Processus de soudage laser
Le soudage laser est un processus de soudage qui utilise un faisceau laser concentré de haute puissance pour faire fondre le matériau. Un aspect important de ce processus est que la lumière est absorbée par le matériau, créant de la chaleur à l’intérieur et formant une zone fondue. Tous les matériaux n’absorbent pas également bien la lumière d’une certaine longueur d’onde. Le degré d’absorption dépend de la longueur d’onde de la lumière laser et du type de matériau.
Il existe différentes formes de soudage laser:
- Soudage conductif
- Soudage laser en forme de trou de serrure
- Soudage hybride laser
- Soudage à distance
- Soudage laser manuel
Soudage conductif
Le soudage laser conductif se caractérise par une pénétration limitée. Ce type de processus de soudage laser est principalement utilisé pour les épaisseurs de tôle fines où l’aspect de la soudure est crucial. Comparé aux processus de soudage à l’arc, le soudage conductif offre un degré élevé de précision et peut être appliqué pour des tâches de soudage de haute précision.
Soudage laser en forme de trou de serrure
Le soudage laser en forme de trou de serrure (laser keyhole welding) est utilisé pour les matériaux plus épais. Les lasers utilisés pour ce processus sont de haute puissance. Un trou de serrure se forme à mesure que la vapeur se développe et se dilate à l’intérieur du matériau. Par conséquent, la lumière laser peut pénétrer plus profondément dans le matériau, atteignant une plus grande profondeur avec le laser.
Les joints de soudure pour le soudage en forme de trou de serrure doivent être préparés avec minutie. Étant donné que la pénétration est profonde et étroite, le soudage peut être effectué avec une préparation du joint qui ne nécessite pas l’ajout de matériau.
Soudage hybride laser
Dans le soudage hybride laser (laser hybrid welding), le laser est combiné avec le processus de soudage MIG/MAG. En intégrant ces deux processus de soudage, il est possible d’atteindre des vitesses de soudage élevées avec une grande profondeur de pénétration. Étant donné que du matériau est également ajouté dans cette variante du processus, elle peut tolérer des tolérances plus importantes.
De plus, dans le soudage hybride laser, il est possible de générer une légère sur-épaisseur, ce qui peut être difficile avec le soudage en forme de trou de serrure en raison de l’absence de matériau ajouté.
Soudage à distance
Le soudage laser à distance (remote laser welding) consiste à projeter le faisceau laser sur le matériau à souder depuis une certaine distance. Le faisceau laser est dirigé par des optiques mobiles à l’intérieur de la tête de soudage. Cette technique permet d’atteindre des vitesses de soudage très élevées. Elle offre également des possibilités de souder des cordons de soudure difficiles d’accès. La tête de soudage peut être placée dans des machines avec un arrangement de tête fixe ou être portée par un robot. En la combinant avec un scanner, la tête de soudage peut rapidement identifier et souder les cordons de soudure.
Soudage laser manuel
Le soudage laser manuel est de plus en plus utilisé depuis son introduction sur le marché en 2019/2020. Avec l’introduction de pistolets manuels équipés d’une fonction de vibration, il est devenu possible de contrôler efficacement le bain de fusion. Cela permet de créer un bain de fusion suffisamment grand pour le soudage.
Contrairement à d’autres processus de soudage laser, il n’y a pas de protection entre le processus de soudage et l’opérateur dans le soudage laser manuel. Travailler avec une machine de soudage laser manuel nécessite de bonnes mesures de sécurité et des instructions. Néanmoins, ce processus de soudage peut être effectué en toute sécurité lorsque les bonnes précautions et dispositions sont prises.
Les étapes nécessaires pour appliquer en toute sécurité le soudage laser manuel comprennent:
- Travailler avec une machine sûre.
- Travailler dans une zone protégée.
- Établir des accords/processus de travail clairs.
- Utiliser l’équipement de protection approprié, y compris des lunettes de protection laser.
De nombreuses de ces mesures sont prescrites dans les normes européennes.
En général, il est important de noter que tous les processus de soudage laser ont généralement une entrée de chaleur plus faible par rapport aux processus de soudage à l’arc. Cela est dû à la vitesse de soudage souvent beaucoup plus élevée et à la plus petite piscine de fusion par rapport aux processus de soudage à l’arc.
Sources laser pour le soudage laser
Divers types de sources laser sont utilisés pour le soudage laser, notamment:
- Lasers à disque
- Lasers à fibres
- Lasers à diodes
- Lasers CO2
Lasers à disque
Un laser à disque est un laser à l’état solide qui intègre une fine couche d’ytterbium comme milieu laser. La lumière laser peut être transportée vers les optiques de la tête de soudage via une fibre, permettant le soudage robotisé.
Lasers à fibres
Les lasers à fibres utilisent également l’ytterbium comme milieu laser. Dans les lasers à fibres, le milieu est utilisé comme un « dopant » dans le cœur de la fibre. Les diodes laser de la machine activent le milieu dans les fibres. Les machines de soudage laser à fibres fonctionnent généralement à une longueur d’onde allant de 1020 nm à 1080 nm. Cette longueur d’onde est bien absorbée par des matériaux tels que l’acier, l’acier inoxydable et peut également être utilisée pour le soudage de l’aluminium.
Lasers à diodes
Les lasers à diodes sont des lasers à l’état solide utilisés pour le soudage de matériaux hautement réfléchissants. Étant donné que de nombreux de ces matériaux n’absorbent pas bien les longueurs d’onde d’un laser à fibres, les lasers à diodes avec des longueurs d’onde mieux absorbées par le matériau peuvent être utilisés en alternative.
CO2 Lasers
Les lasers CO2 utilisent un mélange de gaz comme milieu laser. Ce type de source laser devient moins courant dans les applications de soudage en raison de l’émergence de lasers à fibres haute puissance. Un inconvénient important pour les applications de soudage est que le faisceau laser d’un laser à fibres ne peut être guidé qu’avec des miroirs.
Par conséquent, le faisceau laser ne peut pas être utilisé pour les applications robotiques