Dans l'industrie du soudage, le soudage au laser est considéré comme une méthode d'assemblage puissante et sophistiquée. Il utilise des faisceaux lumineux hautement concentrés appelés lasers. Sur la surface ciblée du matériau, le faisceau laser crée une chaleur intense au point de contact et provoque la fusion du matériau et la formation d'une liaison solide à mesure qu'il refroidit et se solidifie.
Le soudage au laser présente à la fois des avantages et des inconvénients. En comparaison avec d'autres procédés de soudage comme le MIG ou le TIG, le soudage au laser est plus puissant. Aujourd'hui, nous allons découvrir le soudage au laser, ses points forts et ses limites, sa facilité d'utilisation, etc. Nous comparerons également le soudage au laser à plusieurs méthodes de soudage dans cet article.
Alors, plongeons dans le monde du soudage laser.
Qu'est-ce que le soudage laser ?
Le soudage au laser est une méthode de soudage qui utilise des faisceaux laser focalisés à haute température pour faire fondre la surface métallique. Les pièces fondues se rejoignent ensuite et se solidifient après refroidissement. Comme toute autre machine laser, machines de soudage laser utilisent également certains éléments spécifiques des lasers, notamment les lasers à solide, les lasers à gaz (CO2 lasers) et les lasers à diode.
Un soudage de haute qualité avec une distorsion minimale et une zone chauffée en fait un bon choix pour une large gamme de projets de soudage.
Il existe d'autres procédés de soudage tels que le soudage à l'arc sous gaz avec fil fourré (GMAW/MIG), le soudage à l'arc sous gaz avec électrode de tungstène (GTAW/TIG), le soudage à l'arc avec électrode enrobée (Stick), le soudage à l'arc avec fil fourré, le soudage à l'arc submergé, le soudage par points par résistance et le soudage par faisceau d'électrons.
Le soudage au laser en particulier est le plus pratique et le plus polyvalent de tous.
Comment ça marche?
Le soudage au laser utilise des faisceaux laser focalisés à haute concentration pour chauffer la surface du métal jusqu'à ce qu'elle soit fondue. Après avoir assemblé les pièces, celles-ci sont laissées à refroidir jusqu'à ce qu'elles deviennent solides.
Les informations utilisateur sont données ci-dessous étape par étape.
1. Génération du faisceau : Le processus de soudage commence par la génération d'un faisceau laser de haute puissance. Différents types de lasers, tels que les lasers à semi-conducteurs, les lasers à gaz (par exemple, CO2 Des lasers (ou lasers à diode) peuvent être utilisés en fonction des exigences de l'application.
2. Focalisation du faisceau : le faisceau laser est ensuite dirigé vers le point focalisé à l'aide de miroirs et de lentilles. L'efficacité du chauffage et de la fusion des matériaux dépend en grande partie de la précision du point focal et de la température.
3. Préparation du matériau : avant de commencer le processus de soudage, la préparation du matériau est indispensable. Cela comprend le nettoyage, le serrage et le traitement de surface.
4. Procédé de soudage : focaliser les faisceaux laser sur la surface préparée du matériau. Le point dirigé de la surface fond grâce à la chaleur concentrée du laser.
5. Formation de soudure : les matériaux fondus fusionnent et forment un joint solide. Pour améliorer la résistance du joint et combler les lacunes, des filtres supplémentaires peuvent être utilisés.
6. Refroidissement et solidification : une fois le soudage terminé, les matériaux en fusion refroidissent et se solidifient rapidement, formant une liaison solide entre les surfaces jointes. Pour minimiser la déformation, un contrôle correct du refroidissement est très important.
7. Inspection après soudage : inspectez la qualité et l'intégrité de la soudure. Des processus de finition supplémentaires tels que le meulage, le polissage ou le revêtement peuvent être nécessaires en fonction de la finition du soudage.
Le soudage au laser est-il résistant ?
Oui, le soudage au laser est considéré comme une technique de soudage solide et fiable. Les raisons pour lesquelles le soudage au laser est un procédé de soudage solide sont indiquées ci-dessous.
• Précision et contrôle
Un contrôle précis des paramètres de soudage tels que la puissance, la vitesse et la mise au point permet de maintenir des propriétés de soudage et de matériau constantes. Il en résulte des joints de soudure solides.
• Zone minimale affectée par la chaleur (HAZ)
Les faisceaux concentrés permettent de réduire la zone affectée thermiquement. Cela réduit la déformation thermique, les contraintes résiduelles et l'affaiblissement du matériau. Par conséquent, les propriétés mécaniques du joint soudé sont souvent supérieures à celles obtenues avec d'autres méthodes de soudage
• Pénétration profonde
Le soudage au laser permet une pénétration profonde avec un rapport hauteur/largeur élevé. Le soudage dans des matériaux épais devient ainsi plus accessible. Il améliore l'intégrité structurelle du joint.
• Densité d'énergie élevée
La densité énergétique élevée garantit une fusion efficace des matériaux. Il en résulte une liaison métallurgique solide. Cette densité énergétique élevée permet également le soudage de l'acier et des alliages non ferreux.
• Processus sans contact
Le soudage au laser minimise la déformation physique et la contamination des matériaux soudés puisqu’il s’agit d’une méthode de soudage sans contact.
Avantages et inconvénients
Le soudage au laser est un procédé polyvalent et utile pour une large gamme de travaux de soudage. Pourtant, il ne parvient parfois pas à fournir le rendement nécessaire par rapport à d'autres méthodes de soudage. Examinons les points forts et les points faibles du soudage au laser côte à côte.
| Avantages | Inconvénients |
|---|---|
| Permet un soudage très précis et contrôlé, idéal pour les pièces complexes et délicates | L'investissement initial pour l'équipement de soudage laser est relativement élevé par rapport aux méthodes de soudage traditionnelles |
| Peut souder une grande variété de matériaux, y compris les métaux, les plastiques et les matériaux différents | Peut ne pas convenir aux matériaux très épais ou à ceux dont les surfaces sont hautement réfléchissantes, qui peuvent réfléchir ou disperser le faisceau laser |
| Réduit la déformation thermique et les dommages matériels, préservant ainsi les propriétés mécaniques du matériau environnant | La nature de la ligne de visée du faisceau laser limite son utilisation dans les joints de soudage qui ne sont pas facilement accessibles ou qui ont des géométries complexes |
| Capable de souder à grande vitesse, ce qui augmente la productivité et réduit le temps de fabrication | |
| Permet de réaliser des soudures solides dans des matériaux épais avec des rapports d'aspect élevés, souvent en un seul passage | |
| Facilement intégré dans les systèmes de fabrication automatisés, améliorant l'efficacité et la cohérence |
Comment surmonter les limites du soudage laser !
Le soudage au laser peut être une excellente opportunité s'il est utilisé de la bonne manière. Oui, il comporte certaines limites, mais vous pouvez en surmonter la plupart. Alors, comment faire ?
Coût d'équipement élevé
• Effectuez une analyse coûts-avantages approfondie. Tenez compte des économies à long terme résultant d’une productivité accrue.
• Explorez les options de financement ou de location.
• Commencez par l’investissement minimum sur la machine. Augmentez progressivement l’investissement.
Limites matérielles
• Utiliser des revêtements ou des traitements de surface sur les matériaux réfléchissants. Cela améliorera l'absorption laser et réduira les problèmes de réflexion.
• Optimiser les paramètres laser pour mieux s’adapter aux propriétés et à l’épaisseur du matériau.
• Combinez le soudage laser avec d’autres méthodes de soudage (telles que MIG ou TIG).
Accessibilité conjointe limitée
• L’utilisation de bras robotisés et de systèmes automatisés permettra d’accéder aux articulations difficiles d’accès.
• Concevoir des montages et des gabarits personnalisés.
• Utiliser des systèmes de soudage laser multi-axes
De plus, la mise en œuvre progressive des produits existants, la réalisation d’une évaluation de compatibilité et le lancement de projets pilotes peuvent améliorer l’efficacité de la machine et réduire sensiblement les limitations.
Soudage laser VS MIG
| Fonctionnement | La soudure au laser | MIG |
|---|---|---|
| Source de chaleur | Faisceau laser | Arc électrique |
| La précision | Très élevé | Modérée |
| Zone affectée par la chaleur | Un petit peu | Agrandir |
| Vitesse de soudage | Haute | Modéré à faible |
| Pénétration | Profond, souvent en un seul passage | Bon, peut nécessiter plusieurs passages |
| Compatibilité des matériaux | Large gamme, y compris difficile à souder | Large gamme, métaux communs |
| Éclaboussures | Minimal à aucun | Génère des éclaboussures |
| Coût de l'équipement | Haute | Coût en adjuvantation plus élevé. |
| Exigence de compétence | Formation supérieure et spécialisée requise | Modéré, plus facile à apprendre |
| Accessibilité conjointe | Nécessite une ligne de vue | Plus flexible |
| Automatisation | Facilement automatisé | Moins facilement automatisable |
| Sécurité | Dangers importants liés aux lasers de haute puissance | Nécessite des précautions mais est généralement plus sûr |
Soudage laser VS TIG
| techniques | La soudure au laser | Soudage TIG |
|---|---|---|
| Précision et contrôle | Précision extrêmement élevée, idéale pour les processus complexes et automatisés | Haute précision avec commande manuelle, idéale pour des soudures détaillées et de haute qualité |
| Zone affectée par la chaleur (HAZ) | Zone dangereuse minimale, réduisant la distorsion thermique et préservant les propriétés du matériau | Minimise les zones dangereuses, mais pas autant que le soudage laser |
| Vitesse | Le soudage à grande vitesse augmente la productivité | Des vitesses de soudage plus lentes réduisent la productivité |
| Polyvalence | Convient à une large gamme de matériaux, notamment les métaux, les plastiques et les matériaux dissemblables | Excellent pour divers métaux, en particulier non ferreux, mais moins polyvalent avec les plastiques |
| Exigence de compétence | Nécessite une formation et une expertise spécialisées | Nécessite des compétences et une expérience importantes pour obtenir les meilleurs résultats |
| Prix | Coût d'équipement initial élevé | Coût d'équipement modéré, plus élevé que certaines autres méthodes |
| Candidature | Idéal pour les applications de production de haute précision, automatisées et à grand volume | Idéal pour les soudures de haute qualité et le contrôle manuel, comme dans l'aérospatiale, l'automobile et la ferronnerie artistique |
