Dans une cellule robotisée, les fumées de soudage montent en panache depuis l’arc, butent contre le toit ou franchissent les écrans, puis envahissent l’atelier. Le robot soude presque sans pause : il émet plus, et plus longtemps. La parade : capter au ras de l’arc ou sous une hotte, filtrer, rejeter l’air dehors.
Ce que la cellule robotisée change aux fumées de soudage
Un soudeur manuel s’interrompt sans cesse : il repositionne la pièce, change d’angle, relève son masque. Le robot enchaîne les cordons, cycle après cycle, avec un temps d’arc bien plus long sur la journée. La pollution ne change pas de nature. Elle devient continue, et cette continuité sature vite un local mal ventilé.
La matière des fumées vient surtout du fil : d’après l’INRS, 95 % des constituants proviennent des produits d’apport, moins de 5 % du métal de base. Or le soudage robotisé tourne le plus souvent en MIG-MAG, fil-électrode dévidé en continu. Galvanisation, peinture ou huile résiduelle ajoutent leurs propres gaz et vapeurs.
Le CIRC a reconnu ces fumées cancérogènes pour l’homme en 2017, rappelle l’INRS, qui compte 528 000 salariés exposés en France selon l’enquête Sumer de 2017. Bras, procédés et programmation sont décrits dans le guide du robot de soudure et de ses usages ; ici, seul compte le trajet de l’air.
Où les fumées montent et stagnent dans la cellule
Chaud, le panache s’élève à la verticale de l’arc puis s’élargit en refroidissant. Sur une cellule de soudage ouverte en partie haute pour le pont roulant, il file vers la charpente, refroidit sous la toiture et redescend vers des postes parfois éloignés.
Capotée, la cellule garde ses fumées, qui stagnent sous le toit, dans les angles morts et au-dessus du positionneur. Trois moments les libèrent :
- l’ouverture de la porte ou du rideau, qui pousse une bouffée vers l’opérateur ;
- le déchargement, quand la pièce encore chaude continue de fumer ;
- la rotation du positionneur et les mouvements du bras, qui brassent la nappe accumulée.
Sur une ligne mixte, cette nappe atteint des opérateurs qui ne soudent jamais, et un masque filtrant, souligne l’INRS, ne protège que son porteur. La répartition des tâches entre cobots et robots gagne donc à situer la cellule dans le flux d’air de l’atelier, pas seulement dans celui des pièces.
Capter au plus près : torche, capotage, caisson raccordé
L’INRS pose le principe : capter les fumées à leur point d’émission, ou le plus près possible, la ventilation générale venant en complément. Trois dispositifs y répondent, seuls ou combinés.
La torche aspirante, au ras de l’arc
Une buse d’aspiration entoure la torche et reprend le panache dès sa naissance : sur des cordons longs et dégagés, c’est le captage des fumées le plus direct. Revers connus : torche plus volumineuse, angles serrés difficiles d’accès, protection gazeuse troublée si l’aspiration est mal réglée. La pièce qui refroidit lui échappe.
Le capotage et la hotte de cellule
Un toit en tôle et une extraction en point haut changent la logique : les fumées montent d’elles-mêmes vers la hotte de la cellule robotisée, qui les reprend là où elles s’accumulaient. Mise en légère dépression, l’enceinte fait entrer l’air par ses ouvertures au lieu de laisser fuir les fumées, y compris celles des pièces qui refroidissent.
Le caisson mobile raccordé
Sur la page qu’il consacre à ses caissons mobiles d'aspiration, le fabricant français oberA détaille une réponse souple pour une cellule sans réseau centralisé à proximité, ou appelée à changer de place : une unité de filtration sur roulettes, reliée par flexible à la hotte de la cellule, sans gaines à tirer dans le bâtiment. L’intégrateur y trouve ce qu’il doit examiner : raccordement par bras ou par entrée tubée, étages de filtration superposés selon qu’il faut traiter des fumées, des vapeurs ou des poussières, sortie tubée pour envoyer l’air épuré dehors, entretien des filtres. De quoi structurer un cahier des charges ; la ventilation générale et un chargement organisé, qui limite les ouvertures, viennent en appui.
Sur une cellule déjà en service, l’intégrateur avance dans un ordre qui évite les reprises. Il commence par capoter : panneaux de toit, jonction des rideaux avec la structure, fente du pont roulant refermée, en ne gardant que les ouvertures par lesquelles l’air doit entrer. Vient ensuite le raccordement, un piquage en point haut de la hotte relié au caisson par un flexible aussi court et rectiligne que possible. Le choix de la filtration suit, dicté par l’état des pièces, nues, galvanisées, huilées ou peintes, et par la destination de l’air, puis l’entretien des filtres se planifie avant la mise en service : qui les change, sur quel signal, avec quelles protections, et dans quel emballage partent les filtres usagés.
Filtration, destination de l’air et entretien des filtres
Les particules de soudage sont minuscules : l’INRS les situe sous le micromètre, assez fines pour atteindre la région alvéolaire. Le filtre se choisit pour cette granulométrie, derrière un préfiltre qui arrête les grosses projections et ménage l’étage le plus fin. Sur des pièces huilées ou peintes, des vapeurs organiques s’ajoutent : un étage au charbon actif les traite, là où un filtre à particules ne retient rien.
Reste la question que beaucoup d’ateliers repoussent : où part l’air filtré. Pour les fumées de soudage, l’INRS privilégie le rejet de l’air extrait à l’extérieur, après filtration et hors des zones de prise d’air neuf. Sur un caisson mobile, abordez ce point avec le fabricant et votre préventeur dès l’implantation, en demandant si l’appareil accepte une sortie tubée vers une façade ou la toiture.
Tout air rejeté dehors doit être remplacé, sinon le bâtiment se met en dépression et l’aspiration perd de son efficacité. Le guide pratique de ventilation n° 7 de l’INRS (ED 668), consacré au soudage à l’arc et au coupage, traite cet air de compensation, le transport des fumées et le contrôle des dispositifs de captage.
Un filtre qui se colmate ne prévient pas : le débit baisse, le panache déborde de nouveau de la hotte, et personne ne s’en aperçoit avant que l’atelier se voile. L’INRS demande des dispositifs de ventilation en bon état et régulièrement entretenus. Suivez l’encrassement par la perte de charge et changez les filtres sur ce signal, sous protection respiratoire, filtre usagé ensaché. Remonter cette mesure vers la supervision fait entrer le captage dans une démarche de maintenance prédictive des équipements.
Asservir l’aspiration au cycle du robot
Le poste manuel n’a pas cet atout : un automate qui sait à chaque instant ce que fait le bras. L’aspiration d’une cellule robotisée gagne à s’y brancher, plutôt que de dépendre d’un interrupteur oublié.
- Extraction lancée avant le premier amorçage d’arc du cycle.
- Temporisation après le dernier cordon, le temps de purger le volume capoté avant l’ouverture de la porte.
- Déverrouillage de l’accès conditionné à cette purge, inscrit dans l’analyse des risques de la cellule.
- Alarme de colmatage ou de défaut ventilateur affichée au pupitre, avec une conduite à tenir écrite : arrêt du cycle ou poursuite surveillée.
Ces échanges se décident à la conception, entrées et sorties réservées dans l’armoire. La directive machines 2006/42/CE pousse dans ce sens : son annexe I, au point 1.5.13, demande qu’une machine évite l’inhalation des substances dangereuses qu’elle produit et, à défaut, qu’elle soit équipée pour les confiner ou les évacuer. Le déroulé d’un projet d’intégration robotique montre à quel stade inscrire ces exigences au cahier des charges.
Poussières combustibles et ATEX : quand la cellule change de catégorie
Selon l’INRS, une explosion suppose plusieurs conditions réunies : un combustible sous forme de gaz, de brouillard ou de poussières en suspension, un comburant, une source d’inflammation et une concentration comprise dans le domaine d’explosivité. Dans une cellule de soudage, la source d’inflammation est déjà là : l’arc et ses projections.
La question ATEX se pose donc dès qu’un combustible entre en jeu. Les cas qui reviennent :
- meulage, brossage ou ébavurage d’alliages légers dans la même cellule ou sur le même réseau d’aspiration ;
- dégraissage aux solvants à proximité du poste ;
- poussières métalliques fines accumulées dans les gaines et dans le caisson de filtration.
Le zonage revient à l’employeur. L’INRS distingue, pour les gaz et vapeurs, la zone 0 (présence permanente ou prolongée), la zone 1 (occasionnelle en fonctionnement normal) et la zone 2 (accidentelle ou brève), avec les zones 20, 21 et 22 pour les poussières. Chaque zone appelle une catégorie d’appareil marquée selon la directive 2014/34/UE : la catégorie 3 convient en zone 2 ou 22, la zone 0 ou 20 exige la catégorie 1.
Deux conséquences pour l’aspiration : un caisson qui reçoit des poussières combustibles doit être prévu pour ce risque, à l’intérieur comme là où il est posé, et le nettoyage des dépôts par aspiration, que l’INRS range parmi les mesures qui empêchent l’atmosphère explosive de se former, entre dans le plan d’entretien.
Réception de la cellule : vérifier le captage avant la première série
À la réception, l’intégrateur est encore sur place. Vérifiez le captage en conditions réelles, sur la pièce la plus défavorable :
- le panache reste-t-il sous la hotte à chaque position du positionneur ?
- une bouffée s’échappe-t-elle à l’ouverture, temporisation comprise ?
- la sortie d’air rejoint-elle l’extérieur, à distance des prises d’air neuf ?
- l’alarme de colmatage remonte-t-elle bien au pupitre ?
- qui change les filtres, avec quelles protections, et où partent-ils ?
Prochaine étape : filmez une série complète à contre-jour, une lampe puissante placée derrière la cellule. Le panache devenu visible montre où l’air s’échappe et quel dispositif votre robot de soudage réclame en priorité.
oberA, du caisson mobile à la version ATEX
oberA, société industrielle française dont l’usine se trouve à Illkirch-Graffenstaden, dans le Bas-Rhin, traite l’air des ateliers et des usines, du rafraîchissement à la filtration. À l’intégrateur qui cherche où envoyer l’air extrait d’une cellule robotisée, elle propose une gamme de caissons mobiles destinés à l’aspiration industrielle, qui se raccordent sans réseau fixe. Un des modèles porte le nom d’EpurBox ATEX : comme pour tout appareil prévu pour une zone classée, sa fiche se rapproche du zonage établi par l’employeur. Ces caissons se comparent à d’autres réponses, réseau centralisé ou extraction intégrée par le constructeur de la cellule, selon la place disponible, le nombre de postes et la destination de l’air. La décision finale appartient à l’analyse des risques de votre atelier.
Fumées en cellule robotisée : vos questions
Monter l’aspiration sur la torche du robot, est-ce suffisant ?
Rarement à elle seule. La torche aspirante capte au ras de l’arc pendant le cordon, mais elle ignore la pièce qui continue de fumer en refroidissant, les projections brûlées sur le positionneur et la bouffée libérée à l’ouverture de la cellule. Son encombrement gêne l’accès aux angles serrés, et une aspiration trop forte trouble le gaz de protection. Sur une cellule à forte cadence, elle s’associe le plus souvent à une hotte ou à un capotage extrait.
L’air filtré de la cellule peut-il retourner dans l’atelier ?
Pour les fumées de soudage, l’INRS privilégie le rejet de l’air extrait à l’extérieur, après filtration et loin des entrées d’air neuf : ces fumées sont reconnues cancérogènes pour l’homme par le CIRC. Avec un caisson mobile, demandez au fabricant si l’appareil accepte une sortie tubée vers une façade ou la toiture, tranchez la destination de l’air avec votre préventeur et prévoyez une entrée d’air qui compense le volume rejeté.
Quand une cellule de soudage relève-t-elle de l’ATEX ?
Dès qu’une atmosphère explosive peut s’y former, ce qui dépend des produits présents et non du robot. Le risque vient d’un combustible : poussière fine d’aluminium soulevée au meulage dans la même enceinte, solvant de dégraissage employé tout près, dépôts métalliques accumulés dans le filtre. L’arc fournit alors la source d’inflammation. C’est à l’employeur d’évaluer ce risque et de délimiter les zones, comme le rappelle l’INRS, avant de choisir un matériel d’aspiration adapté.
Qui prévoit le captage des fumées, l’intégrateur ou l’atelier ?
Les deux, à des titres différents. L’intégrateur livre la cellule comme une machine et doit traiter, dès la conception, les substances dangereuses qu’elle émet. L’employeur reste responsable de l’air que respirent ses salariés et de l’évaluation des risques de son atelier. En pratique, inscrivez le captage au cahier des charges : point de raccordement, signal de démarrage, destination de l’air, accès aux filtres. Ajouté après la réception, il coûte davantage et s’intègre moins bien.