Onde continue ou pulsée?

Le soudage au Laser est devenu une technique reconnue pour l’assemblage de matériaux allant des plastiques délicats aux métaux denses. Les Applications incluent le médical, l’aérospatiale, l’armée, les énergies alternatives et de nombreux autres secteurs industriels de haut profil. Extrêmement polyvalent, le soudage laser est utilisé pour sceller les dispositifs micro-électroniques implantés dans un corps humain pour relier des sections de réservoirs de carburant dans une fusée.

L’une des principales décisions à prendre est de savoir si le procédé de soudage utilisera un laser à ondes continues ou un laser pulsé.

Figure1: comparaison du cycle d’ondes continues avec le cycle d’impulsions 

Soudage Laser à ondes continues

Les lasers à ondes continues sont des lasers qui émettent un faisceau constant et ininterrompu. Ce sont généralement des lasers de style fibre qui utilisent des diodes allumées pour exciter un milieu de gain, produisant ainsi la lumière laser. Les lasers CW sont particulièrement appropriés pour les soudures à pénétration profonde (plus de.060 "de profondeur), et le soudage des matériaux sensibles aux fissures comme les aciers inoxydables à haute teneur en carbone.

Figure 2: cordon de soudure laser CW

Les lasers CW peuvent fonctionner à des niveaux de puissance aussi bas que 200 Watts à aussi haut que 100 000+ Watts. Le soudage laser CW nécessite 200 watts ou plus pour coupler avec succès la plupart des métaux. Cette large gamme de puissance, combinée à des densités d’énergie élevées, permet de fusionner des métaux aux caractéristiques thermiques et réflectives différentes. Par exemple, les métaux ferreux, comme l’acier inoxydable, s’unissent à une puissance plus faible (environ 200w), tandis que les matériaux comme l’aluminium et le cuivre s’unissent à une puissance nettement plus élevée (600-800w).

Les lasers CW fonctionnent généralement à des taux d’alimentation élevés pour éviter la surchauffe de la pièce. Les taux d’alimentation CW typiques sont d’environ 100 pouces par minute. La puissance et la vitesse d’avance doivent être équilibrées avec précision pour obtenir une soudure avec la pénétration spécifiée. Plus le taux d’avance est lent, plus la pénétration est profonde et plus la chaleur est appliquée sur la pièce.

Soudage Laser pulsé

Les lasers pulsés produisent une série d’impulsions courtes à une certaine largeur et fréquence. Un laser pulsé peut produire une puissance de crête supérieure à sa puissance moyenne parce que l’énergie est emmagasinée dans les condensateurs avant d’être libérée. Les lasers pulsés sont capables de puissances de crête très élevées: un laser Nd:YAG pulsé de 25 W peut produire des puissances de crête jusqu’à 5 kW pendant quelques millisecondes. Cela signifie qu’il peut produire une soudure par points qui exigerait un laser CW de taille 5 kW!

Figure 3: puissance d’impulsion et pouls de soudure laser

Avec les lasers pulsés, une soudure est créée par une série de soudures par points qui se chevauchent. Pour les applications d’étanchéité hermétique, ces soudures par points sont superposées entre 80 et 90%. Pour les soudures structurelles simples qui n’ont pas besoin d’être scellées, le chevauchement peut être relâché à environ 70%.

En raison de la courte durée de l’impulsion (généralement quelques millisecondes), la chaleur entrant dans la pièce est minimisée, ce qui rend le soudage laser pulsé recommandé pour une utilisation autour des composants sensibles à la chaleur et des matériaux à parois très minces.

Le soudage laser pulsé a tendance à bien fonctionner avec les métaux réfléchissants en raison des grandes quantités d’énergie délivrées au début de l’impulsion. Souvent appelée «impulsion augmentée», cette pointe de puissance au début du cycle d’impulsion ne dure qu’une fraction de la durée totale d’impulsion. Cependant, il est suffisamment puissant pour dépasser la réflectivité du matériau, tout en maintenant la puissance moyenne faible, ce qui réduit la chaleur. Un laser CW devrait fournir beaucoup d’énergie pour coupler un métal très réfléchissant, et la chaleur qui en résulte pourrait facilement endommager la pièce ou les composants à l’intérieur de lui.

Quel est le meilleur pour votre Application?

Les Lasers CW sont indiqués pour:

· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·Soudures à pénétration profonde;

· Soudures impliquant des matériaux sensibles aux fissures, comme l’acier inoxydable 430, 316 et 303;

· Les travaux de production à grand volume qui peuvent tirer parti des taux d’alimentation plus élevés associés au soudage laser CW;

· Joints de soudure Non sensibles à la chaleur.

Les Lasers pulsés sont indiqués pour:

· Soudures sur des métaux hautement réfléchissants comme l’aluminium et le cuivre;

· Soudures à proximité de composants sensibles à la chaleur ou de joints de soudure à parois minces et sensibles à la chaleur;

· Soudage par points;

· Étanchéité hermétique.

Évidemment, il y a des critères au-delà de l’onde continue ou pulsée qui doivent être pris en considération lors de l’ingénierie des soudures pour les applications. Nous aborderons plus en détail le soudage au laser dans les prochains articles.

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