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Soudage laser à fibre
Le soudage laser est une technologie de soudage utilisée pour raccorder plusieurs composants métalliques. Un laser produit un faisceau de haute intensité concentré en un point. Cette source de chaleur concentrée permet un soudage fin et profond, à des vitesses élevées.
Les technologies de soudage laser traditionnelles, telles que les lasers de soudage au CO2 à onde entretenue, sont limitées en termes de précision et d’apport de chaleur élevé non désiré dans la soudure. D’autre part, les restrictions des soudages traditionnels Nd:YAG pulsés sont la vitesse de soudage maximale, la taille minimale du point à réaliser et l’efficacité de la conversion d’énergie électrique en énergie optique pouvant être obtenue. Jamais autant d’applications n’ont demandé un contrôle de précision aussi élevé avec un apport de chaleur et une consommation d’énergie électrique aussi faibles. Le soudage laser à fibre et onde entretenue est une technologie vous permettant de bénéficier de ces caractéristiques.
Dans un laser à fibre, la lumière laser est générée dans une fibre active et est guidée vers la pièce au moyen d’une fibre flexible, qui fait office de « guide de lumière ». La flexibilité de ce rayon laser est une fonctionnalité importante pour de nombreux types de traitement de matériau tels que la découpe laser, le soudage laser, le marquage laser et la gravure laser.
Soudage à onde pulsée ou onde entretenue pour pièce métallique
Les lasers à fibre sont disponibles avec deux types de fourniture d’énergie : Entretenue ou pulsée. Comme son nom l’indique, les lasers à onde entretenue (CW) offrent une puissance continue et ininterrompue. Cette puissance peut avoir un temps de montée (départ doux) à l’activation, une modulation d’énergie une fois activée, et un temps de décroissance de courant une fois désactivée (remplissage du cratère). Bien évidemment, ce type de laser peut être activé ou désactivé pour créer des impulsions. Néanmoins, le niveau de puissance maximale ne peut jamais excéder la puissance moyenne.
Les lasers à fibre pulsés offrent au contraire une impulsion d’énergie qui est généralement de 10 à 20 fois supérieure à leur puissance d'origine. Par exemple, un laser peut avoir une puissance moyenne de 300 W et puissance de crête de 6 000 W. On appelle souvent ces lasers des lasers à fibre et onde quasi entretenue (QCW).
Soudage laser de très petites pièces et de structures très fines
Il est possible de souder même de très petites pièces avec des lasers à fibre faible puissance, dont la puissance moyenne est généralement comprise entre 100 W et 200 W. Ces lasers sont bien adaptés à ce type de soudage de par les caractéristiques suivantes : [Profondeur de pénétration du soudage laser à fibre]
- Diamètre de l’âme de fibre très petit. La faible puissance et la qualité élevée du faisceau permettent d’envoyer jusqu’à 500 W dans des âmes de 10 ou 20 microns. Vous obtiendrez ainsi des points de soudure très petits.
- Excellente stabilité de la puissance électrique. Un laser à fibre se stabilisera à environ 10 % de son niveau de puissance. Par exemple, un laser de 200 W sera stable à une puissance de 20 W. Une fois combiné à une longueur d’impulsion de 1 ms, il est possible d’atteindre une énergie d’impulsion de soudage de 20 mJ. C’est suffisant pour réaliser les soudures les plus fines que l’on trouve généralement dans le soudage métallique de précision.
Les applications sont la fabrication de stents, de petites mailles médicales et de membranes fines pour capteurs de pression. Les matériaux généralement utilisés sont des fils Nitinol de 50 microns, des fils de bobine en platine de 50 microns et des pellicules d’acier inoxydable de 10 microns.
Cuivre de 0,012’’ à acier de 0,015’’
Stratifié cuivre de 0,012’’ à acier de 0,015’’
Soudage de métal fin de puissance moyenne à haute vitesse
Les lasers en fibre, avec une puissance comprise entre 500 et 1 200 W et un diamètre d’âme de fibre entre 100 et 300 microns, remplacent généralement les lasers à disque et YAG pulsés pour le soudage métallique de précision. Dans cette gamme, le laser à fibre vous offrira une vitesse de soudage supérieure pour un investissement identique. La vitesse de soudage peut être jusqu’à dix fois supérieure. À titre d’illustration, un laser à fibre de 500 W permettra d’effectuer une soudure de 1 mm de profondeur et de 1 mm de large à environ 1 cm/seconde en acier doux. Ce laser est imbattable pour ce qui est de son rapport qualité-prix, si votre application est adaptée à ce type de soudage.
Soudage métallique fin à puissance moyenne avec lasers à mode unique
Vous pouvez réaliser un type spécial de soudure avec des lasers dont la puissance peut atteindre 500 W, avec une fibre de très petit diamètre, 20 microns ou moins. En raison de ce petit diamètre, vous obtiendrez une concentration d’énergie très élevée. Cela produit un soudage en trou de serrure.
Ce type de soudage est normalement couplé à une tête de scanner qui permet au rayon laser de progresser à vitesses très élevées. Le rayon laser peut se déplacer de manière linéaire ou sous forme circulaire ou ondulée afin de réaliser un faisceau de soudure plus large.
Soudage laser de métaux haute puissance
Les lasers à fibre dont la puissance est comprise entre 1 000 W et 5 000 W peuvent souder des raccords de métaux plus lourds à vitesse élevée. Les applications peuvent être aussi diverses que les feuilles d’acier inoxydable pour plans de travail de cuisine, acier galvanisé pour les contre-plaques de téléviseur LCD à écran plat, tôle d’acier pour stators de moteurs électriques, pièces structurelles telles que les soupapes de décharge de turbocompresseur, soufflets d’acier inoxydable, fils de cuivre, languettes de batterie, etc. Vous pouvez réaliser des soudures jusqu’à 5 mm d’épaisseur à une vitesse pouvant atteindre 50 cm / seconde. Les lasers à fibre de cette plage de puissance remplacent de plus en plus les autres procédés de soudage, tels que le soudage par résistance (soudage par point), le soudage TIG, le soudage MIG, le soudage par faisceau d’électrons etc. Avec des lasers de cette puissance, la vitesse de soudage est généralement limitée à la vitesse de déplacement du système ou des pièces, et à l’alimentation des pièces vers et à partir du système. Dans les années à venir, la puissance de ces lasers est susceptible d’augmenter de 20 à 30 % par an et le soudage laser remplacera de plus en plus les procédés de soudage traditionnels.