Les bienfaits de la main

Images : IPG Photonique

Le soudage au laser automatisé a gagné en popularité au cours des dernières années, car les propriétaires d'ateliers ont constaté à quel point le processus peut être efficace, compte tenu de la bonne application. En raison de la réduction de la zone affectée par la chaleur obtenue avec un laser et de la possibilité de produire des soudures de qualité sans avoir besoin de fil de soudage, c'était une considération naturelle pour quiconque travaillant avec des matériaux fins comme l'acier inoxydable, où la finition du produit est souvent une priorité. Jusqu'à récemment, l'exportation de cette technologie vers des applications manuelles semblait peu probable en raison de la complexité et du coût des équipements laser traditionnels et des problèmes de santé et de sécurité associés à des produits mal conçus.

Fin 2020, IPG Photonics a répondu à ces préoccupations en introduisant son système de soudage laser portable LightWELD 1500, et ce fut l'un des grands attraits de la salle de soudage de FABTECH Chicago cette année lorsqu'il a lancé son nouveau modèle XC, qui comprend une fonction de nettoyage.

L'apparence de la source d'alimentation de soudage IPG est précisément le type de construction de boîte à laquelle un soudeur est habitué, mesurant 12,4 sur 25,2 sur 21 pouces et pesant 118 livres. Il comprend un panneau de commande qui permet à l'opérateur de régler la puissance du laser entre 150 et 1 500 W, ce qui permet de régler le soudage rapide d'un matériau jusqu'à 4 mm d'épaisseur en tournant simplement un bouton. Le système peut stocker jusqu'à 74 modes prédéfinis, comprenant des recettes de soudage recommandées par le fabricant avec un espace pour celles développées par l'utilisateur. Le système donne à l'opérateur la possibilité d'ajuster ces modes prédéfinis pour des configurations de matériaux et de pièces spécifiques.

Bien que le pistolet à souder se comporte comme une torche GMAW tout en ressemblant à un pistolet GTAW, la source d'alimentation ne produit pas d'arc. Au lieu de cela, une énergie lumineuse très fortement focalisée générée par une source laser à fibre (ainsi appelée parce qu'elle utilise une technologie de fibre optique entièrement à l'état solide pour l'efficacité et la fiabilité) est utilisée pour créer le bain de fusion. À pleine puissance de 1 500 W, des épaisseurs de soudure allant jusqu'à 4 mm sont possibles pour les soudures unilatérales en acier inoxydable, acier galvanisé, acier doux et aluminium, et 10 mm pour une soudure bilatérale. Des épaisseurs de soudure allant jusqu'à 1 mm sont possibles dans le cuivre en utilisant un mode pulsé pour une soudure simple face et 2 mm pour une soudure double face.

Les lasers sont assez précis, bien sûr, donc la réalisation d'une soudure décente sur des pièces avec un ajustement moins que parfait nécessite le réglage de l'oscillation.

« IPG et d'autres fabricants de lasers utilisent le terme « oscillation » pour décrire une fonction d'équipement qui provoque le balayage de la position du faisceau sur de petites distances », a déclaré David Fisher, directeur du marketing d'entreprise chez IPG. "Dans ce cas, le faisceau est oscillé, ou balayé d'un côté à l'autre, pour augmenter la largeur du bain de fusion."

Grâce à la fonction d'oscillation, l'opérateur peut régler une largeur de couture jusqu'à 5 mm. Un contrôle supplémentaire connu sous le nom de fréquence d'oscillation peut être utilisé pour affiner l'apparence et la qualité de la soudure.

"La fréquence et la largeur d'oscillation sont déjà définies dans les programmes prédéfinis", a déclaré Fisher. "Vous ne le voyez pas mais il est en arrière-plan. Si vous en avez besoin de plus ou moins, vous pouvez le composer pour l'ajuster à vos besoins."

En plus du mode de soudage de base, connu sous le nom de mode CW car le faisceau laser fonctionne en onde continue, la machine est également équipée d'un mode de pointage, d'un mode de soudage par points et d'un mode pulsé, tous différents réglages optimisés pour des applications spécifiques. La machine est livrée avec un tableau matriciel pour différents matériaux et épaisseurs pour guider l'opérateur dans la sélection du meilleur mode de traitement. Pour les applications impliquant des pièces moins précises nécessitant un remplissage métallique, un dévidoir automatique en option peut être fixé au pistolet. Encore une fois, les paramètres de mode prédéfinis sont disponibles pour obtenir de bons résultats dès la sortie de la boîte.

Lors de FABTECH 2021, IPG a lancé son modèle 1500 XC. En plus de toutes les fonctions de soudage décrites ci-dessus, le XC comprend une fonction laser pulsé à haute fréquence qui peut être utilisée pour le nettoyage des pièces.

Ici, nous voyons le modèle XC utilisé pour nettoyer le matériau avant le soudage.

"Le fonctionnement des modes de nettoyage est similaire à l'oscillation. Le modèle XC offre une distance de balayage plus large et vous offre jusqu'à 15 mm de nettoyage en utilisant le faisceau pulsé à haute fréquence", a déclaré Fisher. "Ces modes peuvent être utilisés à la fois pour les opérations de pré- et post-soudage. Ainsi, que vous enleviez la rouille sur des pièces ou que vous enleviez la suie ou les débris après le soudage, cela vous permet d'y parvenir sans meulage ni produits chimiques."

Le passage de la fonction de soudage à la fonction de nettoyage sur le XC ne nécessite qu'une désactivation de la buse et une sélection de mode, de sorte que la tâche prend moins de 20 secondes.

Fisher a noté qu'en plus de suivre les mêmes précautions de sécurité et d'EPI qui s'appliquent à une machine à souder standard, les opérateurs utilisant un système laser doivent observer quelques mesures de sécurité supplémentaires. Premièrement, le système doit être utilisé dans ce qu'on appelle une zone contrôlée par laser ; généralement une zone ou une pièce fermée étanche à la lumière avec des verrouillages de sécurité et des indicateurs visuels sur les portes pour empêcher toute personne non protégée d'entrer dans la zone et d'être exposée au faisceau laser. Deuxièmement, pour toute personne se trouvant dans la zone contrôlée par le laser, des lunettes de sécurité laser et un casque de protection fournis par le fournisseur doivent être portés chaque fois que le laser fonctionne.

Comme protection supplémentaire pour les opérateurs laser, la machine est également équipée d'autres dispositifs de sécurité. Comme tous les produits laser, un interrupteur à clé permet de le verrouiller lorsqu'il n'est pas utilisé par un opérateur qualifié.

Semblable aux machines GMAW, le système laser portatif doit être mis à la terre pour être opérationnel, il a donc un câble de terre qui crée une boucle de signal à partir du pistolet de soudage en contact avec la pièce sur la table et l'unité. Si la tête de soudage n'est pas en contact avec la pièce soudée, la puissance du laser est coupée et la machine est inutilisable.

La machine dispose également d'une gâchette de pistolet de soudage en deux étapes - activer puis tirer - pour un fonctionnement intentionnel.

"Nous avons créé des formations sur la sécurité et des vidéos de démarrage que nos clients doivent visionner avant de faire fonctionner la machine", a déclaré Fisher. "Il est essentiel que les utilisateurs lisent et comprennent le manuel de l'opérateur et toutes les consignes de sécurité avant d'utiliser l'équipement", a-t-il souligné.

La machine est équipée de quatre types de buses, chacune optimisée pour différents types de soudure, configurations et géométries de pièces : des pointes fourchues adaptées aux points d'angle extérieurs et des pointes plus serrées pour les joints intérieurs.

"La machine est livrée avec une matrice qui recommande quelles pointes utiliser avec quelles géométries", a déclaré Fisher.

Le plus grand changement que Fisher dit que les utilisateurs trouvent lorsqu'ils essaient pour la première fois le soudeur laser est la vitesse.

"Les opérateurs sont calibrés pour travailler les soudures à une certaine vitesse", a-t-il déclaré. « Ils ont une mémoire musculaire. Le défi pour eux au départ est de comprendre que même si l'équipement peut être réglé pour correspondre à leur vitesse, le processus peut facilement être deux ou quatre fois plus rapide que ce à quoi ils sont habitués avec GMAW et GTAW. Ce que nous avons constaté à partir des expériences et des témoignages des clients, c'est que les gens sont capables de créer rapidement des soudures homogènes et de haute qualité grâce à la familiarité avec la conception du pistolet et à la facilité de choisir un mode d'application stocké pour correspondre au matériau et à l'épaisseur. »

Le rédacteur en chef Robert Colman peut être joint à [email protected].

IPG Photonics, www.ipgphotonics.com