Soudure Laser - Une révolution?
Soudure Laser, Définition et Technique
La Soudure LASER c’est simplement utiliser un faisceau de lumière concentrée pour fusionner des matériaux (métalliques dans notre cas).
Bon ok, mais que veut dire laser? La définition du mot LASER est: “Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation”.
En français donc: “Amplification de la lumière par émission stimulée de rayonnement”.
On émet un rayonnement lumineux, qui est amplifié et concentré en un faisceau, dirigé avec précision sur un point.
La précision et la puissance du faisceau, entraîne la surchauffe du métal et donc sa fusion.
On se sert alors de cette technologie en soudage, dans un espoir de meilleure qualité et rentabilité. C’est l’industrie qui bénéficie le plus de ce procédé, de part ses besoins de production.
De mon côté, c’est un poste de soudure laser manuelle que j’ai eu la chance de tester. Vous pourrez voir les essais d’une des machines existantes, en bas de l’article.
Soudage Laser, une lumière ordinaire?
Mais alors quelle différence entre laser et lumière ordinaire? Et bien c’est principalement dans la manière dont se transmet l’énergie.
Si vous prenez une ampoule, elle émet une lumière constituée de photons. Mais dans une gamme de longueurs d’onde variée et dans toutes les directions.
La lumière Laser quant à elle, est émise à une longueur d’onde précise. Les photons qui la composent, sont “cohérents” (ils se dirigent dans la même direction).
C’est ça qui permet de concentrer une quantité d’énergie importante sur un point précis. Si bien que la quantité de chaleur va croître extrêmement vite et entraîner la fusion des matériaux (ici le métal).
Le laser fibre lui, émet une lumière dans une longueur d’onde de 1080 nanomètres environ, elle est donc infrarouge.
Pour rappel, la lumière visible par l’œil humain (spectre visible), se situe entre 380 et 780 nm.
Soudure laser fibre, Co2, Yag?
Il existe plusieurs types de lasers, définis par leur technologie d’amplification de la lumière. Différentes machines (fixes, portatives, etc…), peuvent utiliser chaque type de laser.
Les lasers Co2 eux, émettent donc une lumière amplifiée dans une atmosphère gazeuse (le Co2).
Ils sont toujours utilisés mais consomment plus d’électricité, et émettent dans des longueurs d’onde infrarouge lointaines. Moins efficaces sur matériaux métalliques.
Le laser YAG (Yttrium-Aluminium-Garnet). Lui, utilise donc un Grenat d’Aluminium et d’Yttrium (un cristal synthétique), pour amplifier le flux de photons.
Plus gourmand en énergie/entretien, pour le soudage on lui préfère le laser fibre.
Les lasers fibre émettent une lumière qui est amplifiée à l’intérieur d’une fibre optique. Ils sont de plus en plus utilisés dans l’industrie du soudage. Et sont appréciés pour leur faible entretien nécessaire et consommation d’énergie, ainsi que leur polyvalence.
Prix soudure Laser manuelle
A l’heure ou j’écris ces lignes, le prix d’un poste à souder laser portatif est d’environ 20 000€.
On peut très certainement trouver moins cher, mais attention… Les entreprises françaises qui importent ces machines paient des taxes en FRANCE, des frais de douanes, etc…
Ils assurent la démonstration (déplacement), l’importation, la vérification du respect des normes, la livraison, avec accessoires au complet, la garantie sur 2 ans pièces et main d’œuvre en France, etc…
Sachant que ce prix est voué à évoluer en fonction de la démocratisation du procédé.
Danger de la Soudure laser
Question sécurité, est-ce que le soudage laser est plus dangereux qu’à l’arc?
Si vous mettez votre doigt entre le pistolet et la tôle pendant le soudage, effectivement vous risquez des brûlures sévères. Mais iriez-vous mettre votre main devant une lame de scie circulaire?
Comme toujours c’est l’utilisation qui va définir les dangers.
Pour parler des risques de la soudure laser ils sont finalement peu nombreux mais assez violents.
Le risque principal est la brûlure de la rétine, c’est pourquoi les lunettes sont absolument obligatoires.
Tout simplement parce que même si il n’y a pas de rayonnement sur les côtés du faisceau, il peut y avoir une réflexion d’une partie du rayonnement. Cette réflexion est (probablement) sans grand impact sur la peau, car diffuse, mais bien plus grave sur l’œil.
Puisque l’œil dispose d’un cristallin qui va concentrer les rayons sur la rétine. Donc même diffus, les rayons seraient très dangereux pour les yeux.
Il existe donc des lunettes spéciales et adaptées pour les différents lasers. Avec un marquage précis qui défini leur utilisation.
Au final c’est le seul vrai équipement à ne jamais oublier. Je ne dis pas qu’il est inutile de s’habiller correctement ou de porter un masque respiratoire (toujours important). Ou même des gants en cuir.
Mais si le soudage laser peut permettre d’alléger l’équipement parfois très fatiguant du soudeur, alors ça sera une bonne chose.
Dans tous les cas, sachez qu’il existe des normes pour encadrer la soudure laser, comme la norme NF EN ISO 13919, et d’autres plus spécifiques.
Il existe également des formations à la sécurité laser, quand il s’agit de sécurité on ne se fie pas à un simple article internet… Pas même le mien !
Avantages de la Soudure Laser Manuelle
De nombreux avantages à souder au laser sont mis en évidence:
Premièrement et d’après moi, la vitesse de soudage est le plus gros point fort. Mais il faut surtout penser aux autres gains de temps non négligeables, comme le nettoyage.
En effet le procédé laser n’émet quasiment aucune projection, ça permet de gagner un temps considérable. Et les soudures effectuées sont fines et ont un aspect régulier et propre.
Deuxièmement, souder au laser ne déforme quasiment pas les pièces. Du fait de la vitesse de soudage élevée, ainsi que de la précision et finesse du joint. C’est un très gros avantage pour beaucoup de secteurs industriels.
Troisièmement, la Z.A.T est très réduite en soudage laser. La ZAT c’est la Zone Affectée Thermiquement.
C’est une zone en périphérie de la soudure, qui a été chauffée mais pas fusionnée. Cette chauffe a entraîné une modification de la structure du métal, ce qui la rend plus fragile et cassante.
Les pièces assemblées sont donc affaiblies en ce point.
Au laser cette zone est réduite au minimum, de ce fait l’assemblage a plus de résistance.
J’ai relevé quelques autres avantages:
Sa précision lui donne la possibilité de souder des tôles très fines (0,5 mm). Certains appareils permettent la micro-soudure.
Un seul gaz (azote) pour tous les matériaux. Attention, il semblerait toutefois que l’utilisation d’argon soit préférable pour certains assemblages (zones écrouies notamment).
Préservation des qualités inoxydables des assemblages inox, grâce à la chauffe réduite et la vitesse de soudage élevée.
Le soudage de l’aluminium devient aussi “simple” que sur acier ou inox.
Pas de rayonnement U.V comme à l’arc, donc possibilité d’alléger l’équipement du soudeur. Attention les lunettes restent obligatoires en toutes circonstances, le masque respiratoire vivement conseillé.
Inconvénients Soudure Laser Manuelle
Quelques inconvénients sont évidemment à noter.
Le prix à l’achat. Mais ce genre d’investissement se calcule sur le long terme (en incluant les économies de gaz, de temps, etc…).
L’assemblage doit être ajusté avec précision pour que la soudure soit propre.
J’ai aussi trouvé qu’on avait plus de mal à avoir une bonne pénétration dans l’épaisseur dès qu’on dépasse les 1,5 ou 2 mm. C’est peut être aussi dû à mes réglages et mon utilisation. La puissance aussi, est plus limitée en monophasé, avec un courant triphasé on augmentera cette puissance, donc la pénétration.
Également, la mobilité est limitée, car bien que portative, la machine pèse 200 kg. Ce qui réduit sa maniabilité (travaux en hauteur, chantier, etc…).
Enfin, le fait de devoir utiliser un guide pour l’assemblage bout à bout, peut être un inconvénient. La soudure à main levée est possible mais moins intéressante car on y perd les avantages de vitesse/chaleur/ZAT.
Le problème ne se pose pas en angle car c’est l’angle qui sert de guide.
Ce sont les principaux avantages/inconvénients du soudage laser manuel que j’ai pu relever, il en existe sûrement d’autres.
N’hésitez pas à les mettre en commentaire, si vous avez utilisé ce genre de machine.
Quels métaux peut-on souder au laser?
Tous les métaux soudables au Tig le sont au laser… Mais pas que !!
On a principalement:
L’acier au carbone (acier standard), on obtient une très bonne résistance mécanique de l’assemblage.
L’acier Inoxydable, vous pourrez voir dans la vidéo que le faible apport de chaleur est un vrai plus. De plus, j’ai l’impression que le rochage est quasi inexistant, ou du moins, très réduit (à confirmer).
L’Aluminium, c’est pour l’instant le matériau sur lequel j’ai le plus été bluffé. En général l’alu demande une attention particulière et est plus technique comme soudage. Là, on soude avec la même facilité que l’acier.
Le Titane, je n’ai pas testé, mais il semblerait que ce soit possible. Attention tout de même, le soudage du Titane est technique et il convient de bien se renseigner avant toute opération.
Le cuivre, soudable oui mais difficilement… Le cuivre est fortement réfléchissant et conducteur, cela fait qu’il est plus complexe à souder. Mais il semble que des lasers à lumière verte se développent, car mieux adaptés pour le cuivre. Il serait donc tout à fait possible de le souder convenablement.
Le laiton, j’ai testé, et sans avoir une idée des réglages à adopter j’ai réussi à faire quelque chose. Ça tenait mais avec une solidité modérée. J’imagine qu’avec de bons paramètres on peut rendre ça plus solide, à confirmer.
Voilà pour les principaux matériaux, à savoir que dans tous les cas, il faut que les pièces soient propres. En effet, c’est une condition non négociable à la bonne qualité des soudures.
Assemblage hétérogène en soudage laser
Ce qui m’a le plus intrigué, c’est de pouvoir faire des assemblages hétérogènes (deux métaux différents) sans métal d’apport.
Ainsi j’ai pu assembler une tôle inox avec une tôle laiton, qui n’ont pourtant que très peu de propriétés communes.
La liaison tenait tout de même plutôt bien. En gardant à l’esprit de ne pas pouvoir exercer un effort mécanique trop important, sous peine de rupture.
Encore une fois avec des possibilités d’amélioration car je n’ai aucune idée des réglages les plus adéquats.
Il existe évidemment de nombreux moyens de contrôler la qualité des soudures, afin de s’assurer de leur résistance.
On a tout de même une bonne idée des applications du soudage lasers, et des améliorations possibles dans le futur.
Réglage du poste à souder laser
Voici une image de l’interface du poste.
Colonne de gauche:
La colonne qui gère le faisceau laser. En haut on trouve power qui est la puissance, ça correspond à l’intensité en soudure arc.
En dessous on a la fréquence de modulation du laser. De ce que j’ai compris on peut l’apparenter au mode pulsé sur les postes à souder arc. Le but serait de pouvoir abaisser cette fréquence dans le but de ralentir, ou de contrôler l’apport d’énergie.
Et en bas vous avez “duty cycle”, lui aussi qui ressemble au mode pulsé, dans le but probablement d’alterner des cycles haute et basse puissance.
Colonne de droite:
Ici on gère le gaz de protection des soudures, de l’azote ou de l’argon (parfois additionné d’hélium).
Vous avez donc la possibilité de régler un pré et post gaz comme sur beaucoup de postes.
Colonne du milieu:
Et ici vous gérez les moteurs du pistolet. Ce qui permet de choisir tout en haut le motif de soudage, puis la fréquence à laquelle il va faire ce motif.
Et enfin la largeur du motif qui est souvent lié à l’épaisseur soudée.
Vous pouvez voir dans la vidéo ce qui est possible comme motifs. Leur utilité est d’améliorer la qualité visuelle ou structurelle des soudures (pénétration par exemple).
Domaine d’application du soudage laser
La soudure laser est utile dans de nombreux domaines de production industrielle. Evidemment les lasers utilisés ne sont pas tous les mêmes.
L’industrie automobile et l’aéronautique/aérospatiale s’en servent déjà, mais particulièrement par des appareils robotisés.
En tôlerie, le genre de machines manuelles comme j’ai essayé peuvent s’avérer très utiles.
Dans le domaine médical/pharmaceutique/nucléaire ou là aussi la fiabilité des pièces métalliques est de rigueur.
Même dans l’artisanat, plus particulièrement en joaillerie, où il est plus simple de rentabiliser ce genre d’appareil.
Evolution de la soudure laser
On a pu voir que de nombreux domaines sont intéressés par cette technologie, certains l’utilisent depuis quelque temps, d’autres verront son apparition et d’autres encore n’en n’auront jamais besoin car pas adaptée.
Le soudage laser est récent malgré tout, et ses possibilités de développement sont à mon avis nombreuses.
En tant que soudeur j’ai été scotché par certains points, surtout pour des matériaux comme l’alu. Sans parler de la vitesse d’exécution possible qui améliore les capacités de production…
Le tarif reste encore élevé pour être dans les mains de monsieur tout le monde, mais peut-être baissera t-il?
Pour une entreprise c’est tout à fait abordable, si on prend le soin d’étudier une rentabilité. Ou alors, en se positionnant sur des offres qui correspondent à son utilisation.
En bref, une belle découverte, affaire à suivre…
Et si votre truc c’est le soudage à l’arc, alors jetez un œil sur mes articles pour apprendre 😉
Ma vidéo sur la Soudure Laser
Pour mieux comprendre le soudage à faisceau laser, quoi de mieux qu’une vidéo?
Vous pourrez voir les essais en réel et vous faire une idée des possibilités sur différents matériaux.
28 réflexions sur “Soudure Laser”
Bonne idée le « pré-article » généré par IA ! Avec la vidéo, on sent bien d’avance que le véritable article sera bien plus éclairé, précis et nuancé.
La soudure laser est assez incroyable. Peut-être que d’ici quelques années (décennies ?) elle sera accessible au soudeur amateur, comme le sont devenues d’autres techniques ?
Merci pour cet article très intéressant Benoît! Et un grand bravo pour cette vidéo qui, comme toujours, est accessible aux néophytes grâce à tes talents de pédagogue!
Au plaisir
Fred
Superbe article sur la soudure laser Pour Ma part je vais attendre une dizaine d’années que Le prix baisse un peu 😉 Comme d’habitude Une superbe vidéo Bien explicite Merci à toi
J’ai vu dernièrement une vidéo de présentation d’un appareil qui permet aussi la découpe ainsi que le nettoyage du métal, est-ce que celle qui t’a été confiée à ces fonctions ? Merci.
Bonne présentation comme d’habitude. Clair, concis mais précis, efficace et très intéressant.
Good job !
Merci
Présentation qui donne envie de tester la bête ! Je vais essayer de trouver une boîte qui s’en sert sur Toulouse et je reviendrai donner mon avis après essai .
Merci à toi
Excellente analyse qui permet de découvrir en détail ce nouveau procédé prometteur. Un peu cher pour l’instant mais espérons que ces machines se démocratise et qu’elles deviennent accessibles pour nous les bricoleurs.
Merci d’avoir réalisé cette étude. C’est top.
Avec plaisir, merci pour le message, effectivement les prix vont baisser c’est quasiment sûr. A bientôt.
Vidéo bien intéressante, complète et qui donne envie. Personnellement, je pense que la soudure laser va bien s’améliorer dans le temps, sans faire de l’ombre au soudeurs.
Tout à fait d’accord ! Merci pour le commentaire ; )
Comme d’hab une vidéo, clair, concise et pertinente
Un vrai plaisir de t’écouter parler de ton métier qui est plus que certainement une passion
Merci Laurent pour ton commentaire ! Et désolé pour le retard je reprends les commentaires un par un car je ne les avaient plus d’affichés…
A bientôt !
Bravo !!!
clair et pro comme d’habitude
Merci pour ces expériences bien détaillées par le texte. Très précis comme vous l’êtes sur votre site.
Effectivement, comme vous le mentionnez, une technologie qui est impressionnante ! J’en reste pantois.
Merci.
Merci de m’avoir fait découvrir cette technologie de soudage révolutionnaire.
Excellente vidéo ; elle a le mérite de décanter le sujet et de voir quelques résultats d’essais .Bien expliqué ! Merci aussi pour le livret.
C’est vraiment une technique et une technologie incroyable. Je pense que c’est amené à se développer pour qu’elle soit plus accessible. Ce sera aussi plus de réussite dans la soudure, donc moins de gaspillage. C’est aussi moins de temps pour faire la même chose. Merci encore pour la vidéo. 👍
Bravo pour ce site que je découvre et comme je vais me lancer dans la création de meubles avec insertion de structure en acier ou en laiton, j’aurais besoins de plein de conseils et tuto pour me guider.
En premier lieu , Bravo ! J’etais élève au LTPSN LYCÉE TECHNIQUE PRIVÉ SAINT NICOLAS DE PARIS et a mon epoque (environ 1993) sa n’existait pas encore – sa me motive a mettre mon nez la dedans , je connais les autres techniques de soudure mais pas celle-ci , les chaudronniers actuel doivent être ravie de travailler avec cette technologie,,,bien entendue elle est couteuse alors c’est pas le petit garagiste du coin qui peut se payer un tel materiel , pour finir , MERCI POUR TON VIDEO SUR YOUTUBE IL EST BIEN FAIT ET SURTOUT SUPER CLAIR ! JE SUIS PRESSER DE POUVOIR APPRENDRE A SOUDER AU LASER MEME SI J’AI 48 ANS ACCOMPLIE, IL N’Y A PAS D’AGE POUR APPRENDRE , ENCORE MERCI !
Bravo Benoit, super accessible même pour un néophyte
Merci beaucoup Chris, j’essaie au mieux de simplifier l’info sinon ça peut vite devenir indigeste…
À bientôt
Interesante lo ví en Benoit
Franchement pas mal le petit livré
Merci Cédric, content que le livret soit utile au moins je sais que ça en vallait la peine 😉
Merci pour la vidéo et l’article de présentation de cette technologie plein de promesses =).
Cet appareil est bluffant. Les soudures sont de qualité apparemment. De ce que j’ai pu voir sur cette vidéo, il ne fait aucun doute que dans un proche avenir, cette technologie va se démocratiser ! Merci pour votre investissement.
Merci… j’ai abandonné mon poste à souder (et même je l’avais donné…) mais vos productions (vidéos, plaquette, newsletter) me donne sérieusement envie de m’y remettre…
super vidéo , je maitrise la soudure à l’arc mais j’avoue avoir encore des lacunes dans les différents procédés : TIG.MIG , avec gaz , sans gaz … etc … par contre ce laser est top , j’ai l’impression qu’il remplace tout les autres procédés hormis l’arc pour les grosses pièces .