Support de Formation Soudure Ultrasons [PDF]

Zitiervorschau

Soudure Ultrasons Support de formation

The Quality Connection

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Table des matières 1.Principes fondamentaux 2.Connections soudées 3.Flux du processus 4.Supervisions du processus 5.Evaluation et homologation des épissures

6.Standards et Specifications

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1.1Principes fondamentaux – Spectre de produit

Brins

fil / conducteur

fil

isolation Conducteurs concentrique

Conducteurs asymétriques

Noeud

Dénudage Connecteur en bout (radial) Dénudage complet

Dénudage partiel Dénudage au milieu

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Connecteur en ligne (axial)

Noeud médiane

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1.2 Principes fondamentaux – Définition du soudage ultrasons Le soudage ultrasons est un processus déstiné à lier des matériaux métalliques (plastiques et thermoplastiques)

Principe de base Pour commencer appyer sur la photos

Avec des matériaux métalliques, il est principalement utilisé dans l'aluminium, le cuivre et ses alliages.

La chaleur nécessaire est produite par une vibration mécanique haute fréquence, qui résulte du frottement entre les composants. Ainsi, le soudage par ultrasons est une forme de soudage par friction.

Image de coupe d’un nœud soudé

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1.3 Principes fondamentaux – Applications et processus (1) Applications typiques Production des noeuds

Connection des composants spéciaux

Soudage sur contacts

Compréssion par ultrasons

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1.3 Principes fondamentaux – Applications et processus (2) Les lieux d’application du soudage ultrasons Préparation , Soudage sur contact

Câblages semi finis

Processus Soudage en mode séquence Soudage en séries

 Répétition du soudage du même nœud ou bien contact.

 Le nœud est directement choisie de la machine

 Soudage d’une séquence de nœuds différents / contacts

 Répétition de la même séquence dans le câblage suivant

 La séquence est prédéfinie dans la machine ou bien du réseau. PPO CC Tunisie/ Support de formation en Soudure ultrasons

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1.4 Principes fondamentaux – La structure de base d‘un système de soudage ultrasons (1) Convertisseur Ecrans

Booster Sonotrode Amboss et zone de soudage

Générateur, système de contrôle et PC

Converter Anvil Booster Generator Ordinateur and compression and control system area Sonotrode The In L'ordinateur the converter booster generator compression is permet changes converts used area à tol'aide increase the AC theelectrical voltage d'un wire or logiciel ends reduce into signal to an sous be the electrical from welded amplitude Windows the are generator signal compressed. une ofwelding the as utilisation required into mechanical amachine. mechanical The facile by anvil the vibration du converter serves système as The sonotrode is in reality the tool of the ultrasonic Depending oscillation. an soudage. generated (1400 de abutment VAC by / For 20 Ainsi, for the kHz). the the converter. la conversion sonotrode. To somme compensate Simultaneously, deare The section used shape interferences in duof industry connexion the thebooster anvil during today determines et is le operation electro-mechanical also type used dethe soudage the for shape generator the bearing of peuvent methods, theiswelded of être the on the geometric design of the parts to be welded, there are a variety of different especially splice. oscillator equipped sélectionnés with system piezoelectric ou a créés controller in theettransducers. machine. stockés. that keeps Lorsthe duvoltage soudage and , l'ordinateur frequency of contrôle the emitted la qualité signal du sonotrode forms, which differ primarily in the design of the work surface. constant. processus. PPO CC Tunisie/ Support de formation en Soudure ultrasons

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1.4 Principes fondamentaux – La structure de base d‘un système de soudage ultrasons (2) Un ordinateur (PC) utilisant un logiciel basé sur Windows est possible de simplifier l'utilisation du système de soudage. Par exemple, la somme de sections du nœud ainsi que les paramètres correspondants peuvent être programmées lors de la soudure du fil. L’entrée des données respective est réalisée à l'aide d'un clavier, une souris, un lecteur de code à barres ou un ordinateur super-ordonnée dans le mode de configuration. Pour chaque somme de section des nœuds , les paramètres sont stockés sous forme de valeurs de consigne ou des valeurs initiales. Si nécessaire, ces derniers doivent être adaptées pour se conformer aux exigences de soudure respectifs.

En mode production, l’ordinateur surveille le processus de soudage en utilisant les critères de qualité prédéfinis, et évalue automatiquement chaque soudure. Si nécessaire, les paramètres de processus sont ajustés directement aux tolérances spécifiées. Les paramètres de soudage actuels sont affichés à l'écran et enregistrées et stockées dans un fichier de statistiques. De cette façon, les résultats de soudage à partir d'un intervalle de temps réglable peuvent être consulté sur demande. Plusieurs unités de soudage par ultrasons peuvent être également liés les unes aux autres et commandées par un système informatique exemple serveur - comme LEPS PPO CC Tunisie/ Support de formation en Soudure ultrasons

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1.4 Principes fondamentaux – La structure de base d‘un système de soudage ultrasons (2.1) Ordinateur & Logiciel

Opération de l’équipement

 Sélection du nœud  Sélection de l’opération de soudage (mode nœud unique ou mode séquence)

 Sauvegarde du nœud définit  Sélection de lot, également par scanner

Statsitique

   

Compteur Statistique des erreurs Fichier registre Stockage de tous les résultats de soudage.

de code à barres Mise à disposition des paramètres de soudage

   

Visualisation

 Conception du nœud (fils , somme de

Energie Pression de soudage amplitude largeur

section)

     

Hauteur du nœud avant soudage - H1 Hauteur du nœud après soudage - H2 L’énergie actuelle Temps de soudage

Les limites de tolérance Messages d’erreurs

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1.4 Principes fondamentaux – La structure de base d‘un système de soudage ultrasons Le syteme de vibration est constitué de:  Convertisseur  booster  Sonotrode

convertisseur

booster

sonotrode

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1.4 Principes fondamentaux – La structure de base d‘un système de soudage ultrasons

Le convertisseur transforme les oscillations électriques en vibrations mécaniques

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1.4 Principes fondamentaux – La structure de base d‘un système de soudage ultrasons

Le Booster sert à amplifier l’amplitude des vibrations mécaniques Le rapport d’amplification du Booster est de l’ordre de 1:1 , 1:2,5

Bague de support

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1.4 Principes fondamentaux – La structure de base d‘un système de soudage ultrasons

La sonotrode est l'outil actif de la machine de soudures ultrasons. En fonction de la géométrie des pièces à souder, il y’a de nombreuses variantes de sonotrode qui diffèrent principalement en ce qui concerne la conception de la surface de travail.

Surface de travail

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1.5 Principes fondamentaux – Détails technique Principe de l’ultrasons – Zone de soudage

Enclume et zone de compression Plaquette

Enclume

Dans la zone de compression les extrémités des conducteurs à souder sont comprimés. L'enclume sert de butée pour la sonotrode. La forme de l'enclume détermine la forme du nœud soudé.

Sonotrode

Mord mobile

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1.6 Principes fondamentaux – Déroulement de processus Principe de soudage ultrasons Soudage des fils par ultrasons Séquence de fonction (cliquer sur les images)

Etape 1 Insérez les fils

Etape 2 Ferméture de l’enclume et du mord mobile

Etape 3 Processus de soudage

Etape 4 Ouverture de l’enclume et du mord mobile, retirer les fils

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1.7 Principes fondamentaux – L'utilisation des équipement de soudage ultrasons (1)

En application autonome

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1.7 Principes fondamentaux – L'utilisation des équipement de soudage ultrasons (2)

Intégré dans la ligne de production

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1.7 Principes fondamentaux – L'utilisation des équipement de soudage ultrasons (3) Intégré dans la machine de coupe des fils entièrement automatique Ex: Komax Zeta splicing

Ex. Komax Gamma compacting

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1.8 Principes fondamentaux – Avantages et inconvénients du soudage ultrasons Avantages

     

Raccordement métallique de haute qualité

   

Soudage de différent matériaux telque l’aluminium (Alu)

Très bonnes propriétés électriques, mieux que le sertissage Bonnes propriétés mécaniques Économique en raison des faibles coûts d'exploitation Contrôle de processus visuel et compréhensible

Utilisation dans la production des câblages spécifique du client (KSK), travail en réseau possible. Longue durée de vie des outils (sonotrodes), les outils peuvent être rétablis Ecologiques

Plage de section des machines 0,26 – 15,0 mm²; 0,50 – 30/40/50 mm²

Inconvénients

 Soudabilité - relativement sensibles à la contamination des brins (par exemple la transpiration des mains, les fumées de l'isolation)

 Les fils étamés ne peuvent pas être soudés  Dans la zone de soudage, les contacts ne doivent pas contenir de l’étain  Les spécifications du client sont diificile à respecter (Cmk, contrôle visuel)

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2. Connections soudés

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2.1 Connections soudées – Soudabilité des matériaux pour soudage par ultrasons

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2.1 Connections soudés– Propriétés des épissures Les connections soudées(épissures) sont caractérisées par diverses propriétés. Ces propriétés déterminent la structure et la durabilité d‘une connection soudée et sont causés par la construction du connecteur (design), les paramètres du système de soudage (paramètres de l‘équipement) et de l‘opérateur. Propriétés

Déterminés par…

Nombre de fils d‘un (épissure en bout ) ou du deux côtés ( épissure en ligne)

Conception

Somme de sections des fils

Conception

Proportion des sommes de sctions des fils

Conception

Largeur de l‘épissure

Paramètres de l‘équipement

Hauteur du noeud avant soudage

Conception Paramètres de l‘équipement

Hauteur du noeud aprés soudage

Conception Paramètres de l‘équipement

Taux de compression (Mesure de compactage)

Paramètres de l‘équipement

La symétrie des fils soudés

Opérateur

Pour chaque propriété, il existe des lignes directrices et des limites qui doivent être respectées lors du soudage par ultrasons. PPO CC Tunisie/ Support de formation en Soudure ultrasons

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2.2 Connection soudées– Paramètres de l’équipement, Mesures et tolérances (1)

Paramètres

Unité

Description

Pression

bar

Pression avec la quelle presse l‘enclume sur la sonotrode.

Largeur

mm

distance entre les limites latérales de la zone de compression au cours du processus de soudage

Amplitude

%

100% est ~ 23 µm (Ultrasons est ~ 20 kHz)

Energie

Ws

Energie utilisée pour le soudage (watt seconds)

Mesures

Unité

Description

Hauteur avant soudage (H1)

mm

Hauteur mesurée aprés la fermeture des outils de soudage (différence entre H1 & H2 est la profondeur d‘immersion)

Hauteur aprés soudage (H2)

mm

Hauteur du noeud mesurée aprés la phase de soudage

Temps de soudage

seconde

Temp du processus entre le début et la fin du soudage

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2.3 connections soudées– Paramètres de l’équipement , Mesures &Tolérances (2) Les tolérances standard de mesure de la hauteur (Schunk)

Somme de section nominale du noeud [mm²]

Tolérance du hauteur du noeud

Tolérance du hauteur du noeud

Avant soudage [H1]

Après soudage [H2]

Tolérance interne [µm]

Tolérance externe [µm]

Tolérance interne [µm]

Tolérance externe [µm]

1,5 mm²

90

180

60

150

1,5 à 4,0 mm²

100

200

80

160

4,0 à 8,0 mm²

120

250

90

200

8,0 à 12 mm²

150

300

120

240

12 à 16 mm²

180

360

150

300

16 à 24 mm²

220

440

180

360

270

520

220

440

Jusqu’à

Sup à 24,0 mm²

La tolérance du temps de soudage est limité à 15% (par rapport à l‘apprentissage) pour les machines Schunk

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2.3 Connection soudées – Dimensions et rapport hauteur-largeur (1) Le nombre de fils ainsi que la section des fils sipmles définissent la dimension de l’épissure

H1

B

Les fils/la largeur de l‘ensemble des fils (B) déterminent la hauteur avant soudage (H1)

H2

B

Les fils , l‘énergie de soudage et la pression determinent la hauteur du noeud aprés soudage (H2).

Le rapport hauteur largeur (B:H2) doit être dans l‘intervalle 1:1 (petit noeud)et de 2:1 (grand noeud).

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2.3 Connection soudées – Dimensions et rapport hauteur-largeur (2) H2

B

Le rapport Largeur-hauteur (B:H2) doit être dans l‘intervalle 1:1 (petit noeud)et de 2:1 (grand noeud).

Example – Rapport Largeur /hauteur . Le rapport largeur-hauteur n’est pas un critère d’évaluation décisif. Le rapport optimal (réglage de la largeur) doit être déterminé par le test de la force de pelage et de traction PPO CC Tunisie/ Support de formation en Soudure ultrasons

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2.5 Connections soudées– Dégrée de compression

Le taux de compression est déterminée à partir de la somme de section des brins de fils et de la dimension du nœud: H2

B

V=

1

Somme de section réelle des brins de cuivre du noeud1 Largeur du noeud (B) x hauteur du noeud (H2)

La somme de section réelle d‘un fil est déterminé selon IT 3044 par la quantité des brins dans un fil multiplié par la section du brin. ou:

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2.5 Connections soudées– Dégrée de compression

Calcul avec fichier excel :Compression_Verdichtung-calc.xls

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2.7 Connections soudées– Règles de conceptions du soudage par ultrasons des noeuds Les règles de conception suivantes des noeuds soudés par ultrasons doivent être prise en considération lors de la conception du câblage! Nombre maximum de fils:

 Noeuds en bout (Spécification client):  Noeuds en ligne :

8 – 15 fils

5 fils par côté

Rapport entre la plus petite et la plus grande section de fils

 Spécifique client : 1 : 3 à 1:4

 Voir le tableau de combinaison de section possible La section du fil le plus petit du noeud doit être au minimum 5% de la somme totale du noeud.

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2.8 Connections soudées – Détermination des paramètres de soudages La détermination des paramètres de soudages est faite selon l’annexe 7 de l’IT 3092 Le changement des paramètres peut être soit par l’augmentation ou bien la diminution de l’énergie, la pression, l’amplitude et parfois la largeur du noeuds

Nombre d‘échantillons pour la Capabilité /Evaluation dépend de la raison: Evaluation réduite= 5 Evaluation étendue = 25 Homologation machine= 50

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2.4 Connection soudées – Problèmes typique

Problème

Cause racine

Mauvaise ou non soudabilités des fils

Fumées issues de l‘isolant • (plastifiants) déposée sur les brins de cuivre et diminution de • la soudabilités des fils. • La propriétés du cuivre elle même change

Noeud symétrique

Action corrective Augmenter l‘énergie jusqu‘à 30% Nettoyer les brins du fil 1 Réclamer les fils chez le fournisseur

• Utilisation du positionneur

Mauvaise insertion des fils

• Formation des opérateur

Le nettoyage des brins avec l‘alcool/ acétone n‘est pas une solution générale. Les tests effectués avec des fils de types FLRT3 ont montrés une réduction de la soudabilité aprés le nettoyage de ce dernier. Cepandant, pour les fils de type FLRY, ces procédures vont mieux. 1

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3. Flux du processus

3. Flux du processus

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3.1 Flux du processus – Consignes de sécurité Consignes de sécurités

 Chaque personne travaillant sur le système de soudage par ultrasons (installation, mise en service,configuration, l'exploitation, le nettoyage, entretien, réparation) doit lire et comprendre le manuel complet de l'opération à l'avance.

 Seulement le personnel qualifié qui peut travailler avec le système de soudage par ultrasons. La machine doit être utilisé seulement avec des armoires de contrôle fermées, boîtes de jonction, panneaux de contrôle et dispositifs de protection.

 Les avertissements dans les instructions d'utilisation sont clairement marqués et doivent être respectées en toutes circonstances.

 Dans certains cas, une protection auditive est recommandé. La sensibilité auditive personnelle / perception du bruit est différente

 Le nouveau personnel doit être entièrement formés à l'utilisation et / ou à la maintenance  Le mode apprentissage / configuration peuvent seulement être accessibles aux personnes autorisées

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3.2 Flux du processus – Exigences concernant l'Opérateur Formation, ordre et propreté

 L'opérateur doit être formée et autorisée  Une seule personne est autorisée à travailler sur le système

 Nettoyer régulièrement le lieu de travail  Tous les éléments qui ne sont pas nécessaires pour le travail doivent être enlevés

Sécurité

 Tous les accés au poste de travail doivent être libre  Le bouton d’arrêt d’urgence doit être toujours accésible  Les dispositifs de protection ne doivent pas être enlevés

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3.3 Flux du processus– Exigences du services technique Formation

 Le technicien du service technique doit être formée et autorisée Autorisation, responsibilités

 Les personnes formées sont autorisé à faire des ajustement en mode apprentissage

 Responsable d’avoir la clé du changement des modes de production

 Responsable de la documentation dans le fichier spécifique de la machine  Responsable de l'utilisation prévue du système à ultrasons

 Est responsable de l'entretien selon le plan de maintenance

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3.4 Flux du processus– Aperçu du processus Soudage ultrasons des fils Contrôle du processus– Schéma synoptique (Guillotine ) message d’erreur sonore et visuelle

Début Inserer les fils

Ouverture des outils

Commence du processus

Sauvegarde de l’erreur dans fichier statistique

Fermiture des outils

Confirmation de l’erreur

Determination des specifications de compactage

Spécifications de compactage

Détermination des dimensions de soudure

Non o.k.

Non o.k. Dimension de la soudure

Soudage Energy control Ouverture des outils Mesure du temps de soudage

Non o.k. Temps de soudage

Compter les soudures IO et entrer les paramètres dans les statistiques

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3.4 Instructions de manipulation, Causes et problèmes

• Manipulation du fils • Propreté

• Positionnement linéaire • positionnement au dessus • Symétrie • Fils court sertis

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3.5 Flux du processus – Instructions de maniement (1)  Le PVC du prédénudage doit être enlevé juste avant la phase de soudage

Juste

 Le lissage des brins en général n’est pas nécessaire (le torsadage des brins n’est pas autorisée) afin d’éviter de toucher avec les doigts!

Faux

 Il faut maintenir une propreté absolue ( pas de contamination par les huiles, graisses, crèmes soin main etc.)  Pour éviter de salir les fils par la sueur des mains, les opérateurs devraient porter des gants. Cependant cette mesure n’est pas généralement nécessaire. Bonne alternative consiste à protéger un simple Doigts avec du G20 par exemple.

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3.5 Flux du processus – Instructions de maniement (2)

 Dans la mesure du possible les fils doivent êtres alignés et orientés parallèlement les unes aux autres et verticale (empilés) à insérer dans la zone de compression. La distance à l'isolation doit être 1-5 mm - dépend aussi du rétrécissement

1...5 mm

Correcte

 Pour avoir le bout de la soudure correct, il faut insérer les fils de façon à ce que les bouts de dénudage ne dépassent pas les extrimités des outils

Incorrecte

 L’isolant ne doit pas être dans la zone de soudage Incorrecte

 Le bout de dénudage dans le cas d’une soudure en ligne doit être le plus petit que possible, en général il est compris entre 0-2mm 0...2 mm

Correcte PPO CC Tunisie/ Support de formation en Soudure ultrasons

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3.5 Flux du processus – Instructions de maniement (3)

 Le fil dont sa section est la plus grande dans le noeud à soudé doit être placé sur la sonotrode (en bas)

 Il est aussi possible de placer le fil le plus petit au milieu c’est à dire entre les fils de grande section

Correcte

Incorrecte

 Pour le composé de deux fils, alors ils doivent être positionnées l’un sur l'autre.

Correcte

Incorrecte

Correcte

Incorrecte

 Pour les combinaisons de fil avec un design symétrique (par exemple 6 x 1,50 mm ²) il faut faire attention à ce qu’ils se placent asymétriquement, si les fils ne peuvent pas être placés l’un sur l'autre.

 S’il existe un positionneur (outil d’aide au positionnement) alors il doit être utilisé.

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3.5 Flux du processus – Instructions de maniement (4)  Les fils sertis d’un côté (longueur infériere à 400 mm avec un contact sensible ) sont pliés de 90° (forme L) ou bien deux fois 90° (forme Z)afin d’éviter le risque d’endomagement du contact par la vibration de la machine (Energie). Contacts sensibles = tous les types qui peuvent être endommagés par le processus de soudage. Les fils simples sertis avec des contacts de type cosse ne sont pas sensibles de ce fait dans la première homologation ils doivent être testés avec une énergie élevé (+30%).  Somme de section >1,00 mm² et les grandes somme de section sont les plus critiques en raison de la rigidité élevée du fil ainsi que de l'énergie de soudage élevée qui peut se propager vers le contact sertis.

Correcte

Correcte

Incorrecte PPO CC Tunisie/ Support de formation en Soudure ultrasons

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3.5.1 Flux du processus – Maniement Outil d’enlèvement du prédénudage Exemple d’outils d’enlèvement du prédénudage (Rappel: ne pas toucher les brins avec les doigts

Monté sur machine-en ligne

Pour les machine sur tables

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3.5.1 Flux du processus – Maniement Insertion des fils Photos du problématique : le positionnement des fils, brins débordant

Possibilité d’un court-circuit

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3.5.2 Flux du processus – Maniement Insertion des fils– Butée d’alignement 1 Butée d’alignement pour les anciennes machines Dans les nouvelles machines avec système de coupe (guillotine) l’ajout d’une butée d’alignement des fils n’est pas possible

Butée pour les machines sans guillotine PPO CC Tunisie/ Support de formation en Soudure ultrasons

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3.5.2 Flux du processus – Maniement Insertion des fils– Butée d’alignement (2) Actuellement en test : outil d’aide au positionnement en tant que butée d’alignement

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3.5.3 Flux du processus– Maniement Noeud symétrique et asymétrique – Positionneur

La symétrie détermine la force de pelage d’une épissure. Par conséquent , les épissure doivent être soudés asymétriquement . Utiliser les positionneurs Force de pelage [N] Symétrique

Asymétrique

18

276

104

278

26

362

22

420

14

432

Cas le plus défavorable

30

272

Épissure cassé dans la voiture

20

376

64

352

44

390

24

262

Moyenne: 37

Moyenne: 342

Epissure symétrique

Epissure asymétrique PPO CC Tunisie/ Support de formation en Soudure ultrasons

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3.5.4 Flux du processus– Maniement Outil d’aide au positionnement – outil d’aide à l’insertion (1)

Positionneur – Possibilité N° 1 Le positionneur est formé de deux plaques coupés en oliques positionnées à cotés du mord mobile. Ce dispositif recule en phase de soudage.

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3.5.4 Flux du processus– Maniement Outil d’aide au positionnement – outil d’aide à l’insertion (2)

Positionneur – Possibilité N° 2 Mord mobile avancé jusqu’à environ la larguer du noeud qui élimine la posiiblité de mettre les fils l’un à côté de l’autre.

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3.5.5 Flux du processus – Maniement Endommagement du contact– Fils court sertis (1)

L’énergie de soudage se propage dans le fil vers le contact serti.  Exemple de contact endommagé

Fissure dans le contact

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3.5.5 Flux du processus – Maniement Endommagement du contact– Fils court sertis (2)  Exemple de contact endommagé

Vidéo avec une caméra de grande vitesse Un temp de soudage de 1 seconde

Point de soudage brisé

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3.5.5 Flux du processus – Maniement Endommagement du contact– Fils court sertis (3) Les possibilités de pliage

Prototype d’un système de pliage de

Une plaque mobile avec goupille

Schunk AVS. Système anti vibratoire .

Seulement le fils en question est plié

Version conçue pour le soudage de

de ce fait il y aurat une atténuation de

deux côtés (soudage en ligne- machine sur

la vibration.

table) PPO CC Tunisie/ Support de formation en Soudure ultrasons

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3.5.6 Flux du processus – Maniement Exigences supplémentaires – Tubes de rétrécissement

S’il est nécessaire d’ajouter des tubes de rétrécissement.  Faite glisser le tube de protection de la partie la plus grande à la plus petite afin d‘éviter le pliage des bouts de brins vers le haut.

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3.6 Flux du processus Réparation La réparation est possible seulement que lorsque qu’il existe une procédure ainsi qu’une méthode homologué par le client. S’il n’existe pas une spécification client concernant la réparation dans le processus , alors les normes LEONI selon IT 3092 sont suffisantes. Les soudures non conformes doivent être détruites en principe et ne doivent pas aller

plus loin dans la production. S’il existe un module de coupe alors il doit être obligatoirement utilisé. Les épissures dans le câblage peuvent êtres réparés au maximum 3 fois si la longueur des fils est suffisante . Manuellement les fils sont dénudés avec outils homologués tel que pince de dénudage manuelle ou bien une machine de dénudage automatique . Il faut veiller à ce qu’aucun fils ne soit coupés. Le processus de soudage est répété. Si l’épissure ne peut pas être réparé correctement , alors cette procédure doit se conformer avec l’ IT 3 006.

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3.6.1 Flux du processus– Réparation Module de coupe S’il existe un module de coupe alors il doit être obligatoirement utilisé. Il coupe seulement lorsque qu’il des erreurs de soudage. Pour l‘erreur H1 (Hauteur de compactage avant soudage ) il n‘y a pas de coupe

Minic II - CS

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3.6.2 Flux du processus– Réparation Outils de réparation et de finition Dépend des exigences clientLes brins débordants ou bien celles qui dépassent le bout de la soudure peuvent être coupés si le client et la qualité l’autorisent

Outil de finition Outils de réparation

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4. Supervisions du processus

4. Supervision du processus 4.1 Défauts détectables 4.2 Limites statiques et dynamiques

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4.1 Supervision du processus – Défauts détectables (1) La machine de soudage ultrasons est équipée par un sytème de supervision (surveillance) qui détecte les défauts. Ces défauts peuvent avoir différentes causes.

Défauts

Cause possible

H1 – Hauteur avant soudage incorrecte

• • • • • •

H2 –Hauteur aprés soudage incorrecte

• Insertion de fil incorrecte (positionnement) • Les fils peuvent être dues à la contamination mal ou non soudés • Pas de soudure en raison d’une panne dans le système

Dépassement du temps de soudage

• La soudabilité des fils différents de l’apprentissage • Fil contaminé ou bien ancien.

Nombre de fil incorrecte (peu/beaucoup) Manque de brins Section du fil incorrecte Insertion de fil incorrecte (positionnement) Usures des pièces de rechange Calibrage ou apprentissage incorrecte

Pour détecter les défauts alors il faut introduire des tolérances correctes. Les limites doivent être ni trop grandes ni trop petites. PPO CC Tunisie/ Support de formation en Soudure ultrasons

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4.1 Supervision du processus – Défauts détectables (2)

Contrôle du processus et Statistique

Hauteur avant soudage “H1” élevée PPO CC Tunisie/ Support de formation en Soudure ultrasons

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4.1 Supervision du processus – Défauts détectables (3)

Contrôle du processus et Statistique

Hauteur avant soudage “H1” trop basse Satndard: la machien doit détecter s’il y a manque de brins plusque 9% Certaines exigences client sont plus élevés(5 – 7%) PPO CC Tunisie/ Support de formation en Soudure ultrasons

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4.1 Supervision du processus – Défauts détectables (4)

Contrôle du processus et Statistique

Hauteur aprés soudage “H2” trop basse

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4.1 Supervision du processus – Défauts détectables (5)

Contrôle du processus et Statistique

Temp de soudage dépassé PPO CC Tunisie/ Support de formation en Soudure ultrasons

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4.2 Surveillance du processus- Limites dynamiques et statiques Le détecteur de la hauteur du noeud est équipé d’une limité statique et dynamique

Limite statique supériere (externe) Limite dynamique supérieure (interne) Les valeurs mesurées de la soudures Limite dynamique inférieure (interne) Limite statique inférieure (externe)

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4.2 Surveillance du processus- Limites dynamiques et statiques Détection de la hauteur - Evolution des tolérances internes à l'intérieur des tolérances extérieures

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4.2 Surveillance du processus- Limites dynamiques et statiques Détection de la hauteur - la tolérance intérieure de la hauteur de soudure H2 sans erreurs

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5. Evaluation et homologation des épissures

5. Evaluation et homologation des épissures

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5.1 Evaluation et homologation des épissures– Principes fondamentaux Les épissures sont homologuées selon IT 3092 Il y a des deux type de tests: destructive et non destructive

 Tests non destructive: • Contrôle visuel • Dimensions de l’épissure (largeur, hauteur) • Calcul du taux de compression • Test de pliage Tous les deux possible

 Test destructive: • Test de pliage • Test de la force de pelage • Test de traction • Image de coupe • Test électrique de vieillissement (test de laboratoire)

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5.2 Evaluation et homologation des épissures– Contrôle visuel (1) Les défauts suivant sont contrôlés lors du contrôle visuel:

 bavures

bavure B : Largueur max. 0,2mm H : Hauteur max.0,5mm

 Fil se trouve trop à l’extérieur

> 5 mm

> 5 mm

 Fil se trouve trop à l’intérieur

< 1 mm PPO CC Tunisie/ Support de formation en Soudure ultrasons

< 1 mm -

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5.2 Evaluation et homologation des épissures– Contrôle visuel(2)

 Brins individuels non soudés

 L’isolation se trouve à l’intérieur de l’épissure

 Les noeuds ont subi un soudage excessif, changement de couleur

 Boucle

Angle du boucle >90° = ok PPO CC Tunisie/ Support de formation en Soudure ultrasons

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5.2 Evaluation et homologation des épissures– Contrôle visuel (3)  Brins cassé, brins débordant

 Structure manquante à la surface de l'épissure

Epissure bien soudée

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5.2 Evaluation et homologation des épissures– Contrôle visuel – Boucle (1) La taille maximale d'une "boucle" n'est pas dimensionnée exactement - il dit seulement:« le bouclage excessif n’est pas autorisé » - autre évaluation plus simple c’est la boucle doit être >90° Et c’est quoi excessif? Le bouclage dépend aussi du fil- certains plus sensible avec beaucoup de problème du boucle et des autres non.

Possibilités de tester et de résoudre : Diminuer la longueur de dénudage –ex: longueur de dénudage 12 mm Utiliser des outils de soudage avec des « hachures »

Si la boucle est petite - vous pouvez simplement appuyer sur les boucles afin de les rassembler avec les autres fils - ce n'est pas un handicap fonctionnel.

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5.2 Evaluation et homologation des épissures– Contrôle visuel – Boucle (2)

Brin bombée suite au processus de compactage (boucle)

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Degrée d’inclinaison du boucle > 90° = ok

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5.3 Evaluation et homologation des épissures– Mesures des noeuds La mesure des dimensions de l'épissure soudée est effectuée à:  Validation étendue  Première installation de l’équipement  Requalification machine  Maintenance (comparaison avec les valeurs affichées) Le résultat est aussi utilisé pour le calcul du taux de compression. Tolérance dans un lot/commande est : • largeur:

± 0,05 mm

• Hoauteur (Ø ≤ 8 mm²): ± 0,10 mm (Ø > 8 mm²): ± 0,15 mm

Mesure de la largeur

Mesure de la hauteur

 Dues au bavures ne pas mesurer pas toute la surface du noeud!  Mesurer au moins deux vagues!

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5.3 Evaluation et homologation des épissures– Test de pliage Execution Fixer le nœud au niveau de la zone soudée. Le fil le plus petit est plié deux fois à 90° vers le haut et redressés ensuite pour retrouver l’état initial. Le câble subit l’action de la force à une distance de 30 mm du nœud de soudage. Le pliage est seulement pour le fil le plus petit .

2 x 90°

30 mm

Resultat Pas de rupture d’un seul brin spécialement au début de la zone de soudage. Aucun brin ne doit se relâcher ou se détacher au niveau du nœud soudé.

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5.4 Evaluation et homologation des épissures– Test du force de pelage (1) Execution  Le test du force de pelage est exécuté sur les épissures en bout. Pour tester la force de pelage, le fil avec la plus petite section (côté de l'enclume) est tiré. La contre partie doit être directement reliée au fil testé et qui présente la section la plus grande, si nécessaire la contrepartie peut se composer de plus qu'un fil.

Tolérance de la force de pelage et de traction pour les épissures

Somme de section [mm²]

AWG

Limite de tolérance inférieure de la force de traction[N]

0,35

22

60

12

0,5

20

80

15

0,75

19

120

23

0,85

18

135

28

1

17

160

35

1,25

16

180

40

1,5

15

200

45

2

14

225

57

2,5

13

250

70

3

12

280

80

4

11

350

100

5

10

420

115

6

9

500

130

540

135

50 mm / s

Resultat

 La force de pelage minimale doit être atteinte selon le tableau.



Il faut veiller à ce que le conducteur soit pelé à moitié environ et à ce qu’il ne se déchire pas au début de la zone de soudage. PPO CC Tunisie/ Support de formation en Soudure ultrasons

7

Limite de tolérance inférieure de la force de pelage[N]

8

8

600

145

10

7

800

165

-

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5.4 Evaluation et homologation des épissures– Test du force de pelage (2) Execution  Tous les échantillons doivent être soudés de la même façon - sinon la plage de valeurs va augmenter.  La plage des valeurs est parfois très élevé, c'est pourquoi nous exigeons seulement un Cpk de> 1,00 pour l’essai de pelage (toutes les valeurs simples sont de 20% par rapport au minimum des valeurs prescrites).

Fil testé du côté de l’enclume

Fils connectés directement au fil à tester

Reste des fils (côté sonotrode)

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5.5 Evaluation et homologation des épissures– Test de résistance à la traction Execution 

Le test de résistance à la traction est effectué sur les soudure en ligne . Pour éviter les forces de cisaillement, il faut choisir les conducteurs opposés de façon à ce qu’ils soient alignés et qu’ils ne soient pas décalés les uns par rapport aux autres. L’essai sera effectué sur le conducteur posé côté enclume ayant le plus petit diamètre. Le diamètre du

conducteur opposé doit être supérieur à celui du conducteur objet de l’essai. Le cas échéant, il est possible de rassembler plusieurs conducteurs.

Tolérance de la force de pelage et de traction pour les épissures

Somme de section [mm²]

AWG

Limite de tolérance inférieure de la force de traction[N]

0,35

22

60

12

0,5

20

80

15

0,75

19

120

23

0,85

18

135

28

1

17

160

35

1,25

16

180

40

1,5

15

200

45

2

14

225

57

2,5

13

250

70

3

12

280

80

4

11

350

100

5

10

420

115

6

9

500

130

540

135

50 mm / s

Resultat

 La force de traction

7

Limite de tolérance inférieure de la force de pelage[N]

minimale doit être atteinte

8

8

600

145

selon le tableau.

10

7

800

165

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5.6 Evaluation et homologation des épissures– Exigences clients sur le Pelage & Résistance à la traction Exemple des client PSA et BMW

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5.7 Evaluation et homologation des épissures– Image de coupe (1) Execution les images de coupes sont à établir à la position où la compression est maximale, habituellement au milieu des nœuds soudés. Sinon on obtient une compression du nœud faible (insignifiante) Dans certaine épissures il est difficile de réaliser une coupe précise et à une position précise de la longueur de la soudure - cela est pris en compte lors de l'évaluation par image de coupe.

Resultat En examinant les nœuds à l’aide d’une micrographie, il faut vérifier que les brins peuvent être distingués après le soudage et qu’ils sont rassemblés et enveloppés dans le contour extérieur. Il est possible de distinguer les poches d’air.

Les échantillons peuvent également être imbibé dans la résine synthétique.

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5.7 Evaluation et homologation des épissures– Image de coupe (2) Vidéo: Détail de l’intérieur de l’épissure

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5.8 Evaluation et homologation des épissures– Tests spéciales (2) Contrôleur d’épissure Le contrôleur d‘épissure de Schunk est un outil de test non destructif. Se système à la possibilité de déterminer la qualité de la soudure ainsi que le taux de compactage des fils. Ils est très intéressant dans le cas de soudage en ligne ( soudage sur câblage semi finie) mais se système ne peut pas remplacer la méthode habituelle de test.

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5.9 Evaluation et homologation des nœuds soudées – Requalification et homologation des machines Exécution – Requalification machine  Planning:  Il faut procéder tous les deux ans à une requalification des machines de soudage par ultrasons avec une révision générale selon IP 3049  La capabilité machine est vérifiée par l’évaluation de l’essai de pelage (ou de traction) réalisé sur deux nœuds de soudage critiques ou sur le plus petit et le plus grand nœud.

 Couverture: • cmk- Calculer à partir de 50 x force de pelage/ 5 x tests de la force de traction • 1 x test de pliage • Contrôle visuel à 100% • 1 image de coupe (y compris le calcul du taux de compression, mesure de la hauteur et largeur de l’image de coupe. Résultat:  L’indice de capabilité machine (paramètre du nœuds) : cm, cmk ≥ 1,67.  Exceptionnellement pour l’essai de pelage des nœuds critiques, l’indice de capabilité cm, cmk >1,00 si toutes les valeurs de pelage sont dans une zone de sécurité , au moins 20% au-dessus de la valeur minimales.  Les résultats sont documentés et homologués par le responsable qualité du site.  La requalification doit être effectuée pour toutes les machines avec la même combinaison de nœuds afin de pouvoir effectuer une comparaison entre toutes les machines.  La présente section s’applique également à la première mise en service d’une machine sur un site de production. PPO CC Tunisie/ Support de formation en Soudure ultrasons

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5.9 Evaluation et homologation des nœuds soudées – Evaluation étendue – Capabilité des paramètres de soudages Exécution :Capabilité paramètres

 Planning: • Détermination des paramètres d’une nouvelle combinaison de soudage.  La preuve de capabilité doit être déterminer selon IT 3092  Couverture: • Cmk- Calculer à partir de 25 x force de pelage/ 5 x tests de la force de traction • 1 x test de pliage • Contrôle visuel à 100% • 1 image de coupe (y compris le calcul du taux de compression, mesure de la hauteur et largeur de l’image de coupe. • Les paramètres trouvés servent de valeur recommandées pour toutes les machines du même type ayant le • même type de pièces d’usure. • Les résultats sont documentés et homologués par le responsable qualité du site. Resultat

 L’indice de capabilité machine (paramètre du nœuds) : cm, cmk ≥ 1,67.  Exceptionnellement pour l’essai de pelage des nœuds critiques, l’indice de capabilité cm, cmk >1,00 si toutes les valeurs de pelage sont dans une zone de sécurité , au moins 20% audessus de la valeur minimales.

. PPO CC Tunisie/ Support de formation en Soudure ultrasons

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5.9 Evaluation et homologation des épissures– Evaluation réduite – Homologation des paramètres de soudage Exécution – Evaluation réduite

 Fréquence de contrôle : • Après modification des paramètres du nœud • Après action de maintenance- changement de pièce d’usure* • Après chaque calibrage

 Critères à contrôler : • 5 x Test force de pelage • 1 x Test résistance à la traction • 1 x Test de pliage • 100% Contrôle visuel • Les résultats sont documentés par écrit dans la carte d’enregistrement de données à critères variables “PDEK”.

* Aprés chaque changement des pièces d’usures il faut faire le test de deux diffirentes épissures (une de grande section et une de petite section)

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6. Equipements de soudage ultrasons – LEONI

6. Equipements de soudage ultrasons 6.1 Equipement s standard LEONI 6.2 Equipements homologués LEONI 6.3 Détails techniques 6.4 Maintenance

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6.1 Equipements de soudage ultrasons Equipement s standard LEONI

Ultrasonic welding equipment

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6.1 Equipements de soudage ultrasons – Equipement s standard LEONI: Schunk DS-20 Application:

Soudage sur contact

Matériaux:

Métal non ferreux

Plage de section [mm²]:

0,5 - 35

Fréquence [kHz]:

20

Amplitude / Booster:

1:1 – 1:2,5

Poids [kg]:

35 - 75

Pression d’air comprimé [bar]: 6 (max. 10) Consommation d’air comprimé[m³/h]:

54

Niveau de brui[dB(A)]: