Soudage en continu de la tôle galvanisée par le laser à semi-conducteur Soudage par impulsion de la tôle d'acier inoxydable avec le laser Nd 3 + : YAG 1. Principes pertinents Les lasers peuvent être classés de différentes manières. Une méthode de classification est basée sur la longueur d'onde, où les lasers peuvent être divisés en infrarouge, visible et ultraviolet. Une autre classification est basée sur [...]
Soudage en continu de la tôle galvanisée par le laser à semi-conducteur
Impulsion soudage de l'acier inoxydable plaque avec laser Nd 3 + : YAG
Les lasers peuvent être classés de différentes manières. Une méthode de classification est basée sur la longueur d'onde, où les lasers peuvent être divisés en infrarouge, visible et ultraviolet.
Une autre classification est basée sur la substance de travail du laser, y compris le CO2 laser, laser à fibre, laser à solide Nd3+:YAG, Nd3+:YAG disque laser (propre à Trumpf), laser direct à semi-conducteur, laser à colorant, entre autres. Le mode de fonctionnement du laser, qu'il soit continu ou à impulsions, détermine également l'efficacité de l'appareil. type de laser.
En général, un faisceau laser sort une fois lorsqu'il oscille dans la cavité résonnante, mais des sorties multiples peuvent être formées grâce à une oscillation à haute fréquence. On considère qu'un laser émet une lumière continue lorsque la fréquence de sortie atteint une valeur critique, et qu'il s'agit d'un laser à impulsions si la fréquence de sortie est inférieure à cette valeur critique.
Cependant, il n'existe pas de définition standard de la distinction entre laser continu et laser à impulsions dans le monde universitaire et dans l'industrie. Il est communément admis que lorsque la fréquence de la lumière répétée est inférieure à 102 Hz, il s'agit d'un laser à impulsions, que 102-103 Hz est considéré comme quasi-continu (QCW), que 103-106 Hz est considéré comme continu (CW) et que tout ce qui est supérieur à 106-109 Hz est considéré comme un supercontinuum.
Par exemple, dans le domaine de la découpe des métaux, les paramètres de fréquence typiques de l'IPG et du Raycus La fréquence des lasers à fibre est de 5000 Hz, tandis que la fréquence typique des premières machines de découpe laser à solide Nd3+:YAG est de 300 Hz. En ce qui concerne les paramètres de puissance, les lasers à ondes entretenues ne fournissent généralement qu'une puissance, tandis que les lasers à impulsions fournissent une puissance d'impulsion unique, une puissance moyenne, une largeur d'impulsion et une fréquence.
La méthode de calcul du coût spécifique est la suivante :
Puissance moyenne = Puissance de l'impulsion unique × Largeur de l'impulsion × Fréquence
Dans le domaine du métal soudage au laserLes lasers à solide Nd3+ : YAG sont généralement utilisés pour le soudage par impulsion, tandis que les lasers à fibre sont généralement utilisés pour le soudage en continu. Toutefois, avec les progrès de la technologie laser, la distinction entre les deux devient moins évidente, car les lasers semi-conducteurs directs de qualité industrielle sont de plus en plus utilisés pour le soudage en continu.
Le soudage par laser à impulsion, qui utilise des lasers Nd3+ : YAG, est connu pour ses impulsions à basse fréquence et à haute énergie. Par exemple, un laser à impulsions de 500 W peut produire des impulsions uniques d'une puissance allant jusqu'à 12 KW ou plus, ce qui permet d'obtenir des résultats plus importants. pénétration de la soudure par rapport aux lasers à fibre de même puissance.
D'autre part, les lasers continus (à fibre) se caractérisent par une fréquence élevée et une sortie d'énergie stable, à faible impulsion unique.
Une analogie simple pour expliquer la différence entre le soudage par impulsion et le soudage en continu est que le soudage par impulsion est comme le battage de pieux avec un marteau piqueur, où chaque impact est lourd mais la vitesse est lente. En revanche, le soudage en continu est comparable à l'enfoncement de clous à l'aide d'un marteau électrique, où chaque impact est faible mais la vitesse d'enfoncement rapide.
Comme on le sait, le faisceau produit par un laser à ondes continues (fibre) est un faisceau gaussien typique. Cela signifie que la densité de puissance au centre du faisceau est très élevée et qu'elle diminue rapidement en s'éloignant du centre.
En revanche, l'intensité lumineuse d'un laser pulsé présente une distribution à sommet plat, ce qui signifie que l'énergie est à peu près uniformément répartie sur la surface perpendiculaire au faisceau.
Il convient de noter que la distribution du faisceau d'un laser à semi-conducteur direct est également similaire à la distribution du sommet plat, mais nous n'y reviendrons pas ici.
Distribution de l'énergie des faisceaux gaussiens
Distribution de l'énergie d'un faisceau à sommet plat
La fréquence de la lumière émise lors du soudage en continu est extrêmement élevée.
Lorsque la protection et les paramètres de soudage appropriés sont utilisés, il est possible d'obtenir une soudure uniforme et lisse qui ne nécessite pas de meulage ou de polissage.
Le soudage par impulsion, quant à lui, a une fréquence lumineuse plus basse et produit un bruit de cliquetis clair et intermittent pendant la phase de soudage. processus de soudage. La soudure obtenue a l'aspect d'une écaille de poisson plate, semblable à la soudage à l'arc sous argonou des points de soudure uniques et complets, selon les besoins.
Le soudage en continu ne nécessite que la sélection de quelques paramètres, tels que la piste de soudage appropriée, la vitesse de défilement et la puissance, ce qui le rend relativement simple. Le soudage par impulsions, en revanche, nécessite la prise en compte de nombreux paramètres, notamment la largeur d'impulsion, la fréquence de sortie de la lumière, la puissance de l'impulsion unique, la vitesse de défilement et la forme d'onde de l'impulsion, ce qui en fait un processus plus complexe.
Point de soudure par impulsion (point de soudure)
Soudure continue
En outre, le faisceau laser à fibre possède une densité d'énergie élevée en son centre optique. La technologie actuelle permet de transmettre efficacement le faisceau laser à travers une fibre dont le diamètre du cœur est très faible. Les lasers légers de puissance moyenne à élevée sont donc idéaux pour le soudage à pénétration profonde, produisant des soudures avec un rapport profondeur/largeur élevé.
La distribution plate des faisceaux laser pulsés offre des avantages significatifs pour le soudage par conduction thermique, en particulier pour le soudage d'épissures de tôles minces.
Le laser continu (à fibre) a gagné une part de marché importante dans le domaine du soudage, remplaçant le CO2 et les lasers à solide Nd3+ : YAG, en raison de leur stabilité, de leur faible consommation d'énergie, de leur efficacité, de la qualité élevée de leur faisceau et de leur densité énergétique. Cette tendance devrait se poursuivre à l'avenir.
La technologie Nd3+ : YAG laser à semi-conducteursMalgré sa longue histoire de développement et l'étendue de son marché, le soudage laser en continu aura des débouchés prometteurs dans des domaines spécialisés. Actuellement, le soudage laser continu est principalement utilisé pour le soudage en profondeur. Par exemple, les lasers à fibre optique (continus) sont largement utilisés dans l'industrie des pièces automobiles. Au fur et à mesure que la technologie progresse, en particulier dans les domaines suivants laser à fibre optique et la technologie du laser direct à semi-conducteur, le soudage par laser continu devrait être appliqué dans un plus grand nombre de domaines.
En outre, la grande efficacité et la stabilité du soudage laser en continu s'inscrivent dans la tendance croissante de l'industrie manufacturière vers des méthodes de production intelligentes et automatisées.
Bien que la soudure par impulsion ait perdu du terrain sur le marché, elle a encore sa place dans l'avenir. Les lasers à fibre ont développé des lasers quasi-continus qui rivalisent avec le soudage par impulsion, mais ce dernier reste utile pour les matériaux spéciaux et les exigences de soudage. En outre, le laser à solide Nd3+ : YAG présente les avantages d'un faible coût, d'une facilité d'utilisation et d'une maintenance simple, ce qui maintiendra la pertinence du soudage par impulsions à long terme.
Choisir entre deux méthodes de soudage nécessite une évaluation minutieuse de divers facteurs tels que le coût, les frais d'exploitation, les exigences du processus et l'efficacité de la production.
Le soudage par impulsion a un faible rendement global, mais il offre une énergie d'impulsion unique élevée. Cependant, son utilisation peut s'avérer coûteuse. En revanche, le soudage en continu est plus efficace et présente des coûts d'exploitation plus faibles, mais il s'accompagne d'un coût initial plus élevé.
Les deux méthodes ont leurs propres avantages et inconvénients et ont donc des domaines d'application spécifiques.
En tant que fondateur de MachineMFG, j'ai consacré plus d'une décennie de ma carrière à l'industrie métallurgique. Ma vaste expérience m'a permis de devenir un expert dans les domaines de la fabrication de tôles, de l'usinage, de l'ingénierie mécanique et des machines-outils pour les métaux. Je suis constamment en train de réfléchir, de lire et d'écrire sur ces sujets, m'efforçant constamment de rester à la pointe de mon domaine. Laissez mes connaissances et mon expertise être un atout pour votre entreprise.
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