Que vous souhaitiez mettre à niveau votre entreprise de soudage ou mettre en place une toute nouvelle opération, ce guide vous aidera à choisir la bonne machine de soudage laser à fibre. Ici, nous avons rassemblé les facteurs essentiels que vous devriez considérer en fonction de la recherche scientifique et des tendances du marché. Commençons.
Qu'est-ce que le soudage laser à fibre ?
Machine de soudage laser à fibre utilise des fibres optiques dopées avec des métaux des terres rares comme l'ytterbium et le néodyme pour générer (et transmettre) le faisceau laser. Le faisceau laser peut atteindre des températures allant jusqu'à 3000 ℃ (5432 ℉). Cette température élevée fait fondre le métal de base et fusionne les deux pièces. Le laser à fibre est une technologie moderne et une mise à niveau des anciennes machines laser CO2, dopées et Nd: YAG.
Ces machines contemporaines offrent une grande flexibilité en termes de soudage. Un bouton peut ajuster les paramètres en fonction de divers matériaux et joints de soudure. Les lasers à fibre facilitent également le soudage des positions de soudage difficiles. De plus, ces machines sont plus rapides, meilleures et plus puissantes que les autres machines à souder. Le rayonnement laser est nocif pour les yeux humains, une protection adéquate est donc nécessaire.
Comment fonctionne le soudage laser fibre ?
Les machines de soudage laser à fibre ont différents composants de travail. Prenons l'exemple d'une machine laser à fibre automatique de 2 kW. Les pièces principales de la machine à souder sont le panneau de commande, la source de faisceau laser, le banc de travail, le système de portique et la tête laser. L'équipement de soudage au laser supplémentaire comprend des bouteilles de gaz pour le gaz de protection.
Comme les méthodes traditionnelles, les lasers à fibre utilisent l'énergie thermique d'un faisceau laser pour fusionner deux métaux de base. Ensuite, si nécessaire, le fil d'apport est utilisé pour réaliser des joints de soudure solides.
L'apport de chaleur dans le cas du soudage au laser dépend de trois facteurs cruciaux : le taux d'absorption, la puissance de sortie et la vitesse de soudage. Le taux d'absorption signifie la quantité d'énergie laser absorbée par le matériau. Cela dépend de la longueur d'onde du laser et des propriétés du matériau. Ce sont des caractéristiques inhérentes et ne peuvent pas être modifiées. Cependant, vous pouvez régler la puissance du laser et la vitesse de soudage pour une meilleure qualité de soudage.
Les lasers à fibre ont trois modes distinctifs. Il s’agit du soudage par conduction, de transition et en trou de serrure. Lors du soudage par conduction, un faisceau laser à faible densité de puissance chauffe la surface du métal de base et une fusion se produit. La pénétration de la soudure n'est pas profonde. Dans ce cas, la puissance délivrée est de 105 W/cm^2.
Pour des soudures plus solides, soudure en trou de serrure mode est utilisé. Ici, le faisceau à haute densité de puissance fond et vaporise la surface, créant une cavité (trou de serrure) au point de départ. Ensuite, à mesure que le laser se déplace (ou la pièce), le métal en fusion remplit la cavité derrière le laser, créant un cordon de soudure parfait. De cette manière, un soudage à pénétration profonde est assuré.
Avantages du soudage laser à fibre par rapport aux méthodes traditionnelles ?
La part de marché de la technologie laser augmente chaque jour à mesure que de plus en plus d'industries adoptent cette technologie moderne. Selon un rapport économique, les lasers contribuent désormais pour 11 milliards de dollars à la fabrication. Et ça ne cesse d'augmenter. Ce n'est pas un hasard.
Voici quelques-unes avantages du soudage laser qui peut propulser votre entreprise vers de nouveaux sommets.
Soudures complexes
Le soudage laser permet d'effectuer des soudures sur articulations complexes. De plus, ce type de soudage fonctionne bien pour n’importe quelle position de soudage. Il convient également aux prototypes complexes. Le soudage traditionnel ne peut pas s'adapter rapidement aux conceptions non conventionnelles. Les lasers, en revanche, peuvent s’adapter rapidement avec un minimum d’ajustements.
Polyvalence des matériaux
Une vaste gamme de matériaux compatibles constitue l’un des plus grands atouts de la technologie laser. Avec ces machines, vous pouvez souder des métaux, des non-métaux, des composites, des matériaux organiques et des thermoplastiques. De plus, des matériaux différents peuvent également être soudés. C’est quelque chose d’inédit. Les méthodes traditionnelles ne conviennent que pour un groupe spécifique de matériaux.
Exactitude et précision
La capacité des lasers à se concentrer à un niveau micro les rend phénoménaux. Le soudage au laser peut cibler un point aussi petit que 0.2 mm. De plus, le soudage au laser présente le moins de tolérances par rapport aux technologies plus anciennes.
L'épaisseur du matériau n'est pas non plus un problème, car le soudage au laser peut facilement créer une pénétration profonde du trou de serrure pour des cordons de soudure propres. De plus, les lasers à fibre peuvent atteindre facilement une vitesse de soudage de 16 mm/s (et plus), ce qui était difficile dans le passé.
Faible empreinte
Selon selon une étude menée par l'Université technique de Lisbonne, les lasers à fibre sont également compacts par rapport aux machines laser traditionnelles. Une machine laser à fibre de 4 kW n'a qu'une empreinte de 0.5 m^2 par rapport à Nd: YAG, qui a 11 m^2 avec la même puissance. Les machines laser à fibre nécessitent également peu d'entretien.
Vaste application
Le soudage au laser a de vastes applications dans le industrie. Alors que la technologie laser s'améliore, il n'y a pratiquement aucune industrie qui ne soit pas touchée par ses magnifiques performances. Les principaux secteurs comprennent l'automobile, l'aérospatiale, le pétrole et le gaz, la construction et la fabrication d'appareils électroménagers.
Le soudage au laser convient à la fois au soudage par points et au soudage continu. De plus, il n'a pas besoin d'accéder aux deux côtés du matériau pour le soudage par points comme le fait la méthode traditionnelle.
Moins de distorsions
Les lasers produisent des zones mineures affectées par la chaleur. En effet, les lasers peuvent localiser avec précision l'endroit où la chaleur doit être appliquée sans gaspiller d'énergie.
Le métal de base fond et fusionne, mais les zones environnantes ne sont pas affectées. Le gaz de protection aide également à refroidir les soudures. Cela réduit considérablement la distorsion dans la plaque de base. En conséquence, la réduction du coût global de la rectification.
Facile à maîtriser
Les méthodes traditionnelles telles que le soudage Tungsten Inert Gas (TIG) et Metal Inert Gas (MIG) ont nécessité des années pour perfectionner le métier. Cependant, ce n'est pas le cas avec le soudage laser moderne. Avec quelques séances de formation, le soudeur laser peut maîtriser cette technique de soudage.
Facteurs à prendre en compte lors de l'achat d'une machine de soudage laser à fibre
La mise en place d'un système de soudage au laser peut être un processus intimidant au départ. Par conséquent, vous devez tenir compte de ces facteurs importants avant d'acheter votre première machine à souder au laser.
1. Types de machines de soudage laser
Avant d'investir dans votre premier projet, vous devez commencer par comprendre les différents types de technologies de soudage au laser. Chaque type de machine laser a une caractéristique spécifique et est classé par source laser. Ne vous inquiétez pas. Je vais essayer de garder les choses aussi simples que possible.
Soudage au laser à gaz
Dans ce type de soudage, le laser est produit lorsqu'une charge électrique est passée dans une chambre remplie de gaz carbonique. Le courant excite les atomes, ce qui libère de l'énergie sous forme de lumière et de chaleur.
L'utilisation de lentilles et de miroirs spécialisés l'amplifie alors. Enfin, le laser résultant est utilisé pour le soudage.
Soudage à l'état solide
Lorsqu'un laser est produit à l'aide d'un cristal (milieu solide), dans la plupart des cas, « du grenat d'yttrium et d'aluminium dopé au néodyme ; Nd : Y3Al5O12 », on dit que c'est un laser à solide. Il est ensuite amplifié et transmis à l'aide de lentilles spéciales et de bâtonnets cristallins. C’est pourquoi elle est plus communément connue sous le nom de technologie laser Nd:YAG.
Soudage au laser à fibre
Le soudage au laser à fibre est une technologie relativement récente. Il utilise des fibres optiques dopées à l'ytterbium Yb3+ (principalement) pour la génération et la transmission laser. De plus, ces machines sont plus compactes car les fibres optiques sont assez flexibles.
La supériorité du soudage laser à fibre
Une étude sur les machines de soudage au laser a révélé qu'une machine à CO2 de puissance plus élevée produisait une pénétration de soudure moindre qu'une machine Nd: YAG de puissance légèrement inférieure à la même vitesse de soudage.
De plus, la longueur d'onde des lasers à fibre est plus courte que celle des lasers CO2. Cela signifie que les lasers à fibre ont une absorption laser améliorée qui peut conduire à une pénétration plus profonde de la soudure, en particulier dans les matériaux réfléchissants comme l'aluminium et l'acier doux.
De plus, les lasers à fibre ont une meilleure qualité de faisceau que les lasers YAG. Le soudage laser fibre combine les avantages des lasers CO2 et YAG et offre de meilleures performances. Pour une comparaison de ces trois lasers, vous pouvez vous référer à cet article.
Soudage laser pulsé et continu
Les technologies de soudage au laser pulsé et continu sont d'autres moyens de trier les machines.
Lorsque le faisceau laser est divisé en paquets d'énergie, on parle d'impulsions laser. Nd : Les machines de soudage laser YAG utilisent principalement des faisceaux pulsés. De tels rayons peuvent produire des énergies d'intensité de pointe plus élevées, parfaites pour le soudage par points.
Lorsqu'un faisceau laser circule en un flux continu, on parle de technologie à onde continue (CW). Le soudage au laser à fibre peut être pulsé ou continu. Cependant, les lasers à fibre CW sont polyvalents et peuvent effectuer un soudage plus rapide.
2. Compatibilité matérielle
Deuxièmement, faites une liste des matériaux avec lesquels vous souhaitez travailler. Le soudage au laser est polyvalent et peut souder des métaux, des composites et des thermoplastiques. Un autre facteur qui entre en jeu est la réflectivité du métal. Les surfaces brillantes reflètent le laser et entraînent une perte d'énergie. Heureusement, le soudage au laser évolue et différentes machines à souder couvrent un large éventail de matériaux.
|
Compatibilité |
Source |
Laser à fibre |
CO2 Zone |
Laser Nd:YAG |
|---|---|---|---|---|
|
Les métaux |
Aluminium |
Mieux |
Modérée |
Mieux |
|
Laiton |
Mieux |
Low |
Modérée |
|
|
Copper |
Mieux |
Low |
Modérée |
|
|
Acier doux |
Mieux |
Mieux |
Mieux |
|
|
Prix d'or |
Mieux |
Modérée |
Modérée |
|
|
un Prix d'argent |
Mieux |
Modérée |
Modérée |
|
|
Acier Inoxydable |
Mieux |
Mieux |
Mieux |
|
|
Non-métaux |
Acrylic |
Modérée |
Mieux |
Low |
|
Tissu |
Low |
Low |
Low |
|
|
Céramique |
Modérée |
Mieux |
Modérée |
|
|
Cuir |
Modérée |
Mieux |
Modérée |
|
|
Caoutchouc |
Modérée |
Mieux |
Low |
|
|
Le bois |
Modérée |
Mieux |
Low |
|
|
Thermoplastiques |
Les matières plastiques |
Modérée |
Mieux |
Low |
|
Composites |
Modérée |
Mieux |
Modérée |
Le bon gaz de protection rend le processus de soudage d'autant plus efficace. De plus, l'argon est le meilleur choix, vient ensuite l'azote et l'hélium.
3. Compatibilité de soudage
Différentes machines à souder remplissent différentes fonctions. Nd : YAG est le meilleur pour certaines applications, tandis que les lasers à fibre fonctionnent mieux pour d'autres. Discutons séparément de l'application de chaque type de machine à souder.
Laser à fibre
Ces machines à souder sont idéales pour le traitement des tôles fines et épaisses. De plus, les lasers à fibre offrent une efficacité de prise murale (WPE) de 30 %, ce qui est le meilleur parmi toutes les autres technologies laser. Cela conduit à une pénétration plus profonde du trou de serrure et à des vitesses de soudage accrues.
CO2 laser
Ces machines à souder conviennent si vous souhaitez souder des pièces métalliques épaisses. Cependant, certains non-métaux répondent mieux à la longueur d'onde des lasers CO2. Leur efficacité globale (WPE) est de 5 à 10 %.
Nd : Laser YAG
Ces machines à souder sont idéales pour le soudage de l'acier de construction. Il est également utilisé pour souder des panneaux raidis dans le industrie de la construction navale. Il offre des vitesses de soudage plus élevées de 16 mm/s à une puissance de sortie supérieure à 2 KW. Cependant, l'efficacité de ces machines est légèrement inférieure à celle du laser CO2.
4. Application de l'industrie
Que vous envisagiez de créer une petite ou une grande industrie manufacturière, vous devez choisir entre ces types.
Machine de soudage laser portable
Généralement adapté aux petites et moyennes industries. Les soudeuses portatives sont des machines compactes, semi-automatiques et manuelles. Il est plus facile de maîtriser le soudage laser que le soudage TIG et MIG. Il convient aux travaux de réparation et aux productions de taille moyenne. Vous pouvez l'utiliser soit pour le soudage par points, soit pour les cordons de soudure continus.
Soudage par robot
Machines robotisées de soudage laser utiliser des bras robotiques contrôlés par ordinateur pour se déplacer dans un espace tridimensionnel. Par conséquent, ils ne conviennent qu'aux industries à grande échelle avec des budgets et des charges de travail élevés.
Un autre type est celui des machines de soudage au laser de type CNC qui prennent de grandes plaques de matériau et y effectuent des travaux. Ces machines utilisent un système de portique et le soudage se fait dans un espace bidimensionnel
5. Puissance, vitesse et fréquence du laser
Rappelez-vous les principaux paramètres, ce qu'ils signifient et comment ils affectent le processus de soudage avant de choisir la machine à souder au laser.
La première est la puissance laser. Pour le soudage en continu, vous devez rechercher au minimum une machine de 1 KW à 2 KW. Pour les petits travaux, un poste à souder d'une puissance de 1000 W (ou moins) suffit.
Deuxièmement, une fréquence laser modérée (impulsion par seconde-Hertz) et un rendement plus élevé sont préférés pour un soudage efficace. Le laser à fibre et le laser Nd :YAG offrent la meilleure vitesse de soudage. La largeur d'impulsion est un autre facteur crucial déterminant la fusion du matériau et la pénétration du trou de serrure.
6. Matériau d'apport en soudage laser
En règle générale, le soudage au laser utilise la chaleur pour fusionner deux matériaux de base. Mais tout comme les procédés traditionnels, le soudage au laser peut également utiliser un matériau d'apport. La plupart des machines de soudage laser sont livrées avec les deux options. Les matériaux de remplissage sont généralement utilisés lorsque l'espace entre les pièces est trop grand.
7. Configuration
La machine laser doit compléter votre charge de travail, le traitement des matériaux et la géométrie du travail. La configuration fait référence à des machines de soudage au laser manuelles ou semi-automatiques et automatiques.
Les machines manuelles fonctionnent mieux dans la production à petite échelle. En revanche, les machines semi-automatiques et automatiques produiront des bénéfices plus importants dans les grandes productions. Les machines automatisées sont plus grandes et capables de production à grande échelle. Il nécessite moins d'intervention de l'opérateur.
Combien coûte une machine de soudage laser à fibre ?
Le coût des machines à souder laser varie d’un pays à l’autre. La puissance de sortie, la configuration et la personnalisation sont des facteurs importants affectant les coûts.
Typiquement, coût des machines de soudage laser portables 1 10 $ – 15 35 $. Les plus grosses machines automatisées peuvent coûter entre XNUMX XNUMX et XNUMX XNUMX dollars. Les taxes sur les importations peuvent également faire grimper le prix du produit.
Le coût initial du soudage au laser est plus élevé que les systèmes traditionnels. Cependant, les avantages à long terme d'un faible entretien et d'une qualité supérieure compensent l'investissement.
Où trouver les meilleures offres sur les machines de soudage laser à fibre ?
Tout d'abord, vous devez rechercher un fabricant de machines à souder au laser spécialisé dans la technologie laser. Les fabricants professionnels fabriquent des machines de haute qualité et durables. La durabilité est l'aspect principal, car tout arrêt brutal de la machine peut affecter directement votre activité. Ainsi, dépenser de l'argent supplémentaire pour une meilleure qualité peut sauver vos perspectives commerciales.
Cela nous amène également à la prochaine étape, qui est le service après-vente. Les machines laser sont plus complexes que les machines traditionnelles, donc une entreprise qui propose un tel service est un plus.
Troisièmement, la marque doit disposer d'un centre de recherche de qualité et d'un personnel expérimenté. De cette façon, vous pouvez leur demander une personnalisation spécifique de la machine qui peut vous aider à augmenter la production.
Enfin, l'entreprise doit proposer des prix compétitifs sur le marché. L'investissement initial est déjà très important, vous ne voulez donc pas dépenser d'argent supplémentaire.
Conclusion
Espérons que ce manuel détaillé sur les machines de soudage au laser servira de guide pour votre projet. Assurez-vous de vous concentrer sur les facteurs mentionnés ci-dessus qui sont cruciaux à prendre en compte avant d'acheter une nouvelle machine à souder.
Étonnamment, le soudage au laser a de nombreux types qui peuvent fonctionner sur divers matériaux. Il peut facilement remplacer les méthodes traditionnelles et améliorer le processus de soudage.
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