Laser Welding vs. Traditional Welding: A Head-to-Head Comparison

Des ponts magnifiques aux composants électroniques complexes, la technologie du soudage est omniprésente. Avec les progrès constants de la technologie, les méthodes de soudage ne cessent elles aussi d'innover. Le soudage au laser, technologie émergente de soudage par faisceau à haute énergie, s'est progressivement imposé dans divers domaines en raison de sa haute précision, de sa grande efficacité et de sa faible déformation, ce qui représente un défi important pour les méthodes de soudage traditionnelles.

Cet article examine la comparaison entre le soudage au laser et les méthodes de soudage traditionnelles, en fournissant une explication détaillée de différents points de vue, tels que les principes de fonctionnement, les avantages et les inconvénients, et les champs d'application. Il vous aidera à mieux comprendre les avantages et les limites du soudage au laser et des autres méthodes de soudage, et vous servira de référence pour choisir la méthode de soudage appropriée pour les différentes industries.

Comment fonctionne le soudage au laser ?

Le soudage laser utilise un laser comme source de chaleur pour chauffer les matériaux, les faire fondre et les assembler. En raison de l'excellente monochromaticité et directionnalité du laser, il peut être facilement focalisé en un point très fin avec une densité d'énergie extrêmement élevée à l'intérieur du point. Par conséquent, la principale caractéristique du soudage au laser est le rapport élevé entre la profondeur et la largeur du cordon de soudure.

Le soudage au laser peut être effectué dans l'atmosphère, et parfois un gaz de protection est utilisé en fonction des exigences de traitement. Les lasers peuvent souder des matériaux à point de fusion élevé et, dans certains cas, des matériaux différents.

Avec le développement des lasers industriels, de la technologie de contrôle et des machines-outils, les soudeuses à laser à fibre évoluent vers des dimensions plus réduites, plus compactes, plus efficaces, plus durables et plus fiables. Ils sont équipés d'ordinateurs, d'objectifs rotatifs, de diviseurs de faisceaux multicanaux et de transmissions par fibre pour améliorer la flexibilité opérationnelle et les niveaux d'automatisation.

Avantages du soudage au laser

un temps d'irradiation laser court, et extrêmement rapide processus de soudage

Cela permet non seulement d'améliorer la productivité, mais aussi d'éviter que le matériau soudé ne s'oxyde facilement. La zone affectée par la chaleur est réduite, ce qui permet de souder des composants de transistors très sensibles à la chaleur. Le soudage au laser ne produit pas de scories et ne nécessite pas l'élimination de la pellicule d'oxyde de la pièce. Il peut même souder à travers le verre, ce qui en fait une méthode de soudage très efficace. en particulier convient pour le soudage d'instruments de précision miniatures.

Soudage de matériaux dissemblables

Les lasers peuvent souder non seulement le même type de matériaux métalliques, mais aussi des matériaux métalliques différents, et même des matériaux métalliques et non métalliques. Par exemple, l'utilisation de céramiques comme base pour les circuits intégrés est un véritable défi avec d'autres méthodes de soudage en raison du point de fusion élevé des céramiques et de l'impossibilité d'appliquer une pression. Toutefois, le soudage au laser rend cette opération relativement facile. Bien entendu, le soudage au laser ne permet pas de souder tous les matériaux dissemblables.

Haut degré d'automatisation

Le soudage au laser est facile à automatiser et à contrôler intelligemment. Grâce aux systèmes CNC et à la technologie robotique, il est possible d'obtenir des processus de soudage de haute précision et de grande efficacité, ce qui permet de réduire les interventions manuelles, d'améliorer la productivité et de diminuer les coûts de main-d'œuvre.

Quelles sont les méthodes de soudage les plus courantes ? Quelles sont les différences entre elles ?

Comprendre les principes de fonctionnement et les caractéristiques des méthodes de soudage traditionnelles aide à comprendre les différences entre le soudage au laser et les autres méthodes de soudage, ce qui permet de déterminer la méthode de soudage la mieux adaptée à vos besoins.

Soudage à l'arc

Le soudage à l'arc utilise l'arc électrique intense généré entre une électrode et une pièce métallique comme source de chaleur. La température élevée de l'arc fait fondre localement l'électrode et la pièce métallique. Le métal d'apport contenu dans l'électrode fond également et entre dans le bain de fusion. Après le refroidissement et la solidification du bain de fusion, il forme un cordon de soudure reliant l'électrode à la pièce.

Il existe de nombreux types de soudage à l'arc, notamment le soudage SMAW (Shielded Metal Arc Welding), le soudage MIG (Metal Inert Gas Welding), le soudage TIG (Tungsten Inert Gas Welding), le soudage à l'arc plasma et le soudage à l'arc submergé.

Soudage laser et soudage à l'arc

Le soudage au laser utilise un faisceau laser à haute densité énergétique comme source de chaleur, tandis que le soudage à l'arc utilise l'arc électrique généré entre l'électrode et la pièce à souder. L'énergie du faisceau laser est concentrée, ce qui se traduit par un faible apport de chaleur, une zone affectée par la chaleur étroite et une déformation minimale du soudage. soudage et le soudage de tôles minces. En revanche, le soudage à l'arc présente un apport de chaleur élevé, une zone affectée par la chaleur naturellement plus large et une déformation de soudage plus importante, ce qui le rend adapté au soudage de composants structurels de grande taille.
Le soudage au laser est beaucoup plus rapide soudage Le soudage au laser est plus rapide que le soudage à l'arc, avec une plus grande précision et une meilleure qualité de soudure. Le soudage au laser est un procédé de soudage sans contact qui ne nécessite pas de métal d'apport. Le procédé de soudage est exempt de fumées et facile à automatiser. Soudage à l'arc exige Le processus de soudage génère des fumées et des radiations d'arc, ce qui cause des dommages à l'environnement. certains la pollution de l'environnement et un degré d'automatisation plus faible.
Le coût du matériel de soudage au laser est relativement élevé, ce qui limite son application à certains domaines. Le matériel de soudage à l'arc est peu coûteux et facile à utiliser, ce qui le rend adapté aux situations où les exigences en matière de qualité et de précision du soudage ne sont pas élevées et où les structures sont simples.

Brasage

Le brasage est un procédé qui permet d'assembler des pièces à l'aide d'un métal d'apport dont le point de fusion est inférieur à celui des matériaux de base. Il consiste à chauffer les pièces et le métal d'apport à une température supérieure au point de fusion du métal d'apport, mais inférieure à celui des matériaux de base. Le métal d'apport en fusion s'écoule par capillarité dans la fente du joint, mouillant les surfaces des matériaux de base et subissant une diffusion atomique. Après refroidissement et solidification, il forme un joint brasé reliant les pièces.

Soudage laser et brasage

Le soudage au laser utilise un faisceau laser à haute densité énergétique pour faire fondre localement la pièce, formant un bain de fusion qui se solidifie en refroidissant pour créer un joint. Le brasage, quant à lui, utilise un métal d'apport dont le point de fusion est inférieur à celui des matériaux de base. Il est chauffé jusqu'à la fusion et remplit l'espace du joint par capillarité, se solidifiant en refroidissant pour former un joint. Par conséquent, le soudage au laser implique la fusion directe des matériaux de base, ce qui se traduit par une résistance élevée des joints, proche de celle des matériaux de base. En revanche, la résistance du joint du brasage est relativement plus faible, limitée par la résistance du métal d'apport.
Le soudage au laser convient à divers métaux et à certains non-métaux, en particulier aux métaux à point de fusion élevé et aux métaux réfractaires. Le brasage est adapté pour une variété de les matériaux métalliques, en particulier pour l'assemblage de métaux différents, de tôles fines et de pièces de précision.
Le soudage au laser est largement utilisé dans les secteurs de l'automobile, de l'aérospatiale, de l'électronique, des appareils médicaux et dans d'autres domaines où une qualité et une précision de soudage élevées sont requises. Le brasage est largement utilisés dans la réfrigération, la climatisation, l'instrumentation, la bijouterie et d'autres domaines où les exigences de résistance des joints ne sont pas élevées mais où une bonne étanchéité et une bonne conductivité électrique/thermique sont nécessaires.

Soudage par faisceau d'électrons (EBW)

Le soudage par faisceau d'électrons est réalisé dans un environnement sous vide poussé. Un canon à électrons émet un faisceau d'électrons, qui est accéléré par une haute tension et focalisé par des lentilles électromagnétiques. Le faisceau bombarde la surface de la pièce, convertissant l'énergie cinétique en énergie thermique, ce qui a pour effet d'endommager la pièce. à fondre localement et réaliser le soudage.

Soudage laser et soudage par faisceau d'électrons

Le soudage au laser utilise un faisceau laser comme source d'énergie et peut être effectué dans l'atmosphère ou dans un environnement de gaz protecteur. L'EBW utilise un faisceau d'électrons accéléré dans un environnement sous vide poussé. et doit être effectuée dans une chambre à vide. Cela confère au soudage laser un avantage en termes de flexibilité opérationnelle, tandis que le soudage par faisceau d'électrons présente des exigences plus élevées en matière d'équipement et d'environnement d'exploitation.
La densité énergétique du soudage par faisceau d'électrons est généralement plus élevée que celle du soudage au laser, ce qui permet une pénétration plus profonde et des joints de soudure plus étroits, et le rend particulièrement adapté au soudage de plaques épaisses et à l'assemblage de matériaux à point de fusion élevé. Le soudage au laser a une densité d'énergie relativement plus faible, mais son faisceau est facile à contrôler et à focaliser, ce qui le rend adapté au soudage de précision et à l'assemblage de pièces de forme complexe.
En raison de sa densité énergétique élevée, la zone affectée thermiquement par le soudage par faisceau d'électrons est plus petite que celle du soudage au laser, ce qui réduit la déformation du soudage et les contraintes résiduelles. Cette caractéristique est particulièrement importante pour le soudage de matériaux sensibles à la chaleur et de pièces de précision.
L'EBW convient au soudage de matériaux à point de fusion élevé, à haute résistance et facilement oxydables, tels que le titane. alliages et les alliages à haute température. Le soudage au laser a un champ d'application plus large, incluant divers métaux et certains matériaux non métalliques.
L'équipement EBW est plus coûteux et nécessite un système de vide et d'autres équipements auxiliaires, alors que l'équipement de soudage au laser est relativement moins cher. Par conséquent, le soudage par faisceau d'électrons est principalement utilisé dans l'aérospatiale, l'industrie nucléaire, les instruments de précision et d'autres domaines exigeant une qualité de soudage extrêmement élevée. Le soudage au laser a un champ d'application plus large, notamment dans les secteurs de l'automobile, de l'électronique, de la médecine et d'autres industries.

Micro soudage

La microsoudure est une technique d'assemblage de précision qui utilise une source de chaleur à haute densité énergétique pour réaliser des assemblages à une échelle microscopique. Son principe de fonctionnement consiste généralement à concentrer la source de chaleur (comme un faisceau laser, un arc électrique ou un faisceau d'électrons) dans un point de quelques micromètres ou sous-millimètres, ce qui permet de faire fondre rapidement la zone locale de la pièce à usiner pour réaliser l'assemblage des matériaux.

Soudage au laser et micro soudage

Le micro-soudage est principalement utilisé pour assembler des pièces miniatures et des microstructures, dont les dimensions sont généralement de l'ordre du micromètre ou du sous-micromètre. Le soudage au laser a un champ d'application plus large et peut être utilisé pour souder des pièces miniatures jusqu'à de grandes structures.
La micro-soudure a généralement une vitesse de soudage plus élevée, adaptée à la production de masse. Le soudage au laser est également rapide, mais pour le soudage de pièces miniatures, le micro-soudage peut être plus efficace.
Le micro-soudage et le soudage au laser conviennent tous deux à une variété de métaux et à certains matériaux non métalliques. Toutefois, la microsoudure peut être plus avantageuse pour l'assemblage de certains matériaux spéciaux (tels que les biomatériaux et les composants électroniques) en raison de sa petite zone affectée par la chaleur, ce qui permet d'éviter d'endommager les propriétés des matériaux.

Soudage par résistance

Le soudage par résistance utilise la chaleur générée par la résistance du métal. passage du courant à travers les surfaces de contact et les zones adjacentes des pièces comme source de chaleur. Sous l'effet de la pression, elle provoque la fusion locale des pièces pour réaliser l'assemblage. Les principaux types de soudage par résistance sont le soudage par points, le soudage à la molette, le soudage par bossage, le soudage bout à bout, le soudage par étincelle et le soudage à haute fréquence.

Soudage laser et soudage par résistance

Le soudage au laser utilise un faisceau laser à haute densité énergétique comme source de chaleur, ce qui permet de réaliser un soudage sans contact. En revanche, le soudage par résistance s'appuie sur la chaleur générée par la résistance de l'acier. passage du courant à travers la pièce, ce qui nécessite un contact direct avec la pièce. Par conséquent, le soudage au laser convient aux pièces de forme complexe et difficiles à atteindre, tandis que le soudage par résistance est plus adapté aux pièces de forme simple, comme les joints à recouvrement et les joints bout à bout.
Le soudage au laser permet un contrôle précis de l'apport de chaleur, ce qui se traduit par une petite zone affectée par la chaleur et une déformation minimale de la soudure. Il convient donc au soudage de précision et au soudage de matériaux sensibles à la chaleur. Le soudage par résistance, quant à lui, présente un apport de chaleur relativement plus élevé, une zone affectée par la chaleur plus large et une déformation de la soudure plus importante, ce qui le rend adapté aux situations où la déformation de la soudure n'est pas une préoccupation majeure.
Le soudage au laser a une vitesse de soudage plus rapide et une efficacité plus élevée, ce qui le rend adapté à la production de masse. Le soudage par résistance a une vitesse de soudage relativement plus lente et est plus efficace. adapté pour la production de petites et moyennes séries. Le matériel de soudage au laser est plus coûteux et nécessite des opérateurs professionnels, tandis que le matériel de soudage par résistance est moins coûteux, facile à utiliser et facilement automatisable.
Le soudage au laser convient au soudage d'une variété de métaux et de certains matériaux non métalliques, avec un large éventail d'applications, notamment dans les secteurs de l'automobile, de l'aérospatiale, de l'électronique et de la médecine. Le soudage par résistance convient principalement aux matériaux métalliques conducteurs d'électricité, tels que l'acier et l'aluminium, et est largement utilisé dans les secteurs de l'automobile, de l'électroménager et de la construction.

Comment choisir la bonne méthode de soudage ?

Le soudage, en tant que technologie d'assemblage indispensable, joue un rôle crucial dans diverses industries. Cependant, avec la grande variété de méthodes de soudage disponibles sur le marché, le choix de la technologie de soudage la plus adaptée aux besoins de votre industrie est devenu un défi pour de nombreuses entreprises. Nous verrons ensuite comment choisir la méthode de soudage la plus appropriée pour votre secteur d'activité selon plusieurs points de vue.

Matériau et épaisseur de la pièce

Différentes méthodes de soudage conviennent pour différents matériaux et épaisseurs. Par exemple, le soudage au laser convient à divers métaux et à certains matériaux non métalliques, et il excelle particulièrement dans le soudage de tôles minces. En revanche, le soudage à l'arc est plus adapté pour le soudage de tôles épaisses et de composants structurels de grande taille. Par conséquent, lors du choix d'une méthode de soudage, la première considération doit être le type et l'épaisseur du matériau de la pièce à usiner.

Évaluer les exigences en matière de qualité et de précision du soudage

Les exigences en matière de qualité et de précision du soudage varient d'une industrie à l'autre. Par exemple, les industries telles que l'aérospatiale et les appareils médicaux ont des exigences extrêmement élevées en matière de qualité et de précision du soudage, ce qui fait du soudage au laser et du soudage par faisceau d'électrons des choix idéaux. En revanche, les industries telles que la construction et la construction de ponts ont des exigences relativement moins élevées en matière de qualité et de précision du soudage, et les méthodes de soudage traditionnelles telles que le soudage à l'arc et le soudage par résistance peuvent également répondre à leurs besoins.

L'accent mis sur l'efficacité de la production et les coûts

Le choix de la méthode de soudage doit également tenir compte de l'efficacité de la production et des coûts. Les méthodes de soudage hautement automatisées soudage Les méthodes de soudage traditionnelles telles que le soudage au laser et le soudage par faisceau d'électrons, bien qu'ayant des coûts d'équipement plus élevés, offrent une grande efficacité de production et conviennent à la production de masse. Les méthodes de soudage traditionnelles, comme le soudage à l'arc et le soudage par résistance, ont des coûts d'équipement moins élevés mais une efficacité de production relativement faible, ce qui en fait des méthodes adaptées à la production de masse. adapté pour la production de petites et moyennes séries ou le soudage sur site.

Tenir compte des facteurs environnementaux et de la sécurité

Certaines méthodes de soudage génèrent des fumées, des gaz nocifs ou des radiations pendant le processus de soudage, ce qui peut avoir un impact sur l'environnement et la santé des opérateurs. Par conséquent, les facteurs environnementaux et la sécurité doivent également être pris en compte lors du choix d'une méthode de soudage. Le soudage au laser et le soudage par faisceau d'électrons sont relativement respectueux de l'environnement, tandis que le soudage à l'arc nécessite des mesures de protection.

Demander l'avis d'un professionnel

Si vous êtes pas familier Si vous n'êtes pas familiarisé avec la technologie du soudage ou si vous avez du mal à déterminer la méthode de soudage la plus adaptée à votre secteur, vous pouvez demander l'avis d'un professionnel. Vous pouvez discuter en détail avec les fournisseurs de machines à souder pour en savoir plus sur l'expertise en matière de soudage et leur demander de vous fournir des conseils et des suggestions professionnels. Vous pouvez également demander à des amis qui ont acheté des machines à souder de vous faire part de leur expérience en tant qu'utilisateurs.

Sélection des soudeurs laser à fibre

Il existe différents types de machines à souder au laser à fibre sur le marché, tels que les machines à souder au laser portatives, les machines à souder au laser de table et les soudeuses laser automatiques robotisées. Vous trouverez ci-dessous une présentation des différents types de machines à souder au laser à fibre, que vous pourrez choisir en fonction de vos besoins.

Conclusion

L'analyse comparative du soudage au laser et du soudage traditionnel dans cet article nous permet de voir les caractéristiques d'application des différentes méthodes de soudage dans divers domaines. Lors du choix d'une méthode de soudage, nous doivent prendre en compte de manière exhaustive des facteurs tels que le matériau de la pièce, les exigences en matière de soudage, l'efficacité de la production et le coût, en pesant les avantages et les inconvénients du soudage au laser et des méthodes de soudage traditionnelles afin de sélectionner la technologie de soudage la plus adaptée à nos besoins spécifiques.

Avec le développement continu de la technologie laser et la réduction des coûts, les perspectives d'application du soudage au laser vont encore s'élargir. On s'attend à ce que les avantages uniques du laser soient exploités dans davantage de domaines, ce qui permettra de faire progresser la technologie du soudage.

Soudage laser et soudage traditionnel : Une comparaison tête à tête