Introduction à la machine à souder par enroulement de cages en barres d'acier

I. Aperçu de l’équipement
La machine à souder par enroulement de cages en acier, également appelée machine à former des cages en acier ou machine à souder par enroulement CNC de cages en acier, est un équipement automatisé central utilisé dans les projets modernes de fondations sur pieux pour les ponts, les lignes ferroviaires à grande vitesse, les autoroutes, les ouvrages hydrauliques et les bâtiments à plusieurs étages.
Cet équipement a remplacé la méthode manuelle traditionnelle, peu efficace, de liaison ou de soudage des cages en acier. Grâce à une technologie mécanique d’enroulement rotatif et de soudage, il mesure automatiquement la longueur, puis enroule et soude simultanément les barres longitudinales et les étriers de la cage en acier afin de la former. Il s’agit actuellement, dans le domaine national de la construction de fondations sur pieux, de l’un des équipements de transformation de l’acier les plus aboutis sur le plan technologique et les plus largement utilisés.
II. Structure principale de l’équipement
Une machine à souder par enroulement de cages en acier standard se compose principalement des systèmes majeurs suivants :
Système d’entraînement principal (mécanisme d’entraînement rotatif) :
Situé à une extrémité de l’équipement, il entraîne en rotation la plaque à moule rotatif au moyen d’un moteur à réduction à haut couple. La plaque à moule est équipée de plusieurs trous de fixation pour les barres principales, qui assurent l’entraînement des barres principales en mouvement circulaire et fournissent l’énergie nécessaire au bobinage des étriers.
Système de support mobile (mécanisme suiveur) :
Situé à l’autre extrémité de l’équipement (extrémité mobile), il coopère avec le système d’entraînement principal pour soutenir et entraîner de façon synchrone les armatures principales, en les déplaçant lentement dans la direction axiale. Sa partie inférieure est généralement équipée de guides linéaires afin d’assurer un déplacement fluide.
Châssis de bobinage des barres d’armature et mécanisme de redressage :
Il est chargé de recevoir les barres d’armature enroulées (étriers). L’équipement redresse ces barres à l’aide du châssis de redressage, puis les enroule automatiquement à intervalles fixes autour des barres principales en rotation.
Système de soudage (manipulateur de soudage automatique) :
Il s'agit du cœur de l'équipement. Il est généralement équipé d'une machine à souder à l'arc sous gaz CO₂ ou d'une machine à souder électrique. La torche à souder est fixée sur le bras mécanique et effectue automatiquement des points de soudure aux intersections entre les étriers et les barres principales. L'espacement des points de soudure peut être ajusté automatiquement en fonction du pas des étriers afin d'assurer une liaison solide.
Système de contrôle plc :
Il utilise un automate programmable combiné à une interface homme-machine à écran tactile. L'opérateur doit simplement saisir sur l'écran des paramètres tels que le nombre de barres principales, le pas des étriers, ainsi que le diamètre et la longueur de la cage, après quoi l'équipement exécute automatiquement le traitement.
III. Principe de fonctionnement
Le processus de travail de la machine de soudage-roulage pour cages d'armature est un mouvement composé de « rotation + déplacement » :
Alimentation : Insérez les barres principales (barres longitudinales) découpées au préalable dans les trous correspondants de la plaque d’entraînement principale et de la plaque mobile, puis verrouillez-les et fixez-les par voie pneumatique ou hydraulique.
Enroulement : Soudez ou fixez l’extrémité de l’étrier (armature hélicoïdale) à la première barre principale.
Formage : Démarrez l’équipement. Le disque d’entraînement principal fait tourner toutes les nervures principales, tandis que le système de support recule lentement.
La rotation permet d’enrouler uniformément les étriers autour de la périphérie des barres principales.
Ce mouvement entraîne un déplacement continu vers l’avant de la position du point de soudure.
Soudage : Lors de l’introduction des étriers, le manipulateur de soudage automatique, sous le contrôle de l’API, soude (ou omet les points prédéfinis comme non soudables) les points d’intersection des étriers et des barres principales aux intervalles réglés.
Lorsque l’extrémité mobile atteint la longueur prédéfinie, l’équipement s’arrête, le dispositif de fixation est relâché et la cage d’armature terminée est soulevée depuis le banc de travail, prêtant ainsi pour le cycle suivant.
IV. Avantages fondamentaux
Par rapport à la production manuelle traditionnelle, la machine de soudage enroulante pour cages d’armature présente les avantages significatifs suivants :
Une efficacité de production extrêmement élevée : grâce à un haut degré d’automatisation, la vitesse de traitement est de 3 à 5 fois supérieure à celle du travail manuel. Elle peut fonctionner en continu 24 heures sur 24. Pour les grands projets de fondations sur pieux aux délais serrés, elle permet de réduire considérablement la durée des travaux.
2. Qualité stable du produit
Espacement précis : l’espacement des étriers est uniforme, avec des tolérances maîtrisées à l’intérieur de la fourchette du millimètre, conformément pleinement aux normes nationales.
Structure robuste : les points de soudure sont uniformes et solides, et les barres longitudinales ainsi que les étriers forment une structure squelettique stable, peu sujette à la déformation lors du levage et du descente.
Apparence régulière : une fois formée, la cage d’armature présente une bonne circularité et une grande rectitude, ce qui améliore la qualité du projet.
3. Économies de matériaux et de main-d’œuvre
Économies sur les étriers : En raison du procédé d’enroulement continu, il n’y a pas de recouvrements. Par rapport aux « cercles d’étriers » fabriqués par soudage ponctuel manuel, l’utilisation des barres d’acier peut être réduite d’environ 1 % à 2 %.
Réduction de la main-d’œuvre : La production traditionnelle manuelle nécessite 7 à 8 personnes travaillant simultanément (pour le transport, la liaison et le soudage), tandis que la machine à souder par enroulement ne requiert que 3 à 4 personnes (pour l’exploitation, la préparation des matériaux et la manutention auxiliaire), ce qui réduit considérablement les coûts de main-d’œuvre.
4. Haut Niveau de Sécurité
Les opérations mécanisées réduisent les risques d’exposition des travailleurs à la lumière de l’arc de soudage, aux hautes températures et aux manutentions lourdes à courte distance, améliorant ainsi les conditions de travail.
V. Domaine d’application et spécifications
Les machines à souder par enroulement pour cages d’armature sont principalement classées selon les différences de diamètre et de longueur de traitement en les modèles courants suivants :
Diamètre de traitement : Généralement, elles permettent de traiter des cages d’armature dont le diamètre varie de 400 mm à 3000 mm (voire plus).
Longueur de traitement : Selon les conditions du site et les exigences de conception, elle peut être divisée en plusieurs spécifications telles que 12 m, 15 m, 18 m, 27 m, etc. Certains modèles haut de gamme permettent un traitement de longueur illimitée grâce à la fonction d’extension.
Barres d’armature applicables : Le diamètre des barres longitudinales est généralement compris entre 12 mm et 40 mm ; le diamètre des étriers est généralement compris entre 6 mm et 12 mm.
Principalement appliqué à :
Génie civil des ponts : pieux forés coulés sur place, pieux de colonnes.
Transports ferroviaires : pieux de soutènement pour métros, piles de ponts pour lignes ferroviaires à grande vitesse.
Bâtiments industriels et civils : pieux de soutènement pour fouilles profondes, fondations de hautes tours.
Génie hydraulique : fondations sur pieux pour brise-lames, fondations de centrales hydroélectriques.