IPN


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IPN (Laser Soudure Bean) - version courte

Laser Beam Welding


IPN - version longue

Le faisceau laser de soudage (IPN) est une technique de soudage utilisé pour joindre plusieurs pièces de métal à travers l'utilisation d'un laser. Le faisceau fournit une source de chaleur concentrée, permettant étroites, des soudures profondes et les taux de soudure haute. Le processus est fréquemment utilisé dans les applications à volume élevé, tels que dans l'industrie automobile.

Fonctionnement

Comme par faisceau d'électrons de soudage (EBW), le faisceau laser de soudage a une densité de puissance élevée (de l'ordre de 1 MW / cm ² (MW)) résultant dans de petites zones affectées thermiquement et de chauffage élevés et les taux de refroidissement. La taille du spot du laser peut varier entre 0,2 mm et 13 mm, bien que plus petites tailles sont utilisés pour la soudure. La profondeur de pénétration est proportionnelle à la quantité d'énergie fournie, mais elle est aussi dépendante de la localisation du point focal: la pénétration est maximisé lorsque le point focal est légèrement en dessous de la surface de la pièce.

Un faisceau laser continu ou pulsé peut être utilisé selon l'application. Impulsions millisecondes longs sont utilisés pour souder les matériaux minces comme des lames de rasoir tandis que les systèmes laser continu sont employés pour les soudures de profondeur.

IPN est un procédé polyvalent, capable de souder les aciers au carbone, aciers HLE, acier inoxydable, l'aluminium et de titane. Grâce à des vitesses de refroidissement élevées, la fissuration est une préoccupation pour le soudage des aciers à haut carbone. La qualité de la soudure est élevée, similaire à celle du soudage par faisceau d'électrons. La vitesse de soudage est proportionnelle à la quantité d'énergie fournie, mais aussi selon le type et l'épaisseur des pièces à usiner. La capacité de puissance élevée de lasers à gaz les rendent particulièrement adaptés aux applications à volume élevé. IPN est particulièrement dominante dans l'industrie automobile.

Certains des avantages de l'IPN en comparaison de EBW sont comme suit: le faisceau laser peut être transmis par l'air plutôt que d'exiger un vide, le processus est facilement automatisés avec des machines robotisées, les rayons X ne sont pas générés, et le résultat IPN en haute qualité soudures.

Un dérivé de l'IPN, laser hybride soudage, combine le laser de l'IPN avec une méthode de soudage à l'arc comme le soudage à l'arc de gaz en métal. Cette combinaison permet une plus grande flexibilité de positionnement, puisque GMAW fournitures de métal fondu pour remplir le joint, et en raison de l'utilisation d'un laser, augmente la vitesse de soudage sur ce qui est normalement possible avec GMAW. Qualité de la soudure a tendance à être plus élevés aussi bien, puisque le potentiel de sous-cotation est réduite.

Équipement

Les deux types de lasers sont couramment utilisés dans les lasers à état solide et les lasers à gaz (en particulier le dioxyde de carbone et des lasers Nd: YAG).
Le premier type utilise l'une de plusieurs milieux solides, y compris les rubis synthétique et de chrome dans l'oxyde d'aluminium, en verre néodyme (Nd: verre), et le type le plus commun, le cristal composé d'yttrium grenat d'aluminium dopé au néodyme (Nd: YAG).
Lasers à gaz utiliser des mélanges de gaz comme l'hélium, l'azote et le dioxyde de carbone (CO2 laser) comme un moyen.
Indépendamment du type, cependant, lorsque le milieu est excité, il émet des photons et des formes du faisceau laser.

Laser à état solide

Lasers à solide fonctionnent à des longueurs d'onde de l'ordre de 1 micromètre, beaucoup plus courte que les lasers à gaz, et en conséquence exiger que les opérateurs portent des lunettes spéciales ou de l'utilisation des écrans spéciaux pour prévenir des dommages rétine. Lasers Nd: YAG peut fonctionner en mode pulsé et continu à la fois, mais les autres types sont limités à mode pulsé. L'original et toujours très populaire à l'état solide de conception est un monocristal en forme de tige d'environ 20 mm de diamètre et 200 mm de long, et les extrémités sont un terrain plat. Cette tige est entourée d'un tube flash au xénon et le krypton contenant. Lorsque flashé, une impulsion de lumière qui dure environ deux millisecondes est émise par le laser. Cristaux en forme de disque sont de plus en plus en popularité dans l'industrie, et lampes flash cèdent la place à diodes en raison de leur grande efficacité. Puissance de sortie typique pour ruby ​​lasers est de 10-20 W, tandis que le Nd: YAG sorties entre 0.04-6,000 W. Pour fournir le faisceau laser à la zone de soudure, la fibre optique sont habituellement utilisés.

Gaz laser

Les lasers à gaz utilisent à haute tension, des sources d'alimentation à courant faible pour fournir l'énergie nécessaire pour exciter le mélange de gaz utilisé comme milieu laser. Ces lasers peuvent fonctionner en mode à la fois continu et pulsé, et la longueur d'onde du faisceau laser est de 10,6 um. Câble à fibre optique absorbe et détruit par cette longueur d'onde, donc une lentille rigide et système de livraison miroir est utilisé. Sorties de puissance pour les lasers à gaz peut être beaucoup plus élevé que lasers à état solide, atteignant 25 kW.

Fibre laser

Dans les lasers à fibre, le milieu à gain est la fibre optique lui-même. Ils sont capables d'alimenter jusqu'à 50 kW et sont de plus en plus utilisé pour le soudage robotisé industrielle.



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