Le processus de base de soudage au laser consiste à focaliser un faisceau laser sur la zone de jointure entre deux matériaux à l'aide d'un système de distribution optique. Lorsque le faisceau entre en contact avec les matériaux, il transfère son énergie, chauffant et fondant rapidement une petite zone.
Table des matières
1. Qu'est-ce qu'une machine de soudage laser ?
Une machine de soudage laser est un outil industriel qui utilise un faisceau laser comme source de chaleur concentrée pour assembler plusieurs matériaux.
Certaines caractéristiques clés des machines de soudage laser comprennent :
1. Source laser :La plupart des soudeurs laser modernes utilisent des diodes laser à semi-conducteurs qui produisent un faisceau laser de haute puissance dans le spectre infrarouge. Les sources laser courantes comprennent les lasers à CO2, à fibre et à diode.
2. Optique :Le faisceau laser traverse une série de composants optiques tels que des miroirs, des lentilles et des buses qui focalisent et dirigent le faisceau vers la zone de soudure avec précision. Des bras télescopiques ou des portiques positionnent la poutre.
3. Automatisation :De nombreuses soudeuses laser intègrent une commande numérique par ordinateur (CNC) et une robotique pour automatiser des modèles et des processus de soudage complexes. Les chemins programmables et les capteurs de rétroaction garantissent la précision.
4. Surveillance des processus :Des caméras, spectromètres et autres capteurs intégrés surveillent le processus de soudage en temps réel. Tout problème d’alignement, de pénétration ou de qualité du faisceau peut être rapidement détecté et résolu.
5. Verrouillages de sécurité :Les boîtiers de protection, les portes et les boutons d'arrêt d'urgence protègent les opérateurs du faisceau laser haute puissance. Les verrouillages arrêtent le laser si les protocoles de sécurité ne sont pas respectés.
En résumé, une machine de soudage laser est un outil de précision industriel contrôlé par ordinateur qui utilise un faisceau laser focalisé pour des applications de soudage automatisées et reproductibles.
2. Comment fonctionne le soudage laser ?
Certaines étapes clés du processus de soudage au laser comprennent :
1. Génération de faisceau laser :Une diode laser à semi-conducteurs ou une autre source produit un faisceau infrarouge.
2. Livraison du faisceau : Des miroirs, des lentilles et une buse focalisent avec précision le faisceau vers un endroit restreint de la pièce.
3. Chauffage des matériaux :Le faisceau chauffe rapidement le matériau, avec une densité proche de 106 W/cm2.
4. Fusion et assemblage :Un petit bassin de fusion se forme là où les matériaux fusionnent. Au fur et à mesure que la piscine se solidifie, un joint de soudure est créé.
5. Refroidissement et resolidification : La zone de soudure refroidit à des vitesses élevées supérieures à 104°C/seconde, créant une microstructure durcie à grains fins.
6. Progression :La poutre se déplace ou les pièces sont repositionnées et le processus se répète pour terminer le cordon de soudure. Un gaz de protection inerte peut également être utilisé.
En résumé, le soudage laser utilise un faisceau laser intensément focalisé et un cycle thermique contrôlé pour produire des soudures de zone de haute qualité et à faible chaleur.
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3. Le soudage laser est-il meilleur que le MIG ?
Par rapport aux procédés traditionnels de soudage au gaz inerte (MIG) pour métaux...
Le soudage laser offre plusieurs avantages :
1. Précision : Les faisceaux laser peuvent être focalisés sur un petit point de 0,1 à 1 mm, permettant des soudures très précises et reproductibles. C’est idéal pour les petites pièces à haute tolérance.
2. Vitesse :Les vitesses de soudage au laser sont beaucoup plus rapides que celles du MIG, en particulier sur les jauges plus fines. Cela améliore la productivité et réduit les temps de cycle.
3. Qualité :La source de chaleur concentrée produit une distorsion minimale et des zones étroites affectées par la chaleur. Il en résulte des soudures solides et de haute qualité.
4. Automatisation :Le soudage au laser est facilement automatisé à l'aide de la robotique et de la CNC. Cela permet des modèles complexes et une cohérence améliorée par rapport au soudage MIG manuel.
5. Matériaux :Les lasers peuvent assembler de nombreuses combinaisons de matériaux, y compris des soudures multi-matériaux et métalliques différentes.
Cependant, le soudage MIG aquelques avantagessur le laser dans d'autres applications :
1. Coût :Les équipements MIG ont un coût d’investissement initial inférieur à celui des systèmes laser.
2. Matériaux plus épais :Le MIG est mieux adapté au soudage de sections d’acier plus épaisses de plus de 3 mm, où l’absorption laser peut être problématique.
3. Gaz de protection :Le MIG utilise un écran de gaz inerte pour protéger la zone de soudure, tandis que le laser utilise souvent un trajet de faisceau scellé.
Donc en résumé, le soudage laser est généralement préféré pourprécision, automatisation et qualité du soudage.
Mais MIG reste compétitif pour la production dejauges plus épaisses sur un budget.
Le bon processus dépend de l’application de soudage spécifique et des exigences des pièces.
4. Le soudage au laser est-il meilleur que le soudage TIG ?
Le soudage au gaz inerte au tungstène (TIG) est un processus manuel et artistique qui peut produire d'excellents résultats sur des matériaux minces.
Cependant, le soudage laser présente certains avantages par rapport au TIG :
1. Vitesse :Le soudage laser est nettement plus rapide que le TIG pour les applications de production en raison de sa précision automatisée. Cela améliore le débit.
2. Précision :Le faisceau laser focalisé permet un positionnement précis au centième de millimètre près. Cela ne peut pas être égalé par une main humaine avec le TIG.
3. Contrôle :Les variables du processus telles que l'apport de chaleur et la géométrie de la soudure sont étroitement contrôlées avec un laser, garantissant des résultats cohérents lot après lot.
4. Matériaux :Le TIG convient mieux aux matériaux conducteurs plus fins, tandis que le soudage au laser ouvre une plus grande variété de combinaisons multi-matériaux.
5. Automatisation : Les systèmes laser robotisés permettent un soudage entièrement automatisé et sans fatigue, alors que le TIG nécessite généralement toute l'attention et l'expertise de l'opérateur.
Cependant, le soudage TIG conserve un avantage pourtravaux de précision en épaisseur mince ou soudage d'alliagesoù l’apport de chaleur doit être soigneusement modulé. Pour ces applications, le contact d'un technicien qualifié est précieux.
5. Quel est l’inconvénient du soudage laser ?
Comme tout processus industriel, le soudage au laser présente certains inconvénients potentiels à prendre en compte :
1. Coût : Tout en devenant plus abordables, les systèmes laser haute puissance nécessitent un investissement en capital important par rapport aux autres méthodes de soudage.
2. Consommables :Les buses à gaz et les optiques se dégradent avec le temps et doivent être remplacées, ce qui augmente le coût de possession.
3. Sécurité :Des protocoles stricts et des boîtiers de sécurité fermés sont nécessaires pour éviter l'exposition au faisceau laser de haute intensité.
4. Formation :Les opérateurs doivent être formés pour travailler en toute sécurité et entretenir correctement les équipements de soudage laser.
5. Ligne de vue :Le faisceau laser se déplace en lignes droites, de sorte que les géométries complexes peuvent nécessiter plusieurs faisceaux ou un repositionnement de la pièce.
6. Absorptivité :Certains matériaux comme l'acier épais ou l'aluminium peuvent être difficiles à souder s'ils n'absorbent pas efficacement la longueur d'onde spécifique du laser.
Cependant, avec des précautions appropriées, une formation et une optimisation des processus, le soudage laser offre des avantages en termes de productivité, de précision et de qualité pour de nombreuses applications industrielles.
6. Le soudage au laser nécessite-t-il du gaz ?
Contrairement aux procédés de soudage sous protection gazeuse, le soudage laser ne nécessite pas l’utilisation d’un gaz de protection inerte circulant sur la zone de soudure. C'est parce que :
1. Le faisceau laser focalisé se déplace dans l’air pour créer un petit bain de soudure à haute énergie qui fond et joint les matériaux.
2. L'air ambiant n'est pas ionisé comme un arc de plasma gazeux et n'interfère pas avec la formation du faisceau ou de la soudure.
3. La soudure se solidifie si rapidement à cause de la chaleur concentrée qu’elle se forme avant que des oxydes ne puissent se former à la surface.
Cependant, certaines applications spécialisées de soudage laser peuvent encore bénéficier de l’utilisation d’un gaz d’assistance :
1. Pour les métaux réactifs comme l’aluminium, le gaz protège le bain de soudure chaud de l’oxygène de l’air.
2. Lors des travaux laser de haute puissance, le gaz stabilise le panache de plasma qui se forme lors des soudures à pénétration profonde.
3. Les jets de gaz éliminent les fumées et les débris pour une meilleure transmission du faisceau sur les surfaces sales ou peintes.
En résumé, bien que cela ne soit pas strictement nécessaire, le gaz inerte peut présenter des avantages pour des applications ou des matériaux spécifiques et difficiles de soudage au laser. Mais le processus peut souvent bien fonctionner sans cela.
▶ Quels matériaux peuvent être soudés au laser ?
Presque tous les métaux peuvent être soudés au laser, y comprisacier, aluminium, titane, alliages de nickel, etc.
Même des combinaisons de métaux différentes sont possibles. La clé est qu'ilsdoit absorber efficacement la longueur d’onde du laser.
▶ Quelle épaisseur de matériaux peut-on souder ?
Des feuilles aussi fines que0,1 mm et jusqu'à 25 mm d'épaisseurpeuvent généralement être soudés au laser, en fonction de l'application spécifique et de la puissance du laser.
Les sections plus épaisses peuvent nécessiter un soudage multi-passes ou une optique spéciale.
▶ Le soudage laser est-il adapté à la production en grand volume ?
Absolument. Les cellules robotisées de soudage laser sont couramment utilisées dans des environnements de production automatisés à grande vitesse pour des applications telles que la fabrication automobile.
Des débits de plusieurs mètres par minute sont réalisables.
▶ Quelles industries utilisent le soudage laser ?
Les applications courantes du soudage au laser peuvent être trouvées dansautomobile, électronique, dispositifs médicaux, aérospatiale, fabrication d'outils/matrices et de petites pièces de précision.
La technologie estune expansion continue dans de nouveaux secteurs.
▶ Comment choisir un système de soudage laser ?
Les facteurs à prendre en compte incluent les matériaux des pièces à usiner, la taille/épaisseur, les besoins en matière de débit, le budget et la qualité de soudure requise.
Des fournisseurs réputés peuvent vous aider à spécifier le type de laser, la puissance, l'optique et l'automatisation adaptés à votre application spécifique.
▶ Quels types de soudures peuvent être réalisés ?
Les techniques typiques de soudage au laser comprennent les soudures bout à bout, à recouvrement, d'angle, de perçage et de revêtement.
Certaines méthodes innovantes comme la fabrication additive laser émergent également pour les applications de réparation et de prototypage.
▶ Le soudage laser est-il adapté aux travaux de réparation ?
Oui, le soudage au laser est bien adapté à la réparation de précision de composants de grande valeur.
L'apport de chaleur concentré minimise les dommages supplémentaires aux matériaux de base lors de la réparation.
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Heure de publication : 12 février 2024