Gaz industriel: découpe laser, oxycoupage, plasma, soudage, etc.

Dans l’industrie, on trouve principalement deux grandes familles de sources laser : les lasers CO2 et les lasers à solides (lasers Nd :YAG, lasers à disque et lasers à fibre).

A eux deux, ils permettent de travailler tous les matériaux (métaux, verre, bois, composite, plastique, céramique…) et couvrent de nombreuses applications (découpe, soudage, perçage, marquage, rechargement, traitement de surface, nettoyage…).

Ils constituent un outil industriel associant qualité et rapidité.

Les gaz lasants et les gaz d’assistance jouent un rôle crucial pour obtenir les meilleurs résultats et une productivité élevée.

Si les lasers à solide fonctionnent sans gaz lasants, le laser CO2, dit ‘à gaz’ car son milieu actif est un mélange de gaz (contenant du CO2), nécessite l’utilisation de gaz source pour le laser. Les gaz lasants sont le dioxyde de carbone (CO2), l’azote (N2 ) et l’hélium (He). Pour certains lasers CO2, il est nécessaire d’ajouter des éléments comme le monoxyde de carbone (CO) ou l’hydrogène (H2).
 

En fonction de l’application (découpe ou soudage laser), différents gaz d’assistance sont requis. L’amener coaxiale d’un gaz d’assistance dans la buse va favoriser l’évacuation du matériau fondu.

Le faisceau laser constitue un outil idéal pour la découpe de matériaux plats et peu épais, un outil qui autorise une incroyable précision.

Le choix de l'oxygène ou de l'azote pour la découpe laser est fonction des critères de qualité exigés pour l'application. La réaction de l’oxygène avec le fer de l’acier libère de la chaleur (réaction dites exothermique) et va permettre d’obtenir des vitesses de coupe plus importantes qu’avec de l’azote. Il est à noter que plus l’oxygène est pur, plus les vitesses de coupes sont importantes ! L’oxygène est donc le gaz d’assistance de prédilection pour les aciers non ou faiblement alliés.

Cependant, il se forme sur la surface de la coupe une fine pellicule d’oxydes qui peut être gênante lors d’une opération de peinture après coupage.

Lors du coupage d’acier inoxydable, la couche d’oxyde obtenue, avec de l’oxygène comme gaz de protection, peut altérée la résistance à la corrosion de l’acier.

On utilise alors de l’azote comme gaz d’assistance, qui n’a qu’une action mécanique, pour tout les matériaux comme les inoxydables, les alliages d’aluminium ou les aciers devant être peint. C’est ce qu’on appelle “ la coupe blanche ”.

Des matériaux sensibles tels que le titane ou le zirconium doivent être mis à l'abri de l'oxygène et de l'azote, c'est à dire de l'air ambiant. On découpe donc ces matériaux avec de l'argon de grande pureté, de préférence dans une chambre remplie d'argon (boite à gants).

En soudage laser, on utilise généralement l'argon, l'azote ou l'hélium pour la protection des soudures.

Le choix du gaz de protection est très important pour la qualité des soudures car son interaction avec le faisceau laser est déterminante pour l’apport d’énergie dans la pièce.