Le soudage au laser s’impose de plus en plus

Le soudage au laser n’est pas nouveau. Les lasers sont utilisés dans les environnements industriels depuis les années 1980. Toutefois, cette technologie ne s’est pas répandue parce qu’elle était coûteuse et ne convenait donc qu’à des applications de grande valeur et de grand volume. Ces dernières années, la technologie du laser à fibre est devenue l’une des technologies dominantes dans l’usinage des métaux. En conséquence, le coût de la source laser a baissé, ce qui a ouvert la voie au soudage manuel au laser. Mais cela ne signifie pas qu’il faille mettre de côté l’équipement de soudage TIG. La complémentarité est le mot clé.

Les métallurgistes s’intéressent au soudage laser parce que le laser dégage peu de chaleur lors de l’application d’une soudure. Cela est dû à la densité d’énergie du faisceau laser, qui est généralement de 10 kW/mm². La densité énergétique d’un arc lors d’un processus de soudage traditionnel est d’environ 50 kW/mm², ce qui signifie qu’il faut beaucoup plus de temps pour transférer l’énergie au métal afin de réaliser la soudure. C’est également l’une des raisons pour lesquelles le soudage à l’arc traditionnel nécessite souvent un biseautage, qui permet d’obtenir une soudure entièrement pénétrante.

Peu ou pas de prétraitement

Le soudage laser ne nécessite pas non plus de surfaces propres. Le soudage à l’arc de l’aluminium, par exemple, nécessite l’élimination des contaminants et des oxydes de la surface avant de pouvoir commencer le soudage, alors qu’un faisceau laser traverse simplement les contaminants de la surface, même la calamine. Bien que les commandes d’une soudeuse laser soient similaires à celles d’une soudeuse classique, les deux procédés sont totalement différents. C’est un peu comme si vous deviez réapprendre à souder, avec vos vitesses et vos avances, et en comprenant les watts au lieu de travailler en ampères et en volts. Avec le TIG, par exemple, un soudeur peut démarrer et s’arrêter tout en surveillant le bain de soudure et en procédant à des ajustements. Mais si vous essayez cela avec le laser manuel, vous obtenez plus de cratères.    

Maîtriser les finesses

Le soudage laser est donc un bon choix pour les ateliers où l’on travaille sur des pièces minces et droites. Les travaux plus complexes se prêtent parfaitement au soudage à l’arc. Vous n’allez pas remplacer le soudage TIG ou MIG. Prenons l’exemple d’un travail où les boîtiers sont soudés par points au TIG. Tous les joints peuvent maintenant être soudés au laser manuel et les coins finis par soudage TIG. En effet, le soudage laser de ces angles peut s’avérer fastidieux. Avec le TIG, le soudeur peut régler avec précision la torche et l’électrode pour faire fondre les coins, juste ce qu’il faut. Avec le soudage laser, le faisceau laser peut brûler un trou dans les coins si l’ajustement n’est pas correct. L’ajustement est sans aucun doute une considération importante dans le soudage laser. Si l’ajustement n’est pas correct ou si les espaces sont très grands, vous êtes assuré de rencontrer des problèmes. Ainsi, comme pour toutes les techniques de soudage, il faut un certain temps pour maîtriser les subtilités du soudage laser. Il se peut même que les opérateurs qui n’ont pas d’expérience en matière de soudage se sentent plus à l’aise. C’est une façon tout à fait unique d’assembler le métal. Mais cette courbe d’apprentissage est compensée par des gains de productivité : le soudage laser est quatre à cinq fois plus rapide que le TIG, ce qui peut être un avantage pour tout atelier qui peine à trouver des soudeurs.

Ajout d’un cobot au processus de soudage laser

Face à la pénurie de travailleurs techniquement qualifiés en général et de soudeurs en particulier, l’industrie métallurgique envisage une plus grande automatisation. De nombreux ateliers sont déjà passés à l’automatisation du soudage ou en ont été équipés afin d’augmenter leur capacité de soudage. L’une des principales tendances, en particulier pour les petites entreprises, est l’utilisation de robots collaboratifs. Ces robots peuvent également être combinés avec le soudage laser. Il existe déjà plusieurs modèles sur le marché qui utilisent la technologie d’apprentissage. Une fois le programme de soudage activé, l’utilisateur déplace manuellement le bras du cobot dans différentes positions de soudage pour lui « montrer » comment souder.

La flexibilité et l’accessibilité de ces méthodes de programmation sont souvent plus attrayantes pour les PME que les robots industriels classiques. D’autant plus qu’il est également très simple de repasser en mode manuel et que cela prend peu de temps. Si vous disposez d’une application adaptée, l’utilisation d’un cobot est judicieuse. Par exemple, le cobot peut réaliser des soudures complexes en angle et des soudures par fusion qui seraient trop lourdes à réaliser à la main. Les résultats sont également reproductibles et cohérents à chaque fois.

La sécurité avant tout

Une discussion sur le soudage laser n’est pas complète si l’on n’aborde pas la question de la sécurité. Le faisceau laser représente un réel danger, en particulier pour les yeux, et il est donc indispensable de travailler avec précaution. Comme la plupart des soudeurs l’ont appris – ou l’ont peut-être expérimenté eux-mêmes -, l’exposition au soudage à l’arc peut entraîner des brûlures. La lumière UV du soudage conventionnel peut causer des dommages, mais dans la plupart des cas, le corps peut se guérir lui-même. Le soudage laser utilise un faisceau infrarouge qui, s’il pénètre dans le cristallin non protégé d’un œil, peut causer des dommages irréparables à la rétine. La plupart des accidents résultent d’une réflexion inattendue vers le haut. C’est pourquoi la protection des yeux est si importante lors de l’utilisation d’un système manuel de soudage laser. Des lunettes spécialement adaptées au soudage laser suffisent. Il existe également des casques de soudage laser qui protègent le reste du visage d’une éventuelle exposition au rayonnement laser. Les premières versions de ce type de casque étaient simplement des casques de soudage conventionnels avec des écrans en aluminium autour des filtres en verre. Aujourd’hui, les casques les plus récents sont fabriqués en fibre de carbone et peuvent résister à un rayonnement laser direct pendant 10 secondes. 

Un avenir prometteur pour le soudage laser

Malgré les risques pour la sécurité, la méconnaissance de la technologie et le coût de ces systèmes, l’intérêt pour le soudage laser semble croître parmi les métallurgistes. Ils voient les avantages potentiels et sont prêts à consentir les investissements nécessaires. Il se peut aussi qu’ils craignent d’être distancés. Avec les progrès des systèmes de vision et l’application de l’intelligence artificielle à ces outils, il est certain que les systèmes de soudage laser deviendront plus conviviaux. Dans quelques années, il n’y aura plus un seul atelier qui n’utilisera pas le soudage laser. Sans le soudage laser, ils ne seront plus compétitifs.