Laser welder

Deux types d'appareils de soudage laser à connaître

Dispositif de soudage au laser

Temps de lecture estimé : 10 minutes

Dispositif de soudage au laser
Dispositif de soudage au laser

Appareil de soudage hybride laser-arc et mode de processus

La technologie de soudage hybride laser fait référence à une technologie de soudage hybride qui combine le laser et d'autres méthodes de soudage. Son avantage est qu'il permet de tirer pleinement parti des avantages de chaque méthode de soudage et de pallier certaines lacunes. Par exemple, parce que le rapport prix-puissance du soudage au laser est trop élevé, lors de la pénétration profonde et du soudage à grande vitesse de plaques épaisses, afin d'éviter l'utilisation de lasers haute puissance coûteux, les lasers de faible puissance peuvent être combinés avec soudage conventionnel sous gaz pour le soudage composite.

Dispositif de soudage au laser

Équipement de soudage hybride laser-arc

Dès l'apparition du soudage hybride laser-arc, il a attiré l'attention de nombreux soudeurs, de sorte que les travaux de R&D ont été effectués les uns après les autres. Il existe de nombreuses formes d'équipement de soudage hybride à l'arc laser. La figure 3.1 (a) montre le système de soudage hybride laser-MIG/MAG. Le système de soudage hybride se compose des éléments suivants.

  • Tête de soudage hybride laser-MIG/MAG, comme illustré à la figure 1.1(b).
  • Système de soudage MIG/MAG (y compris alimentation, mécanisme d'alimentation en fil et bobine de fil de soudage).
  • Laser et son système de guidage, de focalisation et de transmission de la lumière.
  • Robot de soudage et son boîtier de commande.
  • Télécommande.

De plus, il y a un gaz protecteur, un établi, un système de contrôle, etc.

Système de soudage hybride Laser-MIG/MAG et tête de soudage hybride
Figure 1.1 Système de soudage hybride Laser-MIG/MAG et tête de soudage hybride

L'hybride soudage La tête, également connue sous le nom de pistolet de soudage hybride, est un composant qui combine le faisceau laser et la source de chaleur à arc, à travers lequel la position relative entre les deux peut être ajustée de manière flexible (comme la distance entre les filaments optiques, l'angle entre le filaments optiques, séquence de lasers et d'arcs, etc.), La réalisation du couplage efficace des deux sources de chaleur est un élément clé de l'équipement de soudage hybride.

Dispositif de soudage au laser

Des torches de soudage composites commerciales ont été lancées sur le marché, telles que la torche de soudage composite coaxiale de Mitsubishi Heavy Industries du Japon et la torche de soudage composite de Fronius d'Autriche qui peuvent être facilement connectées au robot [Figure 1.2 (a)], et la recherche et le développement de l'institut de recherche Fraunhofer en Allemagne Torche de soudage hybride paraxiale laser-MIG basée sur le principe de « buse intégrée » [Figure 1.2 (b)], la torche de soudage est solidement fixée par des tuyaux, et l'extérieur du laser et l'arc est protégé par un manchon circulaire en cuivre refroidi à l'eau. L'angle entre le laser et la torche de soudage MIG est de 15℃ ~ 30℃, il peut rapprocher les deux sources de chaleur du maximum, réduisant ainsi le volume du pistolet de soudage composé, rendant l'utilisation du pistolet de soudage plus flexible, et soudure automatique tridimensionnelle facile à réaliser.

Torche de soudage composite de l'Institut Fronius et Fraunhofer
Figure 1.2 Torche de soudage composite de l'Institut Fronius et Fraunhofer

In addition to the conventional hybrid welding system, the researchers also developed a synchronous modulation laser-arc hybrid welding system (HybSy). The system has the following characteristics: laser arc control mechatronics, the process synergy is further expanded, the welding speed is faster, the application range of processing materials is wider, and the three-dimensional processing ability is stronger. The test results show that when surfacing 6mm thick medium-strength steel plates, Under the same process conditions, HybSy is 40% higher than conventional hybrid welding penetration.Laser Welding Device

Mode de travail de soudage hybride laser-arc

Pour le soudage hybride laser-MIG, selon les différents rapports d'apport de chaleur des deux sources de chaleur, le mécanisme physique et le mode de traitement sont également différents. Selon la taille de la puissance laser dans le soudage hybride, le soudage hybride laser-arc peut être classé en trois catégories ; Composite à arc laser de 100 watts, composite à arc laser de 1 000 watts et composite à arc laser de 10 000 watts.

Soudage hybride à l'arc laser 100 watts

Montrent principalement les caractéristiques du soudage à l'arc, aucun petit trou n'est produit pendant le processus de soudage. L'énergie laser de faible puissance joue principalement le rôle de stabilisation et de compression de l'arc et d'amélioration de l'utilisation de l'énergie de l'arc, évitant le phénomène de dérive de l'arc qui se produit dans des conditions de vitesse de soudage élevée dans le soudage MIG général, et peut supprimer l'apparition de défauts tels comme bosse et contre-dépouille, améliorant ainsi considérablement la vitesse de soudage est plus adaptée au soudage à grande vitesse de plaques minces. Ce type de mode de soudage hybride a un faible coût et a attiré de plus en plus d'attention.

Soudage hybride à l'arc laser de 10 000 watts

Montrent principalement les caractéristiques du soudage laser à pénétration profonde, la soudure a un rapport d'aspect plus grand. Il est difficile de réaliser un soudage flexible toutes positions avec la combinaison de 10 000 watts de CO haute puissance2 soudage laser et MIG. Les principales directions d'application sont le soudage sur mesure de grandes plaques de navire plates et le soudage de nervures. En raison de l'investissement important en équipement (plus de dix millions de yuans), il est temporairement difficile de le vulgariser et de l'appliquer à grande échelle.

Soudage hybride laser-arc 1000 watts

Il présente les caractéristiques du soudage laser et du soudage à l'arc et peut exploiter pleinement les avantages des deux. Il est principalement utilisé pour les composites laser-MIG. Il convient aux alliages d'aluminium, aux alliages de magnésium, à l'acier au carbone, à l'acier inoxydable, à l'acier à haute résistance faiblement allié, à l'acier à ultra-haute résistance et à d'autres matériaux. Pour le soudage de plaques moyennes et épaisses, l'investissement dans un équipement de soudage hybride laser-arc de niveau kilowatt est modéré, et il a une bonne adaptabilité à différentes structures de soudage et a un large éventail de perspectives d'application. Il s'agit d'une technologie de source de chaleur hybride à arc laser qui répond aux conditions nationales de mon pays.

Processus de brasage laser

Le brasage laser est une technologie de brasage dans laquelle le laser est utilisé comme source de chaleur pour chauffer le matériau fibreux afin de le faire fondre. La principale caractéristique du brasage laser est d'utiliser la densité d'énergie élevée du laser pour obtenir un chauffage rapide de zones locales ou petites pour terminer le processus de brasage. La figure 1.3 montre la forme du joint et la méthode d'alimentation en fil du brasage laser.

La forme du joint et la méthode d'alimentation en fil du brasage laser
Figure 1.3 La forme du joint et la méthode d'alimentation en fil du brasage laser

According to the different heating temperatures, laser welding is divided into soft soldering and brazing. Solder whose liquidus temperature is lower than 450℃ is called soft soldering, which is mainly used for the connection of printed circuit boards and electronic components; solder whose liquidus temperature is higher than 450℃ and lower than the melting point of the base metal for brazing, it is mainly used for the connection of structural steel and galvanized steel. Laser brazing also has advantages in the connection of non-ferrous metals. Most of the non-ferrous metals have higher reflectivity to the laser, and the thermal conductivity of the material is higher. Laser melting and welding require higher power. Laser brazing of silver, copper, nickel, gold, aluminum, and other non-ferrous metals has good results. The brazing seam structure is small and joint performance is good.Laser Welding Device

The brazing filler metal during laser fiber welding can be preset or wire feeding. The brazing heating temperature is low, and the requirement of laser power density is low, so the defocusing method is generally used for heating. In this way, the power density can be reduced, and the spot size and shape can be adjusted according to the size of the brazing seam. Laser brazing joints usually adopt two methods: crimping butt joint and lap joint. In the case of crimping butt joints, the feeding of the solder from the laser front end is conducive to the stability of the brazing process; in the case of lap joints, the feeding of the solder horizontally from the bottom of the side is conducive to the stability of the brazing process.Laser Welding Device

Brasage laser peut utiliser un faisceau simple ou des faisceaux doubles. Le double faisceau peut être obtenu soit par deux lasers indépendants, soit par un séparateur de faisceau laser. Le brasage à double faisceau peut contrôler le temps et la position d'irradiation de manière plus flexible et pratique, et mieux contrôler le processus de brasage. Le mode d'irradiation laser du chevauchement de brasage laser à double faisceau, bout à bout et bout à sertir est illustré à la figure 1.4.

Schéma de brasage laser double faisceau
Figure 1.4 Schéma du brasage laser à double faisceau

Dans le cas d'un chevauchement laser à double faisceau, un faisceau laser chauffe et fait fondre le fil de soudage, et l'autre faisceau laser chauffe et remplit l'espace pour augmenter la température du matériau de base, favoriser le mouillage et l'étalement de la fibre, et augmenter la force de l'articulation. Dans le cas de l'amarrage, deux faisceaux laser sont irradiés et chauffés par chevauchement, en plus d'améliorer l'efficacité de chauffage de la soudure, la zone proche du joint est également chauffée et chauffée en même temps, ce qui favorise le mouillage, l'étalement, et répartition uniforme du matériau de l'aiguille.

Les principaux paramètres technologiques du brasage laser sont les suivants.

  • Puissance laser. Les deux CO2 le laser et le laser YAG peuvent être utilisés pour le brasage laser, et leurs caractéristiques respectives lors du brasage sont les mêmes que celles du soudage par fusion laser.
  • Diamètre du spot. Le brasage laser utilise généralement un point défocalisé, et la taille du point dépend de la largeur du cordon de brasage.
  • Vitesse de brasage. Selon les exigences de brasage réelles, cela dépend de la puissance du laser. Plus la puissance laser est élevée, plus la vitesse de brasage est rapide.
  • Vitesse de dévidage du fil. Sa taille est principalement considérée comme un remplissage de soudure et un bon formage. La vitesse d'alimentation du fil doit être adaptée à la vitesse de brasage, et la vitesse d'alimentation du fil doit être augmentée tout en augmentant la vitesse de brasage.

De plus, l'angle d'incidence du laser, l'angle d'alimentation du fil, la forme et la taille de la soudure sont également des paramètres traités du brasage laser.

Lors du brasage laser, le choix du métal d'apport de brasage, du flux et du gaz de protection est fondamentalement le même que celui du brasage conventionnel. Dans la plupart des cas, le brasage laser peut être effectué sans flux ni gaz de protection.

La clé du brasage laser est de contrôler raisonnablement la distribution de la puissance laser. Le faisceau laser converge sur la soudure, et la température de la soudure est trop élevée, ce qui conduit à une fusion trop rapide. La température insuffisante du matériau de base fait que la soudure ne mouille pas bien le matériau de base, ce qui affecte l'effet de remplissage et détériore la formation de la soudure. Le faisceau laser est concentré sur le matériau de base. La température de la soudure peut être trop basse pour réduire la fluidité ou l'activité de la soudure. Le matériau de base peut être surchauffé et fondre, ce qui fait que la soudure pénètre directement dans le bain en fusion pour former une soudure par fusion. La phase fragile formée affecte également les performances du joint de brasage.

La soudure laser est principalement utilisée pour la connexion de composants électroniques et de circuits intégrés de circuits imprimés. Le rayonnement laser est utilisé pour chauffer les conducteurs du circuit intégré, et la chaleur est transférée au substrat à travers la soudure ou la soudure préréglée. Lorsque la température de soudure est atteinte, le flux et la soudure fondent, et le substrat et les fils sont mouillés pour former une connexion. Les lasers YAG sont principalement utilisés pour le soudage laser de circuits intégrés.

Le laser à semi-conducteur est un convertisseur direct électron-photon avec une capacité de modulation directe. La conversion du laser pulsé et du laser continu peut être réalisée en ajustant la puissance de sortie. La longueur d'onde de sortie du laser à semi-conducteur est de 808 nm, ce qui est plus court que celui du laser YAG, ce qui est plus propice à l'absorption du laser par la soudure et améliore l'efficacité de chauffage. La caractéristique du brasage laser à semi-conducteur est qu'il n'aura pas d'effet thermique sur les composants à souder, et le champ de température du laser est limité à la plage du plomb. La fluidité de la soudure peut être contrôlée efficacement, en évitant le pontage de soudure entre les fils à pas fin.

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Réflexions de 3 sur « Two Types of Laser Welding Device You Should Know »

  1. Avatar de Sim Sim dit :

    Bien fait

  2. Avatar de Dimitry Dimitry dit :

    Bel article, puis-je acheter une machine de soudage laser chez vous ?

    1. Avatar de Sandy Sandy dit :

      Oui, je vous enverrai le catalogue.

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