Etude des tolérances du procédé vis-à-vis des défauts de position et d’orientation de l’outil pour la robotisation du FSW

Abstract

Le FSW est un procédé de soudage innovant ayant démontré son aptitude à être industrialisé pour le soudage des alliages d’aluminiums. Afin de réduire les coûts d’investissement liés à l’achat de la machine et offrir une flexibilité en termes d’applications soudables, la robotisation du procédé apparait comme une opportunité. Les robots poly-articulés remplissent ces critères mais sous l’action des efforts de soudage appliqués sur l’outil, leur structure fléchit. Ceci conduit à une déviation de la position de l’outil par rapport à la trajectoire nominale. L’étude proposée porte sur l’analyse des tolérances du procédé FSW vis-à-vis des défauts de suivi de trajectoire. Une étude expérimentale est présentée pour évaluer l’influence du défaut d’inclinaison angulaire de l’outil sur la qualité de la soudure, l’évolution du couple et l’effort d’avance. L’intérêt est de cerner l’impact d’une désorientation sur le torseur des actions mécaniques qui peut survenir avec un robot polyarticulé.

Friction Stir Welding (FSW) is an innovative welding process increasingly used by industry for the welding of aluminum alloys. In order to reduce the high investment costs of a dedicated FSW’s machine and in order to offer more flexibility to weld complex geometry, high payload robots may be used. A serial kinematics robot meets these specifications but under the stresses generated during welding, its structure readily deforms. The consequences are deviations of the tool nominal position with respect to the seam. The work presented here proposes to study the process tolerances with tool positioning defect. An experimental study enables to evaluate the influence of the tool position disorientation on weld quality, the travel force and torque generated. The objective is to estimate the impact of the disorientation on the tool mechanical interactions when welding using a serial kinematics robot.