Le développement de la technologie laser a fait que les méthodes de soudage traditionnelles, telles que MIG/MAG, MMA ou TIG, ne jouent plus un rôle significatif dans le traitement des métaux. Les soudeuses laser sont plus précises, efficaces et flexibles. Actuellement, nous pouvons distinguer trois types de base de lasers - YAG, CO2 et lasers à fibre. Dans l'industrie, ces derniers gagnent un avantage croissant, offrant des vitesses de fonctionnement plus élevées et une plus grande fiabilité que les deux autres types. Ils ont également un large spectre d'applications. Ils sont utilisés dans l'aviation, l'automobile, la production d'équipements sanitaires et la transformation des aliments, entre autres.
Comment fonctionne une soudeuse laser ?
Le mécanisme d'une soudeuse laser est basé sur la fusion de la zone de contact à l'aide d'un faisceau laser dans un écran de gaz inerte. La capacité à réguler le faisceau permet de s'adapter facilement au matériau traité. La haute densité d'énergie du faisceau permet de joindre des éléments jusqu'à 25 mm. La zone de jointure est très étroite et la déformation est si faible qu'aucun traitement mécanique supplémentaire n'est nécessaire après le soudage.
Pendant le soudage, le faisceau laser passe à l'objet soudé à travers un système spécial d'obturateurs, de miroirs et d'éléments optiques. Le faisceau lumineux est focalisé dans la zone de soudage et est réfléchi. La capacité à absorber l'énergie du faisceau laser par la pièce est très importante car l'efficacité du soudage en dépend.
Le processus de soudage peut avoir lieu en créant un bain de fusion, ou avec une pénétration complète du joint en plusieurs couches ou en un seul passage, et également sans matériau supplémentaire. Le processus de soudage lui-même dépend considérablement du matériau. Si des tôles minces d'acier à faible teneur en carbone sont soudées, il n'est pas nécessaire d'utiliser une protection du bain de fusion. Cela est lié à la courte durée et à la vitesse de l'ensemble du processus.
Types de soudeuses
Le soudage laser déplace actuellement les méthodes de soudage traditionnelles. Différents types de lasers sont utilisés dans ces appareils - diode, YAG et fibre optique. Cette dernière se caractérise par la plus grande flexibilité en termes de gamme de dimensions de soudure. Elle permet également des vitesses élevées de l'ensemble du processus, ce qui est à son tour le résultat du rapport élevé entre la profondeur de pénétration et la puissance. Cependant, les modèles individuels de soudeuses laser avec lasers à fibre optique diffèrent à bien des égards, ce qui détermine principalement leur objectif et leur efficacité lors du travail sur des matériaux spécifiques.
Taille de l'appareil
Le processus de soudage nécessite une grande précision. Les soudeuses laser peuvent joindre des éléments de différentes tailles, y compris des tôles métalliques, des tuyaux ou d'autres éléments structurels de formes inhabituelles. La taille de l'appareil lui-même est importante tant pour le confort de travail que pour l'efficacité du soudage. Il existe de grandes machines qui disposent également de tables de travail. Elles ont trouvé leur application principalement lors du travail sur des éléments plus grands. Une alternative à celles-ci sont les soudeuses laser portatives compactes avec un boîtier fermé. Elles prennent beaucoup moins de place et, grâce à une technologie avancée, elles ont des paramètres de travail élevés. Elles fonctionnent donc bien dans les halls industriels, qu'ils soient grands ou plus petits.
Puissance de la soudeuse
C'est l'un des paramètres clés considérés dans la division des soudeuses laser. La puissance de sortie du laser détermine l'objectif de la machine. Pour les matériaux plus épais et plus grands, les soudeuses avec un niveau de puissance de 3000W seront les meilleures. Pour joindre des matériaux plus fins, des soudeuses avec moins de puissance, par exemple 1000W, sont dédiées.
Alimentation automatique du fil
C'est une partie importante de l'équipement de la soudeuse laser, responsable du déplacement du fil à travers la poignée, ce qui se traduit par la possibilité de l'alimenter sur le site de soudage. Dans certains appareils, comme c'est le cas avec la soudeuse laser FANUCI 4.0 PRO GenX, l'alimentation est en outre intégrée au logiciel de l'appareil. Dans ce cas, l'appareil fonctionne avec un remplissage de 0,8-2,0 mm d'épaisseur en mode "push" ou "pull".
Système de contrôle
Les soudeuses laser diffèrent également par leurs systèmes de contrôle. Les fabricants proposent le plus souvent des logiciels dédiés intégrés aux appareils. Les systèmes d'exploitation sont utilisés via un panneau utilisateur. Dans les machines technologiquement avancées, ce sont des panneaux tactiles - intuitifs et faciles à utiliser. Il est important de prêter attention aux possibilités de réglage des paramètres individuels. Une fonction utile est également la mémorisation des réglages précédents, et même des programmes prêts à l'emploi.
Paramètres techniques
Les paramètres techniques déterminent l'efficacité du travail de la soudeuse laser dans des conditions spécifiques. Les paramètres de base comprennent la puissance de sortie du laser, qui est actuellement à un niveau de 1000W à 3000W. Les appareils diffèrent également en tension électrique ; dans le cas de la soudeuse laser FANUCI 4.0 PRO GenX, elle est de 230V ou 380V. La consommation d'énergie augmente proportionnellement à la puissance de sortie du laser et est respectivement de 5KW (pour 1000W), 7KW (pour 1500W), 9KW (pour 2000W) et 11KW (pour 3000W).
Les soudeuses laser ont également des vitesses de soudage différentes, la puissance la plus faible étant de 0-160mm/s, tandis qu'à la plus élevée de 0-215mm/s.
Composants de la soudeuse
Les soudeuses laser FANUCI modernes et technologiquement avancées se caractérisent par une polyvalence de travail ; elles peuvent être utilisées pour différents types de matériaux, y compris les plus délicats. Avec leur aide, des éléments de différentes épaisseurs et formes peuvent être joints. Les soudures obtenues sont très durables et ne nécessitent pas de traitement ultérieur. Nous le devons principalement aux composants fiables utilisés dans leur production.
Source laser
L'efficacité du travail de la soudeuse et la qualité de la soudure en dépendent. Les sources laser à technologie fibre se caractérisent par une intensité 100 fois supérieure à celle d'un laser CO2. Le point focal plus petit du faisceau laser résulte en une haute densité de puissance, qui, combinée à une absorption élevée, affecte positivement l'efficacité de la jonction des matériaux. On estime que la durée de vie d'un laser à fibre est d'environ 100 000 heures, donc il peut fonctionner jusqu'à 45 ans. De plus, c'est une technologie respectueuse de l'environnement et propice à des conditions de travail sûres. Les lasers à fibre permettent le soudage de matériaux hautement réfléchissants, ce qui les rend encore plus polyvalents et flexibles.
Tête laser
Elle se compose d'une buse, d'un tiroir de verre protecteur, d'un interrupteur, d'un moteur électrique, d'un câble à fibre optique et d'une ligne de gaz de refroidissement et de protection. Les soudeuses laser FANUCI utilisent une tête équipée d'un système de mouvement du faisceau électrique, qui permet de corriger les imperfections du matériau. Elle se déplace très précisément et permet un soudage à une vitesse 2 à 10 fois plus rapide que les têtes traditionnelles utilisées dans les soudeuses laser portatives.
Alimentation automatique du fil
Elle joue un rôle très important dans le travail de l'opérateur. Elle permet l'alimentation automatique du fil, en tenant compte des paramètres définis. Elle a été intégrée au logiciel, ce qui se traduit par une précision de travail encore plus grande. L'alimentation automatique du fil permet de travailler avec un remplissage de 0,8-2,0 mm d'épaisseur en mode "push" ou "pull", c'est-à-dire l'alimentation du fil tout en guidant simultanément la main de l'opérateur.
Système de contrôle
Il est responsable du fonctionnement de l'appareil et de la gestion de ses paramètres de travail. L'opérateur peut contrôler la puissance de sortie du laser, la vitesse et la largeur de balayage, ainsi que définir le mode de soudage - continu ou modulé. Un grand avantage est la fonction de mémorisation du mode de fonctionnement de la soudeuse, de sorte que la prochaine fois, il n'est pas nécessaire de réinitialiser les mêmes paramètres.
Système de filtration
Les soudeuses laser à fibre optique sont équipées d'un extracteur de soudage spécial avec un filtre responsable de la limitation du niveau de pollution de l'air sur le lieu de travail. De plus, l'air purifié peut retourner à nouveau dans l'espace de travail. Cette solution vise à réduire les pertes associées à l'évacuation de l'air chaud à l'extérieur du bâtiment, ce qui se produit dans le cas des extracteurs sans filtre. Le système de filtre PRO CleanAIR élimine automatiquement la poussière et les vapeurs, ce qui se traduit non seulement par un environnement de travail plus adapté à l'homme, mais aussi par une durée de vie plus longue de l'appareil.
Avantages des soudeuses laser
Les soudeuses laser, en particulier celles à fibre, se distinguent par des paramètres de travail qui leur permettent d'atteindre une précision supérieure à la moyenne dans la jonction des matériaux. Elles construisent également leur avantage par rapport aux autres méthodes de soudage en termes de sécurité et de polyvalence, ainsi que d'efficacité, ce qui permet d'éliminer le traitement mécanique supplémentaire après l'achèvement du processus de soudage.
Quels aspects rendent les soudeuses laser à fibre optique meilleures que les autres appareils ayant le même objectif ?
- Elles génèrent moins de chaleur, ce qui se traduit par une réduction du risque de déformation et d'autres défauts. Cela est conditionné par des contraintes thermiques plus faibles.
- Grâce à la capacité de réguler la taille du faisceau, elles fonctionnent bien lors de la jonction de matériaux plus fins et plus délicats.
- Les soudures ne nécessitent pas de traitement mécanique supplémentaire, ce qui se traduit par un temps de travail plus court.
- Le système de filtration garantit que l'appareil ne génère pas de fumées nocives pour l'environnement et les humains. Cela favorise la création d'un environnement de travail sûr.
- La soudeuse laser fonctionne à haute vitesse, tant avec des matériaux fins qu'épais. Cela se traduit par une efficacité du traitement des matériaux.
- La longue durée de vie des lasers à fibre permet de générer des économies plus importantes. De tels appareils peuvent travailler activement pendant 100 000 heures.
Applications des soudeuses
Les soudeuses laser sont utilisées dans de nombreuses industries. Elles peuvent être utilisées pour joindre de grands éléments, car il n'est pas nécessaire de transporter les matériaux traités vers le poste de travail. Les soudeuses laser sont utilisées, entre autres, dans les industries aéronautique et automobile. Elles sont utilisées pour joindre des éléments dans les systèmes photovoltaïques. En raison de leur précision, elles ont trouvé leur application dans la production d'équipements médicaux, y compris les pompes à insuline et les stimulateurs cardiaques. Elles sont également appréciées dans l'industrie électronique et dans la production d'équipements sanitaires. Le processus de soudage est également effectué dans les industries du meuble, de la construction et de la finition.
Que considérer lors du choix d'une soudeuse ?
Lors du choix d'une soudeuse laser, vous devez principalement considérer son objectif ultime - qu'elle sera utilisée pour joindre des éléments petits ou grands, fins ou épais, à plus petite ou plus grande échelle. Ces facteurs déterminent le choix d'un appareil avec des paramètres appropriés qui permettront un travail efficace et efficient. Quels facteurs sont clés ?
- Puissance de la soudeuse - plus elle est grande, mieux elle gérera les éléments plus épais et plus grands
- Logiciel - le système d'exploitation de la soudeuse doit être intuitif et en même temps préparé pour l'intégration avec les systèmes de l'entreprise
- Matériau traité - sur quels matériaux la soudeuse peut travailler, s'il y a parmi eux des matériaux hautement réfléchissants
- Système de refroidissement - dans les soudeuses laser FANUCI modernes, l'agent de refroidissement est l'eau, et non l'air, ce qui se traduit par un fonctionnement plus stable et plus fluide
- Système de filtration - responsable de l'air propre et du travail avec un impact négatif limité sur l'environnement naturel
- Support après-vente - les lasers à fibre modernes se caractérisent par une très haute fiabilité. Cependant, il n'y a pas de machines qui ne nécessitent parfois pas de réparations, surtout avec une utilisation intensive. Il est donc important de prêter attention au service et au support après-vente lors de l'achat d'une soudeuse laser
La technologie laser a révolutionné l'industrie du traitement des métaux. La jonction des matériaux est devenue plus précise, plus rapide et plus efficace. La possibilité d'automatisation a fait que l'homme est plus un superviseur de l'ensemble du processus que son principal exécuteur. Les soudeuses laser rationalisent certainement l'ensemble du travail, ce qui s'applique non seulement aux petites usines mais aussi aux grandes entreprises qui concentrent leurs activités principalement sur le traitement des métaux.