De nos jours, la technique de soudage laser est rapidement appliquée aux chaînes de production dans tous les secteurs d'activité, le marquage, la gravure, la découpe et le soudage laser étant les principaux procédés d'application. De plus, réparation au laser et nettoyage au laser sont également utilisés dans un petit nombre de scénarios spécifiques.
Les experts reconnaissent depuis longtemps l'excellent potentiel commercial des techniques de soudage laser. Cependant, leur application sur le marché reste limitée en raison d'une puissance laser insuffisante, de dispositifs de fixation des pièces inadéquats et d'obstacles importants à la recherche et au développement en matière de contrôle automatique.
Dans le passé, la plupart des techniques de soudage au laser utilisaient des lasers YAG et CO2 traditionnels. Avec un équipement de soudage laser autonome traditionnel, le seuil technique n'est pas élevé. Cette machine de soudage à faible puissance est limitée aux tâches de soudage simples pour des industries spécifiques, telles que les moules, les verres, les bijoux et la publicité fabrication de lettres de canalDe ce fait, son champ d'application est restreint.
Développement de la technique de soudage au laser
Le soudage laser à fibre élargit la gamme des matériaux et des applications pouvant être soudés. Les innovations en matière de technologie laser et de dispositifs de transmission de faisceau répondent aux défis auxquels le soudage laser est confronté. Cela comprend l'amélioration de la capacité à souder le cuivre, les matériaux dissemblables, les feuilles métalliques fines et les pièces mal assemblées.
Les lasers à fibre offrent un choix croissant de caractéristiques de faisceau, de longueurs d'onde, de puissances de sortie et de durées d'impulsion. Associés à une technologie de soudage par oscillation avancée, ils ont considérablement simplifié les applications précédentes. Ces progrès comprennent un meilleur couplage aux matériaux hautement réfléchissants et une solidification optimisée du bain de fusion. Ils permettent également d'éliminer les défauts, de mieux contrôler la profondeur de pénétration et de compenser les imperfections d'assemblage.
De plus, les technologies intégrées de surveillance du processus complet, telles que l'imagerie cohérente, permettent la collecte de données en temps réel pendant le soudage. Ceci aide les fabricants à maintenir un contrôle rigoureux de la qualité des soudures et à améliorer la productivité. Ensemble, ces technologies clés favorisent l'adoption rapide du soudage laser sans défaut dans des applications de pointe au sein de divers secteurs industriels.
Standard les têtes de soudage sont conçues pour focaliser un laser collimaté Le faisceau est focalisé à la taille de spot souhaitée et son trajet est maintenu statique pendant la transmission, présentant ainsi un spot statique dans le plan focal. Cette configuration standard limite chaque installation à une application spécifique. En revanche, le faisceau oscillant… la tête de soudage intègre la technologie d'oscillateur à balayage Dans la tête de soudage standard, le déplacement du faisceau à l'aide d'un miroir interne rend le point focal dynamique. Il est possible de l'ajuster en modifiant la forme, l'amplitude et la fréquence des différents motifs. De plus, la vitesse du faisceau \( V_c \) peut être contrôlée par la fréquence d'oscillation \( f \) et le diamètre d'oscillation \( D \), selon la formule \( V_c = \pi D f \).
Les avantages de cette méthode de soudage par oscillation sont plus manifestes avec des points de soudage de petite taille. Aux longueurs d'onde du proche infrarouge (NIR), un point de soudage plus petit permet d'obtenir une densité de puissance élevée. Ceci compense efficacement la forte réflectivité de matériaux tels que le cuivre et l'aluminium. Il en résulte des perforations stables avec une large plage de traitement, et l'absence de porosité et de fissures est évitée grâce à l'utilisation de paramètres d'oscillation optimaux. Cette avancée ouvre de nouvelles perspectives pour les lasers à fibre de 1 µm dans la fabrication de véhicules électriques et de batteries. Elle rend superflus les lasers verts à fréquence doublée.
Au cours des deux dernières années, laser portable soudeurs ont constaté de fortes expéditions en raison du prix d'un ensemble de équipement de soudage au laser son prix a considérablement baissé pour atteindre environ 10 000 dollars américains, tandis qu'un ensemble d'équipements de soudage à l'arc sous argon de faible puissance est bon marché, à 500 dollars américains. et coûteux, jusqu'à 2000 dollars américains.
De plus, le soudage au laser est rapide et produit des surfaces de soudage de haute qualité avec d'excellentes performances d'étanchéité. Ces avantages en ont fait le choix privilégié pour de nombreuses applications de traitement de matériel. Cependant, le soudage laser manuel repose toujours sur le travail manuel et il n'existe aucune automatisation.
A l'avenir, outre quelques pièces extra-larges, des pièces structurelles à forte valeur ajoutée, telles que les locomotives ferroviaires et les pièces aéronautiques, nécessiteront des soudures personnalisées. La plupart des autres industries de production de masse, telles que les batteries, les communicationsLes appareils de communication, les montres et les composants électroniques grand public en ont besoin. soudage laser automatisé lignes de production.
Les batteries de puissance favorisent le développement
Il y a environ huit ans, le monde a commencé à promouvoir activement le développement de véhicules à énergie nouvelle, principalement des véhicules électriques. Ces véhicules peuvent réduire la pollution due à l'échappement des automobiles due à la consommation de pétrole, favoriser le remplacement des automobiles et promouvoir l'économie de consommation.
Les ventes de véhicules à énergies nouvelles ont connu une forte croissance ces cinq ou six dernières années, et de nombreux constructeurs automobiles se sont lancés dans la production de voitures électriques. L'objectif à long terme du pays est que les véhicules à énergies nouvelles représentent près d'un tiers des ventes annuelles. La technologie de base des véhicules électriques repose, bien entendu, sur les batteries. La forte demande en batteries de puissance a favorisé l'émergence de plusieurs entreprises spécialisées dans les batteries au lithium.
La production de batteries haute puissance génère une demande importante en usinage laser. Le processus de fabrication requiert la découpe laser et le soudage laser est de plus en plus utilisé. L'assemblage de tôles, de cellules, de matériaux en cuivre, d'alliages d'aluminium, le conditionnement des batteries, etc., font tous appel au soudage laser. L'équipement laser destiné à la fabrication de batteries haute puissance constitue une ligne de production hautement automatisée, avec des seuils de performance prédéfinis. Les batteries haute puissance ont considérablement stimulé la demande en soudage laser, générant plus de 2.5 milliards de dollars de chiffre d'affaires pour les équipements de soudage en 2020.
Véhicules électriques, en particulier, sont le principal moteur de cette tendance. L'industrie automobile et les fournisseurs recherchent des produits robustes et soudage efficace procédés de production à grande échelle de joints en cuivre et en aluminium, très demandés dans les véhicules électriques Batteries (EV) et produits de stockage d'énergie.
Un autre problème dans le soudage du cuivre est l’instabilité, car faible viscosité et tension superficielle du métal en fusion peut entraîner des éclaboussures et de la porosité lors du soudage À basse vitesse, l'instabilité est minimisée. Augmenter la vitesse à plus de 10 m/min permet d'obtenir un processus de soudage stable. Cependant, cela signifie que les paramètres de soudage optimaux se situent alors dans les limites des systèmes de mouvement conventionnels, tels que les robots. De plus, la profondeur de fusion diminue avec l'augmentation de la vitesse et le cordon de soudure devient très étroit. Augmenter la puissance du laser pour compenser ce phénomène nécessite un investissement plus important dans le système.
De nouvelles études de procédés montrent que les phénomènes susmentionnés peuvent être évités et que le processus de soudage peut être stabilisé en augmentant la vitesse de soudage et en positionnant dynamiquement la pièce à souder. laser, par exemple, avec une tête de soudage oscillante, pour obtenir une soudure stable. Cette technique d'oscillation permet un soudage stable à de faibles vitesses linéaires, avec un impact minimal sur la profondeur de fusion. Par exemple, des soudures de cuivre de haute qualité, jusqu'à 1.5 mm de profondeur, peuvent être réalisées à l'aide d'un seul laser à fibre monomode de 1 kW.
Cette même technologie est disponible pour les lasers multimodes haute brillance et a été largement utilisée pour améliorer la qualité et la régularité des soudures sur les boîtiers en aluminium. Le gradient de température et le refroidissement Les variations de vitesse sont plus lentes qu'avec un laser conventionnel. Le soudage, qui permet d'éliminer les défauts et de limiter les projections.
Une comparaison du soudage de boîtiers en aluminium de la série 5000, réalisée à puissance égale de 3.0 kW, par les techniques de soudage standard et oscillant, montre que le soudage oscillant produit une soudure plus homogène et exempte de porosités. À une profondeur de soudure de 5 mm, la supériorité du soudage oscillant en termes de qualité globale est indéniable.
En conclusion, la technique de soudage laser
Les batteries d'alimentation ne sont qu'un domaine deapplications de soudage au laserÀ l'avenir, nous prévoyons que de plus en plus de procédés industriels utiliseront le soudage laser, et que ce procédé sera industrialisé une fois mature. Le soudage laser exige souvent des pièces fiables et une qualité de soudure constante. Depuis plus de dix ans, Varibend s'engage à fabriquer des produits dignes de confiance. Contactez notre équipe Gold Service pour en savoir plus.
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FAQ
1. Quelles industries bénéficient le plus du soudage laser ?
Le soudage au laser est largement utilisé dans les industries de l’automobile, de l’aérospatiale, de l’électronique et des télécommunications en raison de sa précision, de sa rapidité et de son adaptabilité à différents matériaux.
2. Le soudage laser peut-il traiter des matériaux différents ?
Oui, les technologies modernes de soudage laser, telles que les lasers à fibre, peuvent souder des matériaux dissemblables, y compris des métaux ayant des points de fusion différents.
3. Comment le soudage par oscillation améliore-t-il la qualité de la soudure ?
Le soudage par oscillation améliore la qualité de la soudure en répartissant la chaleur plus uniformément, réduisant ainsi les défauts tels que la porosité, les fissures et les projections.
4. Le soudage laser est-il plus rapide que les méthodes traditionnelles ?
Oui, le soudage au laser est généralement plus rapide que les méthodes traditionnelles et offre une plus grande précision avec moins de post-traitement requis.
5. Les soudeurs laser portables sont-ils pratiques pour les petites entreprises ?
Absolument ! Les soudeuses laser portatives sont économiques et faciles à utiliser, ce qui les rend idéales pour les opérations à petite échelle ou les tâches spécialisées.
