Il existe deux types de lasers à fibre : mono-mode et multi-mode. Leurs différences dans les applications de micro-soudage doivent être prises en compte lors du choix de la meilleure solution à utiliser.
Les lasers à fibre monomode-utilisent des fibres dont le diamètre de cœur est d'environ 9 microns pour produire des faisceaux focalisés aussi petits que 10 microns. Cela les rend idéaux pour les applications de découpe laser. Cependant, pour le soudage, la largeur étroite de la soudure peut ne pas correspondre à la plupart des tolérances d'assemblage de production.
Les lasers à fibre multimode génèrent un faisceau « à sommet plat » avec une intensité plus faible et plus d'uniformité en utilisant des fibres avec un diamètre de cœur de 50 à 300 microns. Cela facilite l’expansion de la zone de fusion et répond mieux aux besoins du micro-soudage laser, contrairement aux autres types de lasers.
Cette figure montre le laser sortant de la fibre et la section efficace d'intensité de puissance-dans deux modes.
Pensez à l’alignement laser pour les joints de soudage. Pour aligner la poutre avec la ligne de joint, une taille de point d'au moins 200 microns est généralement nécessaire en raison de la tolérance de la position d'empilage et de l'espace entre les bords de soudure. Cependant, l'obtention d'un point aussi grand à l'aide d'un laser à fibre monomode- nécessiterait une distance focale de 2 à 3 pieds, ce qui n'est pas pratique pour les systèmes de soudage. De plus, la force centrale d’un laser monomode diminue vers le bord, ce qui entraîne une concentration d’énergie dans une petite zone. Les espaces dans le joint peuvent entraîner des problèmes de soudage, tels que des contre-dépouilles ou des zones non remplies. De plus, une intensité laser élevée peut éliminer l’excès de matière.
Les faisceaux laser à fibre multimode offrent une répartition uniforme de l'intensité pour un processus de soudage stable. Ils sont moins affectés par les espaces dans la surface de soudage et ont un profil plus solide qui peut faire fondre plus de matériau, comblant ainsi efficacement les espaces nécessaires à une soudure réussie.
La section transversale de soudure-de lasers monomodes-modes et multi-modes dans de l'acier inoxydable de 0,06-pouce d'épaisseur est illustrée ci-dessous.
Le laser à fibre monomode-utilisé avait une puissance de 500 W, une vitesse de 300 ipm et une taille de spot de 30 microns. Le laser à fibre multi-mode utilisé avait une puissance de 700 W, une vitesse de 100 ipm et une taille de spot de 150 microns. Le deuxième laser à fibre multi-mode avait une puissance de 1 kW, une vitesse de 80 ipm et une taille de spot de 250 microns.
Sélection de la bonne technologie : lasers monomodes ou lasers multimodes
Quand il s'agit demicro-soudure laser, la sélection du mode laser à fibre approprié est cruciale pour obtenir une qualité de soudure optimale et maintenir la rentabilité-. Le choix entre les lasers à fibre monomodes et multimodes dépend fondamentalement des tolérances d'assemblage de votre production, des configurations de joints et de l'épaisseur du matériau. Pour vous aider à prendre une décision éclairée pour vos applications industrielles, nous avons résumé les principales différences, paramètres techniques et données de performances expérimentales des deux types de laser dans le tableau de comparaison complet ci-dessous :
| Mesures de comparaison | Laser à fibre monomode- | Laser à fibre multimode |
| Diamètre du noyau | Environ. 9 microns | 50 à 300 microns |
| Taille du point focal | Focalisé jusqu'à environ . 10 microns | Nécessite généralement 200 microns ou plus (150 μm et 250 μm utilisés dans les tests expérimentaux) |
| Profil et intensité du faisceau | Faisceau étroit ; l'intensité de puissance diminue vers le bord ; une énergie hautement concentrée dans une zone minuscule. | Génère un profil de faisceau « à sommet plat » avec une intensité de crête plus faible et une uniformité plus élevée. |
| Adaptation des tolérances d'assemblage | Pauvre. Une largeur de soudure étroite peut ne pas correspondre à la plupart des tolérances d'assemblage de production ; nécessite une précision d’alignement des joints extrêmement élevée. | Bien. La distribution uniforme de l'intensité garantit un processus de soudage stable et est moins affectée par les espaces sur la surface de soudage. |
| Risques de défauts d’espacement des joints | Haut. Les espaces peuvent provoquer des problèmes de soudage tels que des contre-dépouilles ou des zones non remplies ; une intensité laser élevée peut également éliminer l'excès de matière. | Faible. Possède un profil de poutre plus solide qui fait fondre plus de matériau, comblant ainsi efficacement les espaces nécessaires pour une soudure réussie. |
| Scénarios d'application typiques | 1. Idéal pour les applications de découpe laser. 2. Convient au soudage par recouvrement à grande vitesse et aux joints serrés nécessitant moins de puissance laser tout en atteignant la profondeur de pénétration souhaitée. |
1. Idéal pour les applications de micro-soudage laser. 2. Bien-adapté aux travaux de soudage standard et de précision où des espaces d'assemblage et des largeurs de soudure spécifiques sont requis. |
| Comparaison des données expérimentales (sur acier inoxydable de 0,06 pouce d'épaisseur) |
Puissance : 500W Vitesse : 300 ipm Taille du spot : 30 microns (Caractéristique : permet d'obtenir la profondeur de pénétration souhaitée à une puissance inférieure) |
Cas 1 : Puissance : 700 W / Vitesse : 100 ipm / Taille du spot : 150 microns Cas 2 : Puissance : 1 kW / Vitesse : 80 ipm / Taille du spot : 250 microns (Caractéristique : fournit un processus plus stable et un profil de soudure plus large) |
Les lasers à fibre monomode-sont utiles pour le micro-soudage laser dans certains cas. Ils peuvent être utilisés pour le soudage par recouvrement à grande vitesse et les joints serrés avec moins de puissance laser, tout en atteignant la profondeur de pénétration souhaitée. Des lasers multimodes peuvent également être utilisés à cette fin.