between the upper surfaces of filler metal, and this up to the assembly line. The penetration profile of the weld bead obtained is then insufficient to ensure the strength of the assembly. To visualize this type of defect, a macrograph of a weld bead was made on an assembly of pieces made of an aluminum alloy, one of which included a chamfered edge. The pieces formed between them an internal angle of the order of 60 °. The view was taken in a plane perpendicular to the welding direction, the parts being arranged against each other before welding and defining between them an assembly line, that is to say a line of intersection upper surfaces of the parts to be welded. In addition to the presence of porosities, it has been found that the penetration profile of the weld bead was insufficient. Specifically, the constituent metal of the parts to be welded had not been melted to the assembly line and the molten metal had not filled the space between the upper surfaces of the parts to the Assembly line. However, this type of weld bead is not acceptable from an industrial point of view because of the degradation of the mechanical strength of the assembly that it causes.

Au vu de cela, le problème à résoudre est dès lors de proposer un procédé de soudage MIG ou MAG robotisé de pièces métalliques permettant d'améliorer le profil de pénétration des cordons de soudure obtenus lorsque les pièces sont dans une configuration de soudage en angle et ce, en garantissant une bonne compacité des cordons de soudure, notamment lorsque les pièces métalliques sont formées d'aluminium ou d'un alliage d'aluminium. In view of this, the problem to be solved is therefore to propose a robotized MIG or MAG welding process for metal parts making it possible to improve the penetration profile of the weld beads obtained when the parts are in an angle welding configuration and this, ensuring a good compactness of the weld seams, especially when the metal parts are formed of aluminum or an aluminum alloy.

La solution de l'invention est alors un procédé de soudage MIG ou MAG de au moins deux pièces métalliques agencées l'une contre l'autre de manière à former un angle intérieur compris entre 30° et 140° et définissant entre elles une ligne d'assemblage, dans lequel on opère progressivement la fusion du métal constitutif des pièces métalliques à souder le long de la ligne d'assemblage au moyen d'un arc électrique établi entre l'extrémité d'un fil métallique fusible d'une tête de torche de soudage et les pièces métalliques à souder, caractérisé en ce que la tête de torche de soudage se déplace en translation le long de son axe longitudinal selon un mouvement d'oscillation autour d'une position centrale prédéterminée de manière à opérer périodiquement un rapprochement et un éloignement de ladite tête de torche par rapport à la ligne d'assemblage. The solution of the invention is then a MIG or MAG welding process of at least two metal parts arranged one against the other so as to form an internal angle of between 30 ° and 140 ° and defining between them a line of assembly, in which the melting of the constituent metal of the metal parts to be welded is gradually carried out along the assembly line by means of an electric arc established between the end of a fusible metal wire of a torch head welding machine and the metal parts to be welded, characterized in that the welding torch head moves in translation along its longitudinal axis in an oscillation movement around a predetermined central position so as to periodically operate a connection and a distance from said torch head relative to the assembly line.

Par ailleurs, selon le mode de réalisation considéré, l'invention peut comprendre l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - les surfaces supérieures des pièces métalliques agencées l'une contre l'autre forment entre elles un angle compris entre 30° et 90°, de préférence compris entre 45 et 70°. - la fréquence d'oscillation de la tête de torche le long de son axe longitudinal est comprise entre 1 Hz et 50 Hz, de préférence inférieure à 30 Hz, de préférence encore comprise entre 10 et 20 Hz. - l'amplitude d'oscillation de la tête de torche le long de l'axe longitudinal est comprise entre 0.05 et 2 mm, de préférence comprise entre 0.1 et 1 mm. - la tête de torche comprend un tube contact dans lequel est agencé le fil fusible, l'extrémité du tube contact se situant à une distance comprise entre 10 et 30 mm de la ligne d'assemblage lorsque la tête de torche est dans sa position centrale le long de l'axe longitudinal. - on obtient un cordon de soudure par déplacement relatif de la torche par rapport aux pièces métalliques à souder le long de la ligne d'assemblage à une vitesse de soudage comprise entre 0.2 et 2 m/min. - l'intensité moyenne du courant d'arc électrique établi entre le fil fusible et les pièces métalliques à souder est comprise entre 50 et 500 A, le soudage desdites pièces étant opéré en courant lisse ou pulsé. - l'intensité du courant d'arc électrique est modulée à une fréquence comprise entre 25 Hz et 500 Hz, de préférence entre 30 et 50 Hz, avantageusement de l'ordre de 30 Hz. - le fil fusible (4) a un diamètre compris entre 0.8 et 1.6 mm. - les pièces métalliques sont en aluminium ou en alliage d'aluminium. - les pièces métalliques ont une épaisseur d'au moins 6 mm, de préférence au moins 8 mm. - le soudage des pièces métalliques est opéré sous une atmosphère gazeuse protectrice formée par un gaz ou un mélange de gaz contenant au moins un composé inerte choisi parmi l'argon et l'hélium, et optionnellement au moins un composé à caractère chimique oxydant choisi parmi CO2 et 02, le au moins un composé oxydant représentant de préférence 2% au plus du mélange de gaz (% en volume). L'invention va maintenant être mieux comprise grâce à la description détaillée suivante faite en référence aux Figures 1 et 2 qui schématisent la mise en oeuvre d'un procédé de soudage 5 MIG ou MAG selon l'invention. Les pièces soudées sont en alliage d'aluminium, par exemple du type 5083, en particulier A1Mg4.5Mn, et ont une épaisseur de l'ordre de 10 mm. La Figure 1 présente une vue schématique, prise dans un plan perpendiculaire à la direction de soudage 8, de deux pièces métalliques à souder dans une configuration de soudage 10 en angle. Dans le cas illustré, les pièces ont des bords droits et sont agencées perpendiculairement l'une contre l'autre dans une configuration en « T ». Les surfaces supérieures des pièces, c'est-à-dire les surfaces des pièces situés en regard de la torche de soudage MIG ou MAG, forment entre elles un angle intérieur a de l'ordre de 90°. Une tête de torche 2 de soudage MIG ou MAG est positionnée au-dessus de la ligne 15 d'assemblage 1. La tête 2 comprend un tube contact 5, généralement en cuivre ou en alliage de cuivre, dans lequel est agencé le fil métallique fusible 4. Le tube contact 5 permet de transférer le courant délivré par le générateur de courant auquel est relié la tête 2 vers le fil fusible 4. Le fil fusible 4 a un diamètre compris entre environ 0.8 et 1.6 mm. L'intensité du courant est comprise entre environ 50 et 500 A. La tête de torche 2 peut 20 être alimentée par un générateur électrique délivrant, selon l'application visée, un courant lisse ou en courant pulsé. La tête de torche 2 comprend en outre une buse reliée à une source de gaz de protection (non illustrées) dont l'orifice, généralement coaxial au fil fusible 4, délivre le flux gazeux de protection de l'arc électrique et du bain de soudure. Ce flux gazeux est formée par un gaz ou un 25 mélange de gaz contenant au moins un composé choisi parmi l'argon, l'hélium, et éventuellement CO2 et/ou 02. L'intersection des surfaces supérieures des pièces agencées l'une contre l'autre définit la ligne d'assemblage 1, le long de laquelle est réalisé le cordon de soudure par déplacement relatif de la tête de torche 2 et des pièces métalliques à souder. 30 Comme on le voit sur la Figure 2, la tête de torche 2 de soudage comprend un axe longitudinal, représenté par la droite 3, qui définit son orientation par rapport aux pièces à souder. Moreover, according to the embodiment considered, the invention may comprise one or more of the following features: the upper surfaces of the metal parts arranged one against the other form between them an angle of between 30 ° and 90 °; °, preferably between 45 and 70 °. the oscillation frequency of the torch head along its longitudinal axis is between 1 Hz and 50 Hz, preferably less than 30 Hz, more preferably between 10 and 20 Hz. the amplitude of oscillation the torch head along the longitudinal axis is between 0.05 and 2 mm, preferably between 0.1 and 1 mm. - The torch head comprises a contact tube in which the fuse wire is arranged, the end of the contact tube being at a distance of between 10 and 30 mm from the assembly line when the torch head is in its central position. along the longitudinal axis. a weld bead is obtained by relative displacement of the torch with respect to the metal parts to be welded along the assembly line at a welding speed of between 0.2 and 2 m / min. - The average intensity of the electric arc current established between the fuse wire and the metal parts to be welded is between 50 and 500 A, the welding of said parts being operated smooth or pulsed current. the intensity of the electric arc current is modulated at a frequency of between 25 Hz and 500 Hz, preferably between 30 and 50 Hz, advantageously of the order of 30 Hz. the fuse wire (4) has a diameter between 0.8 and 1.6 mm. the metal parts are made of aluminum or aluminum alloy. the metal parts have a thickness of at least 6 mm, preferably at least 8 mm. the welding of the metal parts is carried out under a protective gaseous atmosphere formed by a gas or a mixture of gases containing at least one inert compound chosen from argon and helium, and optionally at least one compound with an oxidizing chemical character chosen from CO2 and O 2, the at least one oxidizing compound preferably representing at most 2% of the gas mixture (% by volume). The invention will now be better understood by means of the following detailed description given with reference to FIGS. 1 and 2 which schematize the implementation of a MIG or MAG welding process according to the invention. The welded parts are made of aluminum alloy, for example of the type 5083, in particular A1Mg4.5Mn, and have a thickness of the order of 10 mm. Figure 1 shows a schematic view, taken in a plane perpendicular to the welding direction 8, of two metal parts to be welded in an angle welding configuration. In the illustrated case, the pieces have straight edges and are arranged perpendicular to each other in a "T" configuration. The upper surfaces of the parts, that is to say the surfaces of the parts located opposite the welding torch MIG or MAG, form between them an internal angle has of the order of 90 °. A MIG or MAG welding torch head 2 is positioned above the assembly line 1. The head 2 comprises a contact tube 5, generally made of copper or copper alloy, in which the fuse wire is arranged. 4. The contact tube 5 makes it possible to transfer the current delivered by the current generator to which the head 2 is connected to the fuse wire 4. The fuse wire 4 has a diameter of between approximately 0.8 and 1.6 mm. The intensity of the current is between about 50 and 500 A. The torch head 2 can be powered by an electrical generator delivering, according to the intended application, a smooth current or pulsed current. The torch head 2 further comprises a nozzle connected to a source of shielding gas (not shown) whose orifice, generally coaxial with the fusible wire 4, delivers the gaseous flux for protecting the electric arc and the solder bath . This gaseous flow is formed by a gas or a mixture of gases containing at least one compound chosen from argon, helium, and optionally CO2 and / or O. The intersection of the upper surfaces of the parts arranged against each other. the other defines the assembly line 1, along which is formed the weld bead by relative displacement of the torch head 2 and metal parts to be welded. As seen in FIG. 2, the welding torch head 2 comprises a longitudinal axis, represented by the straight line 3, which defines its orientation with respect to the parts to be welded.

Cet axe longitudinal 3 est coaxial avec la tête de torche 2 et les différents éléments que la tête comprend, tels que buse, tube contact 5, fil fusible 4. De préférence, dans une configuration de soudage en angle, l'axe longitudinal 3 de la tête de torche 2 est sensiblement compris dans un plan P (non représenté) défini par la bissectrice de l'angle intérieur a et la ligne d'assemblage 1. Dans le cas illustré, l'axe longitudinal 3 de la tête de torche 2 est compris dans un plan formant un angle de l'ordre de 45° avec chacune des surfaces supérieures des pièces à souder. A noter que dans certains cas, l'axe longitudinal 3 de la tête de torche peut se situer hors du plan P défini ci-dessus, et ce pour s'adapter à certains types de préparation du joint de soudure, ou pour souder des pièces d'épaisseurs différentes. Pour souder les pièces métalliques, on dirige la tête de torche 2 de soudage d'axe longitudinal 3 en direction de la ligne d'assemblage 1. Un arc électrique est amorcé puis établi entre l'extrémité du fil métallique fusible 4 et les pièces métalliques de manière à générer un bain de soudure par fusion du métal constitutif des pièces métalliques à souder et du métal constitutif du fil fusible 4. On obtient des pièces métalliques soudées par re-solidification du bain de soudure généré au moyen de l'arc électrique et un cordon de soudure par déplacement relatif de la tête de torche 2 le long de la ligne 1 d'assemblage. Ce déplacement relatif a généralement lieu à une vitesse dite de soudage comprise entre 0,2 et 2 m/min. This longitudinal axis 3 is coaxial with the torch head 2 and the various elements that the head comprises, such as nozzle, contact tube 5, fuse wire 4. Preferably, in an angle welding configuration, the longitudinal axis 3 of the torch head 2 is substantially comprised in a plane P (not shown) defined by the bisector of the inside angle a and the assembly line 1. In the illustrated case, the longitudinal axis 3 of the torch head 2 is included in a plane forming an angle of the order of 45 ° with each of the upper surfaces of the parts to be welded. Note that in some cases, the longitudinal axis 3 of the torch head may be outside the plane P defined above, and this to adapt to certain types of preparation of the weld joint, or to weld parts of different thicknesses. To weld the metal parts, the welding torch head 2 of the longitudinal axis 3 is directed towards the assembly line 1. An electric arc is initiated and then established between the end of the fusible wire 4 and the metal parts. so as to generate a fusion weld pool of the constituent metal of the metal parts to be welded and the constituent metal of the fusible wire 4. Welded metal parts are obtained by re-solidification of the weld pool generated by means of the electric arc and a weld bead by relative displacement of the torch head 2 along the assembly line 1. This relative displacement generally takes place at a so-called welding speed of between 0.2 and 2 m / min.

Selon l'invention, au cours du soudage des pièces métalliques, la tête de torche 2 de soudage se déplace également en translation le long de son axe longitudinal 3. Comme schématisé sur la Figure 2 (flèche 6), ce déplacement s'effectue selon un mouvement d'oscillation autour d'une position centrale 7 prédéterminée de la tête de torche 2. On opère ainsi périodiquement un rapprochement et un éloignement de la tête de torche 2, et par conséquent un rapporochement et un éloignement périodique de l'extrémité du tube contact 5 par rapport à la ligne d'assemblage 1. En fait, ce mouvement d'oscillation, ou dit autrement de balayage, de la tête de torche 2 permet d'exercer une pression supplémentaire sur le bain de soudure. Il s'ensuit une amélioration du profil de pénétration des cordons de soudure obtenus, notamment une fusion plus en profondeur du métal constitutif des pièces à souder et un meilleur remplissage de l'espace situé entre les surfaces supérieures des pièces par le métal d'apport résultant de la fusion du fil fusible 4, et ce jusqu'à la ligne d'assemblage 1. On améliore ainsi la résistance mécanique de l'assemblage réalisé. En outre, ce mouvement d'oscillation du fil fusible 4 permet d'obtenir une vibration du bain de soudure qui favorise le dégazage de l'hydrogène introduit dans le bain de soudure et réduit, voir élimine, le phénomène de formation de porosités dans le cordon de soudure. Conformément à l'invention, la fréquence d'oscillation de la tête de torche 2 le long de son axe longitudinal 3 est comprise entre 1 Hz et 50 Hz, de préférence inférieure à 30 Hz, de préférence encore comprise entre 10 et 20 Hz et avantageusement de l'ordre de 15 Hz. L'amplitude A d'oscillation de la tête de torche 2 le long de l'axe longitudinal 3 est comprise entre 0.1 et 2 mm, de préférence comprise entre 0.2 et 1 mm, avantageusement de l'ordre de 0.5 mm. Dit autrement, la tête de torche 2 se déplace d'une distance égale à A/2 de part et d'autre de sa position centrale 7. La Figure 1 illustre le cas où la tête de torche 2 est positionnée dans sa position centrale 7. Pour repérer la position de la tête de torche le long de son axe longitudinal 3, on utilise un repère représenté par une droite 9 perpendiculaire à l'axe 3. Lorsque la tête de torche 2 est positionnée dans sa position centrale 7, la droite 9 passe par la position 7. L'extrémité du tube contact 5 se situe alors à une distance D de la ligne d'assemblage 1. De préférence, lorsque la tête de torche 2 est dans sa position centrale 7 le long de l'axe longitudinal 3, l'extrémité du tube contact 5 dans lequel est agencé le fil fusible 4 se situe à une distance D comprise entre 10 et 30 mm de la ligne d'assemblage 1. A noter que la distance séparant l'extrémité du tube contact 5 et la ligne d'assemblage 1 est définie comme la distance séparant un premier point correspondant à la position de l'extrémité du fil fusible 4 et un deuxième point résultant de la projection orthogonale du premier point sur la ligne d'assemblage 1. La Figure 2 illustre le cas où la tête de torche 2 est positionnée à sa position extrême la plus éloignée de la ligne d'assemblage 1. Le repère 9 s'est alors éloigné de la position 7 d'une distance égale à la demi-amplitude A/2 du mouvement d'oscillation de la tête 2. L'extrémité du tube contact 5 se situe à une distance égale à D+A/2 de la ligne d'assemblage 1. According to the invention, during the welding of the metal parts, the welding torch head 2 also moves in translation along its longitudinal axis 3. As shown diagrammatically in FIG. 2 (arrow 6), this displacement is carried out according to the invention. an oscillation movement around a predetermined central position 7 of the torch head 2. Periodically, a movement is made and a distance away from the torch head 2, and consequently a recoil and a periodic separation of the end of the torch 2 contact tube 5 relative to the assembly line 1. In fact, this oscillation movement, or otherwise said sweeping, of the torch head 2 allows to exert additional pressure on the weld pool. This results in an improvement in the penetration profile of the weld beads obtained, in particular a deeper melting of the constituent metal of the parts to be welded and a better filling of the space located between the upper surfaces of the parts by the filler metal. resulting from the melting of the fuse wire 4, and up to the assembly line 1. This improves the mechanical strength of the assembly made. In addition, this oscillating movement of the fuse wire 4 makes it possible to obtain a vibration of the solder bath which favors the degassing of the hydrogen introduced into the solder bath and reduces, or even eliminates, the phenomenon of formation of porosities in the weld pool. weld seam. According to the invention, the oscillation frequency of the torch head 2 along its longitudinal axis 3 is between 1 Hz and 50 Hz, preferably less than 30 Hz, more preferably between 10 and 20 Hz and advantageously of the order of 15 Hz. The amplitude A of oscillation of the torch head 2 along the longitudinal axis 3 is between 0.1 and 2 mm, preferably between 0.2 and 1 mm, advantageously order of 0.5 mm. In other words, the torch head 2 moves a distance equal to A / 2 on either side of its central position 7. FIG. 1 illustrates the case where the torch head 2 is positioned in its central position 7 In order to identify the position of the torch head along its longitudinal axis 3, a mark represented by a straight line 9 perpendicular to the axis 3 is used. When the torch head 2 is positioned in its central position 7, the straight line 9 passes through the position 7. The end of the contact tube 5 is then at a distance D from the assembly line 1. Preferably, when the torch head 2 is in its central position 7 along the axis longitudinal 3, the end of the contact tube 5 in which is arranged the fuse wire 4 is at a distance D between 10 and 30 mm from the assembly line 1. Note that the distance between the end of the contact tube 5 and assembly line 1 is defined as the distance separating a first point corresponding to the position of the end of the fuse wire 4 and a second point resulting from the orthogonal projection of the first point on the assembly line 1. Figure 2 illustrates the case where the torch head 2 is positioned at its position extreme distant from the assembly line 1. The reference 9 has moved away from the position 7 by a distance equal to the half amplitude A / 2 of the oscillation movement of the head 2. The end of the contact tube 5 is at a distance equal to D + A / 2 of the assembly line 1.

Avantageusement, la tolérance sur la position de la tête de torche 2 le long de l'axe longitudinal 3 est de 0.2 mm au plus, de préférence de l'ordre de 0.05 mm. Advantageously, the tolerance on the position of the torch head 2 along the longitudinal axis 3 is 0.2 mm at most, preferably of the order of 0.05 mm.

Dans le cadre de la présente invention, la fusion du fil fusible 4, et de là le transfert du métal fondu vers le bain de soudure, peut être réalisé selon plusieurs régimes. Dans le cas d'un régime dit "pulsé", le courant délivré par le générateur électrique alimentant la tête de torche est un courant pulsé. On superpose alors des pulsations de courant à un courant de base, ces pulsations l'intensité du courant d'arc est modulée à une fréquence de l'ordre de 25 à 500 Hz, de préférence entre 30 et 50 Hz, avantageusement de l'ordre de 30 Hz. Une telle modulation du courant d'arc permet de contrôler le détachement des gouttes de métal fondu du fil fusible 4 de manière à réduire les projections pouvant résulter d'une mauvaise maîtrise du bain de soudure lors de la réalisation du cordon de soudure. In the context of the present invention, the melting of the fusible wire 4, and thence the transfer of the molten metal to the solder bath, can be achieved according to several regimes. In the case of a so-called "pulsed" regime, the current delivered by the electrical generator supplying the torch head is a pulsed current. Current pulsations are then superimposed on a base current, these pulsations the intensity of the arc current is modulated at a frequency of the order of 25 to 500 Hz, preferably between 30 and 50 Hz, advantageously from order of 30 Hz. Such a modulation of the arc current makes it possible to control the detachment of the drops of molten metal from the fusible wire 4 so as to reduce the projections which may result from a poor control of the solder bath during the production of the bead. Welding.

En outre, le régime pulsé présente l'avantage de produire une vibration du bain de métal en fusion dont l'effet est d'améliorer encore plus le dégazage de l'hydrogène introduit dans le bain de soudure et de favoriser l'élimination des porosités dans le cordon de soudure. Ce régime de soudage, combiné avec par le mouvement de balayage de la torche selon l'invention, est donc particulièrement avantageuse dans le cas de pièces métalliques à souder en aluminium ou en alliage d'aluminium. Le procédé de soudage de l'invention est avantageusement un procédé automatique, de préférence un procédé robotisé, la précision nécessaire au contrôle du mouvement de la tête de soudage 2 étant aisément atteinte avec les robots de soudage actuels. De plus, un robot autorise une grande liberté de mouvement de la torche de soudage, ce qui est avantageux pour le soudage en angle de pièces destinées à former des assemblages mécano-soudés. Selon l'invention, l'arc électrique MIG ou MAG est protégé par un flux de gaz ou de mélange de gaz contenant majoritairement au moins un composé inerte choisi parmi l'hélium et l'argon, de préférence dans une proportion d'au moins 80% (en volume), et optionnellement au moins un composé minoritaire à caractère chimique oxydant choisi parmi CO2 et 02. In addition, the pulsed regime has the advantage of producing a vibration of the molten metal bath whose effect is to further improve the degassing of the hydrogen introduced into the weld pool and to promote the elimination of porosities. in the weld bead. This welding regime, combined with the scanning movement of the torch according to the invention, is particularly advantageous in the case of metal parts to be welded aluminum or aluminum alloy. The welding method of the invention is advantageously an automatic process, preferably a robotic process, the accuracy necessary to control the movement of the welding head 2 being easily achieved with the current welding robots. In addition, a robot allows great freedom of movement of the welding torch, which is advantageous for the angle welding of parts for forming welded joints. According to the invention, the electric arc MIG or MAG is protected by a flow of gas or gas mixture containing mainly at least one inert compound selected from helium and argon, preferably in a proportion of at least 80% (by volume), and optionally at least one minor chemical oxidizing compound selected from CO2 and 02.

Pour le soudage de l'aluminium et ses alliages ou de l'acier inoxydable, on utilise avantageusement un mélange gazeux de protection comprenant au moins 90%, de préférence plus de 95%, d'hélium et/ou d'argon (% en volume). Avantageusement, le au moins un composé oxydant représente 2% au plus du mélange de gaz (% en volume). Par exemple, pour le soudage des aciers inoxydables, on protège de préférence l'arc électrique par un flux de gaz contenant environ 98% d'argon et 2% de CO2 (en volume). For the welding of aluminum and its alloys or stainless steel, a gaseous protection mixture comprising at least 90%, preferably more than 95%, helium and / or argon (% by weight) is advantageously used. volume). Advantageously, the at least one oxidizing compound represents 2% at most of the gas mixture (% by volume). For example, for the welding of stainless steels, the electric arc is preferably protected by a flow of gas containing about 98% argon and 2% CO2 (by volume).

Pour le soudage des aciers au carbone, on utilise de préférence un flux de gaz contenant un proportion plus importante de composé oxydant choisi parmi CO2 et 02, par exemple un flux de gaz contenant environ 92% d'argon et 8% de CO2 ou contenant 82% d'argon et 18% de CO2 (% en volume). For the welding of carbon steels, a gas stream containing a larger proportion of oxidizing compound selected from CO2 and O 2 is preferably used, for example a gas stream containing about 92% argon and 8% CO 2 or containing 82% argon and 18% CO2 (% by volume).

Le procédé de l'invention est avantageusement mis en oeuvre dans une installation de soudage MIG ou MAG robotisée apte à et conçue pour mettre en oeuvre un procédé de soudage selon l'invention. L'installation comprend une torche de soudage 2 reliée électriquement à un générateur de courant et reliée fluidiquement à au moins une source de gaz de protection. La torche de soudage est agencée sur un robot comprenant des moyens de déplacement de la torche, lesquels moyens sont reliés électriquement à une commande numérique et contrôlés par celle-ci. Le robot de soudage comprend en outre des moyens aptes à et conçus pour opérer un déplacement en translation de la tête de torche 2 de soudage MIG ou MAG le long de son axe longitudinal 3 selon l'invention. Ces moyens sont reliés à la commande numérique de l'installation. Celle-ci est apte à et conçue pour contrôler la fréquence et l'amplitude du mouvement d'oscillation de la tête de torche 2, et les adapter à l'épaisseur ou au type de matériau soudé, ainsi qu'à la configuration de soudage rencontrée. La présente invention concerne un procédé de soudage de pièces métalliques agencées l'une contre l'autre de sorte que leurs surfaces supérieures forment entre elles un angle intérieur a compris entre 30 et 140°, de préférence compris entre 30° et 90°. The method of the invention is advantageously implemented in a robotized MIG or MAG welding installation suitable for and designed to implement a welding method according to the invention. The installation comprises a welding torch 2 electrically connected to a current generator and fluidly connected to at least one source of shielding gas. The welding torch is arranged on a robot comprising means for moving the torch, which means are electrically connected to a digital control and controlled by it. The welding robot further comprises means adapted to and designed to operate a displacement in translation of the MIG or MAG welding torch head 2 along its longitudinal axis 3 according to the invention. These means are connected to the digital control of the installation. This is adapted to and designed to control the frequency and amplitude of the oscillating movement of the torch head 2, and to adapt them to the thickness or type of welded material, as well as to the welding configuration. encountered. The present invention relates to a method of welding metal parts arranged one against the other so that their upper surfaces form between them an inside angle a between 30 and 140 °, preferably between 30 ° and 90 °.

Le procédé de l'invention est particulièrement avantageux lorsque les surfaces supérieures des pièces métalliques forment entre elles un angle a inférieur à 70°, avantageusement compris entre 45 et 70°, la ligne d'assemblage étant alors relativement difficile d'accès pour la torche de soudage. En effet, le procédé de soudage MIG ou MAG de l'invention permet d'améliorer les profils de pénétration des cordons de soudure obtenus sur ce type d'assemblage et offre une solution simple à mettre en oeuvre dans une installation de soudage automatique, en particulier une installation de soudage robotisé. Les pièces métalliques ont avantageusement une épaisseur d'au moins 6 mm, de préférence au moins 8 mm. Le procédé de l'invention peut être utilisé pour souder au moins deux pièces métalliques formées d'un alliage ferreux, de préférence de l'acier inoxydable ou de l'acier au carbone, ou au moins deux pièces métalliques formées d'aluminium ou d'alliage d'aluminium. The method of the invention is particularly advantageous when the upper surfaces of the metal parts form between them an angle α less than 70 °, advantageously between 45 and 70 °, the assembly line is then relatively difficult to access for the torch welding. Indeed, the MIG or MAG welding process of the invention makes it possible to improve the penetration profiles of the weld seams obtained on this type of assembly and offers a simple solution to implement in an automatic welding installation, in particularly a robotic welding installation. The metal parts advantageously have a thickness of at least 6 mm, preferably at least 8 mm. The method of the invention can be used to weld at least two metal parts formed of a ferrous alloy, preferably stainless steel or carbon steel, or at least two metal parts made of aluminum or aluminum. 'aluminum alloy.

Etant précisé que l'invention est avantageusement mise en oeuvre pour souder au moins deux pièces en aluminium ou en alliage d'aluminium puisqu'elle permet de réduire fortement, voire d'éliminer, les porosités pouvant apparaître dans le cordon lors du soudage de ces matériaux. It being specified that the invention is advantageously used for welding at least two aluminum or aluminum alloy parts since it makes it possible to greatly reduce, or even eliminate, the porosities that may appear in the bead during the welding of these parts. materials.

Claims

REVENDICATIONS1. A method of MIG or MAG welding of at least two metal parts arranged one against the other so as to form an inside angle (a) of between 30 ° and 140 ° and defining between them an assembly line (1), in which the melting of the constituent metal of the metal parts to be welded is progressively performed along the assembly line (1) by means of an electric arc established between the end of a fusible wire (4) of a welding torch head (2) and the metal parts to be welded, characterized in that the welding torch head (2) moves in translation along its longitudinal axis (3) in a swinging motion around a central position (7) predetermined so as to operate periodically a reconciliation and a distance from said torch head (2) relative to the assembly line (1).

2. Method according to claim 1, characterized in that the upper surfaces of the metal parts arranged against each other form between them an angle (a) between 30 ° and 90 °, preferably between 45 and 70 ° .

3. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the oscillation frequency of the torch head (2) along its longitudinal axis (3) is between 1 Hz and 50 Hz, preferably below at 30 Hz, more preferably between 10 and 20 Hz.

4. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the amplitude (A) of oscillation of the torch head (2) along the longitudinal axis (3) is between 0.05 and 2 mm preferably between 0.1 and 1 mm.

5. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the torch head (2) comprises a contact tube (5) in which is arranged the fuse wire (4), the end of the contact tube (5) is located at a distance (D) between 10 and 30 mm from the assembly line 30 (1) when the torch head (2) is in its central position (7) along the longitudinal axis (3).

6. Method according to one of the preceding claims, characterized in that a weld bead is obtained by relative displacement of the torch (2) relative to the metal parts to be welded along the assembly line (1). a welding speed of between 0.2 and 2 m / min.

7. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the average intensity of the electric arc current established between the fuse wire (4) and the metal parts to be welded is between 50 and 500 A, the welding of said parts being operated in smooth or pulsed current.

8. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the intensity of the electric arc current is modulated at a frequency between 25 Hz and 500 Hz, preferably between 30 and 50 Hz, advantageously of the order 30 Hz. 15

9. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the fuse wire (4) has a diameter between 0.8 and 1.6 mm.

10. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the metal parts are aluminum or aluminum alloy. 20

11. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the metal parts have a thickness of at least 6 mm, preferably at least 8 mm.

12. Method according to one of the preceding claims, characterized in that it is operated under a protective gaseous atmosphere formed by a gas or a mixture of gases containing at least one inert compound selected from argon and helium, and optionally at least one oxidizing chemical compound chosen from CO2 and O 2, the at least one oxidizing compound preferably representing at most 2% of the gas mixture (% by volume). 10