LASAL. Gaz destinés à la technologie laser

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1 LASAL Gaz destinés à la technologie laser

2 Des coupes de haute qualité et une rentabilité plus élevée sont réalisées avec le coupage laser. Le choix du gaz et du système d alimentation de celui-ci sont d une importance cruciale.

3 La technologie laser est appliquée à grande échelle dans l industrie actuelle. Dans l usinage des métaux, le découpage laser s est imposé comme le procédé standard précis et économique ; il représente de nos jours le procédé le plus répandu à travers le monde. Le soudage laser est déjà amplement utilisé dans la fabrication d aujourd hui et s ouvre régulièrement à de nouveaux secteurs d application. La fabrication d aujourd hui a recours à différents types de laser. Le laser CO 2 nécessite des gaz dits gaz laser, ce qui n est pas le cas avec d autres types de laser. Avec la ligne de produits LASAL TM, Carbagas vous propose des gaz et mélanges de gaz répondant aux exigences de qualité du fabricant laser ; ils sont spécialement produits et utilisés pour ce domaine d application. Selon l application et le matériau à usiner, différents gaz de procédé sont mis en œuvre pour découper et souder au laser. De la robinetterie aux systèmes complets d approvisionnement en gaz, nous vous proposons des solutions individuelles, efficaces et sûres, assurant la pureté du gaz exigée jusqu au point de consommation. Avec nos prestations, vous profitez d une large palette de services qui pourvoira à la rentabilité optimale de vos investissements en application laser. Schéma de principe : gaz utilisés en applications laser énergie électrique miroir partiellement réfléchissant miroir de déviation miroir entièrement réfléchissant gaz laser (CO 2, N 2, He) gaz de purge (N 2) avance lentille de focalisation gaz de travail (N 2, O 2, He, Ar...)

4 Les gaz laser Gaz de résonance (gaz laser) Même de petites quantités d impuretés dans le gaz laser affectent l action du laser. Dans le principe des lasers à gaz CO 2, la cavité résonante appelée aussi résonateur dans laquelle se forme le faisceau lumineux, renferme un mélange gazeux. Des études menées par les centres de recherche et développement d Air Liquide ont montré que l humidité, les hydrocarbures et les particules contenues dans le gaz laser ont un effet particulièrement négatif sur les performances du laser. Nos gaz laser LASAL TM sont donc fournis avec une pureté contrôlée, afin d assurer une puissance laser stable, élevée et une longévité certaine des éléments optiques. Gaz de résonance pour laser CO 2 Le choix et la qualité des gaz de résonance stabilisent et optimisent la puissance disponible et déterminent ainsi la fiabilité de la source laser. Les gaz de résonance ou lasants sont déclinés pour tout type de lasers CO 2, en qualité de gaz isolés pour les lasers à mélangeur intégré ou comme mélanges gazeux prêts à l emploi. Avec l évolution des sources laser, la gamme des produits LASAL TM fut elle aussi, en parallèle et en continu, étendue et améliorée. Et pour répondre aux exigences de qualité les plus hautes, les gaz LASAL TM présentent les plus faibles impuretés, comme l humidité, les hydrocarbures et les particules solides. La qualité LASAL TM homogénéité 100% H 2O < 3 ppm hydrocarbures < 1 ppm Dans la pratique, il en ressort les avantages suivants : - haute puissance et stabilité du faisceau laser, dues aux faibles teneurs en H 2O et hydrocarbures. Prévention de dérangements causés par le gaz, comme : - endommagement du système optique - variations de puissance - maintenance et temps d immobilisation inutiles Produit Type de résonateur Composition en % vol. CO 2 He N 2 O 2 CO Xe LASAL LASAL LASAL LASAL 41 Bystronic ByVention LASAL P51 Trumpf LASAL 53 Rofin Sinar / Coherent LASAL 83 Amada, Fanuc, LVD LASAL 201 Rofin DC-0XX

5 Les gaz et mélanges LASAL TM sont les garants de la fiabilité de la source laser ; ils augmentent la durée de vie de l optique, des miroirs et des lentilles.

6 Le soudage laser Le procédé de soudage laser permet un apport thermique ciblé, engendre peu de déformations et dispose d une vitesse de soudage supérieure aux techniques conventionnelles. Le soudage laser est déjà largement répandu dans la fabrication d aujourd hui et continuera de gagner en importance. Le soudage laser consiste en un faisceau laser focalisé et orienté sur le point à traiter. Contrairement aux technologies conventionnelles, ce procédé autorise avant tout un apport thermique moindre et plus concentré, de minimes altérations et une vitesse de soudage plus élevée. Des gaz de protection sont utilisés comme gaz de procédé. Les méthodes de soudage Le soudage par conduction thermique Lors du soudage par conduction thermique, la pièce à usiner n est fondue qu en surface. L intensité dégagée suffit pour faire fondre les matériaux, cependant pas pour les évaporer. La profondeur de soudage, au cours d un soudage par conduction, est limitée à quelques dixièmes de millimètre. Champ d application : principalement avec les lasers Nd : YAG à mode pulsé, pour la manufacture de composants dans l industrie électronique. Le soudage profond Avec une densité de puissance suffisante, le faisceau laser chauffe la matière si fortement que celle-ci se vaporise à la surface de la pièce à souder. De la vaporisation générée se forme un capillaire rempli de vapeur métallique ou «keyhole» (trou de serrure). Ce capillaire est ceinturé d un bain liquide. En déplaçant la torche vers l avant, le métal fondu ainsi écarté s amasse à l arrière du trou formé et se solidifie.

7 L ajustement sélectif des gaz de procédé à la matière et la source laser considérée garantissent la qualité et un usinage économique. Les gaz de protection en soudage laser En soudage laser, les gaz de protection également appelés gaz d assistance conditionnent le processus de par leurs différentes propriétés physico-chimiques. Le soudage au laser CO 2 utilise d ordinaire l hélium ou un mélange gazeux constitué d hélium et d argon. L hélium empêche la formation de plasma au-dessus du bain de fusion. Ce phénomène ne se produit pas avec d autres types de lasers. Le choix du gaz d assistance n est de ce fait pas limité. En plus de l hélium et de l argon, des mélanges gazeux spéciaux peuvent également procurer quelques avantages non négligeables. Air Liquide a développé une grande variété de ces mélanges, conçus pour chaque application et commercialisés sous le nom de gamme LASAL TM. Les gaz de protection protègent le métal en fusion de l action de l air ambiant protègent les optiques en sortie de buse des fumées et des projections minimisent la formation de plasma issue d une source laser CO 2 influent sur l aspect et les qualités du cordon de soudure Vos avantages meilleur couplage énergétique plasma stable et concentré pénétration intense forme de pénétration plus favorable surfaces de cordons lisses faible porosité et faible tendance à la formation de fissures peu d éclaboussures Soutien technique Le développement continu des gaz de protection poursuit l objectif de fournir une contribution visant à accroître la qualité et l efficacité. Ce n est que par un ajustement des gaz de protection sur les paramètres de soudage utilisés, que des résultats optimaux pourront être atteints. Profitez de notre expérience. Nous procédons à l analyse de vos processus sur place et vous conseillons volontiers quant à la façon d optimiser vos assemblages finaux par laser.

8 Le découpage laser Le découpage laser est le procédé le plus répandu à travers le monde. En plus de vous fournir le gaz de coupe optimal, les spécialistes de Carbagas sont à même de vous conseiller dans le choix de l approvisionnement de gaz le plus économique. En découpe laser, on distingue trois procédés de découpe : découpage laser découpage laser par fusion découpage laser par sublimation Découpage laser avec oxygène L oxygène est principalement employé pour la coupe d aciers non et faiblement alliés. Le faisceau laser porte le matériau à la température d inflammation. L oxygène insufflé dans l entaille de coupe brûle celui-ci et chasse les scories. Le processus de combustion dégage de l énergie supplémentaire et accélère le processus de découpe. Pour un bon résultat, sans retouche des pièces découpées, est également déterminante la qualité du gaz de coupe en plus d une bonne concentration et position focale. Dans le procédé découpe laser avec oxygène, le foyer du rayon laser est placé dans le tiers supérieur de l épaisseur de la tôle. Découpage laser par fusion avec azote ou argon L azote intervient lors de la découpe d aciers fortement alliés, d aluminium et de métaux non ferreux. Avec le découpage laser par fusion, le matériau est fondu par le faisceau en son point focal. Le matériau fondu est expulsé de l entaille de coupe à l aide d un gaz de coupe sous haute pression. Dans le procédé de découpage laser par fusion d aciers fortement alliés et d aluminium, le foyer du rayon laser est placé dans le tiers inférieur de l épaisseur de la tôle. Si le matériau à découper est sensible à l influence de l azote, l argon peut être employé comme gaz de coupe, par exemple pour couper du titane ou ses alliages. Découpage laser par sublimation avec azote, argon et hélium Lors du découpage laser par sublimation, le matériel s évapore. Afin de protéger les surfaces de coupe de l oxydation, on recourt à des gaz de procédé tels que l azote, l argon ou l hélium. Ce procédé est appliqué pour la découpe du papier, des matières synthétiques, des textiles, du bois, etc. Le découpage laser par sublimation n est que rarement utilisé pour l usinage de la tôle.

9 La qualité du gaz est également déterminante pour un bon résultat, sans retouche des pièces découpées. Avantages du découpage laser haute performance de coupe haute précision équerrage des surfaces de coupe avec le bon «gaz de coupe», influence métallurgique minime sur le matériau très faible apport thermique et déformation minimale bonne reproductibilité En découpe laser, le gaz de procédé protège les optiques en sortie de buse contre les fumées et projections chasse le matériau fondu ou vaporisé atteint des vitesses de coupe plus grandes par réaction avec la matière (concerne l oxygène) refroidit les surfaces de coupe et limite l effet thermique Application Matériaux découpables Gaz de coupe Application Découpe laser sous oxygène aciers non ou faiblement alliés oxygène Découpe par fusion aciers Cr-Ni métaux non ferreux (Al, Ti) verre, matières plastiques azote argon Découpe par sublimation matières plastiques, papier, bois, céramique azote argon hélium

10 L approvisionnement en gaz Systèmes d alimentation en gaz Un traitement préliminaire élaboré de l intérieur des bouteilles, une homogénéisation et des contrôles constants des produits veillent à ce que les gaz LASAL TM dépassent les exigences de qualité des fabricants de laser. Ces contraintes de haut niveau s appliquent également aux systèmes d approvisionnement en gaz. Répondant aux besoins individuels, la robinetterie utilisée dans le domaine du laser offre une alimentation adaptée continue en gaz de résonance et gaz de procédé, du manodétendeur à deux étages à la station de détente pour cadres et bouteilles avec centrale d inversion automatique et télésurveillance électronique. Gaz de procédé Gaz lasants

11 Carbagas vous procure l alimentation gazeuse la plus économique suivant votre consommation. Nos spécialistes vous conseillent dans le choix d un mode d approvisionnement optimum. Gaz de résonance (gaz laser) L alimentation d un laser en gaz lasants s effectue soit par bouteille(s), soit par cadre de bouteilles. Avec les unités de réglage de pression de la série ML1 ou les centrales d inversion CLSA1, on est assuré que la haute pureté des gaz lasants traversant la tuyauterie fixe parvienne, sans perte de qualité, dans la cavité résonante. Gaz de procédé pour petites et moyennes consommations Les gaz d assistance, azote et oxygène, sont disponibles en cadre(s) de bouteilles jusqu à ce que leur quantité consommée justifie un approvisionnement en citerne. Que ce soit via le module ou la centrale d Ecogaz, il est assuré qu à la tête de focalisation, la quantité, la pression, le débit et la qualité requis sont disponibles. Gaz de procédé pour plus grosses consommations Pour une plus grande consommation en gaz d assistance, azote ou oxy - gène, une alimentation par cadre ne suffit plus. En lieu et place, une citerne peut être installée chez le client et le gaz de procédé être fourni sous forme liquide. Le gaz liquéfié réfrigéré traverse ensuite un évaporateur pour y être converti à l état gazeux. Les conditions préalables pour un parfait fonctionnement résident en une quantité de gaz consommée par le client et une consommation constante. Lorsque l azote est employé comme gaz d assistance dans le procédé de découpe laser par fusion, des pressions élevées sont généralement indispensables. Pour ce faire, l azote liquide est stocké en réservoir haute pression. Grâce à cela, des pressions de service de 30 bars peuvent être obtenues. La taille de l évaporateur est choisie en fonction de la quantité de gaz consommée.

12 Les systèmes d approvisionnement en gaz ont été conçus de sorte à garantir une pureté optimale du produit LASAL TM, du contenant au point de consommation. Approvisionnement en gaz pour laser La qualité et l efficacité des procédés laser dépendent notamment de savoir si le gaz arrive au point d impact du faisceau sur la cible, à la qualité et quantité souhaitées ; ce qui impose de fortes exigences au niveau de l approvisionnement. Ainsi par exemple en découpe laser avec oxygène, une robinetterie exempte de traces d huile ou de graisse est indispensable, et en découpe par fusion utilisant de l azote à des pressions supérieures, tuyaux et raccords doivent être conçus pour des pressions de service jusqu à 40 bars. Une exécution adéquate des raccords et des tuyaux garantit la pureté nécessaire du gaz lors de la purge du canal du faisceau. Pour les applications de soudage, le concept d approvisionnement de gaz LASAL TM, équipé d un contrôle de défaut de gaz, est à disposition et permet une alimentation sans interruption par commutation automatique. En cas d exigences spécifiques, il est souvent intégré un approvisionnement sur place à l alimentation de gaz existante via un mélangeur. Le laser impose des exigences particulières au système d approvisionnement de gaz Pour que le laser fonctionne parfaitement, le système d approvisionnement de gaz et tous les composants associés doivent répondre à des normes qualitatives élevées. Malgré un gaz de haute qualité, des opérateurs bien formés et un laser très sophistiqué, l investissement global peut s avérer non rentable lorsque le système d alimentation n est pas conçu ni installé de manière optimale. Le devoir le plus important du système gaz est la distribution du gaz en conservant la pureté tout le long du parcours jusqu au laser. En régime CO 2, la cavité du laser utilise un gaz de résonance (ou gaz lasant). C est ici que résident les plus hautes exigences en termes de pureté. Même de faibles quantités d impuretés engendrent une pellicule sur les miroirs, impliquant alors une baisse de puissance laser et une détérioration de la fiabilité. Dans un système aux normes élevées vis-à-vis de l étanchéité et de la pureté interne, les gaz d assistance doivent également être correctement distribués pour atteindre un résultat de production optimum. Détendeurs pour gaz laser Le réglage du gaz doit s effectuer en deux étapes pour garantir une stabilité de pression. Les détendeurs doivent disposer d une membrane en acier inoxydable et d une vanne de purge.

13 La sécurité et la qualité sont des priorités chez nous. Vous pouvez vous fier à notre grande expérience dans l utilisation des gaz. Détendeurs pour gaz de procédé Les détendeurs doivent être construits pour un écoulement de gaz suffisamment élevé en pression et en débit. Cela vaut essentiellement pour l azote, lors d un découpage laser de l acier inoxydable. Vannes de purge Concernant le remplacement des bouteilles et des cadres, le système doit pouvoir être purgé au moyen de vannes de purge, afin d empêcher toute entrée d impuretés dans le circuit. Filtres Des filtres à particules pour gaz laser sont recommandés en tant que sécurité supplémentaire, pour éviter la pénétration de particules dans le résonateur. Tubes et tuyaux Carbagas préconise l usage de tubes ou tuyaux inoxydables, exempts d huile ou de graisse. Dans certains cas cependant, on peut avoir recours à des tuyaux en cuivre, résistant aux huiles et aux graisses ; toutefois, ceux-ci ne sont pas appropriés aux hautes pressions lors de découpe à l azote. Les tuyaux d alimentation gaz ne doivent être employés que pour des distances les plus courtes possibles. Installation de tuyauterie L installation de tubulures en acier inoxydable s applique dans le procédé de soudage TIG orbital. L intérieur du tube ou tuyau doit être protégé par un gaz appelé aussi «Formiergas», pour éviter toute oxydation. Cela vaut également pour le brasage de tubes en cuivre. Les accouplements à vis par bague de serrage sont utilisés en première ligne pour le raccordement d armatures. L ensemble du système doit être contrôlé sur son étanchéité avant sa mise en service.

14 Nos services Télésurveillance de citerne par Carbagas 1 1 Vous avez donc tout loisir de travailler sans interruption de production et sans devoir vous préoccuper des commandes et livraisons de gaz Lorsque le niveau de liquide stocké (gaz en l occurrence) atteint un certain niveau, un signal d alarme se déclenche chez Carbagas par l intermédiaire du réseau téléphonique. Le département Logistique de Carbagas traite l alarme d alimentation et 3 4 organise le réapprovisionnement par véhicule-citerne, pour le remplissage de votre réservoir. Le principe de surveillance à distance des citernes de gaz par Carbagas est simple : lorsque vous consommez du gaz, le niveau de liquide baisse dans le réservoir, lequel est relié au dispositif de télésurveillance de Carbagas et préréglé à un certain niveau de remplissage minimum. En atteignant cette mesure-repère, un signal est déclenché et transmis par le réseau téléphonique a Carbagas. La logistique de Carbagas envoie alors un véhicule-citerne afin de remplir le réservoir de gaz. Approvisionnement en gaz fiable et sécurisé Les avantages de la télésurveillance et du service de livraison automatique sont évidents. Vous ne risquez ni une défaillance d approvisionnement gazeux ni ne devez contrôler par vous-même le niveau de remplissage. Commandes et livraisons se déroulent sans que vous ne vous occupiez de rien, afin que vous puissiez vous consacrer entièrement à votre métier principal. Si besoin est, vous accédez aux données de votre réservoir de stockage via votre PC. Vous pouvez y consulter la pression, le niveau de remplissage, l évolution des consommations sur une période déterminée, comparer les consommations mensuelles ou trimestrielles, rechercher les bulletins de livraison et plus encore. Avantages de la télésurveillance surveillance automatique du réservoir par Carbagas gaz disponible en tout temps possibilité d enregistrement de données supplémentaires, spécifiques au client sauvegarde centralisée et disponibilité de toutes les données relatives à la citerne

15 Une gamme complète de prestations de services vous aide à vous concentrer pleinement sur vos tâches et objectifs. Carbagas vous procure plus qu une simple fourniture de gaz en quantité et qualité. Profitez de la palette des services que nous vous offrons. Conseils en approvisionnement de gaz laser Afin que votre installation laser puisse être exploitée de façon économique, il est indispensable que l installation de gaz réponde aux exigences de pressions, volumes et qualités. Nos spécialistes vous conseillent dans le choix d une fourniture de gaz optimale pour vos machines laser. Conception et installation Les installations sont montées par des professionnels certifiés de Carbagas. À cet égard, matériaux et techniques employés sont parfaitement adaptés aux spécifications et applications prédéfinies par le fabricant de machines laser. La pureté des gaz, indiquée par le constructeur de lasers, réclame des exigences correspondantes en matière de robinetterie et accessoires de tuyauterie et d usinage. Service et maintenance Des contrôles réguliers du système gazeux veillent à la fiabilité opérationnelle et à un environnement de travail sécurisé. Et pour assurer la sécurité à tout moment, les pièces défectueuses ou usées sont remplacées. Carbagas vous propose une vaste offre de services : contrôle d étanchéité de l installation de gaz contrôle de fonctionnement des composants individuels analyse des qualités de gaz vérification quant aux aspects Sécurité prestations de services sur mesure et d autres Formation Carbagas propose à ses clients des cours d ordre général en matière de sécurité gaz ou des cours spécifiques en sécurité et technique gaz, adaptés à tout poste de travail.

16 Siège principal Carbagas SA Hofgut 3073 Gümligen Tél Fax Centres régionaux Berne Waldeggstrasse Berne Liebefeld Tél Fax Bâle Kohlenstrasse Bâle Tél Fax Zurich Klotenerstrasse Rümlang Tél Fax Lausanne Rue du Grand-Pré Lausanne 16 Tél Fax CG-SS009f/06/2011/av Carbagas est une filiale du groupe Air Liquide, le leader mondial des gaz pour l industrie, la santé et l environnement. Air Liquide est présent dans 80 pays avec collaborateurs. Oxygène, azote, hydrogène, gaz rares sont au cœur du métier d Air Liquide, depuis sa création en À partir de ces molécules, Air Liquide réinvente sans cesse son métier pour anticiper les défis de ses marchés présents et futurs. Le Groupe innove au service du progrès, tout en s attachant à allier croissance dynamique et régularité de ses performances.