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Tableau des vitesses de soudage au laser portatif

Dernière mise à jour :
26 mars 2024

Table des matières

Les procédés de soudage au laser, principalement pour le soudage de tôles, peuvent être classés, en fonction du type de laser, en deux catégories : le soudage au laser continu à fibre et le soudage au laser à impulsion YAG. Les procédés de soudage au laser principes du laser Le soudage au laser peut être divisé en deux catégories : le soudage par conduction et le soudage au laser à pénétration profonde.

Avec une densité de puissance inférieure à 104~105 W/cm2Le soudage par conduction est caractérisé par une faible pénétration et une vitesse de soudage lente. Lorsque la densité de puissance dépasse 105~107 W/cm2La surface du métal s'échauffe et s'enfonce dans une "cavité", créant ainsi un soudage à pénétration profonde, connu pour sa vitesse de soudage rapide et son rapport élevé entre la profondeur et la largeur.

Le principe du soudage laser par conduction consiste à chauffer la surface à traiter à l'aide d'un rayonnement laser. La chaleur de la surface se diffuse vers l'intérieur par conduction thermique. En contrôlant les paramètres du laser tels que la largeur d'impulsion, l'énergie, la puissance de crête et le taux de répétition, la pièce fond, formant un bain de fusion spécifique, ce qui permet de souder des plaques minces.

Les machines de soudage laser utilisées pour le soudage d'engrenages et le soudage de plaques minces métallurgiques impliquent principalement un soudage laser à pénétration profonde.

Tableau 1 Ordinateurs de poche Épaisseur de soudage au laser & Tableau des vitesses

LaserCWPuissance3000WPistolet à main : Collimation/focalisation F60/F150
Diamètre de l'âme50umGaz de protectionAzote/AirDébit de gaz8-10L/min
Matériau de la feuilleÉpaisseur (mm)Puissance (W)Facteur de marche (%)Fréquence (Hz)Mise au point (mm)Amplitude de l'oscillationFréquence d'oscillationVitesse d'alimentation du fil/diamètre du filProfondeur de fusion (mm)
Acier inoxydable16001002000-1.5210015mm/s, fil 0,8mm1
1.58001002000-2210013mm/s, fil 1.0mm1.5
210001002000-228012mm/s, fil 1.0mm2
315001002000-238010mm/s, fil 1,2mm2.5
420001002000-33607mm/s, fil 1,2mm3
528001002000-33505mm/s, fil 1,6mm3.5
Acier au carbone160010020000210015mm/s, fil 0,8mm1
2100010020000210015mm/s, fil 1.0mm2
31500100200002.510015mm/s, fil 1,2mm2.5
420001002000038013mm/s, fil 1,2mm3
525001002000136013mm/s, fil 1,6mm3.5
630001002000236010mm/s, fil 1,6mm4
Alliage d'aluminium (série 5)150010010000210015mm/s, fil 1.0mm1
21000100100002.58013mm/s, fil 1,2mm1.5
315001001000-12.57012mm/s, fil 1,2mm2
420001001000-136010mm/s, fil 1,6mm2.5
528001001000-23.5607mm/s, fil 1,6mm3

Principe du soudage laser à pénétration profonde

Le principe du soudage laser à pénétration profonde consiste à utiliser un faisceau laser à fibre continu pour assembler des matériaux. Ce processus physique métallurgique est très similaire à celui du soudage par faisceau d'électrons, où le mécanisme de conversion de l'énergie est réalisé par une structure en "trou de serrure".

Sous l'effet de la densité de puissance élevée du laser, le matériau se vaporise et forme un trou de serrure. Ce trou de serrure rempli de vapeur agit comme un corps noir, absorbant la quasi-totalité de l'énergie du faisceau incident, la température d'équilibre à l'intérieur de la cavité atteignant environ 2500°C.

La chaleur est transférée depuis les parois de la cavité à haute température, faisant fondre le métal entourant la cavité. Le trou de serrure est rempli de vapeur à haute température générée par la vaporisation continue du matériau de la paroi sous l'effet du laser, le métal en fusion entourant les parois du trou de serrure et le matériau solide entourant le métal en fusion (contrairement à la plupart des procédés de soudage conventionnels et au soudage par conduction laser, où l'énergie est d'abord déposée sur la surface de la pièce à usiner, puis transférée vers l'intérieur).

L'écoulement du liquide à l'extérieur des parois du trou et la tension superficielle de la couche murale s'équilibrent dynamiquement avec la pression continue de la vapeur à l'intérieur de la cavité. Le faisceau pénètre continuellement dans le trou de serrure, le matériau à l'extérieur du trou de serrure s'écoule continuellement et, lorsque le faisceau se déplace, le trou de serrure reste dans un état d'écoulement stable.

En d'autres termes, le trou de serrure et le métal en fusion entourant les parois du trou se déplacent vers l'avant à la vitesse du faisceau principal, remplissant le vide laissé par le trou de serrure en mouvement avec du métal en fusion, qui se solidifie ensuite pour former la soudure. L'ensemble du processus se déroule si rapidement que la vitesse de soudage peut facilement atteindre plusieurs mètres par minute.

Facteurs affectant la vitesse de soudage des machines à souder au laser

L'importance de la densité de puissance
La densité de puissance est un facteur essentiel pour déterminer la vitesse de soudage des machines à souder au laser. Une densité de puissance plus élevée peut conduire à un soudage plus rapide car elle signifie que plus d'énergie est concentrée dans la zone de soudage, facilitant une fusion plus rapide et la formation d'un bain. Par conséquent, l'optimisation de la densité de puissance est un moyen efficace d'augmenter la vitesse de soudage au laser.

L'impact du diamètre du faisceau laser sur la vitesse de soudage
Le diamètre du faisceau laser est un autre élément essentiel à prendre en compte. En général, un diamètre de faisceau laser plus petit peut fournir une densité de puissance plus élevée, ce qui permet des vitesses de soudage plus rapides. L'ajustement du diamètre du faisceau laser en fonction des matériaux et des tâches de soudage est une stratégie clé pour améliorer l'efficacité du soudage.

Différences de type et d'épaisseur des matériaux
Les matériaux réagissent différemment aux lasers et l'épaisseur du matériau influe directement sur la vitesse de soudage. Certains matériaux peuvent être plus facilement chauffés par les lasers, tandis que les matériaux plus fins peuvent généralement être chauffés et soudés plus rapidement. Par conséquent, lors de l'élaboration d'un plan de soudage, il est essentiel de tenir compte à la fois du type et de l'épaisseur du matériau afin d'obtenir des vitesses de soudage optimales.

Réglage de la vitesse de soudage
Les opérateurs de machines de soudage au laser peuvent contrôler le processus de soudage de manière flexible en ajustant la vitesse de soudage. L'augmentation de la vitesse de soudage signifie généralement que la machine de soudage au laser se déplace plus loin dans une unité de temps, ce qui permet d'atteindre une vitesse de soudage plus élevée. Toutefois, les opérateurs doivent avoir une connaissance approfondie des paramètres de soudage pour s'assurer que la qualité du soudage n'est pas compromise.

L'importance du gaz de soudage et des conditions atmosphériques
Le soudage au laser nécessite souvent l'utilisation d'un gaz de protection, tel que l'argon, pour empêcher l'oxygène de pénétrer dans la zone de soudage et de provoquer une oxydation. La qualité et la composition des conditions atmosphériques affectent également la vitesse de soudage. Le maintien d'une atmosphère appropriée est crucial pour la stabilité et l'efficacité du soudage au laser.

Réglementation de la puissance et de la longueur d'onde des lasers
La puissance et la longueur d'onde du laser sont des facteurs clés qui influencent la vitesse de soudage. Une puissance laser plus élevée permet généralement d'accélérer la vitesse de soudage. En outre, le réglage de la longueur d'onde du laser permet de mieux s'adapter aux caractéristiques d'absorption des différents matériaux, ce qui améliore l'efficacité du soudage.

Sélection de la forme de la tête de soudage et de la configuration du point de soudure
La forme et la configuration du point laser de la machine à souder ont également un impact significatif sur la vitesse de soudage. Des formes et des configurations différentes peuvent nécessiter des paramètres de soudage différents. Le choix de la forme appropriée de la tête de soudage doit donc tenir compte des exigences spécifiques en matière de soudage.

Réglage de l'angle et de la direction de soudage
L'angle et la direction de la tête de soudage sont également des facteurs qui affectent la vitesse de soudage. Un réglage approprié de l'angle et de la direction de soudage permet d'obtenir une distribution plus uniforme de la chaleur, ce qui améliore la vitesse de soudage.

Application de matériaux et d'équipements auxiliaires
L'utilisation de matériaux et d'équipements auxiliaires appropriés, tels que des aides au soudage ou des dispositifs de chauffage auxiliaires, peut améliorer la conduction thermique et la formation du bain pendant le processus de soudage, ce qui influe sur la vitesse de soudage. L'application de ces moyens auxiliaires à des tâches de soudage spécifiques peut être un moyen efficace d'améliorer l'efficacité.

Prise en compte de la conception de la soudure
La conception et la forme géométrique de la soudure sont des facteurs importants qui influencent la vitesse de soudage. Les formes de soudure complexes peuvent nécessiter des temps de soudage plus longs. Une conception rationnelle de la soudure avant le soudage peut donc optimiser la vitesse de soudage.

Optimisation de la longueur focale du laser
La distance focale d'une machine de soudage laser, qui est la distance entre le foyer et la surface de la pièce à souder, peut optimiser les effets de soudage et augmenter la vitesse de soudage. Il est essentiel de sélectionner correctement la longueur focale pour exploiter pleinement les performances de la machine de soudage laser.

L'impact du prétraitement des pièces
L'état et le prétraitement de la surface de la pièce ont un impact direct sur la vitesse de soudage. Une surface propre et un prétraitement approprié peuvent améliorer l'absorption et la transmission de l'énergie laser, ce qui influe sur la vitesse de soudage.

La nécessité de contrôler la température
La température ambiante et la température initiale de la pièce pendant le processus de soudage sont des facteurs à prendre en compte. Dans certains cas, des mesures de refroidissement ou de chauffage peuvent être nécessaires pour maintenir une température appropriée, assurant ainsi un équilibre entre la vitesse et la qualité du soudage.

Plusieurs facteurs influencent la vitesse de soudage des machines à souder au laserLes paramètres de soudage peuvent être ajustés en fonction de la densité de puissance, du diamètre du faisceau laser, du type et de l'épaisseur du matériau, ainsi que de la vitesse de soudage. En ajustant ces paramètres, les opérateurs peuvent obtenir de meilleurs résultats de soudage. En outre, les matériaux auxiliaires, la forme de la tête de soudage et l'optimisation de la longueur focale du laser jouent également un rôle clé dans l'influence de la vitesse de soudage. L'effet combiné de ces facteurs offre une plus grande flexibilité à la technologie du soudage laser, ce qui permet à l'industrie manufacturière d'évoluer vers un avenir plus efficace et plus précis.

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