Bien choisir une machine de soudage laser

Le soudage laser est un procédé sans contact qui permet d’assembler principalement des pièces en métal au moyen d’un faisceau laser.

Ce type de soudage est adapté aux applications qui demandent des vitesses élevées et pour effectuer des soudures minces avec une faible distorsion thermique.

La rapidité de ce procédé, la possibilité de contrôler la qualité du soudage pendant l’opération et le haut niveau d’automatisation possible font du soudage laser une méthode largement utilisée dans de nombreux secteurs industriels comme l’industrie médicale, l’électronique, la fabrication d’outils ou le secteur automobile.

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Pourquoi choisir une machine de soudage laser ?
Les machines de soudage laser présentent de nombreux avantages :
- Elles sont très rapides :
  
  En effet, le laser permet de chauffer extrêmement rapidement le métal, tout en limitant le risque de déformation.
  
  Cette technologie est particulièrement efficace pour souder de grandes quantités de tôles et est donc très utilisée dans l’industrie automobile.
- Elles sont également d’une haute précision :
  
  Elles permettent une soudure localisée, très fine, très propre, presque invisible.
  
  Elles sont particulièrement adaptées au soudage de petites pièces.
  
  Ce type de soudage est très populaire dans l’industrie dentaire et la bijouterie, car il permet la soudure la plus esthétique possible.
  
  Il est par ailleurs possible de diviser le faisceau laser en plusieurs faisceaux pour fournir un soudage encore plus précis.
- Elles s’adaptent à une grande variété de formes de pièces et de matières :
  
  Les machines de soudage laser servent essentiellement à souder les métaux, même des métaux réfractaires.
  
  Il est aussi possible de souder des pièces non métalliques, comme la porcelaine et le verre.
  
  Elles permettent de souder des pièces ayant des formes très différentes.
- Elles ne s’usent pas :
  
  La machine de soudage laser opère sans contact ; il n’y a donc pas de risque d’usure de la machine.
  
  Nul besoin non plus de changer d’outil ou d’électrode, ce qui présente un intérêt certain en terme de réduction des déchets.
- Elles peuvent être commandées numériquement :
  
  Il est désormais possible de contrôler la qualité du soudage depuis un ordinateur pendant l’opération de soudage.
  
  Le haut niveau d’automatisation permis par un tel procédé permet aussi de détecter et de résoudre les éventuels problèmes de qualité.
Cependant, il est à noter que ce type de machine de soudage laser présente certains inconvénients :
- Les coûts d’installation des équipements laser sont encore très élevés.
- Cette technologie demande une grande précision d’assemblage pendant le traitement afin d’éviter les déviations du faisceau laser sur les pièces.
- La soudure obtenue par laser est moins épaisse que celle obtenue avec des faisceaux d’électrons, rendant le procédé peu adapté à la soudure de métal à réflectivité élevée.
Avantages des machines de soudage laser :
- Rapidité
- Précision
- Flexibilité
- Durabilité
- Automatisation
Laser pulsé ou laser continu ?
Votre machine de soudage laser peut être équipée de l’un des deux types de laser suivants : le laser pulsé et le laser continu. Le choix de l’un plutôt que de l’autre dépend de l’épaisseur du matériau que vous souhaitez souder.
- Le laser pulsé :
  - Il est adapté aux métaux légers et de faible épaisseur.
  - Il permet de ne pas les déformer ou les faire fondre.
  - Ce type de laser pulsé est majoritairement utilisé pour souder la tôle, les lames de rasoir, les maillons de chaîne de bijouterie en or, ou les pacemakers en titane.
- Le laser continu :
  - Il est recommandé pour souder les pièces épaisses.
  - Il est particulièrement efficace sur les métaux réfractaires.
  - Il peut poser problème s’il est utilisé sur un métal ou une pièce trop fin(e). Il risquerait alors de l’abîmer, de le déformer ou de le faire fondre.
  - Il coûte aussi plus cher que le laser pulsé mais il permet aussi de réduire les coûts de fonctionnement.
Comment choisir la source du faisceau laser ?
Il existe trois types de sources : le laser à fibre, le laser CO2 et le laser Nd:YAG. Le choix de la source dépend du type de laser que vous avez choisi (pulsé ou en continu).
- Le laser à fibre :
  - Cette technologie est basée sur des faisceaux coupants et fins qui permettent d’effectuer un travail en continu et par pénétration.
  - Comme le laser à CO2, le laser à fibre peut pénétrer les tôles épaisses (supérieures à 1 gramme) avec beaucoup de rapidité et d’efficacité.
  - Il est plus facile à intégrer dans une machine que les autres lasers tant au niveau de l’utilisation que de la maintenance.
  - Ce laser offre un rendement moyen de 25%.
- Le laser CO2 :
  - Cette technologie fonctionne grâce à un mélange gazeux de dioxyde de carbone, d’hélium et d’azote excité électriquement et optimisé pour un fonctionnement en continu.
  - Comme le laser à fibre, le laser à Co2 peut pénétrer les tôles épaisses avec beaucoup de rapidité et d’efficacité.
  - Il est plus efficace pour pénétrer les pièces épaisses en acier que le laser à fibre donc son utilisation est plus répandue que le laser à fibre.
  - Il est plus flexible et peut pénétrer les matières épaisses et plus légères.
  - Ce laser offre un rendement moyen de 7% pour une puissance de 8 000 W.
- Le laser Nd:YAG :
  - Il permet de contrôler efficacement la puissance, la durée et la forme des impulsions du laser.
  - Il est optimisé pour le mode pulsé.
  - Mais il émet des impulsions aux longueurs d’onde très différentes qui n’atteignent pas toutes leur cible et se dissipent alors sous forme de chaleur.
  - Ce type de laser est énergétiquement moins efficace (3 à 4% de rendement) que les lasers à CO2 (7 à 10%) ou les lasers à fibre (25 à 30%).
Quels sont les paramètres à contrôler ?
Avant d’utiliser votre machine de soudage laser, plusieurs paramètres sont à surveiller. Voici quelques précautions d’usage à prendre pour que votre opération de soudage soit un succès.
- Moduler l’énergie
  - Il est important de bien moduler l’énergie afin d’adapter la puissance au process.
  - Cela permet d’éviter le gaspillage énergétique car l’augmentation de l’énergie nécessite des alimentations plus importantes, ce qui réduit l’efficacité.
- Veiller au bon diamètre du faisceau laser
  - Le diamètre affecte la performance du soudage.
  - Nous vous conseillons de choisir un faisceau laser avec un diamètre compris entre 0,2 et 2 mm.
- Contrôler les fréquences d’impulsion
  - Des fréquences d’impulsion trop élevées se traduisent par des énergies d’impulsion trop faibles et donc un soudage moins performant voire inefficace.
- Surveiller la forme d’onde des impulsions lasers
  - Nous vous recommandons de changer la forme de l’onde en fonction du métal à souder.
  - Si vous utilisez une forme d’onde inadéquate, 60 % à 98 % de l’énergie du laser sera perdu et votre opération de soudage échouera.
Quelle configuration choisir pour ma machine à souder ?
Il existe 3 types de configurations disponibles pour une machine à souder :
- une configuration manuelle ;
- une configuration semi-automatique ;
- une configuration automatique.
Le choix de la configuration dépend :
- de votre production (petites ou grandes séries ?) ;
- de la façon dont vous souhaitez aménager votre poste de travail.
Machine de soudage laser manuelle de la marque Rofin Laser Micro

Les machines de soudage manuelles
- Elles sont plus compactes que les machines semi-automatiques et automatiques.
- Elles sont équipées de portes manuelles ou automatiques.
- L’opérateur s’occupe de l’enchaînement des pièces à souder.
- Ces machines conviennent aux petites séries.
Machine de soudage laser semi-automatique GEM Laser

Les machines de soudage laser semi-automatiques
- Elles sont plus grandes que les machines manuelles.
- Elles sont équipées de plateaux tournants.
- Ces machines sont idéales pour les moyennes et grandes séries.
Machine de soudage laser automatique de la marque Foshan Beyond Laser Technology

Les machines de soudage laser automatiques
- Ce sont les plus volumineuses.
- Elles sont robotisées et gèrent automatiquement le positionnement de la pièce sous la source de laser.
- L’intervention humaine est réduite, ce qui permet de soulager l’opérateur.
- Elles sont idéales pour les grandes séries.
- Elles permettent des gains de productivité.
- La présence d’un poste de chargement et de déchargement automatique permet de réduire les temps morts.
- Elles sont beaucoup plus chères.