Le gaz auxiliaire utilisé par la machine de découpe laser varie selon les matériaux. L'épaisseur de coupe étant différente, la pression et les exigences relatives au gaz auxiliaire diffèrent également. En termes de coût, la découpe de l'acier au carbone à l'oxygène est relativement économique, tandis que la quantité d'azote nécessaire est très importante. Pour l'acier inoxydable, plus la quantité d'azote et sa pureté sont élevées, plus le coût est important.
Le gaz auxiliaire des machines de découpe laser est principalement utilisé dans :
1. Gaz laser (le gaz utilisé pour produire le laser dans le générateur laser)
2. Air comprimé (généralement utilisé pour protéger le trajet optique, et certains fabricants l'utilisent également comme gaz de protection)
3. Gaz auxiliaire (gaz pulvérisé par la buse de coupe de la machine de découpe)
Pour la découpe de l'acier au carbone à l'oxygène, la pureté requise est généralement de 99,5 % ou plus. L'oxygène a pour fonction principale de faciliter l'amorçage et l'évacuation des scories de découpe. La pression et le débit varient selon les fabricants de machines de découpe laser, et dépendent de la taille de la buse de découpe et de l'épaisseur de la pièce à découper. Généralement, la pression requise est de 0,3 à 0,8 MPa, et celle de la buse de découpe de 0,02 à 0,05 MPa. Le débit est plus difficile à quantifier ; par exemple, pour la découpe d'acier au carbone de 22 mm d'épaisseur, certains fabricants proposent un débit pouvant atteindre 10 m³/h (avec une buse de découpe à double paroi et une protection à l'oxygène).
L'azote est utilisé pour la découpe de l'acier inoxydable. Son rôle est d'empêcher l'oxydation et d'évacuer les scories. La pureté de l'azote doit être très élevée (notamment pour l'acier inoxydable de plus de 8 mm d'épaisseur, où l'on exige généralement une pureté de 99,999 %). La pression requise est relativement importante, généralement supérieure à 1 MPa. Pour découper des aciers inoxydables de plus de 12 mm d'épaisseur, ou jusqu'à 25 mm, la pression requise est encore plus élevée, supérieure à 2 MPa. Le débit varie selon le modèle de buse de découpe, mais il est très important : certains fabricants proposent des débits allant jusqu'à 150 m³/h pour la découpe d'acier inoxydable de 12 mm, et jusqu'à 50 m³/h pour celle de 3 mm.
La machine de soudage laser utilise un gaz protecteur lors du processus de soudage. Ce gaz est projeté à travers une buse sous une certaine pression jusqu'à la surface de la pièce à souder. Cependant, beaucoup ignorent pourquoi on utilise un gaz protecteur. Voici donc l'explication des techniciens de Shengyujia :
Raison 1 :Peut protéger la lentille de focalisation contre la pollution par les vapeurs métalliques et les projections de gouttelettes liquides.
Le gaz protecteur peut protéger la lentille de focalisation de la machine de soudage laser contre la pollution par les vapeurs métalliques et les projections de gouttelettes liquides, notamment lors du soudage à haute puissance, car les éjectas deviennent très puissants, rendant alors la protection de la lentille d'autant plus nécessaire.
Raison 2 : Le gaz protecteur est très efficace pour disperser le plasma généré par le soudage laser de haute puissance
La vapeur métallique absorbe le faisceau laser et s'ionise en un nuage de plasma. Le gaz protecteur qui l'entoure est également ionisé par la chaleur. En présence d'une trop grande quantité de plasma, le faisceau laser est partiellement absorbé. Ce plasma, source d'énergie secondaire, se forme à la surface de travail, réduisant ainsi la profondeur de soudure et élargissant la zone de fusion. Le taux de recombinaison des électrons augmente par l'accroissement des collisions à trois corps entre les électrons, les ions et les atomes neutres, ce qui diminue la densité électronique dans le plasma. Plus l'atome neutre est léger, plus la fréquence des collisions et le taux de recombinaison sont élevés. En revanche, les gaz protecteurs seuls, dotés d'une énergie d'ionisation élevée, n'augmentent pas la densité électronique en raison de leur propre ionisation.
Raison 3 : Le gaz protecteur peut empêcher l’oxydation de la pièce pendant le processus de soudage.
La machine de soudage laser doit utiliser un gaz de protection. Le programme doit être configuré pour introduire d'abord le gaz de protection, puis le laser, afin d'éviter l'oxydation due au laser pulsé lors du traitement continu. Le gaz inerte protège le bain de fusion. Pour certains matériaux, l'oxydation superficielle n'est pas un problème et la protection n'est alors pas nécessaire. Cependant, pour la plupart des applications, l'hélium, l'argon, l'azote et d'autres gaz sont couramment utilisés pour protéger la pièce à souder de l'oxydation pendant le processus de soudage.
Voici les raisons pour lesquelles des gaz protecteurs sont utilisés lors du soudage laser. L'hélium est généralement employé comme gaz protecteur ; il inhibe au maximum le plasma, ce qui augmente la profondeur de pénétration et améliore la vitesse de soudage. De plus, sa légèreté permet une bonne dissipation du plasma et limite la formation de porosités. Bien entendu, notre expérience montre que l'argon offre également une protection efficace.
Date de publication : 8 janvier 2025