Les équipements de salle blanche fabriqués dans des conditions ultra-haute pureté
Chaque fois que des assemblages soudés de haute qualité sont nécessaires, le soudage TIG (Tungsten Inert Gas), comme on l'appelle communément, offrira une solution parfaite.
Nombre de produits sont fabriqués en salle blanche ou en salle propre suivant des protocoles particuliers. Cela se justifie par une sensibilité aux microbes, comme c’est le cas des composés pharmaceutiques, aux contaminations comme dans le domaine de la micro-électronique ou par l’élimination de corps étrangers comme pour les dispositifs optiques et ou ceux de la mécanique de précision.
Dans la plupart des cas, les équipements destinés à fonctionner à l'intérieur de salles blanches doivent également être fabriqués et assemblés sous atmosphère contrôlée. Des réseaux de canalisations, par exemple, sont fréquemment utilisés pour alimenter les installations de salles propres en gaz et liquides ultra purs, qui servent à des fins d'inertage, de gravure, de rinçage, de dilution et d'injection.
Afin de minimiser les difficultés sur site, et autant que faire se peut, la majorité des éléments de ces réseaux sont préfabriqués. Les pièces standard telles que les raccords, les tés, les coudes et les vannes sont soudées avec les sections de tube correspondantes en atelier. Ici, l'utilisation du soudage TIG orbital peut offrir des avantages significatifs. Des cycles de soudage complets sont effectués automatiquement, parfaitement reproductibles et conduisent à des résultats constants de haute qualité.
Les salles blanches ou propres sont spécifiquement conçues pour les besoins d'un secteur particulier d'activités. La composition, la température et l'humidité de l'atmosphère contrôlée sont régies par des spécifications précises, mais les limites les plus importantes concernent la taille et le nombre de particules en suspension dans l'air. En fonction de la concentration autorisée de particules, les normes ISO 14644-1 et FED STD 209E divisent les salles blanches en différentes classes. L’ISO Classe 1 et FED classe 1 représentent la concentration de particules la plus faible, tandis que l’ISO Classe 9 et FED classe 100000 sont équivalentes à l’air ambiant non filtré.
Le corps humain comme source de contamination
Pour maintenir la contamination aussi faible que possible à l'intérieur d'une salle blanche, toute génération ou émission de particules doit être évitée.
Côté biocontamination, avec un flux moyen de 100 000 particules par minute d'une taille inférieure à 50 µm, le corps humain est considéré comme l'une des sources la plus contaminante dans ce type d’environnement, notamment en cas de mouvements rapides. Ainsi, pour pénétrer dans ces salles, les opérateurs ou les visiteurs doivent porter des protections spécifiques : la tête et les cheveux sont recouverts d'une charlotte ou d’une coiffe enveloppante, le visage comprenant les yeux, le nez et la bouche est complètement couvert d'un masque de protection et de lunettes, les mains sont gantées, les sur-chaussures ou surbottes s'adaptent sur des chaussures standard. Une blouse de laboratoire ou une combinaison de travail appropriée recouvre le reste du corps.
Côté environnement matériel, les procédés de fabrication peuvent également être à l'origine d'émissions de particules importantes. Pendant une procédure de soudage TIG, chaque arc électrique est accompagné de nuages de vapeur de métal, de gaz de soudage et de gaz envers. De plus, la chaleur dégagée provoque des turbulences entre le gaz inerte et l'air environnant entraînant une pollution supplémentaire. Enfin, la préparation des tubes pourrait également créer une contamination.
Les têtes de soudage orbitales fermées : parfaites pour garder les salles blanches intactes
Cependant, les effets contaminants d'un arc ouvert peuvent être évités. En effet, les têtes de soudage orbitales fermées ont été conçues à l’origine pour souder bout à bout, rapidement et sans défaut, les nombreux raccords de circuits hydrauliques d'avion. La facilité de mise en œuvre, la productivité et la qualité exceptionnelle des soudures constituaient le fondement même du cahier des charges du développement de ces matériels. C’est grâce à la maîtrise de l’arc sous enceinte gazeuse fermée que les objectifs ont été pleinement atteints dans le domaine de l’aéronautique. Plus tard, les avantages d'un arc électrique à l'intérieur d'une chambre fermée ont été exploités pour des utilisations en salle blanche. Surfaces chaudes, turbulences, rayonnement, émissions de particules incontrôlables - tous ces inconvénients provoqués par une décharge électrique en milieu ouvert ont été éliminés. Aujourd'hui, ces têtes de soudage sont devenues des outils indispensables chaque fois que des tubes et des accessoires doivent être assemblés dans des conditions de haute, voire très haute, pureté.
Comment souder des tubes de haute et ultra-haute pureté
Afin d’en tirer avantages et de couvrir une large gamme d'applications, l'équipement de soudage doit être développé et conçu en tenant compte de toutes ces précautions. Ainsi, une Smart Welding Station doit pouvoir, à la fois, générer le courant de soudage et gérer toute la gamme de têtes orbitales fermées utilisées pour le soudage de raccords et de tubes de diamètres plus ou moins importants. Prenons l’exemple de la Smart Welding Station P3 UHP. En raison de son poids très faible, l'opérateur peut déplacer la Smart Welding Station sans aucun équipement de levage. C’est un point important pour réduire au maximum les risques d’introduction, de génération et d’accumulation de particules au sein d’une salle blanche, risques liés à l’introduction d’éléments non-essentiels dans la fabrication. Les éléments de commande, de programmation étant indépendants de la source d'alimentation, l'appareil est alors installé quelque part en dehors de l'établi. A partir de certains diamètres de tube ou pour augmenter une productivité ou pour l’utilisation de certaines têtes de soudage, un circuit de refroidissement liquide devient nécessaire ; ce dernier, indépendant de la source d'alimentation, facilite l’emploi de différents types de têtes.
Répondre aux attentes de l’Industrie 4.0 dès aujourd'hui
De plus, pour relever les défis de l'Industrie 4.0, les récentes découvertes sur la numérisation, la connectivité, la communication et la traçabilité sont prises en compte dans le développement de ces nouvelles machines. Cela permet l'échange de données entre les différents composants et équipements de l’installation de soudage tant en ilot qu’au travers d’un réseau interne de l'usine. Pour ce dernier, le protocole OPC-UA offre l'interface parfaite pour le dialogue entre les interfaces.
Dans un environnement de salle blanche, l'opérateur doit faire face à de nombreuses contraintes. Les mouvements rapides sont interdits, son champ visuel est obstrué par un masque et son sens tactile réduit par des mains gantées. Ordinairement, un soudeur professionnel vérifie, d'un coup d'œil, son équipement avant de commencer un cycle de soudage. Mais si le travail s’effectue sous atmosphère contrôlée, cette opération de vérification doit être rendue aussi simple que possible pour l'opérateur. Aussi, avec l’utilisation d’un lecteur de codes-barres, le scan du QR-code de son badge sur sa combinaison de travail documente le dossier de traçabilité. De la même manière, l’identification de la tête de soudage, du gaz de soudage, de la pièce et tout autre matériel ou document est menée pour constituer la documentation au regard de la qualité. A l’issue de ces enregistrements, le logiciel de l’interface homme-machine propose le programme de soudage le plus pertinent contenu dans la bibliothèque la Smart Welding Station. Ce programme est alors validé, modifié, enregistré via le contrôleur tactile sans fil, ces opérations pouvant être effectuées même avec des gants.
Vous pouvez trouvez plus d'informations sur European Hygienic Engineering and Design Group (EHEDG) Guidelines ou sur le EHEDG Guidelines portal, le EHEDG Connects video session presenting Polysoude et le American Welding Society website.
Des séquences de travail clairement structurées pour le soudage
Ensuite, vient la préparation de la soudure qui se divise en deux étapes : le bridage des pièces à assembler, sachant qu’il est possible d'utiliser des dispositifs de serrage d'autres fabricants de têtes de soudage, et la mise en place finale de la tête de soudage. Après le lancement du programme, la progression en temps réel du cycle de soudage peut être visualisée sur le contrôleur tactile sans fil. Les valeurs instantanées des paramètres de soudage y sont également affichées tels que le courant, la tension d’arc. Ces données sont aussi transmises via le réseau de l’entreprise à un système de supervision où elles seront analysées et exploitées pour, par exemple, interagir avec la gestion de stock du gaz, des tubes, des raccords ou calculer le taux de productivité. Enfin, l'opérateur inspecte visuellement la soudure réalisée, la valide et passe à la production suivante.
En résumé, avec l’écoute, la prise en compte des contraintes du secteur de la haute pureté et le suivi permanent des avancées technologiques, Polysoude a su développer des équipements "propres", indispensables là où la présence de particules peut corrompre la qualité des produits fabriqués, réduire à néant l’usage de matériels ou exposer la vie de l’être humain à un danger.
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Découvrez notre infographie consacrée à l'environnement UHP : Sept faits incroyables à connaître sur les salles blanches.
Polysoude est spécialisée dans la conception et la fabrication d'équipements de soudage orbital de haute qualité, de têtes de soudage, de générateur de soudage intelligents et de solutions automatisées pour le soudage TIG / GTAW et le rechargement TIGer avec la technologie bi-cathode. Contactez sales@polysoude.com. Pour toute demande de service, contactez service@polysoude.com. Polysoude se fera un plaisir de vous renseigner sur vos projets futurs. Contactez-nous pour en savoir plus. Vous pouvez télécharger toutes nos brochures et fiches techniques depuis notre section Téléchargement.
DR.- Ing. Jürgen Krüger
Consultant Ingénieur Soudage
Polysoude SAS
