Profils soudés laser pour boîtiers de capteurs de voies de péage
Un capteur intégré dans la chaussée d’une voie de péage doit résister au trafic, à l’eau et au gel tout en restant exactement là où il a été installé, car la mesure dépend de sa position. Le profil qui l’abrite remplit donc deux fonctions à la fois : protéger l’électronique et la positionner. Pour cette application, Montanstahl a produit une section monolithique en acier inoxydable 304L par soudage laser, en tenant un jeu interne obligatoire de 35,4 mm sans déformation sur toute la longueur de la barre.
Protéger un capteur sans le déplacer
Les profils spéciaux soudés au laser apparaissent de plus en plus souvent dans des applications d’infrastructure où les capteurs doivent être protégés tout en conservant une position parfaitement définie. Ici, le profil a été conçu pour abriter des éléments de capteur installés dans des saignées pratiquées dans la chaussée, en les protégeant des charges du trafic et des agressions environnementales dans des conditions routières exigeantes. La géométrie devait donc garantir une stabilité dimensionnelle stricte sur toute la longueur de la section, car la moindre déformation compromettrait l’alignement du capteur, la précision de ses mesures et les performances du système dans le temps. Ce qui distingue ce cas d’un boîtier de protection classique, c’est que le boîtier fait partie de la chaîne de mesure : une tolérance sans importance pour un composant structurel devient ici fonctionnelle. Les infrastructures routières et ferroviaires instrumentées de ce type constituent un domaine en croissance dans le secteur construction et infrastructures.
Un jeu interne qui ne peut pas bouger
Quatre exigences ont défini cette section. Une très haute précision était nécessaire sur la largeur du profil, puisque le boîtier se loge dans une saignée usinée et doit s’y positionner de façon répétable. Le jeu interne de 35,4 mm était obligatoire et devait rester exempt de déformation sur toute la longueur, car c’est l’espace occupé par l’élément de capteur, et un rétrécissement en un point quelconque de la barre empêche l’insertion du composant ou le met sous contrainte une fois installé. La stabilité dimensionnelle devait être assurée pendant la production plutôt que corrigée ensuite, car le dressage d’une section ouverte à parois minces réintroduit précisément la variation qu’il est censé éliminer. Enfin, le client exigeait une section monolithique, ce qui exclut les solutions de soudage traditionnelles, puisqu’un assemblage mécano-soudé apporte une zone affectée thermiquement, du métal d’apport et des contraintes résiduelles qui continuent d’agir sur la géométrie longtemps après le refroidissement.
Contexte d’application
Compte tenu des tolérances et de l’exigence d’une section monolithique, le soudage laser a été retenu comme la filière la plus adaptée. Le procédé assure une pénétration complète dans un cordon étroit, si bien que la section se comporte comme une pièce unique sous charge, et le faible apport de chaleur offre une excellente stabilité dimensionnelle avec une déformation minimale en production, ce qui permet au jeu interne de rester constant d’une extrémité à l’autre de la barre. Le profil fini a satisfait à l’exigence de jeu interne tout en offrant la fiabilité structurelle nécessaire à une installation sûre dans la chaussée, où le boîtier supporte le poids des véhicules qui le franchissent. L’acier inoxydable 304L résiste à l’eau, aux sels de déverglaçage et aux cycles de température d’une chaussée exposée sans revêtement qui s’userait. Les sections de ce type sont développées comme profils spéciaux d’après le plan du client, avec des contrôles dimensionnels dans le cadre du management de la qualité de Montanstahl et d’autres informations dans les Q&A techniques.