Soudage / Découpage

Comment les gaz de procédé influencent la qualité de la coupe et du cordon de soudure

Texte et photos : CARBAGAS AG

Dans de nombreuses entreprises, la découpe au laser et le soudage sont encore considérés comme des étapes distinctes. En réalité, elles sont étroitement liées : ce qui se passe lors de la découpe influence les exigences imposées aux étapes d’assemblage suivantes. À l’inverse, les avantages d’un processus de soudage optimisé ne peuvent être pleinement exploités que si les conditions préalables sont déjà réunies lors de la découpe. En considérant ces deux processus de manière globale et en sélectionnant de manière ciblée les gaz utilisés, il est possible d’améliorer la qualité, la productivité et la fiabilité des processus tout au long de la chaîne de fabrication.
Dans la découpe au laser, le gaz de procédé joue un rôle central. Il influence la qualité du bord de coupe, la vitesse de découpe et la rentabilité de l’ensemble du processus.

Azote ou oxygène ?

On utilise traditionnellement de l’azote ou de l’oxygène. L’azote est principalement utilisé lorsque des arêtes de coupe de haute qualité, propres et exemptes d’oxydation sont requises. Comme ce gaz ne réagit pas avec le matériau, il en résulte des arêtes métalliques nettes. Cela est particulièrement important pour l’acier inoxydable et d’autres matériaux fortement alliés.
L’oxygène est en revanche privilégié lorsque des vitesses de découpe élevées sont requises. La réaction avec le matériau libère de la chaleur supplémentaire, ce qui permet d’usiner efficacement notamment les tôles plus épaisses.

Lorsque deux gaz présentent des atouts différents

En fonction du matériau et de l’épaisseur de la tôle, les entreprises doivent souvent trouver un compromis entre qualité de coupe et productivité.
Les mélanges gazeux LASAL de Carbagas en sont un exemple. Ils combinent les propriétés de l’azote et de l’oxygène et s’adaptent à différentes exigences. Cela permet de tirer parti à la fois des avantages en termes de qualité et de vitesse. Dans la pratique, selon l’application, il est possible de réduire la consommation de gaz jusqu’à 40 % et d’augmenter les vitesses de découpe de plus de 20 %. Parallèlement, la consommation d’énergie spécifique diminue. 

 

L’arête de coupe a un impact au-delà du processus de découpe

La qualité du bord de coupe ne s’arrête pas à la machine de découpe laser. Elle influence également les étapes de fabrication suivantes. Des surfaces de coupe nettes et régulières créent de meilleures conditions pour la transformation ultérieure et contribuent à optimiser l’efficacité des processus de travail.
C’est précisément dans le cas de commandes de fabrication récurrentes ou de délais serrés qu’il est judicieux d’élargir la perspective pour englober l’ensemble du processus de découpe et de soudage. D’autant plus que les optimisations apportées à une étape de travail ont souvent un impact direct sur les étapes de fabrication suivantes. Chaque opération de retouche évitée permet de gagner du temps, de réduire la consommation de ressources et contribue à augmenter la productivité de la fabrication.

Le gaz de protection influence bien plus que le cordon de soudure

Bien que l'opération de découpe se concentre sur l’arête , c’est le gaz de protection qui détermine les paramètres clés du processus lors du soudage. Il protège le bain de fusion et la zone de soudure contre l’oxygène, l’azote et l’humidité présents dans l’environnement. Parallèlement, il influence la stabilité de l’arc, la pénétration, le rendement de fusion et la qualité du cordon de soudure.
Sans une atmosphère protectrice adaptée, des pores, une oxydation ou des modifications indésirables des propriétés du matériau peuvent apparaître. Le gaz de protection crée les conditions nécessaires à des processus de soudage stables et à des résultats constants.

Des matériaux différents, des exigences différentes

Les exigences varient considérablement en fonction du matériau. C’est pourquoi Carbagas propose, avec les gaz de protection ARCAL, différentes solutions adaptées aux divers matériaux et applications.
Pour les aciers au chrome-nickel fortement alliés, on utilise des gaz de protection à faible teneur en CO₂ afin de préserver la résistance à la corrosion du cordon de soudure. Pour l’aluminium, le titane ou le cuivre, on utilise des gaz de haute pureté afin d’obtenir des résultats pauvres en oxydes. Pour les aciers non alliés et faiblement alliés, en revanche, des composants gazeux actifs peuvent favoriser de manière ciblée la pénétration et le rendement de fusion.

Priorité aux résultats reproductibles

Le type de fabrication joue également un rôle important. La fiabilité du processus et la reproductibilité gagnent en importance, en particulier dans les applications automatisées. Des conditions homogènes sont déterminantes pour obtenir des résultats constants. Les gaz de protection influencent non seulement la stabilité de l’arc, mais aussi la vitesse de soudage et la charge de travail pour les opérations en aval.
Pour les applications automatisées et les procédés de soudage robotisés, des gaz de protection spécifiques ont été développés dans le cadre des solutions ARCAL ; ils sont conçus pour garantir une grande stabilité du procédé, des résultats reproductibles et une vitesse de soudage élevée. Pour les applications nécessitant une productivité élevée et une qualité constante, d'autres critères deviennent prioritaires face à la fabrication unitaire ou à la diversité des matériaux . Le choix du gaz de protection dépend donc toujours du matériau, de l’application et du résultat souhaité.

De la découpe au cordon de soudure

Dans de nombreuses entreprises, la découpe au laser et le soudage sont considérés et optimisés séparément. Or, c’est souvent dans la coordination de ces deux étapes que réside le plus grand potentiel.
Pour réduire les retouches et augmenter l’efficacité, il ne faut donc pas se limiter aux machines et aux procédés. Un potentiel supplémentaire réside souvent dans un facteur facilement négligé au quotidien : l’adaptation ciblée du gaz approprié au processus concerné.
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