Profils composites en acier pour grilles vibrantes de tri des déchets
Les vibrations finissent toujours par trouver le point faible d’un assemblage. Une entreprise du traitement des déchets voyait céder à répétition les soudures MIG des profils supportant les grilles vibrantes de ses machines de tri, où la charge ne se stabilise jamais et où les cycles ne s’arrêtent jamais. Montanstahl a développé à la place un profil composite, en assemblant par soudage laser un guide d’ancrage laminé à chaud sur mesure à un tube soudé au laser, une géométrie que les méthodes standard ne peuvent pas produire. La section laminée à chaud a été fabriquée directement à la longueur d’installation de 6 300 mm, et la première commande portait sur 277 barres, soit 26,5 tonnes, en acier au carbone S355.
La séparation en cascade et la structure qui la porte
Les profils structurels des grandes installations de tri des déchets subissent de fortes contraintes mécaniques, car les opérations qu’ils supportent sont par nature très dynamiques. Le client travaille dans le traitement des déchets et avait besoin d’un profil composite pour les systèmes de criblage de ses machines de tri, où le rôle de la section est tout sauf secondaire. Elle porte les grandes grilles vibrantes qui séparent les déchets par taille : les petits fragments tombent à travers les premiers cribles tandis que les plus gros poursuivent leur chemin, ce qui produit la séparation en cascade dont dépend l’installation. L’ensemble fonctionne sous vibration continue, et c’est précisément là que la solution précédente échouait, puisque les soudures MIG des profils fabriqués par le client se fissuraient en service. Les équipements du secteur des machines et de l’ingénierie d’installations atteignent souvent ce point, où la limite n’est ni le matériau ni la conception, mais la liaison entre les pièces.
Une liaison qui résiste aux vibrations et deux technologies dans une seule barre
Trois difficultés ont défini le projet. La première était la résistance de la soudure : l’assemblage devait être assez solide pour exclure toute fissuration sous vibration, ce qui impliquait de traiter la cause profonde des défaillances précédentes plutôt que de renforcer autour. Une soudure MIG dépose du métal d’apport en un cordon large avec une zone affectée thermiquement étendue, laissant des contraintes résiduelles et une entaille géométrique précisément là où une fissure de fatigue aime s’amorcer. La deuxième consistait à réunir laminage à chaud et soudage laser en un seul composant fonctionnel, deux procédés aux classes de tolérance et aux états de surface différents qui doivent pourtant se rejoindre le long d’une interface unique. La troisième était dimensionnelle, car l’installation exigeait une longueur exacte de 6 300 mm sans sacrifier la précision pour l’obtenir. Le plan associe en outre plusieurs nuances, avec le guide laminé dans un acier et le corps dans un autre, de sorte que l’assemblage doit aussi fonctionner à travers cette frontière.
Contexte d’application
La réponse a été un profil composite, obtenu en soudant au laser un guide d’ancrage laminé à chaud sur mesure sur un tube soudé au laser, ce qui donne une section qu’aucune méthode standard ne pourrait fournir seule. Le laminage forme le guide avec les contre-dépouilles et les logements nécessaires aux fixations des grilles, tandis que le tube apporte la rigidité en torsion pour un faible poids, et le soudage laser les assemble par un cordon étroit à pénétration profonde et très peu de contraintes résiduelles. On obtient ainsi l’intégrité structurelle nécessaire pour résister aux vibrations continues, et la fissuration constatée par le client avec les anciennes soudures MIG est éliminée. La section laminée à chaud a été produite directement à la longueur d’installation de 6 300 mm, si bien que les barres arrivent prêtes à monter, sans découpe ni ajustement sur site ; la première commande portait sur 277 barres totalisant 26,5 tonnes en acier au carbone S355. Les sections composites et hybrides de ce type sont développées en tant que profils spéciaux, avec les options présentées dans les Q&A techniques.