Machine à souder au laser. Avantages, principe de fonctionnement, critères de choix

Le laser comme outil de soudage a été utilisé pour la première fois dans les années 60 ; puis c'était des lasers à cristal de rubis. L'application industrielle active de cette technologie a commencé dans les années 80 : la puissance des lasers CO2 de laboratoire a atteint 25 kW, des lasers à semi-conducteurs et à disque Nd-YAG ont également été utilisés pour le soudage.

En 1996, après 4 ans de recherche et d'essais, le projet EuroLASER a été achevé, ce qui a abouti à l'approbation de l'utilisation commerciale du soudage au laser dans l'industrie de la construction navale.

L'utilisation de machines de soudage au laser dans cette industrie réduit les coûts totaux d'un facteur deux et a également un impact sur le temps de traitement global. Par exemple, au Royaume-Uni, au chantier naval Vosper Thornycroft, les corvettes avaient été construites un an plus vite précisément grâce à l'introduction du soudage et de la découpe au laser dans le processus de production. En Allemagne, une technologie similaire dans la construction navale réduit le poids des navires jusqu'à 30 %.

Alors que par le passé, vous aviez besoin d'énormes unités laser pour travailler efficacement, aujourd'hui, une machine à souder au laser pèse environ 45 kg et se glisse facilement dans le coffre d'une voiture.

Mais ce ne sont pas les seules caractéristiques des lasers. Dans cet article, nous expliquerons plus en détail les avantages du soudage laser à l'ytterbium, son fonctionnement, avec quels matériaux, où et comment il est utilisé, et ce qu'il faut rechercher lors du choix d'un poste de soudage laser.

Avantages du soudage au laser et en quoi il diffère des méthodes traditionnelles

Les principaux avantages des machines de soudage laser sont l'optimisation, l'accélération et la réduction du coût du processus tout en réduisant le poids de la construction finale. Par exemple, lorsque le soudage au laser a été utilisé pour produire l'Airbus A380, le poids de l'avion avait été réduit de 15 % par rapport au modèle précédent A340 simplement en utilisant des rivets soudés au laser au lieu du rivetage traditionnel. La consommation de kérosène par vol transatlantique a été réduite de 750 kg, ce qui devrait permettre d'économiser 9 000 000 € sur 25 ans.

Par souci de clarté et de spécificité, nous citerons les machines de soudage laser de l'un des leaders mondiaux du marché, Wattsan, comme l'un des meilleurs fabricants à combiner qualité, fonctionnalités avancées et prix abordable.

Ainsi, les avantages du soudage au laser incluent :

• Qualité de soudure. Les propriétés physiques et mécaniques de la soudure après soudage au laser sont pratiquement identiques à celles du matériau d'origine. Il n'y a pas de défauts tels que : poches de gaz, épaisseur de couture accrue, ternissement et scories.
• Petite zone affectée par la chaleur. Les propriétés du rayonnement laser permettent de souder le métal sans le surchauffer ou le brûler excessivement, minimisant les distorsions de distorsion. Cela est particulièrement vrai pour les produits métalliques à parois minces.
• Vitesse. Dans certains cas, il est jusqu'à 4 fois plus rapide que les méthodes de soudage conventionnelles. La vitesse moyenne de soudage laser est de 1 à 10 m/min, le soudage étant réalisé en une seule passe.
• Pas besoin de traitement supplémentaire . En particulier, il n'y a pas besoin de préparation des bords ou de prétraitement et de post-traitement.
• Polyvalence. La machine à souder au laser convient à la plupart des métaux et des plastiques. Il peut être rapidement configuré pour de nouveaux matériaux. Le soudage au laser est facile à intégrer dans le processus de production.
• Facile à maîtriser. Le soudage au laser ne nécessite aucune connaissance ou expérience approfondie : même un débutant entrera rapidement dans le processus grâce aux modes prédéfinis pour différents matériaux et aux réglages de la trajectoire du faisceau laser pour différentes tâches, qui imitent automatiquement les mouvements de l'électrode des types traditionnels de soudage.
• Aucun fil de remplissage requis. Les structures avec un espace de 0,3 mm ou moins peuvent être soudées sans fil d'apport par une machine de soudage au laser. Les pièces découpées sur les machines de découpe de métaux au laser Wattsan sont particulièrement bien soudées. En savoir plus sur les coupeurs de métaux au laser .
• Sécurité. Le soudage au laser est beaucoup plus sûr par rapport aux méthodes de soudage traditionnelles, car il n'y a pas de dégagement de métal en fusion ou d'étincelles dangereuses lors du fonctionnement. Cela rend également les conditions de travail plus confortables.

• Soudage, nettoyage et découpe 3 en 1. Certaines machines de soudage au laser, telles que la Wattsan Laser Weld A1500, combinent trois fonctions : soudage au laser, nettoyage et découpe. Cette polyvalence permet de simplifier et d'accélérer certains processus de production.

Comment fonctionne le soudage laser

Un faisceau laser est généré dans la source à l'aide de diodes de pompe. Puis, le long de la fibre optique, le faisceau passe dans un milieu actif avec une réflexion proche de 100% dans un pistolet de soudage laser où est installée une lentille de focalisation. Après focalisation, le faisceau atteint une densité spectrale de puissance extrêmement élevée.

L'épaisseur maximale du soudage laser dépend de la puissance de l'émetteur. L'épaisseur minimale se mesure en dixièmes voire en centièmes de millimètres, selon le matériau, et se produit avec une défocalisation volontaire.

Le pistolet de soudage est doté de miroirs électriques spéciaux qui peuvent guider le faisceau laser pour simuler le chemin de la soudure. Alors que le soudage traditionnel nécessite un soudeur expérimenté pour ce faire, le soudage au laser nécessite simplement que le pistolet soit guidé uniformément en ligne droite.

Le soudage laser a plusieurs modes de trajet du faisceau :

• V,
• À l'envers,
• Circulaire,
• C,
• Carré,
• Zigzag.
• Figure 8
• J
• J
• Pas droit

Chaque type de chemin est utilisé pour des tâches spécifiques, que ce soit pour le soudage conventionnel, le soudage d'angle, le rivetage ou d'autres tâches.

Le soudage au laser se déroule généralement dans un environnement gazeux, ce qui non seulement crée un environnement protecteur pour le soudage, mais refroidit également la buse et la lentille de protection. L'azote, l'hélium et l'argon sont utilisés à cette fin. La consommation de gaz dans le soudage laser est beaucoup plus économique que dans le soudage traditionnel.

Que peut-on faire avec une machine à souder au laser

Étant donné que le soudage au laser est une technologie plutôt coûteuse, il convient particulièrement aux grandes applications telles que les industries chimiques, nucléaires, pétrolières et gazières, aérospatiales, militaires, médicales, automobiles et navales.

La technologie devient progressivement plus abordable, de sorte qu'elle est également utilisée dans d'autres applications plus petites. Cependant, le soudage au laser reste une solution coûteuse pour un usage personnel.

Matériaux pouvant être soudés avec une machine à souder au laser :

• Acier Carbone,
• acier faiblement allié,
• alliages structuraux à haute résistance,
• aciers inoxydables,
• alliages d'aluminium, de cuivre et de laiton,
• titane,
• plastiques,
• matériaux dissemblables.

Types de soudures à réaliser :

• articulation bout à bout,
• joint de bord,
• joint en T,
• joint de recouvrement,
• articulation d'angle.

Critères de choix d'une machine de soudage laser

Si vous avez décidé d'acheter une soudure au laser, il vaut la peine de regarder la puissance de l'émetteur, la fonctionnalité et la convivialité du pistolet de soudage, les options logicielles, la méthode de refroidissement et la compatibilité avec les dévidoirs de fil d'apport.

L'émetteur de soudage laser et sa puissance

La puissance détermine l'épaisseur que la machine de soudage laser pourra souder avec une bonne qualité. Les épaisseurs de soudure spécifiques des matériaux de base sont indiquées dans le tableau ci-dessous.

Pistolet de soudage laser et ses fonctions

Le pistolet laser est léger, il est donc facile de travailler pendant de longues périodes sans interruption dans n'importe quelle position, même dans les endroits difficiles d'accès.

Grâce à la tête à double moteur, les pistolets de soudage laser Wattsan sont capables de simuler des chemins de soudure spéciaux conçus pour différentes tâches.

La largeur de couture est réglable de 0,1 à 5 mm. La longueur de fibre est de 5 mètres en standard, mais peut être réalisée en 10, 15 ou 20 mètres.

Certains modèles avancés, tels que le Laser Weld A1500 , permettent également d'utiliser le soudage laser comme découpeuse laser et machine de nettoyage laser.

Dévidoir de fil d'apport

Pour le soudage sans fil d'apport, les pièces doivent bien s'emboîter. Vous pouvez travailler sans fil d'apport si l'écart entre les pièces n'est pas supérieur à 0,3 mm.

Tout dévidoir d'un diamètre de 0,8, 1,0, 1,2 et 1,6 mm convient aux machines à souder Wattsan, et le pistolet de soudage est également adapté à cela.

Logiciel, fonctionnalités et plage de paramètres pour le soudage au laser

Les machines de soudage laser Wattsan ont :

• interface conviviale, avec tous les paramètres affichés à l'écran ;
• 70 paramètres de soudage prédéfinis pour différents métaux et épaisseurs ;
• la possibilité d'enregistrer vos propres réglages de paramètres pour les tâches les plus fréquentes (vous pouvez modifier le pourcentage de puissance, la fréquence du rayonnement laser de 50 à 30 000 Hz, la fréquence des répétitions des modèles de trajectoire de soudage, le cycle de charge, aka duty cycle, et d'autres paramètres)
• contrôle de la configuration/forme de la soudure
• le gaz et le faisceau laser sont contrôlés via la torche de soudage
• réglage de la largeur de couture dans la plage de 0,5 à 5 mm
• contrôle programmé de la pression du gaz.

Refroidissement du soudage laser

Le refroidissement le plus courant pour les machines de soudage au laser est un refroidisseur intégré dans le boîtier avec deux circuits : un pour refroidir l'émetteur et l'autre pour refroidir la torche de soudage. L'avantage du refroidissement par eau est que vous pouvez souder en continu 24 heures sur 24.

Le refroidissement par air nécessite des arrêts de travail périodiques pour normaliser la température, mais la pratique montre que ces interruptions sont le plus souvent naturelles et inévitables pendant le processus de soudage.

Le principal avantage du soudage refroidi par air est sa compacité. Si vous envisagez d'acheter une machine à souder au laser, comparez le Wattsan Laser Weld 1000 refroidi par eau avec le Wattsan Laser Weld A1500 refroidi par air. Le premier modèle pèse 180 kg et a des dimensions de 1120x550x1120 mm, tandis que le second, le modèle refroidi par air, ne pèse que 45 kg et a des dimensions presque moitié moins grandes : 650x300x621 mm.

conclusion

Le soudage laser surpasse les méthodes de soudage traditionnelles d'un facteur 3 à 4, avec un cordon parfaitement plat et lisse et aux propriétés identiques au matériau d'origine. C'est pourquoi le soudage au laser est l'avenir de toute industrie où la technologie de soudage est nécessaire.

Si vous souhaitez acheter une machine à souder au laser, il est important non seulement de choisir la bonne machine, mais également de contacter une entreprise fiable.

Virmer fournit non seulement des machines de soudage laser à l'UE, mais fournit également les services suivants :

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• Nos responsables effectuent des démonstrations en ligne de l'équipement et montrent le processus de soudage au laser sur les matériaux avec lesquels vous travaillerez,
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