Tableau des épaisseurs et vitesses de soudage au laser

Dernière mise à jour :
23 janvier 2024

Table des matières

Le soudage au laser est une technique précise et efficace utilisée pour assembler des matériaux, en particulier des métaux, à l'aide de faisceaux laser à haute densité d'énergie. Ce procédé est apprécié pour sa capacité à produire des soudures solides avec une déformation minimale du matériau environnant. La réussite des opérations de soudage au laser repose sur les paramètres qui régissent le processus : l'épaisseur du matériau à souder et la vitesse à laquelle le soudage est effectué. Ces paramètres sont soigneusement calibrés pour maximiser la résistance et l'intégrité de la soudure tout en optimisant l'efficacité opérationnelle.

Un tableau d'épaisseur et de vitesse de soudage au laser constitue un guide essentiel pour les techniciens et les ingénieurs. Il leur fournit les informations nécessaires pour sélectionner les paramètres de soudage appropriés en fonction du type de matériau et de l'application spécifique. En ajustant la puissance du laser, la qualité du faisceau et la vitesse de soudage, les utilisateurs peuvent contrôler la profondeur de pénétration et la qualité globale de la soudure. La nature du soudage laser permet d'obtenir un rapport profondeur/largeur élevé, ce qui se traduit par une soudure concentrée avec une exposition limitée à la chaleur des matériaux environnants, préservant ainsi l'intégrité structurelle des composants concernés.

Tableau des puissances, épaisseurs et vitesses de soudage au laser

Matériau1000 watts1500 watts2000 Watts
SUS (acier inoxydable)0,5mm-3mm0,5mm-4mm0,5mm-5mm
Fe (fer)0,5mm-3mm0,5mm-4mm0,5mm-5mm
AI (aluminium)0,5mm-2mm0,5mm-3mm0,5mm-4mm
Cu (laiton)0,5mm-3mm0,5mm-6mm0,5mm-8mm
Tôle galvanisée0,5mm-3mm0,5mm-4mm0,5mm-5mm
Acier au carbone0,5mm-3mm0,5mm-4mm0,5mm-5mm

Acier inoxydable

Acier inoxydablePuissance du laser(W)Puissance(W)Vitesse(mm/s)Fréquence(kHz)Focus(mm)
1mm5002680052
1,5 mm50034075052
2mm100060080052
2,5 mm100073070052
3mm100086072053

Aluminium

AluminiumPuissance du laser(W)Puissance(W)Vitesse(mm/s)Fréquence(kHz)Focus(mm)
1mm500480700201
1,5 mm1000560800201
2mm1000780800202
2,5 mm1000920800202
3mm15001150800202

Laiton

LaitonPuissance du laser(W)Puissance(W)Vitesse(mm/s)Fréquence(kHz)Focus(mm)
1mm1000900600303
1,5 mm15001100600304
2mm15001350500304
2,5 mm20001600500305
3mm20001850500306

Cuivre

CuivrePuissance du laser(W)Puissance(W)Vitesse(mm/s)Fréquence(kHz)Focus(mm)
1mm1000650600300
1,5 mm1000850600300
2mm15001100500300
2,5 mm15001400500300
3mm20001750500300

Acier doux

Acier douxPuissance du laser(W)Puissance(W)Vitesse(mm/s)Fréquence(kHz)Focus(mm)
1mm500300500200
1,5 mm500370500200
2mm500480600201
2,5 mm1000600600201
3mm1000760700202

Tôle galvanisée

Tôle galvaniséePuissance du laser(W)Puissance(W)Vitesse(mm/s)Fréquence(kHz)Focus(mm)
1mm500320600200
1,5 mm500460600201
2mm1000600500202
2,5 mm1000800700203
3mm1000960650203

Principes de base du soudage au laser

Le soudage au laser a révolutionné les techniques d'assemblage industriel en offrant une précision à grande vitesse et la possibilité d'assembler une grande variété de matériaux.

Processus de soudage au laser

Le soudage au laser est une technique de soudage par faisceau à haute énergie dans laquelle un faisceau laser est focalisé sur une petite zone pour créer une zone de fusion. L'énergie du faisceau est absorbée par les matériaux, ce qui les fait fondre et fusionner une fois refroidis. Cette méthode permet de souder des matériaux à des vitesses allant jusqu'à 2 pouces par seconde pour les feuilles minces telles que les boîtiers de détonateurs d'airbags de 0,01 pouce d'épaisseur.

  • Aspects clés:
    • Focalisation du faisceau: Concentré sur un petit point pour atteindre des températures élevées.
    • Interaction des matériaux: Absorbe l'énergie du laser, ce qui entraîne une fusion.
    • Vitesse et épaisseur: La vitesse de soudage et l'épaisseur du matériau applicable dépendent de la puissance de sortie du laser et des propriétés du matériau.

Types de lasers pour le soudage

Le choix d'un laser pour le soudage dépend du type de matériau et de la précision requise.

  1. Lasers à ondes continues (CW): Ils émettent un faisceau laser constant et conviennent pour les soudures profondes et le soudage de joints à grande vitesse. Ils sont courants pour les matériaux d'une épaisseur allant jusqu'à 0,25 pouce et plus.
  2. Lasers à impulsions: Ils émettent de l'énergie laser sous forme d'impulsions et sont préférés pour le contrôle précis de la profondeur de la soudure dans les matériaux minces.
  • Lasers communs:
    • Laser à fibre: Connu pour sa flexibilité et son efficacité, il est généralement utilisé pour le soudage fin et à grande vitesse.
    • Laser CO2: Offre une pénétration profonde et est traditionnellement utilisé pour les matériaux plus épais et plus résistants.

Considérations matérielles

Lors du soudage au laser, il faut tenir compte à la fois de la nature des matériaux à assembler et des différentes épaisseurs qu'ils présentent. Ces aspects sont essentiels pour déterminer les paramètres de soudage laser appropriés.

Métaux et alliages

Les différents métaux et alliages ont des propriétés distinctes qui affectent leur absorption de l'énergie laser, un facteur critique dans le soudage au laser. Par exemple, acier inoxydable est couramment soudé au laser en raison de ses caractéristiques d'absorption favorables. D'autre part, les matériaux hautement réfléchissants tels que les aluminium nécessitent des types de laser spécifiques, tels que les lasers à fibre, pour obtenir un soudage efficace. L'ajout de certains additifs pour matériaux peut également influencer le processus d'absorption et de soudage.

Gamme d'épaisseur des matériaux

L'épaisseur du matériau influe directement sur la puissance laser requise :

  • Pour plaques minces (<1,0 mm)une puissance laser plus faible est nécessaire et les paramètres diffèrent sensiblement de ceux utilisés pour les matériaux plus épais.
  • Plaques plus épaisses exigent une puissance laser plus élevée pour obtenir la pénétration et la résistance de la soudure. Il existe une relation proportionnelle entre l'épaisseur et la puissance :
Epaisseur du matériauPuissance approximative du laser
< 1,0 mmFaible consommation
1,0 mm - 5,0 mmPuissance moyenne
> 5,0 mmPuissance élevée

Il est important d'ajuster les paramètres du laser, tels que l'intensité de la lumière. largeur d'oscillation et vitesse de soudageL'épaisseur de la couche est déterminée en fonction de l'épaisseur de la couche à traiter pour obtenir des résultats optimaux.

Paramètres de soudage au laser

La sélection des paramètres de soudage au laser est essentielle pour obtenir des assemblages de haute qualité avec la résistance et la précision requises. Ces paramètres comprennent les réglages de la puissance du laser, la vitesse de soudage et la position du foyer, qui doivent tous être soigneusement équilibrés en fonction du matériau et de l'épaisseur à souder.

Réglages de la puissance du laser

Pour le soudage au laser, la puissance nécessaire augmente avec l'épaisseur du matériau. Les lignes directrices suivantes peuvent servir de point de départ :

  • Matériaux < 1,0 mm d'épaisseur: Réglages de puissance inférieurs.
  • Matériaux > 1,0 mm d'épaisseur: Des réglages de puissance plus élevés peuvent être nécessaires.

Le réglage de la puissance est essentiel pour éviter les brûlures dans les matériaux plus fins ou le manque de pénétration dans les matériaux plus épais.

Vitesse de soudage

La vitesse de soudage doit être calibrée pour garantir des résultats constants :

  • Les vitesses rapides peuvent entraîner un manque de fusion, tandis que les vitesses trop lentes peuvent provoquer des distorsions ou un apport de chaleur excessif.
  • La vitesse idéale varie, mais une fourchette de départ courante se situe autour de 5 à 10 m/min.

Les vitesses devront également être réduites au fur et à mesure que l'épaisseur du matériau augmente, afin d'assurer une pénétration totale sans défaut.

Position centrale

La position du foyer a une incidence sur la géométrie de la soudure et sur la qualité générale du soudage :

  • Pour les aciers de construction tels que le S235JR, les ajustements de la position focale peuvent modifier de manière significative le profil et la pénétration du cordon de soudure.
  • Une position focale optimale assure une distribution équilibrée de l'énergie, un contrôle précis de la zone affectée par la chaleur et un rapport approprié entre la profondeur et la largeur de la soudure.

En réglant soigneusement ces paramètres, le soudage au laser permet d'obtenir des assemblages solides et précis avec une distorsion minimale du matériau.

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