Pourquoi faut-il du gaz pour le soudage au laser ?
Protection des zones de soudure
Contrôle de la chaleur
Qualité de soudure améliorée
Refroidissement du gaz
Protection contre les gaz des systèmes optiques
Quels gaz sont utilisés en soudage laser ?
Gaz protecteur
Les gaz de protection, parfois appelés « gaz inertes », jouent un rôle important dans le processus de soudage laser. Les procédés de soudage au laser utilisent souvent des gaz inertes pour protéger le bain de soudure. Les gaz de protection couramment utilisés dans le soudage laser comprennent principalement l'argon et le néon. Leurs propriétés physiques et chimiques sont différentes, donc leurs effets sur la soudure sont également différents.
- Argon : L'argon est l'un des gaz inertes les plus couramment utilisés. Il présente un degré élevé d'ionisation sous l'action du laser, ce qui n'est pas propice au contrôle de la formation de nuages de plasma, ce qui aura un certain impact sur l'utilisation efficace des lasers. La nature inerte de l'argon le maintient à l'écart du processus de soudure, tout en dissipant bien la chaleur, aidant ainsi à contrôler la température dans la zone de soudure.
- Néon : Le néon est souvent utilisé comme gaz inerte, similaire à l'argon, et est principalement utilisé pour protéger la zone de soudage de l'oxygène et d'autres polluants de l'environnement extérieur. Il est important de noter que le néon ne convient pas à toutes les applications de soudage laser. Il est principalement utilisé pour certaines tâches de soudage spéciales, telles que le soudage de matériaux plus épais ou lorsque des cordons de soudure plus profonds sont nécessaires.
Gaz auxiliaire
Pendant le processus de soudage au laser, en plus du gaz de protection principal, des gaz auxiliaires peuvent également être utilisés pour améliorer les performances et la qualité du soudage. Voici quelques gaz auxiliaires couramment utilisés dans le soudage au laser :
- Oxygène : L'oxygène est couramment utilisé comme gaz d'assistance et peut être utilisé pour augmenter la chaleur et la profondeur de soudure pendant le soudage. L'ajout d'oxygène peut augmenter la vitesse de soudage et la pénétration, mais doit être soigneusement contrôlé pour éviter qu'un excès d'oxygène ne provoque des problèmes d'oxydation.
- Azote : L’azote est également souvent utilisé comme gaz auxiliaire dans le soudage au laser. L'énergie d'ionisation de l'azote est modérée, supérieure à celle de l'argon et inférieure à celle de l'hydrogène. Le degré d'ionisation se fait généralement sous l'action d'un laser. Il peut mieux réduire la formation de nuages de plasma, fournir des soudures et un aspect de meilleure qualité et réduire l'impact de l'oxygène sur les soudures. L'azote peut également être utilisé pour contrôler la température de la zone de soudage et réduire la formation de bulles et de pores.
- Mélange Hydrogène/Hydrogène : L’hydrogène améliore la qualité des soudures et réduit la formation de porosité. Des mélanges d'argon et d'hydrogène sont utilisés dans certaines applications spéciales, telles que le soudage de l'acier inoxydable. La teneur en hydrogène du mélange varie généralement de 2% à 15%.
- Hélium : L'hélium est généralement utilisé pour le soudage laser haute puissance car il a une faible conductivité thermique et n'est pas facilement ionisé, ce qui permet au laser de passer en douceur et à l'énergie du faisceau d'atteindre la surface de la pièce sans aucun obstacle. Propice au soudage à puissance plus élevée. L'hélium peut également être utilisé pour améliorer la qualité des soudures et contrôler les températures de soudage. Il s’agit du gaz de protection le plus efficace utilisé en soudage laser, mais il est relativement coûteux.
Gaz de refroidissement
Le gaz de refroidissement est souvent utilisé lors du soudage au laser pour contrôler la température de la zone de soudage, éviter la surchauffe et maintenir la qualité du soudage. Voici quelques gaz de refroidissement couramment utilisés :
- Eau : L'eau est un fluide de refroidissement couramment utilisé pour refroidir les générateurs laser et les systèmes optiques de soudage laser. Les systèmes de refroidissement par eau peuvent aider à maintenir une température stable du générateur laser et des composants optiques pour garantir la stabilité et les performances du faisceau laser.
- Gaz atmosphériques : Dans certains procédés de soudage au laser, les gaz atmosphériques ambiants peuvent être utilisés pour le refroidissement. Par exemple, dans le système optique d’un générateur laser, le gaz de l’atmosphère environnante peut produire un effet de refroidissement.
- Gaz inertes : Des gaz inertes tels que l'argon et l'azote peuvent également être utilisés comme gaz de refroidissement. Ils ont une conductivité thermique plus faible et peuvent être utilisés pour contrôler la température de la zone de soudage et réduire la zone affectée par la chaleur (ZAT).
- Azote liquide : l'azote liquide est un fluide de refroidissement à température extrêmement basse qui peut être utilisé pour le soudage laser à très haute puissance. Il procure un effet de refroidissement très efficace et assure un contrôle de la température dans la zone de soudage.
Sélection de gaz dans différentes applications
Type de matériau de soudage
Différents matériaux nécessitent différentes combinaisons de gaz. En général:
- L'acier inoxydable utilise généralement de l'argon ou un mélange argon/hydrogène.
- L'aluminium et les alliages d'aluminium utilisent souvent de l'argon pur.
- Les alliages de titane utilisent souvent de l'azote.
- Les aciers à haute teneur en carbone utilisent souvent de l'oxygène comme gaz auxiliaire.
Vitesse de soudage et pénétration
Qualité de soudure
Contrôle des pores et des bulles
Contrôle de la zone affectée par la chaleur (ZAT)
Considérations relatives à l'équipement et aux coûts
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