Soudage laser vs autres soudages : la liste complète

Dans le paysage en constante évolution de la fabrication et de la fabrication, le soudage de précision est une technique très recherchée. Ces dernières années, le soudage au laser s'est hissé au sommet de la concurrence en tant que solution incontournable. Alors que les industries cherchent à optimiser leurs processus de production, il est devenu essentiel d’évaluer les atouts et les limites des différentes techniques de soudage.

Dans cet article, nous mettons en évidence les différences entre le soudage laser et les techniques de soudage traditionnelles.

Qu'est-ce que le soudage laser?

Le la soudure au laser le processus utilise un faisceau laser concentré pour fondre et assembler sélectivement deux ou plusieurs matériaux. Sauf pour certains soudeuses laser portatives, la plupart des soudures laser sont CNC (Computer Numerically Controlled), ce qui permet une plus grande précision à tous les niveaux.

Une caractéristique clé de la conception du soudage laser est sa capacité à concentrer beaucoup d'énergie en un seul point et à injecter une chaleur élevée dans la pièce à usiner. en une fraction de seconde. La brève explosion d’apport de chaleur élevée entraîne une pénétration profonde du laser tout en minimisant la zone affectée par la chaleur (HAZ).

Types de machines de soudage laser

Le système de soudage laser peut être classé en plusieurs catégories en fonction de la source laser et du mode de fonctionnement.

Laser Source

• Soudage au laser à gaz – Utilise un mélange gazeux CO2 pour amplifier le faisceau laser.
• Soudage laser à semi-conducteurs – Utilise un noyau de cristal pour l’amplification de la lumière.
• Soudage au laser à fibre – Technique spécialisée de soudage du solide utilisant des câbles à fibres optiques.
• Soudage laser à diodes – Utilise des semi-conducteurs pour l’amplification de la lumière.

Fonctionnement au laser

• Soudage laser par conduction – Implique de chauffer et de faire fondre la surface du matériau jusqu'à ce qu'il fusionne.
• Soudage laser en trou de serrure – Utilise un faisceau laser focalisé de haute intensité pour vaporiser le métal, créant ainsi un trou dans le matériau.
• Soudage au laser pulsé – Le faisceau laser s'allume et s'éteint rapidement, frappant le matériau à travailler par impulsions. Utilise moins d’énergie et réduit la zone affectée par la chaleur.
• Soudage par faisceau laser continu – Le faisceau laser reste allumé pendant tout le processus de soudage. Principalement utilisé pour souder des matériaux plus épais.

Compatibilité des matériaux

Contrairement aux méthodes de soudage traditionnelles qui reposent sur la conductivité électrique pour chauffer et fusionner les métaux, les lasers dépendent de la chaleur générée par la lumière. Cela signifie que les lasers peuvent souder efficacement des métaux et des non-métaux.

Voici quelques-uns des matériaux de soudage laser les plus populaires.

Les métaux

• Acier au carbone
• Acier Inoxydable
• Copper et alliages
• Aluminium et alliages
• Magnésium et alliages
• Nickel et alliages
• Titane
• et ainsi de suite

Non-métaux

• Céramique (Céramique d'alumine)
• Polypropylène (PP):
• Polystyrène (PS):
• Polycarbonate (PC):
• Acrylonitrile Butadiène Styrène (ABS)
• Polyméthacrylate de méthyle (PMMA)
• Polyéthylène téréphtalate (PET)
• Polybutylène téréphtalate (PBT)
• et ainsi de suite

Les Avantages

Le avantages du soudage laser sont trop nombreux pour être énumérés. Voici donc quelques-uns de ceux qui ont le plus d’importance pour une entreprise.

• Qualité supérieure et Des soudures plus solides
• Meilleure finition de soudure
• Vitesse de soudage rapide
• Plus écoénergétique
• Facilité d'automatisation
• Compatibilité matérielle plus large
• Peut souder des matériaux différents (métaux aux non-métaux)

I. Soudage TIG

Soudage TIG (Tungsten Inert Gas Welding) est un procédé de soudage traditionnel exclusivement métallique qui utilise courants électriques puissants pour chauffer et faire fondre la pièce. Ce processus fait passer un arc électrique à travers deux électrodes. La première électrode est un bâton de tungstène enveloppé dans des matériaux isolants pour une utilisation manuelle et l'autre est la pièce métallique.

Les machines à souder TIG peuvent utiliser du courant continu (DC) et du courant alternatif (AC) pour initier l'arc électrique.

L'électrode de tungstène est entourée d'une buse de gaz qui projette en continu un gaz inerte (hélium ou argon) sur le bain de soudure. Pendant le processus de soudage, le métal du motel est sensible à l'oxydation. Par conséquent, un gaz de protection doit être déployé pour garder la soudure propre des impuretés. Ce procédé de soudage est également connu sous le nom de soudage à l'arc sous gaz tungstène (GTAW).

Le soudage TIG peut être réalisé avec ou sans matériau d'apport. Le matériau d’apport est un métal compatible, généralement sous la forme d’une tige, qui est lentement introduite dans la zone de soudure. Il comble l’espace entre les deux pièces métalliques, créant ainsi un lien plus fort.

Contrairement aux autres méthodes de soudage à l'arc électrique, le soudage TIG ne nécessite pas de matériau d'apport.

Compatibilité des matériaux

Le soudage TIG est limité à Métal et alliages métalliques.

• Acier
• Acier Inoxydable
• Aluminium
• Nickel
• Magnésium
• Copper
• Prix d'or

Les Avantages

• Large compatibilité avec les métaux
• Le matériau de remplissage n’est pas nécessaire
• Soudage rentable
• Facile à apprendre
• Excelle dans le soudage de matériaux plus épais

Cliquez ici pour une comparaison du soudage laser et du soudage TIG.

II. Soudage MIG

Soudage MIG (Metal Inert Gas Welding) est un type de soudage à l’arc sous gaz métallique (GMAW), semblable à TIG. Dans ce processus, un consommable fil de métal d'apport agit comme la deuxième électrode. Lorsque le courant électrique traverse les deux électrodes, le matériau de remplissage fond et s'écoule dans les espaces entre les deux pièces.

A gaz de protection (généralement de l'argon) élimine le métal vaporisé indésirable et empêche l'oxydation du métal. Cette technique de soudage nécessite un alimentation continue en matériau de remplissage pour des soudures cohérentes et précises.

Compatibilité des matériaux

Le soudage MIG est idéal pour les plaques métalliques qui sont plus d'un pouce d'épaisseur.

• Aluminium
• Acier au carbone
• Acier Inoxydable
• Alliages
• et ainsi de suite

Les Avantages

• Vitesse de soudage plus rapide
• Finition plus propre
• Rentable

N'oubliez pas d'apprendre comment Le soudage laser se compare au soudage MIG.

III. SMAW

SMAW, ou Shielded Metal Arc Welding, est une émanation du soudage à l'arc sous gaz métal méthode. La principale différence entre les deux techniques de soudage traditionnelles réside dans une électrode consommable enrobée de flux.

Contrairement au soudage MIG, qui utilise un simple fil métallique et un jet de gaz, le SMAW utilise un tige d'électrode spécialisée avec un revêtement de flux. Lorsque l'arc électrique chauffe l'électrode, le revêtement de flux s'évapore en un gaz de protection. Le blindage du flux supprime le besoin d’une bouteille de gaz externe, rendant le processus de soudage plus mobile et polyvalent.

La portabilité et le blindage intégré font de SMAW le choix idéal pour soudage sous-marin. Bien qu’il s’agisse d’une technique de soudage plus ancienne, elle est encore largement utilisée dans la fabrication de pipelines, la construction navale et d’autres applications de construction.

Cependant, comme l'électrode enrobée de flux est relativement courte, des remplacements fréquents réduisent la vitesse globale de soudage.

Compatibilité des matériaux

Le soudage à l'arc métallique sous protection est principalement utilisé pour métaux ferreux.

• acier au carbone
• Acier faiblement allié
• Acier fortement allié
• Acier Inoxydable
• Fonte
• fonte ductile

Les Avantages

• Portable et léger
• Protection contre les gaz intégrée
• Solution à faible coût

Nous avons également préparé un article de comparaison entre le soudage laser et SWAM.

IV. Soudage par faisceau d'électrons

EBE (Electron Beam Welding) est un procédé de soudage de haute technologie similaire au soudage au laser. Comme le soudage au laser, c'est un procédé de soudage sans contact dépend du dépôt d’énergie à distance. La source d’électrons est un noyau de tungstène qui est surchauffé jusqu’à ce que des électrons libres s’échappent de sa surface. Ces électrons libres sont condensés et accélérés en un faisceau d’électrons doté d’une pénétration métallique exceptionnelle.

Tout comme le soudage au laser, l'EBW se démarque de la plupart des méthodes de soudage traditionnelles, car il ne nécessite pas de matériau d'apport pour combler l'espace entre les pièces.

Cependant, malgré ses nombreux avantages, l’EBW électronique présente un inconvénient majeur. Les électrons sont si petits qu'une collision avec des atomes d'oxygène ou d'azote (principaux composants de l'air) les dispersera et défocalisera le faisceau.

Compatibilité des matériaux

EBW est incompatible avec les non-métaux et les métaux volatils avec pression de vapeur élevée (Calcium, Zinc, Magnésium, etc.).

• acier au carbone
• Acier Inoxydable
• Alliages d'aluminium
• Alliages de nickel
• Alliages de cuivre
• Titane

Les Avantages

• Soudage de matériaux différents (deux métaux différents)
• Aucun matériau de remplissage nécessaire
• Aucun risque d'oxydation des métaux
• Applications de soudage de haute précision
• Excellente finition de soudure

Peut-être aimeriez-vous savoir quelle est la différence entre le soudage laser et l'EBM?

V. Soudage au gaz

Soudage au gaz ou le soudage oxy-acétylène est une méthode de soudage traditionnelle qui repose sur combustion de gaz pour générer de la chaleur et faire fondre la pièce. L’acétylène gazeux est le combustible qui s’enflamme, et l’oxygène gazeux permet à la flamme de brûler plus chaudement et plus longtemps.

Le rapport oxygène/acétylène détermine la température et le type de flamme.

• Flamme de Carburation – Plus d'acétylène, moins d'oxygène. (~5200 2900 °F ou XNUMX XNUMX °C)
• Flamme neutre – À parts égales d’acétylène et d’oxygène. (~5600°F ou 3100°C)
• Flamme oxydante – Plus d'oxygène, moins d'acétylène. (~6000 3300°F ou XNUMX XNUMX°C)

Semblable à la plupart des procédés de soudage, le soudage au gaz utilise une tige de remplissage pour combler l'espace entre les pièces.

Les équipements de soudage au gaz sont encombrants car ils nécessitent non pas une mais deux bouteilles de gaz. Cependant, malgré sa taille peu pratique, sa popularité en tant que procédé de soudage est attribuée à sa portabilité. Il troque la précision du soudage contre la commodité et la portabilité.

Si acétylène est le gaz combustible le plus populaire, d'autres options incluent le butane, l'hydrogène et le gaz MAPP.

Compatibilité des matériaux

Le soudage au gaz est compatible avec la plupart des métaux.

• acier au carbone
• Acier Inoxydable
• Alliages d'aluminium
• Alliages de nickel
• Alliages de cuivre
• Fonte

Les Avantages

• Soudage de métaux différents (ferreux et non ferreux)
• Équipement de soudage portable
• Processus de soudage à effet coût
• Ne dépend pas de l'électricité

VI. Brasage

Brasage est une légère variation du processus de soudage au gaz. Il utilise un matériau de remplissage à bas point de fusion et donc consomme moins d'énergie. Le soudage au gaz s'effectue à des températures élevées nécessaires pour faire fondre le métal de base et la charge. En revanche, le brasage ne fait fondre que le métal d’apport, qui agit comme une colle entre les deux métaux de base.

Le métal d'apport est généralement un alliage plus mou du métal de base. Le brasage est un bon compromis entre le soudage et le brasage. En fait, les joints de brasage en cuivre ressemblent beaucoup à soudure.

Compatibilité des matériaux

Le soudage au gaz est compatible avec la plupart des métaux.

• Acier au carbone
• Acier Inoxydable
• Alliages d'aluminium
• Alliages de nickel
• Alliages de cuivre
• Tungstène
• Fonte
• Fer galvanisé

Les Avantages

• Rejoignez les matériaux différents (voici un article sur soudage au laser de métaux différents pour l'extension.)
• Processus à basse température
• Processus de liaison rapide
• Joindre des composants métalliques d’épaisseurs différentes

Cliquez pour continuer à lire sur les différences entre le soudage laser et le brasage.

VII. PATTE

PATTE ou le soudage à l'arc plasma est une technique unique qui combine les méthodes de soudage au gaz et à l'arc. Il utilise une électrode de tungstène pour générer un arc électrique afin d'enflammer un jet de gaz inerte, généralement un mélange d'argon ou d'hélium. Le gaz est ionisé (décomposé au niveau atomique). Il utilise également un métal d’apport comme la plupart des méthodes de soudage au gaz et à l’arc.

Un gaz de protection contre l'oxygène est utilisé pour protéger le bain de soudure et renforcer l'arc plasma. Le plasma est plusieurs fois plus chaud qu'une flamme de gaz ou même un soudage à l'arc.

• Arc plasma : 50,400 28,000 °F (XNUMX XNUMX °C)
• Arc électrique : 9,930 5,500 °F (XNUMX XNUMX °C)
• Flamme de gaz : 5,600 3,100 °F (XNUMX XNUMX °C)
• Faisceau laser : >2,000 1,000 °F (>XNUMX XNUMX °C)

Il convient de noter que le procédé de soudage au laser est très efficace et donc n'a pas besoin d'atteindre des températures élevées. La majorité de la chaleur de l’arc électrique est perdue dans l’environnement. Le puissance thermique du soudage laser ne peut pas être comparé aux méthodes de soudage traditionnelles.

Compatibilité des matériaux

Le soudage au gaz est compatible avec la plupart des métaux.

• Acier au carbone
• Acier Inoxydable
• Alliages d'aluminium
• Titane

Les Avantages

• Excelle dans le soudage de précision
• Idéal pour les soudures profondes
• Distorsion thermique négligeable

En savoir plus sur le choisir entre le soudage laser et PAW ici.

VIII. RSW

RSW, ou soudage par points par résistance, est un alimenté par l'électricité processus d'assemblage des métaux. Les deux moitiés d'un métal de base sont prises en sandwich entre électrodes. Un puissant courant électrique est forcé à travers les métaux de base lorsqu’il passe d’une électrode à l’autre.

La résistance électrique du métal de base le fait chauffer et fusionner avec l’autre moitié. Le joint de soudure créé à partir de RSW est incroyablement robuste. Cependant, en raison de la nature de ce procédé de soudage, il ne peut pas être utilisé pour de longues soudures continues.

L'industrie manufacturière utilise rarement RSW pour des applications hautes performances. Au lieu de cela, il est principalement relégué au désossage rapide de de fines feuilles de métal.

Compatibilité des matériaux

Le soudage par points par résistance est généralement limité aux métaux à faible conductivité électrique.

• Acier
• Copper
• Aluminium
• Magnésium
• Titane

Les Avantages

• Joint de soudure solide
• Soudures de haute qualité
• Processus de soudage rapide
• Soudage rentable

À ce stade, je suis sûr que vous vous demandez quel est le meilleur, le soudage laser ou RSW?

Liste comparative des différentes méthodes de soudage

Le soudage au laser est l’une des techniques de fabrication les plus polyvalentes disponibles pour les petites et moyennes entreprises. C’est incroyablement efficace et très simple à utiliser. En revanche, les méthodes de soudage traditionnelles nécessitent souvent des années de formation et de développement des compétences.

Les procédés de soudage tels que MIG ou EBW sont mieux adaptés aux matériaux plus épais. Cependant, le MIG fait des compromis sur la précision du soudage et l'EBW est généralement plus cher qu'une machine de soudage laser équivalente.

Les applications de soudage laser ne peuvent pas être entièrement présentées dans ce tableau. Même si la plupart des procédés de soudage mentionnés sont utilisés dans l'industrie automobile, le soudage au laser est le seul qui peut être utilisé pour le soudage des métaux et des non-métaux.

Une meilleure illustration des prouesses du soudage au laser consiste à comparer ses avantages et ses inconvénients aux différents procédés de soudage.

Conclusion

Le soudage au laser a lentement gagné en popularité au cours des dernières années.

Si les méthodes de soudage traditionnelles restent utiles pour la plupart des applications industrielles, le soudage au laser a mis en évidence leurs défauts. Le soudage au laser est une technique à tout faire. Il peut surpasser les méthodes de soudage traditionnelles dans la plupart des applications. Les deux seuls inconvénients majeurs du soudage laser sont son manque de portabilité et sa compatibilité limitée avec les plaques métalliques épaisses.

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