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SUMMER/ÉTÉ 2012
INSIDE:
CWA CONFERENCE
À L’INTÉRIEUR:
CONFÉRENCE DE L’ACS
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An official publication of the Canadian Welding Association | SUMMER 2012
Publication officielle de l’Association canadienne de soudage | ÉTÉ 2012
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C
ontents
Table des matières
S U M M E R / É T É 20 12
Messages / Messages
Chairman’s Message
Message du président
9
Director’s Message
Message du directeur
11
Features / Articles
Use of Process Optimization Tools to Improve Quality and
Productivity in Nickel Alloy Welding
L’utilisation d’outils d’optimisation des processus en vue d’améliorer
la qualité et la productivité du soudage des alliages de nickel
14
Post Weld Heat Treatment – Taking the Stress Out of Your Job
Traitement thermique après soudage – Comment éliminer les
contraintes liées à votre travail 28
It Takes Two: Benefits of Using Laser Beam Welding Together with
Electron Beam Welding
Il en faut deux : les avantages d’utiliser ensemble le procédé de soudage
par faisceau laser (procédé LBW) et le procédé de soudage par faisceau
d’électrons (procédé EBW) 36
Buyers’ Guide
Guide de l’acheteur
51
Close Up
Gros Plan
53
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Canadian
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de soudage
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6
Canadian Welding Association Journal • Summer 2012
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CWA National Advisory Council Chairman’s Message
Message du président du conseil consultatif national de l’ACS
Jason Ryan
For the summer issue of the Canadian
Welding Association Journal, I’ve decided to
share my story for inspiration. In 2000, I had
finished high school and had worked on a
pig farm for the summer, during which I had
decided that I wanted to go into the welding
industry. So, off I went to Conestoga College and enrolled
in the Welding Engineering Technology program. A monthand-a-half into the program, I was visiting my parent’s house
for the weekend when I was in a terrible car accident. I was
in the hospital in Stratford when the doctors realised that my
legs didn’t work. As far as I have been told, because I don’t
remember anything, I was then sent to a London hospital. I
spent two weeks less a day recovering and I don’t remember
much of that either; doctors and nurses looked after me,
and then I was sent to Parkwood Rehab Hospital. I spent
six weeks there recovering and learning how to manage in a
wheelchair. I hated being in the hospitals and all I wanted to
do was get out. So, in two months less a day I was released
and went home to my parents.
I had great support from my family and friends, which
helped more than anyone can imagine. I spent the next nine
months at my parents’ farm learning all the tricks and things
to do when you are in a wheelchair. My dad made a lift for
the tractor so I could drive it and help with field work.
While all of this was going on, I wanted nothing more
than to get back in the program at Conestoga that I had
started. I met with the coordinator of the program and he
basically said that it was not possible to complete the program in a wheelchair. But I got help from another gentleman
who used a wheelchair and was in the industry; he told the
coordinator that there was no reason why I couldn’t do it
because he was doing it.
The College aided me with tasks that were physically
impossible for me to do while I was completing the program,
and I graduated in 2004. I had started in 2000 being disabled;
I was the first person to ever complete the program while
using a wheelchair. So now you all know a little bit about
my story. If I can give you some inspiration, it would be to
never let anyone tell you that you can’t do something because
anything is possible.
Pour le numéro d’été de la revue de l’Association canadienne de soudage,
j’ai décidé de partager mon histoire en vue de vous inspirer. En 2000, je
venais de finir l’école secondaire et avais travaillé sur une ferme porcine
pendant l’été. C’est à cette époque que j’ai pris la décision de travailler
dans l’industrie du soudage. Alors, je me suis inscrit au programme de
technologie en ingénierie du soudage du collège Conestoga. Un mois et demi
après avoir amorcé mes études, j’allais visiter la maison de mes parents pour
la fin de semaine lorsque j’ai subi un grave accident d’automobile. J’étais
à l’hôpital de Stratford quand les médecins ont constaté que mes jambes
ne fonctionnaient plus. D’après ce qu’on m’a dit — car je ne me souviens
de rien —, on m’aurait envoyé à un hôpital de London, en Ontario. J’ai
passé deux semaines moins un jour dans cet hôpital à récupérer et je ne me
souviens pas de grand-chose de ce qui s’est passé à ce moment-là non plus.
Les médecins et les infirmiers s’occupaient de moi, puis on m’a transféré au
centre de réhabilitation de Parkwood, où j’ai passé six semaines à récupérer
et à apprendre à manœuvrer mon fauteuil roulant. Je détestais vivre dans
les hôpitaux et tout ce que je voulais faire était de sortir de là. Alors, deux
mois moins un jour plus tard, on m’a autorisé à retourner chez mes parents
où je demeurais.
Mes amis et les membres de ma famille m’ont bien soutenu, ce qui m’a
aidé mieux que quiconque pourrait se l’imaginer. J’ai passé les neuf prochains
mois à travailler à la ferme de mes parents à apprendre toutes les astuces
d’un fauteuil roulant et à m’adapter à la vie dans un tel machin. Mon père a
construit un système de levage pour le tracteur afin que je puisse le conduire
et travailler moi aussi sur le terrain.
Pendant que tout cela se passait, rien ne me tenait plus à cœur que
de retourner au collège Conestoga et de poursuivre mon programme. J’ai
rencontré le coordonnateur du programme, et il m’a essentiellement dit qu’il
était impossible pour moi de terminer mon programme parce que j’étais
dans un fauteuil roulant. Mais j’ai eu de l’aide d’un autre homme qui était
confiné à son fauteuil roulant et qui travaillait dans l’industrie du soudage.
Il a dit au coordonnateur qu’il n’y avait aucune raison que je ne puisse pas
le faire, car il le faisait lui-même.
Le collège m’a donné un coup de main avec les tâches physiques que
j’étais incapable d’accomplir pendant que je terminais mon programme, et
j’ai enfin obtenu mon diplôme en 2004. J’avais commencé en 2000, l’année
où j’ai perdu ma mobilité, et j’ai été la première personne en fauteuil roulant
à terminer le programme. Alors maintenant, vous connaissez tous un peu
mon histoire. Si je peux vous inspirer un peu, ce serait en vous disant de
ne jamais laisser quelqu’un vous dire que vous ne pouvez pas faire quelque
chose, car au fond tout est possible.
Journal de l’Association canadienne de soudage • Éte 2012
9
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Director’s Message/Message du directeur
Dan Tadic
This is a very exciting and busy year for the
CWA. We have our third Annual Conference
from September 9–11 in Québec City at the
Hilton Hotel. Quebec City is one of the oldest and most beautiful European settlements
in North America. Our hotel backs on to the walled city
and the Plains of Abraham, a UNESCO World Heritage
Site, and is across the street from the Québec Government
Parliament building, a marvelous architectural treasure.
There is a lot to see and visit such as the Fortifications of
Québec, Old Québec, Place-Royale, St. Lawrence River,
Sainte-Anne-de-Beaupré Shrine, Montmorency Falls Park,
and so much more.
The conference will feature welding and NDE technologies that serve industries including construction, shipbuilding, energy, transportation, mining and aerospace.
Technical presentations will be given by some of Canada’s
top welding industry professionals. These presentations will
deal with innovations in welding technologies, applications
and research.
We also plan to have a lot of fun. We have scheduled our
annual golf tournament on Sunday, September 9 with a teeoff time starting at 11:00 AM. In the evening, we will have
our reception and award prizes to golfers. The next day we
will have a keynote address, and technical sessions, followed
by our Annual Awards dinner. Speaking of awards, we will
present the following awards:
• Robert Jacobson Award will be presented for outstanding
contributor to chapter operations.
• Michael N. Vuchnich award will be presented to an
individual who has made a significant contribution to the
welding industry during their career.
• Gold Medal for the best CWA Annual Conference Paper.
• Fellowship Award for service and advancement of welding
science, technology application, research, education and
publications.
• Productivity Award will be presented to a company that has
made an investment to improve efficiency and productivity
of their operations.
• Medallion Award will be presented to an individual in
recognition of a significant contribution to the welding
industry on an international level, representing Canada, i.e.
IIW Assemblies, standards committees, welding industry
events worldwide.
The member conference registration fee is $295 and includes
all meals and conference materials, as well as complimentary
registration for spouses. Please note that attendees to the
2012 CWA Conference will have the opportunity to earn up
Cette année s’est avérée très stimulante et chargée pour l’ACS. Nous
tiendrons notre troisième conférence annuelle à l’Hôtel Hilton de Québec
du 9 au 11 septembre. La ville de Québec est l’une des plus anciennes et plus
belles colonies européennes de l’Amérique du Nord. Notre hôtel, qui donne
sur la ville fortifiée et sur les plaines d’Abraham, un site du patrimoine
mondial de l’UNESCO, est situé juste en face des édifices de l’Assemblée
nationale de Québec, un véritable joyau architectural. Il y a beaucoup à
voir et à visiter comme les fortifications de Québec, le Vieux-Québec, la
place Royale, le Saint-Laurent, le sanctuaire de Sainte-Anne-de-Beaupré,
le parc des chutes Montmorency et bien plus encore.
La conférence portera surtout sur les technologies du soudage et des
examens non destructifs, notamment dans les industries de la construction, y
compris la construction navale, de l’exploitation minière, de l’aérospatiale et
du transport. Des présentations techniques seront offertes par quelques-uns
des professionnels du soudage les mieux qualifiés au Canada et traiteront
des innovations dans le domaine des technologies du soudage ainsi que dans
les applications et les recherches s’y rapportant.
Nous prévoyons aussi d’avoir beaucoup de plaisir. Le coup d’envoi
du tournoi de golf annuel sera donné à 11 h le dimanche 9 septembre,
et nous avons organisé une réception pour les golfeurs dans la soirée
durant laquelle nous remettrons les prix aux gagnants. Le lendemain,
nous offrirons un discours principal et des séances techniques, suivis du
souper annuel au cours duquel nous décernerons les prix et les médailles
suivants :
• Le prix Robert Jacobson sera décerné à un particulier qui a contribué
de façon exceptionnelle aux activités des sections locales de l’ACS.
• Le prix Michael N. Vuchnich sera remis à une personne qui a contribué
de manière importante à l’industrie du soudage au cours de sa carrière.
• Le prix Médaille d’or sera décerné à un auteur qui a soumis le meilleur
article lors de la conférence annuelle de l’ACS.
• Le prix du mérite sera remis pour les services rendus et les progrès
réalisés dans les secteurs de la science, de la technologie, de l’application, de la recherche, de la formation et des publications en matière
de soudage.
• Le prix de productivité sera décerné à une entreprise qui a investi
temps et argent en vue de rendre ses opérations plus efficaces et
productives.
• Le prix Médaillon sera décerné à une personne qui a apporté une
importante contribution à l’industrie du soudage sur le plan international en représentant le Canada lors d’événements importants tels que
les assemblées de l’IIS, les comités sur les normes et divers événements
au sein du secteur du soudage.
Les frais d’inscription pour les membres de l’ACS sont de 295 $. Ce
montant comprend tous les repas et les documents ainsi qu’une inscription
gratuite pour les conjoints. Veuillez noter que tous ceux qui participent
à la conférence de l’ACS de 2012 auront l’occasion de recevoir jusqu’à
0,5 crédit d’éducation permanente (CEP) en fonction de leur présence aux
séances techniques.
11
The conference will feature welding
La conférence portera surtout sur les
and NDE technologies that serve
technologies du soudage et des examens non
industries including construction,
destructifs, notamment dans les industries
shipbuilding, energy, transportation,
de la construction, y compris la construction
mining and aerospace.
navale, de l’exploitation minière, de
l’aérospatiale et du transport.
to 0.5 Continuing Education Units (CEUs) based on their
attendance at our technical sessions.
The day after the conference (September 12), we have
organized a special seminar on Welding High Strength Low
Alloy Steels (HSLA) by Marie Quintana, Technical Director
& Chief Engineer, Consumables R&D, for the Lincoln
Electric Company. This seminar will address some of the
welding challenges and outline the considerations that may
be required to overcome these challenges. Please note that
attendees of this seminar will earn 0.5 CEUs to support
professional development activities. For full details please
visit our website at www.cwa-acs.org
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Le jour après la conférence, soit le 12 septembre, nous avons organisé
un discours spécial sur les aciers haute résistance faiblement alliés (HSLA)
qui sera animé par Marie Quintana, directrice technique et ingénieure de
la division de la recherche et du développement des produits consommables pour l’entreprise Lincoln Electric. Ce colloque traitera des enjeux
associés au soudage et donnera un aperçu des points à considérer afin de
les surmonter. Veuillez noter que tous ceux qui participent à ce colloque
auront l’occasion de recevoir jusqu’à 0,5 crédit d’éducation permanente
(CEP) en vue d’appuyer leurs activités en matière de perfectionnement
professionnel. Pour de plus amples renseignements, veuillez visiter notre
site Web à l’adresse www.cwa-acs.org.
13
11/06/12 2:57 PM
Use of Process Optimization
Tools to Improve Quality
and Productivity in
Nickel Alloy Welding
by Kevin Lyttle and Philip Miller,
Praxair Technology Center, Tonawanda, New York
Abstract
The materials developed and used to meet the demanding
needs of the oil sands environment are difficult to join successfully, especially when this needs to be accomplished in a
highly productive fashion. The specialty nickel alloy consumables that are used for welding these materials, because they
provide adequate corrosion and abrasion resistance, as well
as acceptable mechanical problems, are not “welder friendly.”
They frequently exhibit poor metal transfer and flow characteristics which may result in inadequate weld penetration,
unacceptable bead appearance, high levels of spatter, and
excessive defect levels. This may result in extensive post-weld
repair and clean-up. Any arc instability encountered may also
lead to higher fume generation rates and potential overexposure
to some of the materials found in these alloys.
An understanding of shielding gas component characteristics, in combination with power supply waveform structure,
can be used to enhance the performance of these challenging
welding consumables. Arc monitoring equipment and highspeed arc photography can be used to optimize the gas blend
composition used with these consumables containing high
levels of nickel and chromium. As the gas blend composition
is adjusted to improve metal transfer characteristics and weld
bead fluidity, as well as alter weld penetration characteristics,
monitoring tools are used to optimize performance through
changes in stability. “Fine-tuning” of the gas blend is then
combined with adjustments to power supply waveform characteristics to improve productivity and produce the best overall
result. Arc monitoring tools can also be used in the field to
provide similar control over process performance in order to
optimize productivity in a welding application.
An Approach to Process Optimization
For a given welding situation, the type and thickness of the
material being joined, along with the welding process to be
used in fabrication, are generally known components of the
14
welding system to be used. Often the filler metal is specified
as well, based on the specific weld deposit it will produce from
the standpoint of strength, toughness, corrosion resistance,
and abrasion resistance. Among the choices that can be made
are the shielding gas, the type of power source and generally
the parameter set to be used to complete the weldment. The
optimization of all these components has been challenging
and often requires considerable trial and error on the part of
those doing the process development work.
The ready availability of arc monitoring equipment has
made the optimization of welding variables easier by providing graphic proof of stable metal transfer and overall system
performance. This, combined with visual observations of
weld appearance, penetration, and spatter generation, leads to
increasingly better system performance and overall productivity.
While still more often a laboratory tool, high-speed video
photography of the arc adds another layer of assurance in the
selection of system components, particularly those used in the
shielding gas. Additionally this can lead to adjustments in the
power supply wave form to improve the consistency of metal
transfer and minimize spatter generation. Taken together, visual
observations, arc monitoring, and, at times, high-speed arc
videography can be successfully used to improve welding performance and productivity in challenging welding applications.
Function and Influence of Shielding Gases
A major function of the shielding gas in GMAW is to protect the molten weld pool, the transferred consumable, and the
arc area from atmospheric contamination. In addition to this
important function, the shielding gas can play a major role in
the type of metal transfer obtained, in the shape, penetration,
and appearance of the weld bead, in the mechanical properties
of the resulting weldment, and in the amount of fume generated during the welding process.
Basic gas properties such as thermal conductivity, ionization potential, reactivity, density, and purity will influence the
L’utilisation d’outils
d’optimisation des processus
en vue d’améliorer la qualité et
la productivité du soudage des
alliages de nickel
par Kevin Lyttle et Philip Miller,
Praxair Technology Center, Tonawanda, New York, États-Unis
Résumé analytique
Il est difficile de réussir la fusion des matériaux qui sont développés
et utilisés pour répondre aux besoins de l’industrie des sables bitumineux,
surtout quand cette fusion doit être effectuée de manière très productive. Les
produits d’apport en alliage de nickel spécialisés servant à souder ces types
de matériaux sont loin d’être conviviaux, car ils procurent une résistance
adéquate à la corrosion et à l’abrasion et posent des problèmes mécaniques.
En effet, ces produits nuisent à l’efficacité du transfert de métal et aux
caractéristiques de débit susceptibles d’entraîner un manque de pénétration,
des cordons visuellement inacceptables, des taux élevés de projections et des
défauts excessifs qui risquent de nécessiter des travaux importants de réparation et de nettoyage après soudage. Un arc électrique instable pourrait,
en outre, rehausser le taux d’émanations et occasionner une surexposition à
certains des matériaux qui constituent ces alliages.
On peut améliorer le rendement de ces types de produits d’apport exigeants
en apprenant à mieux connaître les caractéristiques des composants du gaz de
protection et la structure de la forme d’onde de la source de courant, ainsi
qu’en utilisant des appareils de contrôle de l’arc et en ayant recours à la
photographie ultra-rapide de l’arc pour optimiser la composition des mélanges
de gaz qui sont utilisés avec les produits d’apport à haute teneur de nickel
et de chrome. Non seulement faut-il ajuster la composition du mélange pour
améliorer les caractéristiques de transfert du métal et la fluidité du cordon
de soudage, mais il faut aussi modifier les caractéristiques de pénétration de
la soudure et utiliser des outils de contrôle pour optimiser le rendement en
apportant des changements à la stabilité pour ensuite combiner un « réglage
minutieux » du mélange de gaz à un ajustement des caractéristiques de la
forme d’onde dans le but d’améliorer la productivité et d’obtenir les meilleurs
résultats possibles. On peut aussi utiliser les outils de contrôle de l’arc sur
le terrain pour régulariser le rendement du processus et optimiser ainsi la
productivité dans une application de soudage donnée.
Une approche visant l’optimisation des processus
Dans une situation de soudage donnée, le type et l’épaisseur du matériau
à fusionner ainsi que le procédé de soudage à utiliser en cours de fabrication
constituent généralement des composants connus du système de soudage à
utiliser. Il arrive souvent que le métal d’apport soit également précisé en
fonction du dépôt qu’il produira en ce qui concerne la résilience et la résistance à la corrosion et à l’abrasion. Parmi les choix qui s’offrent à nous, on
retrouve le gaz de protection, le type de source de courant et, généralement,
l’ensemble des paramètres à utiliser pour terminer un assemblage soudé.
L’optimisation de tous ces composants s’est révélée difficile et exige souvent
de nombreux essais et erreurs de la part de ceux qui œuvrent dans le domaine
du développement des processus.
La disponibilité immédiate des appareils de contrôle de l’arc a facilité
l’optimisation des variables de soudage en fournissant une preuve graphique
que le transfert de métal est stable et que le rendement du système est adéquat.
Cela, de même que les observations à l’œil nu de l’apparence de la soudure,
de la pénétration et de la production de projections, améliore de plus en
plus le rendement d’un système et la productivité globale.
Bien que la photographie vidéo haute vitesse de l’arc demeure plus souvent
qu’autrement un outil de laboratoire, elle ajoute un niveau supplémentaire
d’assurance dans la sélection des composants du système, en particulier ceux
qui constituent les gaz de protection. Cela pourrait entraîner des ajustements
de la forme d’onde en vue de rendre le mode de transfert du métal plus uniforme et de réduire au minimum les projections ainsi générées. Mis ensemble,
les observations à l’œil nu, le contrôle et, parfois, la vidéographie haute
vitesse de l’arc peuvent être utilisés avec succès pour améliorer le rendement
du soudage et la productivité dans des applications de soudage exigeantes.
Fonction et influence des gaz de protection
L’une des principales fonctions du gaz de protection utilisé avec le procédé GMAW est de protéger le bain de fusion, le métal d’apport transféré
et la surface de l’arc contre la contamination atmosphérique. Outre cette
importante fonction, le gaz de protection peut jouer un rôle décisif dans
le type de transfert de métal qui est obtenu, la forme, la pénétration et
l’apparence du cordon de soudure ainsi que dans les propriétés mécaniques
de l’assemblage soudé final et la quantité d’émanations générées durant le
procédé de soudage.
Les propriétés de base du gaz telles que la conductivité thermique, le
potentiel d’ionisation, la réactivité, la densité et la pureté influenceront les
caractéristiques de rendement du mélange dans des applications particulières.
Par exemple, alors que l’argon et l’hélium sont des gaz inertes, le potentiel
15
16
blend’s performance characteristics in specific applications.
For example, while argon and helium are both inert, the ionization potential of argon is significantly lower than that of
helium; this results in easier arc starting characteristics and
small droplet transfer at significantly lower currents and voltages when argon is used. The higher thermal conductivity of
helium versus that of argon makes it a better choice when a
higher heat input to the base material is desirable. The electron
emission characteristics of the cathode (in GMAW, the base
material) are improved by the formation of metallic oxides on
the base material surface. This stabilizes the arc and improves
metal transfer. Oxygen and/or carbon dioxide are added to the
shielding gas blend to provide this stabilization. For stainless
steels and high nickel alloys, hydrogen is added to the shielding gas blend to improve heat transfer characteristics, provide
arc “constriction,” and to “reduce” any oxides formed on
the surface of the weld bead. A summary of important gas
characteristics is found in Figure 1.
GMAW of High Nickel Alloys
High nickel-bearing alloys are used in aggressive environments because they supply good corrosion resistance and
excellent weld metal mechanical properties. These materials
also present weldability challenges. These nickel alloys tend to
be highly viscous when molten, exhibiting poor wetting and
transfer characteristics. These poor transfer and flow characteristics result in increased spatter levels, reduced weld travel
speeds, and lower overall welding productivity. In addition,
a tenacious oxide can form on the weld bead which requires
significant interpass and postweld cleaning, especially when
doing multipass welding. By carefully considering these characteristics, it is possible to select a blend of gases, in conjunction with specific power supply characteristics, to optimize
pulsed gas metal-arc welding performance when joining high
nickel alloys.
Density(kg/m3)
Thermal
Conductivity
(10-5W/cm °C)
Ionization
Potential (eV)
Chemical Effect
d’ionisation de l’argon est beaucoup plus faible que celui de l’hélium, ce
qui rend plus conviviales les caractéristiques d’amorçage de l’arc et incite
le transfert de peu de gouttelettes à des courants et à des tensions beaucoup
plus faibles dans le cas de l’argon. Grâce à la conductivité thermique plus
élevée de l‘hélium par rapport à celle de l’argon, l’hélium s’avère un meilleur
choix lorsqu’il est souhaitable qu’un apport de chaleur plus élevé atteigne le
matériau de base. Non seulement la formation d’oxydes métalliques sur la
surface du matériau de base améliore-t-elle les caractéristiques d’émission
d’électrons de la cathode (dans le procédé GMAW, le matériau de base),
mais elle stabilise aussi l’arc et améliore le transfert du métal. On ajoute de
l’oxygène et/ou du dioxyde de carbone au mélange de gaz de protection en
vue d’assurer cette stabilisation. Dans le cas des aciers inoxydables et des
alliages à haute teneur de nickel, c’est de l’hydrogène qu’on ajoute au mélange
afin d’améliorer les caractéristiques de transfert de chaleur, de « confiner »
l’arc et de « réduire » les oxydes qui se forment à la surface du cordon de
soudure. La figure 1 montre les importantes caractéristiques des divers gaz.
Le procédé GMAW et les alliages à haute teneur de nickel
Les alliages à haute teneur de nickel sont utilisés dans les milieux agressifs parce qu’ils offrent une bonne résistance à la corrosion et d’excellentes
propriétés mécaniques du métal fondu. Par contre, ces mêmes matériaux
occasionnent certaines difficultés quant à la soudabilité, car ils ont tendance à être hautement visqueux à la suite d’une fusion et ils présentent des
caractéristiques de mouillage et de transfert inférieures, ce qui augmente
les projections, réduit la vitesse d’avance et influence négativement la productivité globale. Une pellicule d’oxyde tenace peut aussi se former sur le
cordon, exigeant ainsi un nettoyage approfondi entre passes et après soudage,
surtout lorsqu’il s’agit d’opérations de soudage multipasses. En examinant
attentivement ces caractéristiques, il est possible de sélectionner un mélange
de gaz et des sources de courant qui optimisent le rendement du procédé
GMAW pulsé lors de la fusion d’alliages à haute teneur de nickel.
Sélection et rendement des mélanges de gaz
Des mélanges de gaz sélectionnés et prescrits pour les alliages de nickel
ont servi initialement à déterminer l’incidence de la composition du gaz de
N2
Ar
He
H2
O2
CO2
Characteristic
1.161
1.66
0.17
0.084
1.34
1.833
Shielding Gas
efficiency
24
16.3
142.2
171.5
25
14.4
Arc energy
density, transfer
stability
15.58
15.7
24.6
15.43
13.62
13.77
Arc starting
Arc Energy
density
Inactive
Inert
Inert
Reactive
Reactive
Reactive
Figure 1: Properties of Possible Shielding Gases Used for Joining
High Nickel Alloys
Figure 1: Propriétés de gaz de protection pouvant être utilisés pour fusionner des
alliages à haute teneur de nickel
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Gas Blend Selection and Performance
A selection of gas blends recommended for use with nickel
alloys was used for an initial determination of the impact of
shielding gas composition on weld performance. Bead-on-plate
and fillet welds were made using Inconel®625 (ERNiCrMo-3)
wire with the following gas blends:
- 100% argon (typical selection)
- Ar-10He-0.25CO2 (used for wallpaper application of C276
in large flues)
- Ar-50He-0.05CO2 (commercial blend – minimum CO2)
- Ar-30He-0.05CO2-2H2 (commercial blend/use of hydrogen
to concentrate arc/improve heat transfer)
- Ar-4H2-0.11 CO2 (commercial blend/maximum CO2 before
significant oxide formation/improved heat transfer with no
helium)
For this initial work, the standard waveform recommended
for use with austenitic stainless steels was selected. Visual
observations of weld bead shape, surface condition, and
penetration cross-sections were used in conjunction with arc
monitoring to determine acceptable parameter performance
windows for each gas blend.
The weld cross-sections shown in Figure 2A–E illustrate
the difference in bead shape and penetration characteristics
obtained as the gas blend composition was changed while wire
protection sur le rendement des soudures. Des cordons de soudure simples sur
tôle et des soudures d’angle ont été réalisés avec une baguette Inconel®625
(ERNiCrMo-3) et les mélanges de gaz suivants :
- 100 % d’argon (sélection normale)
- Ar, 10 He, 0,25 CO2 (utilisé pour les applications de type « papier peint »
des alliages C276 dans les grandes conduites)
- Ar, 50 He, 0,05 CO2 (mélange commercial –CO2 minimal)
- Ar, 30 He, 0,05 CO2, 2H2 (mélange commercial / utilisation d’hydrogène
pour concentrer l’arc et améliorer le transfert de chaleur)
- Ar, 4 H2, 0,11 CO2 (mélange commercial / CO2 maximal avant la formation
importante d’oxyde; amélioration du transfert de chaleur sans hélium)
Pour ce travail initial, nous avons choisi la forme d’onde prescrite pour
les aciers inoxydables austénitiques et avons observé à l’œil nu la forme du
cordon, l’état de la surface et les coupes transversales des pénétrations. Nous
avons aussi contrôlé l’arc afin de déterminer les paramètres qui convenaient
le mieux à chaque mélange de gaz.
Les coupes transversales illustrées à la figure 2 (de A à E) montrent
les différentes formes des cordons de soudure et les caractéristiques de la
pénétration obtenues à mesure que la composition du mélange de gaz était
modifiée alors que les vitesses de dévidage et d’avance demeuraient inchangées.
Il a fallu modifier quelque peu la tension pour rendre l’arc plus stable dans
le cas de certains mélanges.
Le cordon réalisé avec un gaz de protection composé entièrement
d’argon est relativement plat, et la surface est striée et « froide » le long
Figure 2: Weld
cross-sections
using Inconel 625
wire, standard SS
waveform, fixed
wire feed and
travel speeds
Figure 2 : Coupe
transversale de la
soudure avec une
baguette Inconel 625,
forme d’onde SS
standard et vitesses
de dévidage et
d’avance fi xes.
A. 100% Argon shielding
B. Ar-10He-.25CO2
C. Ar-50He-0.05CO2
D. Ar-30He-0.05CO2-2H2
E. Ar-4H2-0.11CO2
A. 100 % d’argon
B. Ar, 10 He, 0,25 CO2
C. Ar, 50 He, 0,05 CO2
D. Ar, 30 He, 0,05 CO2, 2H2
E. Ar, 4 H2, 0,11 CO2
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feed speed and travel speed were fixed. Some slight change
in voltage was required to improve arc stability with some
gas blends.
While the bead shape with 100% argon is relatively flat,
the surface is rippled and “cold” along the weld edges. Bead
surface appearance and shape are best with the four component
gas blend and penetration is improved as well.
Figure 3
A. 100% Argon – uniform V&I peaks
B. Ar-He-CO2-H2 – good transfer stability
des bords de la soudure. Le mélange composé des quatre gaz offre la meilleure
apparence et la meilleure forme de cordon ainsi qu’une pénétration optimale.
L’équipement de contrôle de l’arc standard illustré à la figure 3 supporte
les observations à l’œil nu d’une bonne stabilité de l’arc et d’un rendement
constant obtenus avec l’argon et le mélange Ar-He-CO2-H2.
Les observations vidéo à haute vitesse de chaque mélange de gaz utilisé
avec le procédé GMAW pulsé et une forme d’onde optimisée destinée à un
Figure 3
A. 100 % d’argon – tension et courant de crête uniformes
B. Ar, He, CO2, H2 – bonne stabilité lors du transfert
21
The typical arc monitor traces seen in Figure 3 support
the visual observations of good arc stability and consistent
performance with argon and Ar-He-CO2-H2 blend.
High-speed video observations) of each gas blend used
in pulsed GMAW with a wave form optimized for a typical
stainless steel shielding gas blend, produced acceptable results
with both of these shielding gases, but some inconsistency in
metal transfer (occasional short circuits or multiple droplets/
pulse) with the others.
Wave Form Optimization
With the current generation of pulsed GMAW power supplies, the welding operator only needs to know a wire type, size,
gas, and general arc setting in order to produce acceptable welds
in a variety of material types and thicknesses. The “built in”
characteristics provided by the power supply manufacturer are
tailored to different material types used with widely available,
generally non-proprietary shielding gas blends. These provide
good starting places for acceptable performance.
In order to further improve welding performance and finished bead characteristics, it is possible to alter the wave shape
used by the power supply for a particular wire type/gas blend
combination. By changing the current peak to background
ratio, it is possible to increase the heat input to the material
and generally, to increase weld penetration. Increasing the
pulse frequency and width can also impact the heat input
mélange typique pour l’acier inoxydable ont donné des résultats acceptables
avec ces deux gaz de protection. Par contre, certains autres mélanges ont
donné lieu à une discordance au niveau du transfert de métal (courts-circuits
occasionnels ou gouttelettes multiples par pulsation).
Optimisation de la forme d’onde
Avec la génération actuelle des sources de courant du procédé GMAW
pulsé, il suffit à l’opérateur de machines à souder de connaître un type de
fil, la dimension, le gaz de protection et le réglage général de l’arc pour
pouvoir réaliser des soudures acceptables dans des types et épaisseurs de
matériaux très divers. Les caractéristiques « intégrées » fournies par le
fabricant de la source de courant ciblent divers types de matériaux utilisés
avec des mélanges de gaz de protection largement disponibles et généralement
non exclusifs qui représentent des bons points de départ pour l’obtention
d’un rendement acceptable.
Afin d’améliorer davantage le rendement du soudage et les caractéristiques du cordon de soudure fini, il est possible de modifier la forme
d’onde utilisée par la source de courant pour un type de fil particulier et
un mélange de gaz combinés. En modifiant le rapport entre le courant de
pointe et le courant de base, il est possible d’augmenter l’apport thermique qui atteint le matériau et d’améliorer généralement la pénétration de
la soudure. L’augmentation de la fréquence et de la largeur d’impulsion
peut aussi avoir un effet sur l’apport thermique et la pénétration obtenus.
Finalement, les durées de montée et de descente du courant de pulsation
peuvent influer sur la « sensation » ou la stabilité de l’arc et son attrait
général pour l’opérateur de machine à souder.
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and penetration obtained. Finally, the pulse current rise and
fall times can affect the “feel” or stability of the arc and its
overall operator appeal.
Prototype Wave Form for High Nickel Alloys
By increasing the pulse height, reducing the pulse frequency, and slowing the current fall time, improved wetting
and penetration were obtained in bead-on-plate welds with
Inconel 625 filler wire. As seen in Figure 4, the prototype
wave form increases arc stability and improves the weld bead
characteristics with the Ar-He-CO2-H2 shielding gas blend.
Similar performance improvements are also noted when this
same wave form is used with 100% argon shielding. Additional
Figure 4A: Standard SS waveform – Freq-135Hz, Pulse peak 2.0,
Downslope-800A/msec; Ar-He-CO2-H2 Shielding
Forme d’onde prototype pour les alliages à haute teneur de
nickel
En augmentant la hauteur d’impulsion, en réduisant la fréquence
d’impulsion et en ralentissant la durée de descente du courant, il est possible
d’obtenir un meilleur mouillage et une meilleure pénétration dans les cordons
de soudure simples sur tôle réalisés avec une baguette de soudage Inconel 625.
Comme l’illustre la figure 4, la forme d’onde prototype augmente la stabilité de
l’arc et améliore les caractéristiques du cordon de soudure lorsqu’un mélange
de gaz de protection composé d’argon, d’hélium, de dioxyde de carbone et
d’hydrogène lourd est employé. On remarque également une amélioration
semblable du rendement quand cette même forme d’onde est utilisée avec
un gaz de protection composé entièrement d’argon. Une observation vidéo
à haute vitesse additionnelle (figure 5) a aussi confirmé que, dans le cas des
Figure 4A: Forme d’onde SS standard – Fréquence : 135 Hz, crête d’impulsion :
2,0, pente décroissante : 800 A/ms, gaz de protection : Ar, He, CO2, H2
23
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15/05/12 4:01 AM
09/06/12 6:33 AM
Figure 4B: Prototype Inconel waveform; Freq-97 Hz, Pulse peak
2.6, Downslope-600A/msec
Ar-He-CO2-H2 Shielding
Figure 4B : Forme d’onde prototype Inconel : fréquence : 97 Hz, crête
d’impulsion : 2,6, pente décroissante : 600 A/ms, gaz de protection :
Ar, He, CO2, H2
high-speed video work (Figure 5) confirmed the broader arc
shape and single drop per pulse transfer with the optimized
wave form for high nickel alloys.
alliages à haute teneur de nickel, l’arc possédait une forme plus large, et le
transfert se produisait avec une seule goutte de métal fondu transférée vers
le cordon de soudure en présence d’une forme d’onde optimisée.
Next Steps
Prochaines étapes
Additional wave form modification and/or gas blend
composition changes will be investigated for additional alloy
types and for different application areas. Smaller diameter
pipe welding is of particular interest. Also, the impact of wave
form/gas composition on travel speed and the minimization
of distortion will be determined.
D’autres modifications au niveau des formes d’onde et/ou des compositions
de mélanges de gaz feront l’objet d’un examen plus approfondi pour d’autres
types d’alliages et d’autres domaines d’application. Le soudage de tuyaux
de plus petit diamètre revêt un intérêt particulier. De plus, l’incidence de
la combinaison forme d’onde-composition de gaz sur la vitesse d’avance et
la minimisation de la distorsion seront déterminées.
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Figure 5: Ar-HeCO2-H2/
Prototype Inconel
Waveform
One droplet/pulse is
achieved with this gas/
waveform combination
Figure 5: Gaz de protection :
Ar, He, CO2, H2, forme d’onde
prototype Inconel, une gouttelette/
impulsion est obtenue avec cette
combinaison de gaz et de forme
d’onde
Summary
Sommaire
The use of wave form modification in conjunction with
selected mixtures of shielding gases illustrates a promising
approach to improving welding characteristics in difficult-tojoin materials. Understanding the contribution of each gas
blend component and its interaction with a power supply waveform is further enhanced by using arc monitoring equipment to
support and confirm visual observations. The relative ease of
producing high-speed video also improves the understanding
of how these variables interact to either improve or interfere
with arc stability and stable metal transfer.
La modification de la forme d’onde et la sélection de mélanges de
gaz illustrent une approche prometteuse quant à l’amélioration des
caractéristiques du soudage dans des matériaux difficiles à fusionner. Il
est possible de mieux comprendre la contribution de chaque composant
d’un mélange de gaz et ses interactions avec la forme d’onde lorsqu’on
utilise un appareil pour contrôler l’arc en vue d’appuyer et de confirmer
les observations à l’œil nu. La facilité relative de produire une vidéo à
haute vitesse nous aide aussi à mieux comprendre comment ces variables
interagissent en vue d’améliorer la stabilité de l’arc et le transfert de métal
ou de leur nuire.
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Post Weld Heat Treatment –
Taking the Stress
Out of Your Job
By Harry Hall
For all the skill and technology that goes into producing high
quality welds, the ultimate performance of a weld and the
material being joined can depend on the post-weld heat treatment that occurs after the welding is complete.
One of the most frequent types of heat treating processes
is post-weld heat treating (PWHT) or more commonly known
as “stress relieving.” During welding, microstructural changes occur in the heat affected zones and the deposited weld
material. Depending on the metals being welded, varying
degrees of hardening can occur. In the region of the weld
itself, material is heated to its melting point and an as-cast
structure is present after welding. Immediately adjacent to these
areas, the base material reaches austenitizing temperatures
and subsequently cools when welding is complete. As this
28
Traitement thermique après
soudage – Comment éliminer les
contraintes liées à votre travail
Par Harry Hall
Pour toutes les compétences et les technologies qui entrent dans
la fabrication de soudures de qualité, le rendement optimal d’une
soudure et du matériau à souder peuvent, à la fin, dépendre du
traitement thermique après soudage.
Une des méthodes de traitement thermique utilisées le plus fréquemment est
le traitement thermique après soudage, plus communément appelée « traitement
de relaxation des contraintes ». Durant le soudage, des changements microstructuraux surviennent dans la zone thermiquement affectée ainsi que dans le métal
déposé. Les degrés de dureté dépendent des métaux à souder. Dans la région
de la soudure elle-même, le matériau est chauffé jusqu’à son point de fusion et
une structure brute de coulée est présente après soudage. Le matériau de base
immédiatement adjacent à ces zones atteint des températures d’austénitisation,
puis se refroidi une fois le soudage terminé. Le matériau se transforme en diverses
structures, notamment en martensite, en bainite ou en perlite, à mesure qu’il se
29
Stress relieving also reduces high stresses
Le traitement de relaxation des contraintes
from cold forming, bending, machining
réduit aussi les contraintes élevées
and grinding.
occasionnées par le formage à froid, le pliage,
material cools, it transforms into varying structures including
martensite, bainite and pearlite. These mixed structures result
in adverse compression and tension stresses within these heat
affected zones that can give rise to cracking and facture. It is
crucial that the stresses created within the hardened zones in
and around the weld be reduced. In ferritic materials, PWHT
improves the toughness of the heat affected zones thereby
substantially reducing the risk of failure during the service life
of the product. Stress relieving also reduces high stresses from
cold forming, bending, machining and grinding. Austenitic
and non-ferrous materials also undergo PWHT to improve
resistance to environmental damage.
In order to eliminate stresses in the weld areas, items must
be heated to a temperature that is determined by the grade
of the metal and in accordance with governing codes. This
temperature is held for a specific time period determined by
material thickness while the weld area microstructure transforms metallurgically. After the “hold” or “soak” time, the
product is cooled in a carefully controlled manner. The rate
of cooling is crucial as some materials can crack or distort
if cooled too rapidly. Alloyed materials such as 43-series,
41-series, 86-series steels or many other oil-quenching grades
l’usinage et le meulage.
refroidi. Ces structures mixtes occasionnent des contraintes de compression et de
traction nuisibles dans ces zones thermiquement affectées qui peuvent entraîner
des fissures et des ruptures. Il est donc essentiel de réduire les contraintes qui
se forment dans ces zones situées à l’intérieur et autour de la soudure. Dans les
matériaux ferritiques, le traitement thermique après soudage améliore la résilience
des zones thermiquement affectées, réduisant ainsi de manière considérable les
risques de rupture durant la vie utile du produit. Le traitement de relaxation
des contraintes réduit aussi les contraintes élevées occasionnées par le formage à
froid, le pliage, l’usinage et le meulage. Les matériaux austénitiques et non ferreux
subissent également un traitement thermique après soudage afin d’améliorer leur
résistance aux dommages environnementaux.
Afin d’éliminer les contraintes dans la zone soudée, il faut chauffer les pièces
à une température qui est déterminée par la nuance du métal en respectant les
codes pertinents. Cette température est maintenue pendant une période donnée
qui est déterminée par l’épaisseur du matériau alors que la microstructure de la
zone soudée se transforme métallurgiquement. Après le temps de « maintien » ou
de « trempage », le produit est refroidi et scrupuleusement contrôlé. La vitesse
de refroidissement et cruciale puisque certains matériaux peuvent se fissurer ou
se déformer s’ils sont refroidis trop rapidement. Les matériaux alliés, tels que les
aciers de série 43, 41 ou 86 ainsi que plusieurs autres types d’aciers trempés à
l’huile, sont les plus susceptibles aux ruptures puisque, une fois le soudage terminé,
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of steel are most susceptible to fracture because martensite is
the most prevalent microstructure in the post-welding heataffected zones of these materials. This microstructure has
the highest propensity of creating adverse stresses that lead
to fracture. When the PWHT is complete, the yield strength,
ultimate tensile strength and ductility of the welded component
will approach its pre-weld state.
The heat treat process must be carefully planned and executed to manage the critical variables in a manner that always
achieves the desired results. One effective practice is to use
contact thermocouples that are attached directly to the part.
Monitoring the temperature of the part provides greater process
accuracy than is obtainable by monitoring only the temperature
of the furnace chamber. Anything less than a flawlessly executed
heat treatment could be detrimental to the finished product.
It is important to adhere to specifications and codes such as:
ASME Boiler and Pressure Vessel Code; ANSI B31.1 & B31.3
for heat treating chrome-molybdenum steels for piping; CSA
W59 post-weld heat treatment of weldments as well as a variety
of customer-specific requirements.
Pressure vessels are stress-relieved to ensure that they will
stand up to rigorous service in the field and will have a long,
incident-free operational life. After heat treating, vessels often
require additional processes such as hydrostatic testing or grit
blasting and painting.
Welding technology is constantly advancing and heat treatment capabilities must continuously evolve as well. Some of the
Dans les matériaux ferritiques, le traitement
thermique après soudage améliore la résilience
des zones thermiquement affectées, réduisant
ainsi de manière considérable les risques de
rupture durant la vie utile du produit.
la martensite est la microstructure que l’on retrouve le plus fréquemment dans les
zones thermiquement affectées de ces matériaux. Cette microstructure est la plus
apte à produire des contraintes nuisibles qui entraînent des fissures. Une fois le
traitement thermique après soudage terminé, la limite d’élasticité, la résistance à
la traction et la ductilité de l’assemblage soudé approchera son état avant soudage.
Il est important de bien planifier le processus de traitement thermique et de
l’exécuter soigneusement afin de bien gérer les variables essentielles et de toujours
obtenir les résultats souhaités. Un moyen efficace d’y parvenir est d’utiliser des
thermocouples à contact fixés directement à la pièce. Il est plus efficace d’assurer
la précision du processus en contrôlant bien la température de la pièce qu’en ne
contrôlant que la température dans la chambre du four. Si le traitement thermique n’est pas exécuté de façon impeccable, la qualité du produit fini pourrait
en souffrir. Il importe aussi d’adhérer aux spécifications et aux codes tels que
le Boiler and Pressure Vessel Code de l’ASME, les normes ANSI B31.1
et B31.3 pour le traitement thermique des aciers au chrome-molybdène destinés
aux tuyaux, la norme CSA W59 pour le traitement thermique après soudage des
assemblages soudés ainsi que les exigences des clients.
Les récipients sous pression sont soumis à un traitement de relaxation des
contraintes afin d’assurer qu’ils pourront résister à une utilisation rigoureuse sur
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most challenging components to heat treat are the very large and
complex tooling for the new Boeing 787 Dreamliner and Airbus
A350. Some of these tools are made of Invar 36, a high nickel
alloy resistant to growth, and are used in the manufacture of
composite fuselage and wing sections. Due to the immense size
and welding complexity of these tools, distortion often occurs
after welding. AMT has perfected a heat treating process to
straighten these tools within 5.08mm [0.20 inch] flatness over
18.3m [60 feet] of tool length. In conjunction with the customerspecified full anneal procedure, these tools are typically heated
at 10C [50 °F] per hour from ambient to 732C [1350 °F], held
at temperature for 2 hours and subsequently cooled at 10C [50
°F] per hour to 316C [600 °F]. Significant time is spent in the
setup of the furnace car including laser leveling the supports,
calculating and strategically placing multiple weights on top
of the tool in order to help improve or maintain its flatness.
AMT has a proven track record of successfully straightening
many complex structures over the years.
Heat treating nuclear power components, both large and
small, requires extra care. Often these products have very thick
cross sections and when they are welded, a weld prep or bevel
is filled with many passes of overlying weld bead. This process
creates a large heat-affected zone which requires meticulous
attention to ensure that the heat treatment process removes
the residual stresses. As described previously, each layer of
welding leads to adverse stresses due to the formation of mixed
microstructures in the heat affected zones. This phenomenon
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le terrain et qu’ils auront un long cycle de vie opérationnel sans incident. Après
le traitement thermique, les récipients exigent souvent des procédés additionnels
tels qu’un essai hydrostatique, un nettoyage par sablage ou l’application d’une
couche de peinture.
Les techniques de soudage sont en constante évolution et, par conséquent, les
méthodes de traitement thermique doivent aussi évoluer constamment. Certaines
des composantes qui sont difficiles à gérer dans le cas du traitement thermique
consistent en des outillages qui s’avèrent trop larges et complexes pour les nouveaux
appareils Boeing 787 Dreamliner et pour l’Airbus A350. Certains de ces outils
sont fabriqués à partir d’Invar 36, un alliage à haute teneur de nickel qui résiste
à l’étalement et qui sert à la fabrication de fuselages en matériaux composites et
de profils d’ailes. En raison de la taille colossale de ces outils et de la complexité
du soudage qui y est associé, il se produit souvent une distorsion après soudage.
AMT a perfectionné un procédé de traitement thermique visant à redresser les
outils à une planéité d’au moins 5,08 mm (0,200 po) sur une longueur d’outil de
plus de 18,3 m (60 pi). Conjointement à la procédure de recuit complet spécifiée par
le client, ces outils sont normalement chauffés à 10 °C (50 °F) par heure à partir
d’une température ambiante en allant jusqu’à 732 °C (1 350 °F). Cette température
est maintenue pendant deux heures et puis baissée jusqu’à 10 °C (50 °F) par heure
pour finalement atteindre 316 °C (600 °F). Un temps considérable est consacré au
montage du chariot de four, y compris le nivelage au laser des supports, le calcul
et le placement stratégique des multiples poids sur le dessus de l’outil afin d’obtenir
une meilleure planéité et de la maintenir. AMT s’est bâti un solide dossier au fil
des ans en matière de redressement efficace de structures complexes.
Le traitement thermique de composants d’énergie nucléaire — tant grands
que petits — exige une vigilance accrue. Ces éléments possèdent souvent des
sections transversales très épaisses et lorsqu’ils sont soudés, il est nécessaire de
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In ferritic materials, PWHT improves the
is exacerbated and multiplied with every welding pass and the
additive stresses are a problem waiting to happen. For these
sensitive components, it is very important to avoid adding
any additional thermal stresses to the parts during the stress
relieving cycle, therefore it is crucial that they are heated very
slowly and accurately up to the stress relieving temperatures,
held for the specified time and then cooled in the same manner.
Accurate control is the key to a successful process.
AMT employed an innovative approach in thermally bending
large sections of pipe that form the main span of the Humber
River pedestrian bridge in Toronto. Specially designed saddle
supports held the pipes and calculated amounts of weight were
strategically placed on inverted saddles on top of the pipes to
ensure gently curved arcs were formed during heat treating. In
total, 28 pipe sections, 8m [26 feet] long, 1219mm [48 inches] in
diameter with wall thicknesses from 19 to 25.4mm [0.75 to 1.00
inch] were processed in our largest furnace. The bridge design
has won architectural awards and continues to receive positive
pictorial recognition in many media articles.
chevaucher plusieurs cordons afin de préparer la soudure. Ce procédé produit
une large zone thermiquement affectée qui requiert une attention méticuleuse
afin d’assurer que le traitement thermique a éliminé toutes les contraintes résiduelles. Comme nous l’avons décrit précédemment, chaque passe de remplissage
entraîne des contraintes nuisibles en raison de la formation de microstructures
mixtes dans les zones thermiquement affectées. Ce phénomène est exacerbé et
multiplié avec chaque passe et les contraintes supplémentaires constituent un
problème potentiel. Dans le cas de ces éléments sensibles, il est très important
d’éviter d’ajouter des contraintes thermiques additionnelles sur les pièces durant
le traitement de relaxation des contraintes. Par conséquent, il est aussi crucial de
les chauffer très lentement et précisément jusqu’à l’obtention des températures de
traitement de relaxation des contraintes, de maintenir cette température pendant
une période donnée, puis de les refroidir de la même manière. Un contrôle intensif
est la clé d’un procédé réussi.
AMT a adopté une approche novatrice en ce qui concerne le pliage thermique
des larges sections de tuyaux qui forment la travée principale de la passerelle à
piétons de la rivière Humber à Toronto. Des appuis sur selle spécialement conçus
ont été installés en vue de retenir les tuyaux et des poids ont été calculés et placés
stratégiquement sur des selles inversées installées sur le dessus des tuyaux afin
d‘assurer que des arcs légèrement incurvés se formeraient durant le traitement
thermique. Au total, 28 tronçons de tuyaux mesurant 8 m (26 pi) de long et 1
219 mm (48 po) de diamètre avec des épaisseurs de paroi de 19 à 25,4 mm (0,75
à 1,00 po) ont été traités dans notre plus grand four. La passerelle de la rivière
Humber a déjà gagné des prix d’architecture et continue d’être mise en valeur
dans de nombreux articles publiés par les médias.
Harry Hall is president of Aberfoyle Metal Treaters.
Harry Hall est président de Aberfoyle Metal Treaters.
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substantially reducing the risk of failure during
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It Takes Two: Benefits of
Using Laser Beam Welding
Together with Electron
Beam Welding
Ideal for complex geometries and superior metallurgy
By John Lucas, Process Development Technician, Joining Technologies
Proponents of laser beam welding (LBW) and electron beam
(EBW) welding each pronounce the singular praises of their
favoured technology, but often the best solution for a customer
is to use both technologies together. Both processes are well
suited to joining of components with complex geometries, and
capable of meeting the most stringent industry demands for
metallurgical characteristics of the final assembly.
Having both laser and electron beam technologies in a
single facility can streamline the manufacturing process when
a component’s design incorporates multiple weld joints separately tailored for one process or the other. Examples include
sensors, medical devices, and products that require an inert gas
or vacuum to be sealed within the finished part.
Laser processing is required either when the size of the final
assembly is too large for an EB welding chamber, some component in an assembly is incompatible with vacuum processing
(such as a liquid or gas), or when the weld is inaccessible to
an electron beam source. Electron beam will be the primary
choice when the completed assembly must be sealed with
internal components under vacuum, when weld penetrations
exceed 1.27cm [0.5 inch], when the material is challenging to
initiate laser coupling, or when the weld must not be exposed
to atmospheric conditions until it has cooled to an acceptable
temperature. Examples are aerospace welding of titanium
and its alloys, and many refractory metals such as tungsten,
niobium, rhenium, and tantalum.
Laser beam welding – Simpler tooling and
shorter cycle times
Laser welding energy sources utilize either a continuous wave
(CW) or pulsed output of photons. With CW systems, the laser
beam is always on during the welding process. Pulsed systems
are modulated to output a series of pulses with an off time
between those pulses. With both methods, the laser beam is
optically focused on the workpiece surface to be welded. These
laser beams may be delivered directly to the part via classical
36
hard-optics, or through a highly flexible fiber optic cable capable
of delivering the laser energy to distant workstations.
It is the high energy density of the laser that allows the
surface of the material to be brought to its liquidus temperature rapidly, allowing for a short beam interaction time
compared to traditional welding methods such as GTAW
(TIG welding) and similar processes. Energy is thus given
less time to dissipate into the interior of the work-piece. This
results in a narrow heat-affected zone and less fatigue debit
to the component.
Beam energy output can be highly controlled and modulated
to produce arbitrary pulse profiles. Weld seams may be produced
by overlapping individual pulses, which reduces heat input by
introducing a brief cooling cycle between pulses, an advantage
for producing welds in heat sensitive materials.
Salay Stannard, materials engineer for Joining Technologies,
an East Granby, Connecticut-based innovator in laser cladding,
Il en faut deux : les avantages
d’utiliser ensemble le procédé
de soudage par faisceau laser
(procédé LBW) et le procédé de
soudage par faisceau d’électrons
(procédé EBW)
Idéal pour les géométries complexes et la métallurgie supérieure
Par John Lucas, technicien en développement des procédés à la socié té
Joining Technologies
Ceux qui préconisent l’un ou l’autre de ces deux procédés
(procédé LBW ou EBW) ne cessent de faire l’éloge de leur technologie préférée, mais la meilleure solution pour un client est
souvent de combiner ces deux procédés car ils conviennent tous
les deux à l’assemblage de composants dotés d’une géométrie
complexe et peuvent répondre aux exigences industrielles les
plus rigoureuses en ce qui concerne les caractéristiques métallurgiques de l’assemblage final.
Une installation qui a recours à ces deux technologies peut rationaliser
son processus de fabrication lorsque la conception d’un composant intègre
de multiples joints de soudage qui s’adaptent séparément à l’un ou l’autre de
ces deux procédés (p. ex., les capteurs, les dispositifs médicaux et les produits
exigeant un gaz inerte ou des vides à sceller à l’intérieur d’une pièce finie).
On doit utiliser le procédé au laser lorsque la taille de l’assemblage final
est trop grande pour une chambre de soudage à faisceau d’électrons, que l’un
des composants dans un assemblage est incompatible avec le procédé sous
vide (comme un liquide ou un gaz) ou que la soudure est inaccessible à une
source de faisceau d’électrons. Le faisceau d’électrons demeure le premier choix
lorsqu’on doit fixer l’assemblage final à des composants internes sous vide, que
les pénétrations des soudures dépassent 1,27 cm (½ po), que le matériau rend
difficile l’initiation du couplage du laser ou que la soudure ne doit pas être
exposée à des conditions atmosphériques avant d’avoir d’abord été refroidie
jusqu’à une température acceptable (p. ex., le soudage aérospatial du titane
et de ses alliages et de plusieurs métaux réfractaires tels que le tungstène, le
niobium, le rhénium et le tantale).
qui comprend une pause entre chaque pulsation. Dans ces deux méthodes, le
faisceau laser cible optiquement la surface de la pièce à souder. Ces faisceaux
laser peuvent être livrés directement sur la pièce au moyen d’optiques rigides
classiques ou par l’intermédiaire d’un câble à fibres optiques très souple
pouvant livrer l’énergie laser à des postes de travail à distance.
La haute densité d’énergie du laser permet à la surface du matériau
d’atteindre rapidement sa température liquide, ce qui raccourcit la durée
d’interaction du faisceau par rapport aux méthodes de soudage traditionnelles
comme le procédé GTAW (procédé TIG) et les procédés de soudage semblables.
Cela laisse moins de temps à l’énergie de se dissiper à l’intérieur de la pièce à
souder, de sorte que la zone thermiquement affectée est plus étroite et que le
débit de fatigue qui se dirige vers le composant est moindre.
Il est possible de bien maîtriser et moduler le rendement énergétique du
faisceau en vue de produire des profils d’impulsion arbitraires. On peut aussi
Le soudage par faisceau laser – un outillage plus simple et
des cycles de moindre durée
Les sources d’énergie du soudage par faisceau laser utilisent une onde
continue ou une sortie pulsée de photons. Avec les systèmes à onde continue,
le faisceau laser est toujours en fonction durant le procédé de soudage, alors
que les systèmes pulsés sont modulés afin de produire une série d’impulsions
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It is the high energy density of the laser that
La haute densité d’énergie du laser permet à
allows the surface of the material to be brought
la surface du matériau d’atteindre rapidement
to its liquidus temperature rapidly, allowing
sa température liquide, ce qui raccourcit la
for a short beam interaction time compared to
durée d’interaction du faisceau par rapport aux
traditional welding methods such as GTAW (TIG
méthodes de soudage traditionnelles telles que
welding) and similar processes.
le procédé GTAW (procédé TIG) et les procédés
semblables.
electron beam and laser welding applications, notes that CW
lasers can achieve penetrations up to and exceeding 1.27cm [0.5
inch], while pulsed lasers typically achieve only 0.076–0.114cm
[0.03–0.045 inches]. She says, “These results may vary between
laser systems and are largely dependent on processing parameter
choice and joint design.” Figure 1 depicts the construction of a
solid-state laser welding system.
Stannard adds, “Since the heat source in this type of welding
process is the energy of light, the weld material’s reflectivity
should be considered. For example, gold, silver, copper and
aluminum require more intense energy input. Once melted,
the reflectivity is reduced and the thermal conductance of the
process progresses to achieve penetration.”
As noted, the laser’s high power density results in small
heat-affected zones and ensures that critical components are
unharmed. This has particular advantage for surgical instruments, electronic components, sensor assemblies and many
other precision devices. Unlike EBW, LBW does not generate
any x-rays and is easily manipulated with automation and
robotics. Generally, LBW has simpler tooling requirements as
well, and there are no physical constraints of a vacuum chamber. Shorter cycle times translate to cost advantages without
sacrificing quality. Table 1 lists the advantages of continuous
wave and pulse LBW.
réaliser des joints à souder en chevauchant chaque impulsion, ce qui réduit
l’apport de chaleur en introduisant un bref cycle de refroidissement entre
chaque pulsation. Cette technique est avantageuse lorsque l’on veut réaliser
des soudures dans des matériaux thermosensibles.
Salay Stannard, ingénieure en matériaux à la société Joining Technologies
— société novatrice en rechargement laser et en applications associées au soudage par faisceaux d’électrons et par faisceaux laser située à East Granby et
établie au Connecticut, aux États-Unis — souligne que les lasers à onde continue
peuvent atteindre des pénétrations allant jusqu’à et dépassant même 1,27 cm
(0,5 po), alors que les lasers pulsés n’atteignent normalement une pénétration
que de 0,076 à 0,114 cm (0,03 à 0,045 po). Selon elle, « ces résultats peuvent
varier d’un système laser à l’autre et dépendent largement des paramètres de
traitement que le soudeur aura choisis ainsi que de la conception du joint. »
La figure 1 montre la construction d’un système de soudage par faisceau laser
à semi-conducteurs.
Madame Stannard ajoute que « comme la source de chaleur dans ce type
de procédé de soudage consiste en une énergie lumineuse, on devrait tenir
compte de la réflectivité du matériau de soudage. Par exemple, l’or, l’argent,
le cuivre et l’aluminium exigent un apport énergétique plus intense. Une fois
que le métal a fondu, la réflectivité est réduite et la conductance thermique
du procédé progresse pour atteindre la pénétration. »
Tableau 1 - Avantages du soudage par faisceau laser
Table 1 - Advantages of Laser Welding
Lower capital equipment costs – cost advantage over EBW
• No physical constraints of an enclosure or vacuum
chamber enables simplified setup, rapid cycling, and
less complex single station tooling
Shorter cycle than EBW times translate to lower cost
Simpler tooling requirements than EBW
Small heat affected zone
Coût inférieur des biens équipements – des économies de coûts par
rapport au procédé EBW
• Aucune contrainte physique d’un boîtier ou d’une chambre à vide,
permettant un montage simplifié, des cycles rapides et un outillage
à poste unique moins complexe
Cycle plus court que celui du procédé EBW, ce qui se traduit par des
coûts inférieurs
Exigences d’outillage plus simples par rapport au procédé EBW
Petite zone thermiquement affectée
Scalable (1 laser servicing several platforms)
Échelonnable (un seul laser desservant plusieurs plateformes)
Many OEM’s support the technology
Plusieurs FEO appuient la technologie
Lower training costs than EBW
Frais de formation moins élevés par rapport au procédé EBW
No x-rays generated
Aucune production de rayons X
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Widely accepted across many industries, EBW permits
the welding of refractory and dissimilar metals that are typically unsuited for other methods. As shown on Figure 2, the
workpiece is bombarded with a focused stream of electrons
travelling at extremely high speed. The kinetic energy of the
electrons is converted to heat energy, which in turn is the
driving force for fusion. Usually no added filler material is
required or used, and post-weld distortion is minimal. Ultrahigh energy density enables deep penetration and high aspect
ratios, while a vacuum environment ensures an atmospheric
gas contamination free weld that is critical for metals such
as titanium, niobium, refractory metals, and nickel-based
super-alloys.
However, the main necessity for operating under vacuum is
to control the electron beam precisely. Scattering occurs when
electrons interact with air molecules; by lowering the ambient
pressure electrons can be more tightly controlled.
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control of both the diameter of the electron beam and the travel
speed allows materials from 0.0254mm [0.001 inch] to several
centimetres thick to be fused together. These characteristics
make EBW an extremely valuable technology.
The process puts a minimal amount of heat into the workpiece, which produces the smallest possible amount of distortion
and allows finish machined components to be joined together
without additional processing. Table 2 lists the main advantages
of EB welding.
Table 2 - Advantages of EB Welding
Welding in a vacuum ensures no gas contamination
Deeper penetration than LBW with high aspect ratios
Energy absorption independent of material or surface
conditions
Similar heat affected zone to LBW
Permits welding of refractory and dissimilar metals not
weldable with conventional welding processes
Proven track record, widely accepted
Included in many welding specifications
L’une des industries dans lesquelles le procédé
par faisceau d’électrons (procédé EBW) est de
plus en plus employé est celle de la fabrication
de turbocompresseurs destinés aux moteurs
diesel. Ce procédé connaît une popularité
grandissante étant donné qu’il peut grandement
améliorer l’efficacité des moteurs.
Tel qu’il a été mentionné, la haute densité de puissance du laser produit
une petite zone thermiquement affectée et assure que les composants essentiels
ne sont pas endommagés. Cela est particulièrement avantageux dans le cas des
instruments chirurgicaux, composants électroniques, ensembles de capteurs
et plusieurs autres appareils de précision. Contrairement au procédé EBW,
le procédé LBW ne génère aucun rayon X et est facilement manipulé grâce
à l’automatisation et à la robotique. Généralement, les exigences en matière
d’outillage du procédé LBW sont plus simples, et la chambre à vide ne présente
aucune contrainte physique. Les temps de cycle plus courts se traduisent par
des économies de coûts sans qu’il ne soit nécessaire de compromettre la qualité
de la soudure. Le tableau 1 indique les avantages du système à onde continue
et du procédé de soudage par faisceau laser pulsé.
Le soudage par faisceau d’électrons – une pureté plus
élevée et une pénétration plus profonde de la soudure
Largement accepté dans de nombreuses industries, le procédé EBW permet
le soudage de métaux réfractaires et différents qui, normalement, ne conviennent
pas à d’autres méthodes de soudage. Comme l’illustre la figure 2, la pièce à
souder est bombardée par un jet concentré d’électrons qui se déplacent à des
vitesses extrêmement élevées. L’énergie cinétique des électrons est convertie
en énergie thermique qui, à son tour, constitue la force motrice de la fusion.
Normalement, il n’est pas nécessaire d’ajouter ni d’utiliser un matériau d’apport,
et la distorsion après soudage est minimale. La densité d’énergie extrêmement
élevée permet d’atteindre une pénétration profonde et d’obtenir un rapport de
forme élevé, alors qu’un environnement sous vide assure que la soudure n’est
pas contaminée par le gaz atmosphérique essentiel aux métaux tels que le
titane, le niobium, les métaux réfractaires et les superalliages à base de nickel.
Cependant, il est surtout essentiel de réguler avec précision le faisceau
d’électrons lors d’une opération sous vide. Une diffusion survient lorsque
les électrons interagissent avec les molécules d’air, de sorte qu’on peut mieux
réguler les électrons en réduisant la pression ambiante.
Les chambres sous vide d’aujourd’hui sont munies de joints d’étanchéité et
de capteurs de vide ultramodernes ainsi que de systèmes de pompage à haut
rendement qui permettent une évacuation rapide. Grâce à ces caractéristiques, il
est possible de concentrer le faisceau d’électrons à des diamètres de 0,3 à 0,8 mm.
En intégrant le plus récent microprocesseur à commande numérique par
ordinateur et la surveillance des systèmes visant à permettre la manipulation
supérieure des pièces, il est maintenant possible de joindre des pièces de diverses
dimensions et masses en évitant la fonte excessive des plus petits composants.
En régulant avec précision le diamètre du faisceau d’électrons et la vitesse
d’avance, il est possible de fusionner des matériaux allant de 0,0254 mm (0,001
po) à plusieurs centimètres d’épaisseur. Ces caractéristiques font du procédé
EBW une technologie extrêmement intéressante.
Ce procédé permet de réduire au minimum la quantité de chaleur qui
atteint la pièce à souder, ce qui, à son tour, minimise la distorsion et permet
41
He adds, “The cleanliness of the
welding environment is one variable that
you just don’t have to worry about. In
addition to providing the ideal welding
environment, new EB welding controls
allow for fast electromagnetic deflection of the beam, which allows the heat
input of the weld and surrounding area
to be customized for optimum material
properties.”
For example, this rapid deflection
allows preheating, welding and post
heating simultaneously just by rapidly
According to John Rugh, marketing
and general sales manager for Enfield,
Con ne cticut-bas e d PTR-Pre c ision
Technologies, Inc., EBW is a process
that will be in use for a long time. “Since
most EB welding is performed inside a
vacuum chamber, it is an excellent fit for
joining advanced materials used in such
industries as aerospace, power generation,
medical and nuclear, which need to be
produced in a vacuum environment to
protect them from oxygen and nitrogen
found in an open air environment.”
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Vweld: 40 cm/min
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is being increasingly
utilized is the manufacture
of turbochargers for
diesel engines, which
are growing in popularity
due to their potential to
greatly improve engine
efficiency.
moving the beam location, focus and
power levels. This provides the ability to weld difficult or “impossible to
weld” alloys.
An area where EBW is being increasingly utilized is the manufacture of
turbochargers for diesel engines, which
are growing in popularity due to their
potential to greatly improve engine
efficiency. Turbochargers are employed
to pre-pressurize the air going into the
diesel engine to higher than atmospheric
levels, thus providing more oxygen for the
combustion process.
Geoffrey Young, general manager
of Massachusetts-based Cambridge
Vacuum Engineering, commented, “We
are seeing many modern passenger car
and commercial vehicle engines that
are being equipped with turbochargers.
Manufacturers of these units had conventionally used inertia friction welding
techniques to join the investment cast,
Inconel® wheel to the carbon steel shaft.
Although this joining method produced
a joint of adequate strength, the postweld machining, grinding and heat
treatment operations were expensive and
time consuming. An alternative welding
process using EBW has been adopted
by a number of leading turbocharger
manufacturers.”
“EBW parts require a minimum
of post weld mach ining and heat
treatment and, unlike other fusion
welding processes, EBW requires no
shielding gases.” He adds, “The weld
quality is exceptional, the process is
extremely efficient (typically 95 per
cent), all the process parameters are
carefully controlled and the process fully
automated.”
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Tableau 2 - Avantages du soudage par
faisceau d’électrons
turbocompresseurs destinés aux moteurs diesel. Ce
procédé connaît une popularité grandissante étant
donné qu’il peut grandement améliorer l’efficacité
des moteurs. Les turbocompresseurs sont employés
pour pré-pressuriser l’air qui s’infiltre à l’intérieur
du moteur diesel jusqu’à des niveaux atmosphériques plus supérieurs, augmentant ainsi la quantité
d’oxygène pour le processus de combustion.
Geoffrey Young, directeur général de la
société Cambridge Vacuum Engineering
établie au Massachusetts, a remarqué que « de nos
jours, nous voyons souvent des moteurs d’automobiles et de véhicules commerciaux munis de
Soudage sous vide assurant que la pièce n’est
pas contaminée par le gaz
Pénétration plus profonde par rapport au
procédé LBW et rapports de forme élevés
Absorption d’énergie indépendante du matériau ou des conditions de la surface
Zone thermiquement affectée semblable à
celle du procédé LBW
Permet le soudage de métaux réfractaires et
différents non soudables avec des procédés
conventionnels
Excellents antécédents, largement accepté
turbocompresseurs. Les fabricants de ces moteurs
utilisaient auparavant des techniques de soudage
par friction inertielle pour fusionner les roues en
matériau réfractaire moulé de type InconelMD à
l’arbre en acier au carbone. Bien que cette méthode
d’assemblage ait produit un joint de résistance
adéquate, les opérations d’usinage, de meulage et de
traitement thermique post-soudage se sont avérées
dispendieuses et chronophages, ce qui a entraîné le
choix d’un autre procédé EBW par un bon nombre
de principaux fabricants de turbocompresseurs. »
« Les pièces soudées au moyen du procédé EBW
exigent un usinage et un traitement thermique
Serving
Compris dans plusieurs spécifications
de soudage
de fusionner des composants usinés finis sans avoir
recours à un traitement additionnel. Le tableau 2
indique les principaux avantages du procédé EBW.
Selon John Rugh, directeur du marketing
et des ventes générales chez Enfield, PTRPrecision Technologies Inc., société établie
au Connecticut, le procédé EBW sera utilisé
pendant un bon moment encore. « Comme le
procédé EBW s’effectue la majeure partie du
temps à l’intérieur d’une chambre sous vide, il
convient parfaitement à l’assemblage de matériaux de pointe utilisés dans des industries tels
que l’aérospatiale et la production d’énergie
électrique ainsi que les industries médicale et
nucléaire. Ce type d’assemblage doit être réalisé
dans un environnement à vide afin de les protéger
contre l’oxygène et l’azote qui se trouvent dans
les environnements en plein air. »
Il ajoute que « la propreté du milieu de soudage
est une des variables dont il est inutile de s’inquiéter. En plus de fournir un milieu de soudage idéal,
les nouveaux contrôles associés au procédé EBW
assurent la déviation électromagnétique rapide du
faisceau, ce qui permet de personnaliser l’apport
thermique de la soudure et de la zone environnante
et d’optimiser ainsi les propriétés du matériau. »
Par exemple, grâce à cette déviation rapide,
on peut réaliser les opérations de préchauffage,
de soudage et de post-chauffage simultanément
en déplaçant rapidement l’emplacement du faisceau ainsi que sa concentration et ses niveaux de
puissance, permettant ainsi de souder des alliages
difficiles ou « quasi-impossibles à souder ».
L’une des industries dans lesquelles le procédé
par faisceau d’électrons (procédé EBW) est de
plus en plus employé est celle de la fabrication de
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process using EBW has
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Using EBW in conjunction with laser
welding – streamlining the process
According to John Rugh, LBW is
commonly used for welding steel sheet
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metal components and machined components under .84cm to 1.27cm [0.333
to 0.5 inches] thick. Laser welding is
also useful for joining parts that are not
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1981
suitable for processing inside a vacuum
chamber.
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“Some parts and their associated
welding fixtures may be too large to
fit into the EB welding chambers available,” said Rugh. “Aside from size, if
the components being welded contain
liquids that would interfere with vac6 Vata Court, Unit# 10 Aurora, ON, L4G 4B6
uum pumping, laser welding would
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be a good choice.” It takes minutes to
evacuate an EB welding chamber and
that time may not be worth it for a less
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11/10/11 6:05:06 PM sensitive weld.
If components are of high value,
made of a material that would benefit
from the vacuum environment such as
titanium and nickel alloys, the welds
are deeper than .84cm to 1.27cm [0.333
to 0.5 inches], or if the laser beam has
difficulty coupling with the material
being welded such as aluminum alloys,
EB welding is often the process of choice
over laser welding.
Rugh gives the example of gas turbine
components where EB welds are used for
Complete line of cutting systems for Mining, Steel Mills,
the deeper welds and welds requiring
Demolition Industry and Heavy Equipment Maintenance. From
minimal distortion. The same assembly
cutting heavy castings to piercing starter holes in plate and
also had laser welds called out for sheet
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While each technology has its beneSURE CUT
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minimal après soudage et, contrairement aux autres
procédés de soudage par fusion, le procédé EBW ne
requiert aucun gaz de protection. » Il ajoute que « la
qualité de la soudure est exceptionnelle, le procédé
est extrêmement efficace (typiquement à 95 %) et
complètement automatisé et tous les paramètres du
procédé sont soigneusement contrôlés. »
Utilisation du procédé EBW
conjointement avec le procédé
LBW – la rationalisation du
procédé de soudage
Selon John Rugh, le procédé LBW est couramment employé pour souder les composants en
tôle d’acier et usinés ayant une épaisseur inférieure
variant entre 0,84 cm et 1,27 cm (1/3 à ½ po). Le
soudage par faisceau laser est aussi pratique pour
assembler les pièces qui ne conviennent pas aux
traitements à l’intérieur d’une chambre sous vide.
« Certaines pièces et leurs outillages connexes
pourraient se révéler trop grands pour la chambre
de soudage qui est disponible, » affirme Monsieur
Rugh. « Outre la taille, si les composants à souder
contiennent des liquides qui gênent les opérations
de pompage à vide, le soudage par faisceau laser se
révèlerait un bon choix. » Il ne faut que quelques
minutes pour évacuer une chambre dans laquelle
une soudure est réalisée avec le procédé EBW, et ces
quelques minutes ne vaudraient peut-être pas la peine
12/6/11
d’être prises dans le cas d’une soudure moins sensible.564356_Techsouth.indd 1
Si les composants présentent une valeur élevée
et qu’ils sont fabriqués avec des matériaux qui
profiteraient d’un environnement à vide, comme le
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titane et les alliages au nickel, les soudures seraient
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plus profondes que 0,84cm à 1,27 cm (1/3 à ½ po)
ou, si le faisceau laser éprouve de la difficulté à
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se coupler avec le matériau à souder, notamment
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les alliages d’aluminium, le soudage par faisceau
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d’électrons est souvent le procédé de choix au lieu
du soudage par faisceau laser.
Monsieur Rugh donne l’exemple des composants
de turbines à gaz où le procédé EBW est utilisé
pour réaliser des soudures plus profondes et des
soudures exigeant un minimum de distorsion. Ce
même assemblage fait également appel au laser pour
le soudage de couvercles en tôle.
Alors que chaque technologie procure ses propres
avantages, dans la pratique, de nombreux composants
sont conçus pour intégrer des soudures exécutées par
soudage par faisceau laser et par faisceau d’électrons.
Dans de tels cas, la réalisation de ces deux types
de soudage dans une même installation rationalise
définitivement le processus de fabrication.
John Lucas est technicien en développement des
procédés à la société Joining Technologies Inc., à East
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Tara McIntyre,
Manufacturing Technology
Teacher, Paris District High
School, Paris, Ontario
Tara McIntyre, enseignante
en technologie de fabrication,
école secondaire du district
de Paris, Paris (Ontario)
My journey into the welding industry began in Grade 10 at
Belle River District High School in Belle River, Ontario. My
manufacturing technology teacher, Mr. Randy Fairclough,
encouraged me to pursue a career in what was considered,
at that time, a non-traditional trade area. With his guidance
and support, my passion became my career and my true
calling in life.
Mr. Fairclough assisted with my entry into the industry
through a co-op placement at Concours Mold, and it was
there I signed up as an apprentice at age 17. I obtained my
Certificate of Qualification and continued to work as a
journeyman.
Mon parcours au sein de l’industrie du soudage a débuté
lorsque j’étais en 10e année à l’école secondaire du district
de Belle River à Belle River, en Ontario. Mon professeur
de technologie de fabrication, Monsieur Randy Fairclough,
m’a encouragée à poursuivre une carrière perçue à l’époque
comme étant un métier non traditionnel. Avec son appui et
son encadrement, ma passion est devenue ma carrière et mon
but réel dans la vie.
Monsieur Fairclough m’a aidée à faire mon entrée dans le secteur industriel
en m’assurant une place dans la coopérative Concours Mold et c’est là que je me
suis inscrite comme apprentie à 17 ans. J’ai reçu mon certificat de qualification
et continué à travailler comme compagnon d’apprentissage.
53
My move into education began after volunteering with the
Big Sisters Association of Windsor. From that experience, I
decided to enroll in the Technological Studies Education Program
at the University of Western Ontario. Upon completion of my
Diploma in Education, I was offered a position with the Grand
Erie District School Board.
I have had the privilege of working at Paris District High for
the last seven years as a manufacturing technology teacher. My
development as a welder I attribute to my colleague and mentor,
Dave Campbell. Dave has shared a wealth of his knowledge
and skills that has further enabled me to assist my students in
reaching their fullest potential.
Dave introduced me to the Canadian Welding Association
where I have gained valuable information about industry
standards, and employment opportunities. I have had the
opportunity to attend welding seminars, charity events, conferences, welding courses and to network with fellow welders. With the assistance of the CWA Hamilton and Region
Chapter, I am able to teach my students GMAW, SMAW,
GTAW, and Oxy-Fuel processes. The CWA Hamilton and
Region Chapter have donated materials and equipment that
aid in ensuring a safe working environment for our students.
Without the help of the CWA, we would not be able to run
our program.
I would like to extend my sincere thanks and gratitude to
the CWA for everything you have done to support our students
over the years. The CWA is number one! Thank you.
J’ai commencé à enseigner après avoir travaillé comme bénévole auprès
de l’Association des Grandes Sœurs de Windsor. Cette expérience m’a
incitée à m’inscrire au programme de formation en études technologiques
à l’Université de Western Ontario. Dès l’obtention de mon diplôme en
enseignement, j’ai reçu une offre de travail de la commission scolaire du
district de Grand Erie.
J’ai eu le privilège de travailler à l’école secondaire du district de Paris
pendant les sept dernières années à titre d’enseignante en technologie de
fabrication. J’attribue mon perfectionnement en tant que soudeuse à mon
collègue et conseiller, Dave Campbell. Dave a partagé ses vastes connaissances
et compétences avec moi, ce qui m’a permise d’aider à mon tour mes étudiants
à atteindre leur plein potentiel.
Dave m’a fait connaître l’Association canadienne de soudage au sein
de laquelle j’ai reçu des renseignements inestimables sur les normes
de l’industrie et les possibilités d’emploi. J’ai eu l’occasion d’assister à
des colloques, des événements caritatifs, des conférences et des cours en
soudage et de tisser des liens avec d’autres soudeurs membres de l’ACS.
Grâce à l’aide que j’ai reçue de la section locale de la ville et de la région
d’Hamilton, je suis maintenant en mesure d’enseigner à mes étudiants
les procédés de soudage GMAW, SMAW, GTAW et oxygaz. La section
locale de la ville et de la région d’Hamilton a fait un don de matériaux
et d’appareils de soudage, assurant ainsi un milieu de travail sécuritaire
pour nos étudiants. Sans l’aide de l’ACS, il nous serait impossible de gérer
ce programme.
J’aimerais exprimer ma gratitude et remercier sincèrement l’ACS pour tout
ce que ses membres ont fait pour aider nos étudiants au fil des années. L’ACS
est numéro un! Merci.
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