Brevet FR2667528A1 — publié le 19920410

La présente invention est relative au travail au laser. Elle s'applique en particulier au travail au laser dans des tubes de petits diamètres, par exemple au soudage de manchettes de réparation dans des tubes d'un générateur de vapeur d'un réacteur nucléaire à eau pressurisée. Il a déjà été proposé de réaliser des soudures circulaires dans des tubes de petits diamètres en transportant un faisceau laser dans une tête de travail positionnée dans le tube et en focalisant ce faisceau sur le point de travail après passage à travers une série de lentilles et renvoi par un miroir incliné à 450 Après un certain temps de travail, les vapeurs métalliques et les projections dues au soudage, ainsi que les poussières, créent sur le miroir, que l'on ne peut pas observer directement, un dépôt qui absorbe une partie de l'énergie du faisceau incident. L'énergie disponible pour le soudage est réduite d'autant, et la qualité des soudures peut s'en ressentir. L'invention a pour but de perfectionner ce procédé de façon à pouvoir surveiller l'état du miroir de renvoi, et éventuellement à corriger automatiquement la puissance de sortie du laser. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de travail au laser par focalisation d'un faisceau laser sur un point de travail par l'intermédiaire d'un miroir de renvoi, caractérisé en ce qu'on utilise un miroir de renvoi partiellement réfléchissant qui laisse passer une proportion faible et déterminée du faisceau laser, et l'on mesure l'intensité lumineuse ayant traversé le miroir. Suivant d'autres caractéristiques : - on compare ladite intensité lumineuse à une valeur de référence, et on commande la puissance de sortie du laser de façon à annuler l'écart - on limite la puissance de sortie du laser à une valeur maximale. L'invention a également pour objet un appareil de travail au laser destiné à la mise en oeuvre d'un tel procédé. Cet appareil, du type comprenant une tête de travail, un laser, et des moyens de transport et de focalisation du faisceau laser comprenant un miroir de renvoi, est caractérisé en ce que le miroir de renvoi est partiellement réfléchissant et laisse passer une proportion faible et déterminée du faisceau laser, et en ce que l'appareil comprend un capteur d'intensité lumineuse qui reçoit la lumière ayant traversé le miroir. Un exemple de mise en oeuvre de l'invention va maintenant être décrit en regard du dessin annexé, dont la figure unique représente schématiquement un appareil de travail au laser conforme à l'invention. L'appareil représenté au dessin est destiné à réaliser des soudures circulaires à l'intérieur d'un tube de petit diamètre (non représenté). Il comprend essentiellement un laser de puissance 1 du type YAG et une tête de travail 2 délimitée par une enveloppe tubulaire et munie de moyens (non représentés) de centrage et de positionnement dans le tube. Le faisceau laser est véhiculé dans la tête 2 par une fibre optique 3. A la sortie de celle-ci, le faisceau est collimaté par une lentille 4 et focalisé par une lentille 5 sur le point de travail 6, après réflexion sur un miroir de renvoi 7 incliné à 450 et passage à travers une ouverture latérale 8 de la tête 2. Le miroir 7 est un miroir partiellement réfléchissant qui, à la longueur d'onde (1,06 micromètre dans cet exemple) du faisceau laser, réfléchit la majeure partie, par exemple 99 à 99,9%, du faisceau incident et en laisse passer le reste, soit 0,1 à 1%. Le miroir 7 est monté dans la tête 2 au moyen d'un support 9 qui présente une lumière axiale 10. Dans cette dernière est positionné un capteur photoélectronique 11 qui reçoit la lumière ayant traversé le miroir 7. Ce capteur émet alors sur une ligne 12 un signal électrique proportionnel à l'intensité lumineuse qu'il reçoit. Ce signal est reçu par un convertisseur 13, lequel émet vers un régulateur 14, via une ligne 15, un signal compatible avec ce régulateur. A son tour, le régulateur 14 compare ce signal à un signal de référence, et il émet sur une ligne 16, vers le laser 1, un signal de commande qui augmente la puissance de sortie de ce laser jusqu'à annulation de l'écart entre les deux valeurs comparées. Au début de l'utilisation de la tête 2, le miroir 7 est propre et le laser 1 est réglé sur une puissance de sortie nominale, ce qui fournit la valeur de référence au régulateur 14. Au fur et à mesure du dépôt sur le miroir de particules dues au soudage et de poussières, la part du faisceau qui est réfléchie diminue, et la part du faisceau qui traverse le miroir diminue en même temps. La mesure de l'intensité du faisceau ayant traversé le miroir fournit donc une indication de l'état de propreté de celui-ci. Grâce à l'augmentation de la puissance de sortie du laser commandée automatiquement pour compenser la baisse d'intensité du faisceau reçu par le capteur 11, la puissance effectivement reçue au point de travail peut être maintenue constante sur une durée prolongée, ce qui améliore la reproductibilité des soudures réalisées. Pour éviter tout risque de dégradation des lentilles 4, 5 et du miroir 7, il est prévu des moyens appropriés limitant la puissance de sortie du laser à une valeur maximale prédéterminée. L'invention peut s'appliquer à tous les procédés de travail au laser : traitement thermique, coupage, usinage, nettoyage, etc. REVENDICATIONS 1. Procédé de travail au laser par focalisation d'un faisceau laser sur un point de travail (6) par l'intermédiaire d'un miroir de renvoi (7), caractérisé en ce qu'on utilise un miroir de renvoi partiellement réfléchissant qui laisse passer une proportion faible et déterminée du faisceau laser, et l'on mesure l'intensité lumineuse ayant traversé le miroir. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en qu'on compare ladite intensité lumineuse à une valeur de référence, et on commande la puissance de sortie du laser (1) de façon à annuler l'écart. 3. Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce qu'on limite la puissance de sortie du laser (1) à une valeur maximale. 4. Appareil de travail au laser, du type comprenant une tête de travail (2), un laser (1), et des moyens (3,4,5,7) de transport et de focalisation du faisceau laser comprenant un miroir de renvoi (7), caractérisé en ce que le miroir de renvoi est partiellement réfléchissant et laisse passer une proportion faible et déterminée du faisceau laser, et en ce que l'appareil comprend un capteur d'intensité lumineuse (11) qui reçoit la lumière ayant traversé le miroir. 5. Appareil suivant la revendication 4, caractérisé en ce que le capteur (11) est associé à des moyens (14) pour comparer l'intensité lumineuse qu'il reçoit à une valeur de référence et pour émettre vers le laser (1) un signal de commande de puissance de sortie tendant à annuler l'écart. 6. Appareil suivant la revendication 5, ca ractérisé en ce qu'il comprend des moyens de limitation de la puissance de sortie du laser (1). 7. Appareil suivant l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend une tête de travail tubulaire (2) dans laquelle seront montés le miroir (7) et le capteur (11).