La machine de soudage laser est un équipement de soudage couramment utilisé dans la production industrielle et indispensable au traitement des matériaux par laser. Depuis ses débuts, la technologie du soudage laser a progressivement mûri et de nombreux types de machines ont été développés, notamment la machine de soudage laser portative, un outil puissant pour les opérations de soudage.
Pourquoi utiliser un gaz de protection lors du soudage avec une machine de soudage laser portative ? La machine de soudage laser portative est une méthode de soudage récente, principalement destinée au soudage de matériaux à parois minces et de pièces de précision. Elle permet le soudage par points, le soudage bout à bout, le soudage par recouvrement, le soudage d'étanchéité, etc., avec un rapport de profondeur élevé, une faible largeur de soudure, une zone affectée thermiquement réduite, une faible déformation, une vitesse de soudage élevée, un cordon de soudure lisse et esthétique, ne nécessitant aucun traitement ou seulement un traitement simple après soudage, un cordon de soudure de haute qualité, sans porosité, un contrôle précis, un point focal de petite taille, une grande précision de positionnement et une automatisation facile.
1. Il peut protéger la lentille de focalisation contre la pollution par les vapeurs métalliques et les projections de gouttelettes liquides.
Le gaz de protection peut protéger la lentille de focalisation de la machine à souder au laser contre la pollution par les vapeurs métalliques et les projections de gouttelettes liquides, notamment lors du soudage à haute puissance, car l'éjection devient très puissante et il est alors d'autant plus nécessaire de protéger la lentille.
2. Le gaz de protection est efficace pour dissiper le blindage plasma issu du soudage laser de haute puissance
La vapeur métallique absorbe le faisceau laser et s'ionise en un nuage de plasma. Le gaz protecteur qui l'entoure s'ionise également sous l'effet de la chaleur. En présence d'une trop grande quantité de plasma, le faisceau laser est partiellement absorbé. Le plasma, présent à la surface de travail, constitue une source d'énergie secondaire, ce qui réduit la profondeur de pénétration et élargit la zone de fusion.
Le taux de recombinaison des électrons augmente en accroissant les collisions à trois corps entre les électrons, les ions et les atomes neutres, ce qui réduit la densité électronique dans le plasma. Plus les atomes neutres sont légers, plus la fréquence des collisions et le taux de recombinaison sont élevés. En revanche, seul un gaz protecteur à haute énergie d'ionisation ne suffit pas à augmenter la densité électronique, du fait de sa propre ionisation.
3. Le gaz protecteur peut protéger la pièce à souder de l'oxydation pendant le soudage.
La machine de soudage laser doit utiliser un type de gaz pour Pour la protection, le programme doit être configuré de manière à ce que le gaz protecteur soit émis avant le laser, afin d'éviter l'oxydation du laser pulsé pendant le traitement continu. Le gaz inerte protège le bain de fusion. Pour certains matériaux soudés indépendamment de l'oxydation de surface, la protection peut ne pas être nécessaire, mais pour la plupart des applications, l'hélium, l'argon, l'azote et d'autres gaz sont souvent utilisés comme protection pour éviter l'oxydation de la pièce à souder.
4. Conception des orifices de la buse
Le gaz de protection est injecté sous une pression donnée à travers la buse pour atteindre la surface de la pièce. La forme hydrodynamique de la buse et le diamètre de sa sortie sont essentiels. Le diamètre doit être suffisamment grand pour permettre au gaz de protection pulvérisé de recouvrir la surface à souder, mais afin de protéger efficacement la lentille et d'éviter toute contamination par des vapeurs métalliques ou des projections de métal susceptibles de l'endommager, la taille de la buse doit également être limitée. Le débit doit aussi être contrôlé ; un débit trop important entraînerait la turbulence de l'écoulement laminaire du gaz de protection, l'atmosphère se mélangeant au bain de fusion et risquant de former des porosités.
En soudage laser, le gaz de protection influe sur la forme, la qualité, la pénétration et la largeur de la soudure. Dans la plupart des cas, l'injection de gaz de protection a un effet positif, mais elle peut aussi avoir un effet négatif.
Rôle positif :
1) Le soufflage correct de gaz de protection protégera efficacement le bain de fusion pour réduire, voire éviter, l'oxydation ;
2) Le soufflage correct de gaz de protection peut réduire efficacement les projections générées pendant le soudage ;
3) Le soufflage correct du gaz protecteur peut favoriser l'étalement uniforme du bain de fusion lors de sa solidification, rendant la forme de la soudure uniforme et esthétique ;
4) Le soufflage correct de gaz protecteur peut réduire efficacement l'effet de protection du panache de vapeur métallique ou du nuage de plasma sur le laser et augmenter le taux d'utilisation effectif du laser ;
5) Un soufflage correct de gaz de protection peut réduire efficacement la porosité de la soudure.
Pour un résultat optimal, il est possible de choisir correctement le type de gaz, son débit et le mode de soufflage. En revanche, une utilisation incorrecte du gaz de protection peut avoir des effets néfastes sur le soudage.
Effet indésirable :
1) Une insufflation incorrecte de gaz de protection peut entraîner des soudures de mauvaise qualité :
2) Choisir le mauvais type de gaz peut provoquer des fissures dans la soudure et peut également entraîner une diminution des propriétés mécaniques de la soudure ;
3) Choisir un débit de soufflage de gaz inapproprié peut entraîner une oxydation plus grave de la soudure (que le débit soit trop important ou trop faible), et peut également provoquer une perturbation importante du métal du bain de fusion par des forces extérieures, entraînant un effondrement de la soudure ou une formation irrégulière ;
4) Choisir la mauvaise méthode d'injection de gaz empêchera la soudure d'atteindre l'effet de protection ou même n'aura pratiquement aucun effet de protection ou aura un impact négatif sur la formation de la soudure ;
5) L'insufflation de gaz protecteur aura un certain impact sur la pénétration de la soudure, notamment lors du soudage de plaques minces, elle réduira la pénétration de la soudure.
Généralement, l'hélium est utilisé comme gaz protecteur car il permet de supprimer au maximum le plasma, augmentant ainsi la profondeur de pénétration et la vitesse de soudage ; de plus, il est léger et s'évacue facilement, et ne provoque pas de porosités. Toutefois, d'après notre expérience, l'utilisation de l'argon comme gaz protecteur s'avère également efficace.
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Date de publication : 4 février 2023
