Le soudage par faisceau laser (LBW) utilise un faisceau laser focalisé pour fondre et assembler le métal. Comme la chaleur est très concentrée, le LBW peut offrir un soudage rapide, une zone affectée thermiquement (ZAT/HAZ) réduite (la zone près du cordon qui chauffe), moins de déformation et un cordon propre—en particulier sur les tôles fines à moyennes.
Le LBW a deux modes principaux : le mode conduction et le mode keyhole (capillaire). Le mode obtenu dépend surtout de la densité de puissance (combien de puissance est concentrée dans le spot).
Ce guide s’adresse aux ateliers, sous-traitants, et équipes de production. Il explique comment fonctionne le LBW, quels réglages comptent le plus, comment corriger les défauts fréquents, et comment choisir entre un système portatif et un système robotisé.
Vidéo : démonstration et explication du soudage par faisceau laser.
À retenir
- Conduction vs keyhole : c’est un choix de “densité de puissance” : en conduction, on fond surtout la surface puis la pénétration se fait par diffusion thermique ; en keyhole, le faisceau est assez intense pour vaporiser une petite quantité de métal et créer un micro “tunnel” qui permet un soudage plus profond.
- La plupart des défauts viennent d’une “fenêtre procédé” trop étroite : porosité, sous-coupe, manque de résistance et mauvaise couleur signifient souvent que l’équilibre entre puissance, vitesse, focus, gaz et wobble n’est pas stable.
- L’assemblage et la propreté sont critiques : le LBW pardonne moins les jeux, les surfaces sales et un gaz de protection instable que de nombreuses méthodes à l’arc.
- Le wobble (oscillation) est un levier puissant : il aide à contrôler la largeur du cordon et, dans beaucoup de cas, augmente la tolérance aux petites variations de jeu.
- Le choix de l’équipement dépend du flux de production : le portatif est flexible ; le robotisé est répétable et mieux adapté au volume.
1) Qu’est-ce que le soudage par faisceau laser (LBW) ?
Le soudage par faisceau laser est un procédé de soudage par fusion. Un laser est focalisé sur la ligne de joint. Le métal fond, et à mesure que le faisceau avance, le bain se solidifie pour former le cordon.
La grande différence avec de nombreuses méthodes à l’arc, c’est la forme de l’apport thermique : un laser peut concentrer beaucoup d’énergie dans une zone très petite. C’est pourquoi le LBW peut souder vite tout en limitant la diffusion de chaleur.
Dans de nombreuses usines, le LBW est réalisé avec des systèmes de soudage laser fibre. Le faisceau est transmis par une fibre jusqu’à la tête, puis focalisé par des lentilles. Beaucoup de têtes supportent aussi le wobble/oscillation et des “recettes” de réglages enregistrées.
Où le LBW est le plus utilisé
Le LBW est particulièrement pertinent quand vous recherchez vitesse, faible déformation et qualité stable :
- Fabrication de tôlerie (capots, armoires, équerres)
- Pièces automobiles et transport
- Structures et sous-ensembles aéronautiques
- Pièces métalliques électroniques et assemblages de précision
- Lignes de production robotisées ou sur portiques
2) Conduction vs keyhole : deux modes de soudage
Le LBW fonctionne principalement selon deux modes. Le mode dépend de la densité de puissance (puissance divisée par la surface du spot au niveau de la pièce). En clair : un spot plus petit ou une puissance plus élevée augmente la densité de puissance.
Mode conduction (fusion de surface)
En mode conduction, le faisceau fond la surface et la chaleur diffuse vers l’intérieur. Les soudures sont souvent plus larges et moins profondes. C’est utile si l’aspect est prioritaire et qu’une grande pénétration n’est pas nécessaire.
Mode keyhole (soudage profond)
En mode keyhole, le faisceau est suffisamment intense pour vaporiser une petite quantité de métal. Cela crée un minuscule “tunnel” (keyhole/capillaire). L’énergie pénètre plus profondément et la soudure peut devenir étroite et très pénétrante.
Ce que cela implique en atelier
- Tôle fine + grande vitesse : le mode keyhole est souvent choisi pour obtenir la pénétration à cadence de production.
- Cordons esthétiques : le mode conduction peut être utilisé pour des soudures peu profondes et plus “douces”.
- La stabilité est clé : le keyhole est puissant mais plus sensible. S’il devient instable, vous pouvez voir de la porosité, des projections ou une pénétration irrégulière.
3) Le LBW en 60 secondes : le procédé, simplement
Voici le déroulé du LBW, en étapes claires :
- Générer le faisceau : la source laser produit la puissance.
- Transmettre le faisceau : la fibre amène le faisceau à la tête de soudage.
- Focaliser : les lentilles créent un spot réduit sur le joint.
- Créer le bain : conduction ou keyhole selon la densité de puissance.
- Protéger : le gaz de protection limite l’oxydation et les défauts.
- Avancer régulièrement : une vitesse stable (main ou robot) stabilise le cordon.
- Solidifier : le bain refroidit et forme le cordon final.
La plupart des réglages (puissance, vitesse, focus, gaz, wobble, fil) ont un même objectif : stabiliser le bain et maîtriser sa géométrie.
4) Les 6 réglages qui pilotent la qualité du cordon
Beaucoup d’ateliers cherchent “un réglage parfait”. En réalité, le LBW est un équilibre. Il faut viser une zone stable (“sweet spot”) où le bain reste régulier et le cordon constant.
Réglage 1 — Puissance laser (et sa concentration)
Effet : l’énergie délivrée par seconde. Avec la taille du spot, elle détermine la densité de puissance.
Trop élevé : perçage (tôle fine), projections, sous-coupe, forte coloration.
Trop faible : soudure faible, manque de fusion, pénétration insuffisante.
Règle rapide : si vous voulez plus de pénétration, ne montez pas seulement la puissance — vérifiez d’abord la vitesse et le focus.
Réglage 2 — Vitesse d’avance
Effet : l’énergie par unité de longueur.
Trop lent : plus de chaleur, cordon plus large, coloration/oxydation accrue et risque de déformation.
Trop rapide : manque de fusion et faible pénétration.
Règle rapide : de petits ajustements de vitesse résolvent beaucoup de problèmes sur tôle fine.
Réglage 3 — Position de focalisation (focus)
Effet : la taille du spot en surface, donc la densité de puissance.
Focus trop “dans” la matière : plus de pénétration, mais risque de perçage sur tôle fine.
Focus au-dessus de la surface : soudure plus large et moins profonde ; l’aspect peut être correct mais la racine peut être plus faible.
Règle rapide : utilisez une méthode standardisée pour régler le focus (même référence à chaque fois).
Réglage 4 — Gaz de protection (type + débit + distance buse)
Effet : l’oxydation (couleur), la qualité de surface et, souvent, le risque de porosité.
Un mauvais apport de gaz ressemble souvent à : une couleur noire/bleue, un cordon rugueux, plus de projections, ou des résultats instables.
Règle rapide : traitez le gaz comme un vrai paramètre procédé. Stabilisez le débit et évitez les turbulences.
Exemple : pour de l’inox fin, beaucoup de réglages utilisent l’azote comme point de départ avec ≥ 20 L/min (à valider par essais selon pièce et joint).
Réglage 5 — Wobble / oscillation (micro-mouvement rapide du faisceau)
Le wobble signifie que le faisceau décrit un petit motif (par exemple, de petits cercles ou un va-et-vient) pendant le soudage.
Effet : largeur du cordon, répartition thermique et, souvent, tolérance à de petits variations de jeu.
Trop étroit : plus sensible à l’assemblage ; procédé “pointu” et peu tolérant.
Trop large : perte possible de pénétration et de résistance.
Règle rapide : essayez d’élargir votre fenêtre stable avec le wobble avant d’augmenter encore la puissance.
Réglage 6 — Apport de fil (quand il faut combler ou renforcer)
L’apport de fil ajoute du métal d’apport. Cela aide quand le joint présente de petits jeux ou quand vous avez besoin d’un cordon plus “plein” et plus résistant.
Trop de fil : cordon trop haut, mauvais mouillage, surface irrégulière.
Pas assez de fil : sous-remplissage, faible renfort, faible tolérance au jeu.
Règle rapide : le débit de fil doit être cohérent avec puissance et vitesse. Considérez-les comme un ensemble.
5) Règles d’assemblage : pourquoi ça échoue en atelier
Dans de nombreux cas, les problèmes de LBW ne viennent pas du laser. Ils viennent du joint : jeux, désalignement, saleté et gaz instable.
Règle 1 : maîtrisez le jeu avant de “chasser” la puissance
Si le jeu varie le long du cordon, le bain doit “ponter” des conditions différentes. Cela mène souvent à :
- pénétration irrégulière
- sous-coupe
- manque de fusion
- poches de porosité
Le wobble peut aider dans beaucoup de cas, mais il ne remplace pas une bonne préparation du joint.
Règle 2 : nettoyez au plus près du moment de soudage
Huile, peinture, oxydes et humidité peuvent générer des défauts. Pour l’aluminium, le nettoyage est encore plus critique.
Règle 3 : rendez la géométrie des bords régulière
Les bavures et bords irréguliers créent des micro-jeux et rendent le procédé instable.
Règle 4 : considérez le bridage comme un paramètre procédé
Le bridage stabilise l’alignement et limite les mouvements liés à la chaleur. Il rend aussi les résultats plus répétables.
6) Notes par matériau (inox / acier carbone / aluminium / galvanisé)
Acier inoxydable (304/316 et similaires)
L’inox est souvent un bon candidat pour le LBW. Avec un gaz de protection stable et des réglages corrects, vous obtenez des cordons propres et une bonne résistance.
Astuce simple : si vous voyez une forte coloration persistante, vérifiez l’apport de gaz et réduisez la chaleur “inutile” (la vitesse et le wobble comptent souvent plus que “plus de puissance”).
Fenêtre de démarrage simple pour l’inox
- Gaz de protection : N₂ ≥ 20 L/min (point de départ)
- Focus : 0 mm (à la surface) comme référence de départ fréquente
- Largeur de wobble : augmenter progressivement avec l’épaisseur
Validez toujours sur votre type de joint, votre bridage et l’exigence de résistance/aspect.
Acier carbone / acier doux
L’acier carbone se soude généralement bien en LBW. Un gaz stable et un déplacement régulier restent essentiels. Certaines nuances peuvent être sensibles aux variations thermiques dans la ZAT : testez et validez si vous avez des exigences strictes.
Aluminium (séries 1xxx/3xxx/5xxx/6xxx)
L’aluminium est souvent plus difficile car il réfléchit davantage l’énergie laser et diffuse très vite la chaleur. Il est aussi sensible aux oxydes et contaminations, donc la porosité est plus fréquente.
Règle simple : si la porosité est le problème principal, corrigez d’abord “l’amont” : nettoyage et gaz stable. Ensuite, utilisez focus et wobble pour élargir la fenêtre stable avant d’augmenter encore la puissance.
Tôle galvanisée (acier zingué)
La tôle galvanisée peut être soudée, mais le comportement du zinc rend le procédé sensible. Assurez une bonne ventilation, testez les réglages et validez la qualité selon votre revêtement et votre joint.
7) Une meilleure méthode : construire une “fenêtre procédé”
Un LBW de qualité, ce n’est pas une recette magique unique. C’est une plage de réglages stables adaptée à votre famille de pièces.
- Définir le joint : recouvrement/bout à bout/angle, tolérance au jeu, et exigence de résistance/aspect.
- Choisir le mode : conduction pour peu profond/esthétique ; keyhole pour pénétration et vitesse.
- Démarrer avec une base : puissance, vitesse, focus, gaz, wobble et fil (si nécessaire).
- Faire un petit plan d’essais : changer un paramètre à la fois et noter les résultats.
- Verrouiller bridage et nettoyage : les traiter comme partie intégrante de la recette.
- Sauvegarder la recette : conserver quelques réglages validés par épaisseurs courantes.
8) Problèmes courants & correctifs rapides (check-list)
Utilisez cette section comme guide quotidien de dépannage : symptôme → cause probable → correctif rapide.
1) Porosité (trous dans la soudure)
Symptôme : micro-trous, bulles, résistance faible.
Causes probables : surface contaminée, gaz instable, keyhole instable.
Correctifs rapides : nettoyer plus près du soudage ; stabiliser le gaz ; ajuster vitesse/focus/wobble pour élargir la fenêtre stable.
2) Manque de fusion / soudure faible
Symptôme : aspect “soudé” mais rupture lors des essais.
Causes probables : énergie insuffisante au joint, vitesse trop élevée, focus incorrect, assemblage mauvais.
Correctifs rapides : ralentir légèrement ; recontrôler le focus ; améliorer l’assemblage ; utiliser un fil d’apport si le jeu est inévitable.
3) Sous-coupe (rainure au bord du cordon)
Causes probables : densité d’énergie trop élevée ou mauvais équilibre puissance/vitesse.
Correctifs rapides : réduire l’apport thermique (petite hausse de vitesse ou ajustement du focus) ; adapter la largeur de wobble à l’épaisseur.
4) Forte coloration / cordon noir
Causes probables : gaz qui protège mal le bain, trop de chaleur, surface sale.
Correctifs rapides : stabiliser débit/distance de buse ; augmenter légèrement la vitesse ; améliorer le nettoyage.
5) Projections / cordon instable
Causes probables : keyhole instable, déplacement irrégulier, optiques encrassées.
Correctifs rapides : rééquilibrer puissance/vitesse/focus ; utiliser le wobble pour stabiliser ; améliorer la régularité de déplacement ; inspecter les optiques.
9) Portatif vs robotisé : comment choisir
Le choix devient simple avec une question : avons-nous besoin de flexibilité, ou de répétabilité en production ?
Option A : soudage laser portatif (travaux flexibles)
Les systèmes portatifs conviennent aux pièces variées, aux petites séries, à la réparation et aux ateliers où les jobs changent souvent.
Quand le portatif gagne : vous avez besoin de flexibilité et de mise en œuvre rapide.
Option B : soudage robotisé / laser 3D (production répétable)
Le robot assure une vitesse stable, une trajectoire stable et une qualité stable sur de longues séries.
Quand le robotisé gagne : vous avez besoin d’un débit constant, d’une qualité répétable et d’un temps de cycle prévisible.
Option C : plateformes portatives multifonctions
Certains ateliers préfèrent une plateforme portative qui intègre aussi le nettoyage ou la découpe pour fluidifier le flux de travail.
10) Sécurité et conseils de production
Le soudage laser industriel utilise souvent des lasers de forte puissance. La sécurité est obligatoire : portez les lunettes adaptées, contrôlez la zone de travail et appliquez les procédures de sécurité.
Pour la stabilité en production, mettez en place un système répétable : nettoyage constant, bridage constant, gaz stable et recettes de réglages enregistrées.
11) FAQ
Q1 : Qu’est-ce que le soudage par faisceau laser (LBW) ?
C’est une méthode de soudage qui utilise un faisceau laser focalisé pour fondre et assembler le métal le long d’un joint.
Q2 : Quelle est la différence entre conduction et keyhole ?
La conduction fond la surface avec une pénétration faible. Le keyhole apparaît à plus forte densité de puissance et permet une pénétration plus profonde.
Q3 : Pourquoi les soudures deviennent-elles noires ?
Le plus souvent, le gaz de protection est instable, l’apport thermique est trop élevé, ou la surface est sale.
Q4 : Pourquoi l’aluminium est-il plus sujet à la porosité ?
Parce que l’aluminium est sensible aux oxydes et contaminations, et sa fenêtre procédé peut être étroite. Le nettoyage et un gaz stable aident beaucoup.
Q5 : Quand utiliser le wobble ?
Quand vous avez besoin d’un cordon plus large, d’un procédé plus stable, ou d’une meilleure tolérance aux petites variations de jeu.
Q6 : Quand utiliser un fil d’apport ?
Quand il faut combler un jeu ou renforcer le cordon, surtout si l’assemblage n’est pas parfait.
Q7 : Portatif vs robotisé : qu’est-ce qui décide ?
Le portatif est flexible. Le robotisé est répétable et mieux adapté aux volumes.
