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Machine à souder au laser en alliage de titane étanche
Caractéristiques techniques de l’équipement
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- La machine intègre une boîte à gants étanche équipée d’un laser à fibre pulsé Raycus QCW, conçu pour éliminer les défauts d’oxydation et de fissuration à froid lors du soudage des alliages de titane. La chambre en acier inoxydable 304 présente un taux de fuite ≤ 0,001 vol %/h. Un système de purification en boucle fermée maintient la teneur en eau et en oxygène en dessous de 1 ppm. Remplie d’azote, d’argon ou d’hélium afin d’isoler l’air, elle permet d’obtenir des soudures sans porosité ni oxydation, conformes aux normes de détection de fuites GJB548B-2005.
- Équipée d’une plateforme CNC à 5 axes avec liaison sur 4 axes, dotée des axes de translation X/Y/Z en configuration portique et d’un axe A pivotant de 0 à 90° pour le soudage sur surfaces planes ou courbes. La forme d’onde impulsionnelle ainsi que l’énergie de démarrage et d’arrêt sont programmables. Deux chambres de transfert sous vide chauffantes séchent les pièces jusqu’à 200 °C afin d’éliminer les défauts de soudage induits par l’humidité.
- Protection complète par verrouillage de sécurité avec une fenêtre d'observation à double couche résistante aux lasers. La sortie laser se verrouille automatiquement si les chambres ou les ports pour gants ne sont pas fermés. Un système de vision CCD coaxial 20× avec positionnement par lumière rouge permet l'enseignement assisté par ordinateur et la génération automatique du trajet de soudage.
- Un logiciel personnalisé de gestion des procédés enregistre intégralement les données de soudage et d'atmosphère afin d'assurer la traçabilité. Une unité intégrée de purification des fumées équipée de filtres HEPA de 0,3 μm élimine les poussières métalliques et permet un démontage ainsi qu'une maintenance aisés.
Configuration des équipements principaux
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- Unité générateur laser : Laser à fibre pulsé QCW Raycus, conception intégrée refroidie par air. Puissance moyenne : 150 W, puissance crête : 1500 W, rendement électro-optique supérieur à 30 %. Système de commande personnalisé des formes d'onde impulsionnelles associé.
- Unité optique de soudage : Tête de soudage à focalisation F = 210 mm, dotée d’un système CCD coaxial de qualité médicale et d’un alignement par lumière rouge, interface fibre standard QBH. Lentilles interchangeables permettant d’ajuster la taille du spot.
- système de mouvement CNC à 5 axes : Contrôleur de bus à 6 axes Syntec. Course X/Y : 200 × 200 mm, course Z : 150 mm, axe A orientable motorisé. Fixations interchangeables rapides avec fonction mécanique d’anti-erreur.
- Corps étanche de boîte à gants : Dimensions de la cavité interne : 1800 × 750 × 900 mm, acier inoxydable 304 d’épaisseur 3 mm. Équipé de 4 gants en caoutchouc butyle importés, ainsi que de chambres de transfert sous vide avec chauffage, grande et petite.
- Système de purification atmosphérique et de vide : Désoxydant BASF importé et absorbant d’eau UOP avec régénération entièrement automatique. Pompe à vide Edwards RV12, analyseurs en ligne multi-composants, écran tactile PLC bilingue Siemens pour commande centralisée.
- Composants auxiliaires : Chiller S&A CWUL-05, système d’extraction des fumées, module anti-statique complet, dispositif d’alarme visuelle et sonore en cas de défaut.
Paramètres techniques clés
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| Catégorie | Paramètre | Spécification |
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| Paramètres du laser | Modèle laser | Laser à fibre pulsé QCW Raycus |
| Longueur d'onde du laser | 1070nm | |
| Puissance de sortie moyenne | 150W | |
| Puissance de crête impulsionnelle | 1500W | |
| Énergie maximale d'un seul pulse | 15J | |
| Largeur d'impulsion ajustable | 0,2 à 50 ms | |
| Fréquence d’impulsion réglable | 0~300 Hz | |
| Mode de refroidissement | Refroidissement par air forcé | |
| Temps de travail continu | 24H | |
| Paramètres de la chambre de la boîte à gants | Dimensions de la cavité intérieure | 1800 mm (L) × 750 mm (l) × 900 mm (H) |
| Plaque de chambre | acier inoxydable 304 de 3 mm, paroi intérieure polie miroir | |
| Taux de fuite de la chambre | ≤ 0,001 % vol/h | |
| Pression de fonctionnement | –10 à +10 mbar, décharge automatique de pression au-dessus de 12 mbar | |
| Teneur interne en H₂O et en O₂ | les produits de base | |
| Grande chambre de transfert | φ360 × 600 mm, chauffage de la température ambiante jusqu’à 200 ℃ | |
| Petite chambre de transfert | φ150×300 mm, vanne manuelle pour évacuation et remplissage gazeux | |
| Pompe à vide | Edwards RV12, vide ultime 2×10⁻³ mbar | |
| Gants d’opération | gants en caoutchouc de butyle de 8 pouces ×4, épaisseur 0,4 mm | |
| Paramètres de la plateforme de mouvement | Course X/Y | 200 mm × 200 mm |
| Déplacement Z | 150mm | |
| Plage de balancement de l’axe A | 0 à 90° réglable électriquement | |
| Précision de répétition de positionnement mono-axe | ±0,01mm | |
| Précision du positionnement servo | ±10 μm | |
| Grossissement CCD | 20× | |
| Compatibilité du chemin de soudage | soudage ponctuel 3D et soudage en joint continu | |
| Conditions d’exploitation de la machine | Alimentation électrique | triphasé 380 V, puissance nominale ≥ 5 kW |
| Surface de plancher | 2000 mm × 1200 mm | |
| Humidité ambiante | < 75 %, pas de condensation | |
| Environnement d'atelier | Sans poussière, sans gaz corrosifs ni inflammables/explosifs | |
| Norme de mise à la terre | Câble de terre indépendant, résistance de terre < 3 Ω |
Champ d'application
Cette machine est principalement conçue pour le soudage étanche sans oxygène du titane et des alliages de titane, et est également compatible avec les alliages à base de nickel, l’alliage Kovar, les alliages d’aluminium des séries 1 à 6, les aciers inoxydables et d’autres métaux facilement oxydables, répondant ainsi aux exigences de fabrication de haute précision dans des environnements à très haute propreté et étanchéité.
- Industrie des dispositifs médicaux : Emballage étanche des coquilles de stimulateurs cardiaques en alliage de titane, des capteurs implantables et des composants métalliques miniaturisés à usage minimallement invasif ;
- Microélectronique aérospatiale : Modules étanches en alliage de titane T/R, composants RF/micro-ondes, canalisations sous vide miniatures pour applications aérospatiales, boîtiers d’étanchéité électronique pour satellites ;
- Industrie des batteries lithium-ion pour les nouvelles énergies : Étanchéité de précision des collecteurs de courant en alliage de titane, des enveloppes sous vide pour batteries et des bornes polaires en métaux hétérogènes ;
- Instruments de précision de laboratoire : Chambres sous vide en alliage de titane, capteurs de pression haute précision, composants spéciaux d’essais étanches ;
- Composants de précision militaires : Boîtiers d’étanchéité en alliage de titane et assemblages soudés miniatures résistant à la pression, conformes aux normes militaires chinoises GJB pour la détection de fuites.
Il prend en charge quatre procédés de soudage courants : soudage par impulsions ponctuelles, soudage circulaire continu d’étanchéité, soudage par recouvrement avec pénétration complète et soudage sur courbes de forme spéciale. Il génère des zones thermiquement affectées minimales. Les pièces soudées ne nécessitent aucun polissage secondaire et présentent un taux élevé de réussite aux contrôles non destructifs, ce qui les rend adaptées à la production expérimentale en laboratoire ainsi qu’à la fabrication automatisée de série en usine.
