ISO 23493:2020
(Main)Welding and allied processes — Process specification for laser-arc hybrid welding for metallic materials
Welding and allied processes — Process specification for laser-arc hybrid welding for metallic materials
This document outlines the equipment and operator qualification needed for laser-arc hybrid welding, and recommends butt, fillet and flange joint preparations and consumables suitable for use with this process. It also gives an overview of the steps to take during equipment set-up, procedure specification, workpiece set-up immediately prior to welding, and after welding once inspecting and testing the welds. This document applies to laser-arc hybrid welding of steels, aluminium and its alloys. This document does not apply to hybrid processes where laser beam welding is hybridized with another welding process not using an electric arc as its heat source.
Soudage et techniques connexes - Descriptif du procédé pour le soudage hybride laser-arc des matériaux métalliques
Le présent document décrit le matériel et la qualification de l'opérateur nécessaires pour le soudage hybride laser-arc, et donne des recommandations pour les préparations de joints et les produits consommables pour les assemblages bout à bout, les assemblages d'angle et les assemblages à bords relevés, adaptés à l'application de ce procédé. Il fournit également un aperçu des mesures à prendre lors du montage du matériel, de l'application du descriptif du mode opératoire, du montage de la pièce immédiatement avant le soudage, et après le soudage lors de l'inspection et des essais des soudures. Le présent document s'applique au soudage hybride laser-arc des aciers, de l'aluminium et de ses alliages. Le présent document ne s'applique pas aux procédés hybrides, où le soudage par faisceau laser est associé à un autre procédé de soudage qui n'utilise pas d'arc électrique comme source de chaleur.
General Information
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Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 23493
First edition
2020-11
Welding and allied processes —
Process specification for laser-arc
hybrid welding for metallic materials
Soudage et techniques connexes - Descriptif du procédé pour le
soudage hybride laser-arc des matériaux métalliques
Reference number
ISO 23493:2020(E)
©
ISO 2020
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ISO 23493:2020(E)
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Published in Switzerland
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ISO 23493:2020(E)
Contents Page
Foreword .iv
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Safety . 1
5 Welding operator qualification . 2
6 Laser-arc hybrid welding equipment . 2
7 Shielding gas . 3
8 Joint design and preparation . 3
9 Wire selection . 6
10 Preparation prior to welding. 6
10.1 Handling of work piece . 6
10.1.1 Work piece condition inspection . 6
10.1.2 Cleaning before welding . 7
10.2 Assembling and fixturing . 7
10.3 Equipment status checking . 7
11 Torch design . 7
12 Welding procedure specification and qualification . 8
13 Welding parameters. 9
14 Weld quality inspection and acceptance .11
15 Weld properties determination and acceptance.11
Bibliography .12
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ISO 23493:2020(E)
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out
through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical
committee has been established has the right to be represented on that committee. International
organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.
ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of
electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are
described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular, the different approval criteria needed for the
different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the
editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www .iso .org/ directives).
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of
any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or
on the ISO list of patent declarations received (see www .iso .org/ patents).
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation of the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and
expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to the
World Trade Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT) see www .iso .org/
iso/ foreword .html.
This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 44, Welding and allied processes,
Subcommittee SC 10, Quality management in the field of welding.
Any feedback or questions on this document should be directed to the user’s national standards body. A
complete listing of these bodies can be found at www .iso .org/ members .html.
Official interpretations of ISO/TC 44 documents, where they exist, are available from this page: https://
committee .iso .org/ sites/ tc44/ home/ interpretation .html.
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 23493:2020(E)
Welding and allied processes — Process specification for
laser-arc hybrid welding for metallic materials
1 Scope
This document outlines the equipment and operator qualification needed for laser-arc hybrid welding,
and recommends butt, fillet and flange joint preparations and consumables suitable for use with this
process.
It also gives an overview of the steps to take during equipment set-up, procedure specification,
workpiece set-up immediately prior to welding, and after welding once inspecting and testing the welds.
This document applies to laser-arc hybrid welding of steels, aluminium and its alloys.
This document does not apply to hybrid processes where laser beam welding is hybridized with another
welding process not using an electric arc as its heat source.
2 Normative references
The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content
constitutes requirements of this document. For dated references, only the edition cited applies. For
undated references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.
ISO 14175, Welding consumables — Gases and gas mixtures for fusion welding and allied processes
ISO 14732:2013, Welding personnel — Qualification testing of welding operators and weld setters for
mechanized and automatic welding of metallic materials
ISO 15607, Specification and qualification of welding procedures for metallic materials — General rules
ISO 15614-14, Specification and qualification of welding procedures for metallic materials — Welding
procedure test — Part 14: Laser-arc hybrid welding of steels, nickel and nickel alloys
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 15607 and ISO 15614-14 apply.
ISO and IEC maintain terminological databases for use in standardization at the following addresses:
— ISO Online browsing platform: available at https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: available at http:// www .electropedia .org/
4 Safety
The environment condition, operation and protective measures for laser-arc hybrid welding should be
in accordance with the requirements of related standards (e.g. ISO 11553-1, ISO 13849-1, IEC 62061,
IEC 60825-1 and IEC 60825-4).
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ISO 23493:2020(E)
5 Welding operator qualification
The welding operator should receive necessary training and education and be competent to his/her
job. An operator of an automated laser-arc hybrid welding process can be qualified through one of the
different routes referred to ISO 14732:2013, Clause 4, relevant to automatic welding, namely:
a) qualification based on a welding procedure test in accordance with ISO 15614-14;
b) qualification based on a pre-production welding test in accordance with ISO 15613, ISO 15609-6
and ISO 15614-14;
c) qualification based on a production test or production sample test.
In addition, any method of qualification shall be supplemented by a test of the functional knowledge of
the welding system, referring to ISO 14732:2013, Annex A.
Furthermore, any method of qualification may be supplemented by a discretionary test of knowledge
related to welding technology, referring to ISO 14732:2013, Annex B.
6 Laser-arc hybrid welding equipment
The laser-arc hybrid welding equipment mainly includes laser generator, beam delivery system,
arc welding power source and laser-arc hybrid welding head, high precise manipulator, high precise
clamping device, seam tracking device, wire feeding unit, etc.
The equipment necessary to perform a laser-arc hybrid weld can include:
a) laser beam safety enclosure;
b) laser source;
c) laser source chiller (commonly needed);
d) arc power source;
e) beam delivery means (e.g. optical fibre);
f) welding wire feeder/delivery means (if the arc welding process uses a consumable wire);
g) beam focusing optics, and cover slide (an appropriately anti-reflection coated optical flat) and cross
jet for protection of those optics;
h) arc welding torch;
i) torch cooling (commonly needed);
j) current return lead(s);
k) equipment for setting the respective positions of the laser beam focusing optics and the arc welding
torch (e.g. torch bracketry);
l) shielding gas delivery system to weld cap (commonly, through wire feeding delivery system to arc
welding torch) and, in case of full penetration welding, weld root;
m) some form of automatic beam-to-work manipulation device, e.g. a welding robot;
n) equipment/system controls (optional: seam tracking and/or seam inspection and/or weld process
monitoring and/or control devices).
Best practice is that all equipment be the subject of regular scheduled maintenance and calibration
checks, irrespective of any other pre-, in- or post-welding monitoring carried out for quality assurance/
control purposes.
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ISO 23493:2020(E)
All equipment shall fulfil the manufacturer’s guidelines.
7 Shielding gas
All the shielding gases used for laser-arc hybrid welding shall be in accordance with ISO 14175.
The recommended gas component and flow rates are given in Table 1.
Table 1 — Recommandation for gas component and flow rates
Gas flow rate
Base metal Shielding gas
L/min
Carbon steel M20, M21, M22, M26
Stainless steel M12, M13, M22, R1 12 to 30
Aluminium alloy I1, I2, I3
NOTE When using CO laser source, argon is replaced partly by helium with following
2
condition: P < 4 kW than 30 % He; 4 kW ≤ P ≤ 6 kW than 50 % He; P > 6 kW than 70 % He.
8 Joint design and preparation
Generally, the single pass penetration that can be achieved by the laser-arc hybrid welding process is
significantly greater than that achieved by electric arc welding, depending on factors such as the laser
parameters used, welding speed, welding position, etc. Furthermore, the gap-bridging tolerance of the
process is less than that of arc welding. As such, the groove type and size for this process should be
designed taking both the penetration capability and gap-bridging tolerance of the laser in to account,
e.g. butt joint grooves with significantly broader root faces can be welded, albeit close-fitting, square-
edged root preparations are then needed.
The special groove types have been proved to be useful in application.
The grooved types are based on ISO 9692-1 for steels and ISO 9692-3 for aluminium and aluminium
alloys. It is possible, and sometimes with advantage for steel sructures, to use filler materials with
lower strength because of the high cooling rates and reduced width of the laser-arc hybrid weld seams.
The butt joint preparations for laser-arc hybrid welding are recommended in Table 2 (for single side
welding) and Table 3 (for double side welding). The fillet and flange joint preparations for laser-arc
hybrid welding are recommended in Table 4.
The butt joint grooves can be prepared by a mechanical process (machining) or high precision cutting
process (e.g. laser cutting or waterjet cutting), provided that a dimensional accuracy suitable for the
limited gap bridging tolerance of the hybrid welding process can be insured. As a guide, a maximum
butt joint gap tolerance is of the order of 5 % to 10 % of material (or, in thicker materials, root face)
thickness, depending on factors such as the material being welded, welding position and resulting weld
quality required.
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ISO 23493:2020(E)
Table 2 — Butt joint preparations for single side welding
Dimensions
Material Symbol
Thickness of
thickness in
Angle Root gap
Weld
root face
No. accordance Cross-section
illustration
with
t b c
α or β
ISO 2553
mm mm mm
1 1< t ≤ 5 — 0 ≤ b ≤ 0,3 —
2 5 < t ≤ 10 — 0 ≤ b ≤ 0,3 —
3 10 < t ≤ 16 — 0 ≤ b ≤ 0,3 —
4 16 < t ≤20 — 2 ≤ b ≤ 3 —
5 5 < t ≤ 15 3° ≤ α ≤ 20° 0 ≤ b ≤ 0,3 2 ≤ c ≤ 8
6 t > 16 30° ≤ α ≤ 45° 0 ≤ b ≤ 1 2 ≤ c ≤ 8
7 16< t ≤ 25 30° ≤ α ≤ 45° 0 ≤ b ≤ 0,1 10 ≤ c ≤ 16
8 t > 25 45° ≤ α ≤ 60° 0 ≤ b ≤ 0,1 14 ≤ c ≤ 16
9 t > 15 0 ≤ b ≤ 0,1 2 ≤ c ≤ 8
8° ≤ β ≤ 12°
10 t > 25 0 ≤ b ≤ 0,1 14 ≤ c ≤ 16
2 mm ≤ R ≤ 4 mm
11 5< t ≤ 12 15° ≤ β ≤ 30° 0 ≤ b ≤ 1 2 ≤ c ≤ 8
12 t > 12 15° ≤ β ≤ 30° 0 ≤ b ≤ 1 2 ≤ c ≤ 8
13 16< t ≤ 25 15° ≤ β ≤ 30° 0 ≤ b ≤ 0,1 14 ≤ c ≤ 16
14 t > 25 15° ≤ β ≤ 30° 0 ≤ b ≤ 0,1 14 ≤ c ≤ 16
15° ≤ β ≤ 30°
15 5< t ≤ 12 0 ≤ b ≤ 1 2 ≤ c ≤ 8
2 mm ≤ R ≤ 4 mm
15° ≤ β ≤ 30°
16 t > 12 0 ≤ b ≤ 1 2 ≤ c ≤ 8
2 mm ≤ R ≤ 6 mm
15° ≤ β ≤ 30°
17 16< t ≤ 25 0 ≤ b ≤ 0,1 14 ≤ c ≤ 16
2 mm ≤ R ≤ 4 mm
15° ≤ β ≤ 30°
18 t > 25 0 ≤ b ≤ 0,1 14 ≤ c ≤ 16
2 mm ≤ R ≤ 6 mm
NOTE 1 All of the grooves are suitable to single pass and mult-pass welding.
NOTE 2 The grooves in No. 2, 3, 4, 7, 8, 9, 10, 13, 14, 17 and 18 are subject to high-power laser beam;
NOTE 3 The groove in No. 4 is filled with pre-positioned cut wire (pieces of wire with the length of several mm) and backing plate is
required.
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ISO 23493:2020(E)
Table 3 — Joint preparations for butt welds, welded from both sides
Dimensions
Symbol
Material
Thick-ness of
thickness
Angle Root gap
in
root face
No. Cross-section Wel
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 23493
Première édition
2020-11
Soudage et techniques connexes -
Descriptif du procédé pour le soudage
hybride laser-arc des matériaux
métalliques
Welding and allied processes — Process specification for laser-arc
hybrid welding for metallic materials
Numéro de référence
ISO 23493:2020(F)
©
ISO 2020
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ISO 23493:2020(F)
DOCUMENT PROTÉGÉ PAR COPYRIGHT
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Tous droits réservés. Sauf prescription différente ou nécessité dans le contexte de sa mise en œuvre, aucune partie de cette
publication ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique,
y compris la photocopie, ou la diffusion sur l’internet ou sur un intranet, sans autorisation écrite préalable. Une autorisation peut
être demandée à l’ISO à l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.
ISO copyright office
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Tél.: +41 22 749 01 11
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Web: www.iso.org
Publié en Suisse
ii © ISO 2020 – Tous droits réservés
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ISO 23493:2020(F)
Sommaire Page
Avant-propos .iv
1 Domaine d'application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 1
4 Sécurité . 2
5 Qualification des opérateurs soudeurs . 2
6 Matériel de soudage hybride laser-arc . 2
7 Gaz de protection . 3
8 Conception et préparation des joints . 3
9 Choix du fil . 6
10 Préparation avant le soudage . 6
10.1 Manipulation de la pièce . . 6
10.1.1 Contrôle de l'état de la pièce . 6
10.1.2 Nettoyage avant soudage . 7
10.2 Assemblage et montage . 7
10.3 Vérification de l'état du matériel . 7
11 Conception de la torche . 7
12 Descriptif et qualification du mode opératoire de soudage . 9
13 Paramètres de soudage . 9
14 Contrôle de la qualité et acceptation des soudures .11
15 Détermination des propriétés et acceptation des soudures .11
Bibliographie .12
© ISO 2020 – Tous droits réservés iii
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ISO 23493:2020(F)
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est
en général confiée aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude
a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,
gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux.
L'ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier de prendre note des différents
critères d'approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été
rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir www
.iso .org/ directives).
L'attention est attirée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable
de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant
les références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de
l'élaboration du document sont indiqués dans l'Introduction et/ou dans la liste des déclarations de
brevets reçues par l'ISO (voir www .iso .org/ brevets).
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données
pour information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un
engagement.
Pour une explication de la nature volontaire des normes, la signification des termes et expressions
spécifiques de l'ISO liés à l'évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l'adhésion
de l'ISO aux principes de l’Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles
techniques au commerce (OTC), voir www .iso .org/ avant -propos.
Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 44, Soudage et technique connexes,
Sous-Comité SC 10, Gestion de la qualité dans le domaine du soudage
Il convient que l’utilisateur adresse tout retour d’information ou toute question concernant le présent
document à l’organisme national de normalisation de son pays. Une liste exhaustive desdits organismes
se trouve à l’adresse www .iso .org/ members .html.
Les interprétations officielles, lorsqu'elles existent sont disponibles depuis la page: https:// committee
.iso .org/ sites/ tc44/ home/ interpretation .html.
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NORME INTERNATIONALE ISO 23493:2020(F)
Soudage et techniques connexes - Descriptif du procédé
pour le soudage hybride laser-arc des matériaux
métalliques
1 Domaine d'application
Le présent document décrit le matériel et la qualification de l'opérateur nécessaires pour le soudage
hybride laser-arc, et donne des recommandations pour les préparations de joints et les produits
consommables pour les assemblages bout à bout, les assemblages d'angle et les assemblages à bords
relevés, adaptés à l’application de ce procédé.
Il fournit également un aperçu des mesures à prendre lors du montage du matériel, de l’application du
descriptif du mode opératoire, du montage de la pièce immédiatement avant le soudage, et après le
soudage lors de l’inspection et des essais des soudures.
Le présent document s'applique au soudage hybride laser-arc des aciers, de l'aluminium et de ses
alliages.
Le présent document ne s’applique pas aux procédés hybrides, où le soudage par faisceau laser est
associé à un autre procédé de soudage qui n'utilise pas d'arc électrique comme source de chaleur.
2 Références normatives
Les documents suivants sont cités dans le texte de sorte qu'ils constituent, pour tout ou partie de leur
contenu, des exigences du présent document. Pour les références datées, seule l'édition citée s'applique.
Pour les références non datées, la dernière édition du document de référence s'applique (y compris les
éventuels amendements).
ISO 14175, Produits consommables pour le soudage — Gaz et mélanges gazeux pour le soudage par fusion
et les techniques connexes
ISO 14732:2013, Personnel en soudage — Épreuve de qualification des opérateurs soudeurs et des régleurs
en soudage pour le soudage mécanisé et le soudage automatique des matériaux métalliques
ISO 15607, Descriptif et qualification d'un mode opératoire de soudage pour les matériaux métalliques —
Règles générales
ISO 15614-14, Descriptif et qualification d'un mode opératoire de soudage pour les matériaux métalliques —
Épreuve de qualification d'un mode opératoire de soudage — Partie 14: Soudage hybride laser-arc des
aciers, du nickel et des alliages de nickel
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent du document, les termes et les définitions de l'ISO 15607 et l'ISO 15614 14
s'appliquent.
L’ISO et l’IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en
normalisation, consultables aux adresses suivantes:
— ISO Online browsing platform: disponible à l'adresse https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: disponible à l'adresse http:// www .electropedia .org/
© ISO 2020 – Tous droits réservés 1
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ISO 23493:2020(F)
4 Sécurité
Il convient que les conditions environnementales, le fonctionnement et les mesures de protection
pour le soudage hybride laser-arc soient conformes aux exigences des normes associées (par exemple:
ISO 11553-1, ISO 13849-1, IEC 62061, IEC 60825-1 et IEC 60825-4).
5 Qualification des opérateurs soudeurs
Il convient que l'opérateur soudeur reçoive l'instruction et la formation nécessaires et soit compétent à
son poste. Un opérateur de procédé de soudage hybride laser-arc automatisé peut être qualifié suivant
l'une des méthodes prévues par l'ISO 14732:2013, Article 4, relatifs au soudage automatique, à savoir:
a) qualification sur la base d’une épreuve de qualification d’un mode opératoire de soudage
conformément à l'ISO 15614-14;
b) qualification sur la base d’un assemblage soudé de préproduction conformément à l'ISO 15613, à
l'ISO 15609-6 et à l'ISO 15614-14;
c) qualification sur la base d’un assemblage soudé de production ou sur des échantillons de production.
De plus, toute méthode de qualification doit être complétée par une épreuve portant sur la connaissance
du fonctionnement du système de soudage, en se référant à l'ISO 14732:2013, Annexe A.
En outre, toute méthode de qualification peut être complétée par une épreuve discrétionnaire portant
sur la connaissance de la technologie du soudage, en se référant à l'ISO 14732:2013, Annexe B.
6 Matériel de soudage hybride laser-arc
Le matériel de soudage hybride laser-arc comprend principalement une source laser, un système de
chemin optique, une source de courant pour le soudage à l'arc et une tête de soudage hybride laser-
arc, un manipulateur haute précision, un dispositif de fixation haute précision, un dispositif de suivi de
joint, un dévidoir de fil, etc.
Le matériel nécessaire pour effectuer une soudure hybride laser-arc peut comprendre:
a) une enceinte de sécurité pour faisceau laser;
b) une source laser;
c) un refroidisseur de source laser (généralement nécessaire);
d) une source de courant pour le soudage à l'arc;
e) un chemin optique (par exemple: fibre optique);
f) un dévidoir/moyen de distribution du fil de soudage (si le procédé de soudage à l'arc utilise un fil
fusible);
g) des optiques de focalisation de faisceau avec protection coulissante (un plan optique revêtu et
antireflet approprié) et dispositif de type «jet croisé» pour protéger ces optiques;
h) une torche de soudage à l'arc;
i) un système de refroidissement de la torche (généralement nécessaire);
j) un ou des conducteurs de retour de courant;
k) un matériel de réglage des positions respectives des optiques de focalisation du faisceau laser et de
la torche de soudage à l'arc (par exemple: accessoires de support de torche);
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ISO 23493:2020(F)
l) un système d'alimentation en gaz de protection au niveau de la soudure (généralement par
le système de distribution du fil de la torche de soudage à l'arc) et, en cas de soudage à pleine
pénétration, au niveau de la racine de la soudure;
m) une forme de dispositif de manipulation automatique du faisceau au poste de travail, par exemple:
un robot de soudage;
n) des outils de contrôle du matériel/système (facultatif: dispositifs de suivi de joint et/ou d’inspection
des soudures et/ou de surveillance du processus de soudage et/ou dispositifs de contrôle).
La bonne pratique consiste à ce que tout le matériel fasse l'objet d'une maintenance programmée
régulière et de vérifications de l'étalonnage, indépendamment de toute surveillance effectuée avant,
pendant ou après le soudage à des fins de contrôle/d'assurance qualité.
L'ensemble du matériel doit être conforme aux lignes directrices du fabricant.
7 Gaz de protection
Tous les gaz de protection utilisés pour le soudage hybride laser-arc doivent être conformes à
l'ISO 14175.
La nature des gaz et les débits recommandés sont indiqués au Tableau 1.
Tableau 1 — Recommandation pour le composant gazeux et les débits
Débit du gaz
Métal de base Gaz de protection
L/min
Acier au carbone M20, M21, M22, M26
Acier inoxydable M12, M13, M22, R1 12 à 30
Alliage d'aluminium I1, I2, I3
NOTE En cas d'utilisation d'une source de laser au CO , l'argon est remplacé en partie
2
par de l'hélium à la condition suivante: si P < 4 kW alors 30 % He; si 4 kW ≤ P ≤ 6 kW
alors 50 % He; si P > 6 kW alors 70 % He.
8 Conception et préparation des joints
En général, la pénétration monopasse qui peut être obtenue par le procédé de soudage hybride laser-
arc est sensiblement supérieure à celle obtenue par soudage à l'arc électrique, en fonction de facteurs
tels que les paramètres laser utilisés, la vitesse de soudage, la position de soudage, etc. En outre, la
tolérance de comblement des jeux de ce procédé est inférieure à celle de la soudure à l'arc. A ce titre,
il convient que le type et la taille du chanfrein pour ce procédé soient conçus en tenant compte à la
fois de la capacité de pénétration et de la tolérance de comblement des jeux du laser, par exemple: des
préparations bout à bout présentant des méplats importants peuvent être soudés, mais les bords droits
du méplat doivent être réalisés avec précision et être bien positionnés.
L'application de types de chanfreins spéciaux a démontré son utilité.
Les types de chanfreins sont basés sur l'ISO 9692-1 pour les aciers, et sur l'ISO 9692-3 pour l'aluminium
et les alliages d'aluminium. Il est possible, et parfois avantageux pour les structures en acier, d'utiliser
des matériaux d'apport de résistance moindre en raison des vitesses de refroidissement élevées et de la
largeur réduite des cordons de soudage hybride laser-arc.
Les préparations de joints recommandées pour les assemblages bout à bout pour le soudage hybride
laser-arc sont indiquées au Tableau 2 (pour le soudage d'un seul côté) et au Tableau 3 (pour le soudage
des deux côtés). Les préparations de joints recommandées pour les assemblages d'angle et les
assemblages à bords relevés pour le soudage hybride laser-arc sont indiquées au Tableau 4.
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ISO 23493:2020(F)
Les chanfreins des assemblages bout à bout peuvent être préparés par un procédé mécanique (usinage)
ou un procédé de découpe à haute précision (par exemple: coupage laser ou découpage au jet d'eau),
à condition de pouvoir garantir une exactitude dimensionnelle appropriée à la tolérance limite de
comblement des jeux du procédé de soudage hybride. À titre indicatif, une tolérance maximale de jeu
pour les assemblages bout à bout est de l'ordre de 5 % à 10 % de l'épaisseur du matériau (ou, dans les
matériaux plus épais, du méplat), en fonction de facteurs tels que le matériau à souder, la position de
soudage et la qualité de soudure requise.
Tableau 2 — Préparations de joints bout à bout pour soudage d'un seul côté
Dimensions
Épaisseur
Ecartement Épaisseur
du matériau
Symbole
Angle
Section Illustration
à la racine du méplat
N° selon
transversale de la soudure
l’ISO 2553
t α ou β b c
mm mm mm
1 1 < t ≤ 5 — 0 ≤ b ≤ 0,3 —
2 5 < t ≤ 10 — 0 ≤ b ≤ 0,3 —
3 10 < t ≤ 16 — 0 ≤ b ≤ 0,3 —
4 16 < t ≤ 20 — 2 ≤ b ≤ 3 —
5 5 < t ≤ 15 3° ≤ α ≤ 20° 0 ≤ b ≤ 0,3 2 ≤ c ≤ 8
6 t > 16 30° ≤ α ≤ 45° 0 ≤ b ≤ 1 2 ≤ c ≤ 8
7 16 < t ≤ 25 30° ≤ α ≤ 45° 0 ≤ b ≤ 0,1 10 ≤ c ≤ 16
8 t > 25 45° ≤ α ≤ 60° 0 ≤ b ≤ 0,1 14 ≤ c ≤ 16
9 t > 15 0 ≤ b ≤ 0,1 2 ≤ c ≤ 8
8° ≤ β ≤ 12°
10 t > 25 2 mm ≤ R ≤ 4 mm 0 ≤ b ≤ 0,1 14 ≤ c ≤ 16
11 5 < t ≤ 12 15° ≤ β ≤ 30° 0 ≤ b ≤ 1 2 ≤ c ≤ 8
12 t > 12 15° ≤ β ≤ 30° 0 ≤ b ≤ 1 2 ≤ c ≤ 8
13 16 < t ≤ 25 15° ≤ β ≤ 30° 0 ≤ b ≤ 0,1 14 ≤ c ≤ 16
14 t > 25 15° ≤ β ≤ 30° 0 ≤ b ≤ 0,1 14 ≤ c ≤ 16
15° ≤ β ≤ 30°
15 5 < t ≤ 12 0 ≤ b ≤ 1 2 ≤ c ≤ 8
2 mm ≤ R ≤ 4 mm
15° ≤ β ≤ 30°
16 t > 12 0 ≤ b ≤ 1 2 ≤ c ≤ 8
2 mm ≤ R ≤ 6 mm
15° ≤ β ≤ 30°
17 16 < t ≤ 25 0 ≤ b ≤ 0,1 14 ≤ c ≤ 16
2 mm ≤ R ≤ 4 mm
15° ≤ β ≤ 30°
18 t > 25 0 ≤ b ≤ 0,1 14 ≤ c ≤ 16
2 mm ≤ R ≤ 6 mm
NOTE 1 Toutes les préparations sont appropriées pour le soudage monopasse et multipasses
NOTE 2 Les préparations des n° 2, 3, 4, 7, 8, 9, 10, 13, 14, 17 et 18 sont soumis à un faisceau laser à haute puissance.
NOTE 3 La préparation du n° 4 est rempli avec du fil coupé prépositionné (bouts de fil d’une longueur de plusieurs mm) et un support envers est requis.
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ISO 23493:2020(F)
Tableau 3 — Préparatio
...
FINAL
INTERNATIONAL ISO/FDIS
DRAFT
STANDARD 23493
ISO/TC 44/SC 10
Welding and allied processes —
Secretariat: DIN
Process specification for laser-arc
Voting begins on:
20200822 hybrid welding for metallic materials
Voting terminates on:
20201017
RECIPIENTS OF THIS DRAFT ARE INVITED TO
SUBMIT, WITH THEIR COMMENTS, NOTIFICATION
OF ANY RELEVANT PATENT RIGHTS OF WHICH
THEY ARE AWARE AND TO PROVIDE SUPPOR TING
DOCUMENTATION.
IN ADDITION TO THEIR EVALUATION AS
Reference number
BEING ACCEPTABLE FOR INDUSTRIAL, TECHNO
ISO/FDIS 23493:2020(E)
LOGICAL, COMMERCIAL AND USER PURPOSES,
DRAFT INTERNATIONAL STANDARDS MAY ON
OCCASION HAVE TO BE CONSIDERED IN THE
LIGHT OF THEIR POTENTIAL TO BECOME STAN
DARDS TO WHICH REFERENCE MAY BE MADE IN
©
NATIONAL REGULATIONS. ISO 2020
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ISO/FDIS 23493:2020(E)
COPYRIGHT PROTECTED DOCUMENT
© ISO 2020
All rights reserved. Unless otherwise specified, or required in the context of its implementation, no part of this publication may
be reproduced or utilized otherwise in any form or by any means, electronic or mechanical, including photocopying, or posting
on the internet or an intranet, without prior written permission. Permission can be requested from either ISO at the address
below or ISO’s member body in the country of the requester.
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CP 401 • Ch. de Blandonnet 8
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Website: www.iso.org
Published in Switzerland
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ISO/FDIS 23493:2020(E)
Contents Page
Foreword .iv
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Safety . 1
5 Welding operator qualification . 2
6 Laser-arc hybrid welding equipment . 2
7 Shielding gas . 3
8 Joint design and preparation . 3
9 Wire selection . 7
10 Preparation prior to welding. 8
10.1 Handling of work piece . 8
10.1.1 Work piece condition inspection . 8
10.1.2 Cleaning before welding . 8
10.2 Assembling and fixturing . 8
10.3 Equipment status checking . 8
11 Torch design . 9
12 Welding procedure specification and qualification .10
13 Welding parameters.10
14 Weld quality inspection and acceptance .12
15 Weld properties determination and acceptance.12
Bibliography .13
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ISO/FDIS 23493:2020(E)
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out
through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical
committee has been established has the right to be represented on that committee. International
organizations, governmental and nongovernmental, in liaison with ISO, also take part in the work.
ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of
electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are
described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular, the different approval criteria needed for the
different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the
editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www .iso .org/ directives).
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of
any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or
on the ISO list of patent declarations received (see www .iso .org/ patents).
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation of the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and
expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to the
World Trade Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT) see www .iso .org/
iso/ foreword .html.
This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 44, Welding and allied processes,
Subcommittee SC 10, Quality management in the field of welding.
Any feedback or questions on this document should be directed to the user’s national standards body. A
complete listing of these bodies can be found at www .iso .org/ members .html.
Official interpretations of ISO/TC 44 documents, where they exist, are available from this page: https://
committee .iso .org/ sites/ tc44/ home/ interpretation .html.
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FINAL DRAFT INTERNATIONAL STANDARD ISO/FDIS 23493:2020(E)
Welding and allied processes — Process specification for
laser-arc hybrid welding for metallic materials
1 Scope
This document outlines the equipment and operator qualification needed for laser-arc hybrid welding,
and recommends butt, fillet and flange joint preparations and consumables suitable for use with this
process.
It also gives an overview of the steps to take during equipment set-up, procedure specification,
workpiece set-up immediately prior to welding, and after welding once inspecting and testing the welds.
This document applies to laser-arc hybrid welding of steels, aluminium and its alloys.
This document does not apply to hybrid processes where laser beam welding is hybridized with another
welding process not using an electric arc as its heat source.
2 Normative references
The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content
constitutes requirements of this document. For dated references, only the edition cited applies. For
undated references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.
ISO 14175, Welding consumables — Gases and gas mixtures for fusion welding and allied processes
ISO 14732:2013, Welding personnel — Qualification testing of welding operators and weld setters for
mechanized and automatic welding of metallic materials
ISO 15607, Specification and qualification of welding procedures for metallic materials — General rules
ISO 1561414, Specification and qualification of welding procedures for metallic materials — Welding
procedure test — Part 14: Laser-arc hybrid welding of steels, nickel and nickel alloys
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 15607 and ISO 15614-14 apply.
ISO and IEC maintain terminological databases for use in standardization at the following addresses:
— ISO Online browsing platform: available at https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: available at http:// www .electropedia .org/
4 Safety
The environment condition, operation and protective measures for laser-arc hybrid welding should be
in accordance with the requirements of related standards (e.g. ISO 11553-1, ISO 13849-1, IEC 62061,
IEC 608251 and IEC 608254).
© ISO 2020 – All rights reserved 1
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ISO/FDIS 23493:2020(E)
5 Welding operator qualification
The welding operator should receive necessary training and education and be competent to his/her
job. An operator of an automated laser-arc hybrid welding process can be qualified through one of the
different routes referred to ISO 14732:2013, Clause 4, relevant to automatic welding, namely:
a) qualification based on a welding procedure test in accordance with ISO 15614-14;
b) qualification based on a pre-production welding test in accordance with ISO 15613, ISO 15609-6
and ISO 15614-14;
c) qualification based on a production test or production sample test.
In addition, any method of qualification shall be supplemented by a test of the functional knowledge of
the welding system, referring to ISO 14732:2013, Annex A.
Furthermore, any method of qualification may be supplemented by a discretionary test of knowledge
related to welding technology, referring to ISO 14732:2013, Annex B.
6 Laser-arc hybrid welding equipment
The laser-arc hybrid welding equipment mainly includes laser generator, beam delivery system,
arc welding power source and laser-arc hybrid welding head, high precise manipulator, high precise
clamping device, seam tracking device, wire feeding unit, etc.
The equipment necessary to perform a laser-arc hybrid weld can include:
a) laser beam safety enclosure;
b) laser source;
c) laser source chiller (commonly needed);
d) arc power source;
e) beam delivery means (e.g. optical fibre);
f) welding wire feeder/delivery means (if the arc welding process uses a consumable wire);
g) beam focusing optics, and cover slide (an appropriately anti-reflection coated optical flat) and cross
jet for protection of those optics;
h) arc welding torch;
i) torch cooling (commonly needed);
j) current return lead(s);
k) equipment for setting the respective positions of the laser beam focusing optics and the arc welding
torch (e.g. torch bracketry);
l) shielding gas delivery system to weld cap (commonly, through wire feeding delivery system to arc
welding torch) and, in case of full penetration welding, weld root;
m) some form of automatic beam-to-work manipulation device, e.g. a welding robot;
n) equipment/system controls (optional: seam tracking and/or seam inspection and/or weld process
monitoring and/or control devices).
Best practice is that all equipment be the subject of regular scheduled maintenance and calibration
checks, irrespective of any other pre-, in- or post-welding monitoring carried out for quality assurance/
control purposes.
2 © ISO 2020 – All rights reserved
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ISO/FDIS 23493:2020(E)
All equipment shall fulfil the manufacturer’s guidelines.
7 Shielding gas
All the shielding gases used for laser-arc hybrid welding shall be in accordance with ISO 14175.
The recommended gas component and flow rates are given in Table 1.
Table 1 — Recommandation for gas component and flow rates
Gas flow rate
Base metal Shielding gas
L/min
Carbon steel M20, M21, M22, M26
Stainless steel M12, M13, M22, R1 12 to 30
Aluminium alloy I1, I2, I3
NOTE When using CO laser source, argon is replaced partly by helium with following
2
condition: P < 4 kW than 30 % He; 4 kW ≤ P ≤ 6 kW than 50 % He; P > 6 kW than 70 % He.
8 Joint design and preparation
Generally, the single pass penetration that can be achieved by the laser-arc hybrid welding process is
significantly greater than that achieved by electric arc welding, depending on factors such as the laser
parameters used, welding speed, welding position, etc. Furthermore, the gapbridging tolerance of the
process is less than that of arc welding. As such, the groove type and size for this process should be
designed taking both the penetration capability and gap-bridging tolerance of the laser in to account,
e.g. butt joint grooves with significantly broader root faces can be welded, albeit close-fitting, square-
edged root preparations are then needed.
The special groove types have been proved to be useful in application.
The grooved types are based on ISO 9692-1 for steels and ISO 9692-3 for aluminium and aluminium
alloys. It is possible, and sometimes with advantage for steel sructures, to use filler materials with
lower strength because of the high cooling rates and reduced width of the laser hybrid weld seams.
The butt joint preparations for laser-arc hybrid welding are recommended in Table 2 (for single side
welding) and Table 3 (for double side welding). The fillet and flange joint preparations for laser-arc
hybrid welding are recommended in Table 4.
The butt joint grooves can be prepared by a mechanical process (machining) or high precision cutting
process (e.g. laser cutting or waterjet cutting), provided that a dimensional accuracy suitable for the
limited gap bridging tolerance of the hybrid welding process can be insured. As a guide, a maximum
butt joint gap tolerance is of the order of 5 % to 10 % of material (or, in thicker materials, root face)
thickness, depending on factors such as the material being welded, welding position and resulting weld
quality required.
© ISO 2020 – All rights reserved 3
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ISO/FDIS 23493:2020(E)
Table 2 — Butt joint preparations for single side welding
Dimensions
Material
Symbol
Thickness
thickness
Angle Root gap
in accord-
of root face
No. Cross-section Weld illustration
ance with
t b c
ISO 2553
α or β
mm mm mm
1 1< t ≤ 5 — 0 ≤ b ≤ 0,3 —
2 5 < t ≤ 10 — 0 ≤ b ≤ 0,3 —
3 10 < t ≤ 16 — 0 ≤ b ≤ 0,3 —
4 16 < t ≤20 — 2 ≤ b ≤ 3 —
3° ≤ α ≤
5 5 < t ≤ 15 0 ≤ b ≤ 0,3 2 ≤ c ≤ 8
20°
30°
6 t > 16 0 ≤ b ≤ 1 2 ≤ c ≤ 8
≤ α ≤ 45°
30°
7 16< t ≤ 25 0 ≤ b ≤ 0,1 10 ≤ c ≤ 16
≤ α ≤ 45°
45°
8 t > 25 ≤ α ≤ 0 ≤ b ≤ 0,1 14 ≤ c ≤ 16
60°
9 t > 15 8° 0 ≤ b ≤ 0,1 2 ≤ c ≤ 8
≤ β ≤
12°
10 t > 25 0 ≤ b ≤ 0,1 14 ≤ c ≤ 16
2 mm
≤ R ≤
4 mm
15°
11 5< t ≤ 12 ≤ β ≤ 0 ≤ b ≤ 1 2 ≤ c ≤ 8
30°
15°
12 t > 12 ≤ β ≤ 0 ≤ b ≤ 1 2 ≤ c ≤ 8
30°
15°
13 16< t ≤ 25 ≤ β ≤ 0 ≤ b ≤ 0,1 14 ≤ c ≤ 16
30°
15°
14 t > 25 ≤ β ≤ 0 ≤ b ≤ 0,1 14 ≤ c ≤ 16
30°
Note 1 All of the grooves are suitable to single pass and multpass welding.
Note 2 The grooves in No. 2, 3, 4, 7, 8, 9, 10, 13, 14, 17 and 18 are subject to high-power laser beam;
Note 3 The groove in No. 4 is filled with pre-posited cut wire (pieces of wire with the length of several mm) and backing
plate is required.
4 © ISO 2020 – All rights reserved
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ISO/FDIS 23493:2020(E)
Table 2 (continued)
Dimensions
Material
Symbol
Thickness
thickness
Angle Root gap
in accord-
of root face
No. Cross-section Weld illustration
ance with
t b c
ISO 2553
α or β
mm mm mm
15°
≤ β ≤
30°
15 5< t ≤ 12 0 ≤ b ≤ 1 2 ≤ c ≤ 8
2 mm
≤ R ≤
4 mm
15°
≤ β ≤
30°
16 t > 12 0 ≤ b ≤ 1 2 ≤ c ≤ 8
2 mm
≤ R ≤
6 mm
15°
≤ β ≤
30°
17 16< t ≤ 25 0 ≤ b ≤ 0,1 14 ≤ c ≤ 16
2 mm
≤ R ≤
4 mm
15°
≤ β ≤
30°
18 t > 25 0 ≤ b ≤ 0,1 14 ≤ c ≤ 16
2 mm
≤ R ≤
6 mm
Note 1 All of the grooves are suitab
...
PROJET
NORME ISO/FDIS
FINAL
INTERNATIONALE 23493
ISO/TC 44/SC 10
Soudage et techniques connexes -
Secrétariat: DIN
Descriptif du procédé pour le soudage
Début de vote:
2020-08-22 hybride laser-arc des matériaux
métalliques
Vote clos le:
2020-10-17
Welding and allied processes — Process specification for laser-arc
hybrid welding for metallic materials
LES DESTINATAIRES DU PRÉSENT PROJET SONT
INVITÉS À PRÉSENTER, AVEC LEURS OBSER-
VATIONS, NOTIFICATION DES DROITS DE PRO-
PRIÉTÉ DONT ILS AURAIENT ÉVENTUELLEMENT
CONNAISSANCE ET À FOURNIR UNE DOCUMEN-
TATION EXPLICATIVE.
OUTRE LE FAIT D’ÊTRE EXAMINÉS POUR
ÉTABLIR S’ILS SONT ACCEPTABLES À DES FINS
INDUSTRIELLES, TECHNOLOGIQUES ET COM-
Numéro de référence
MERCIALES, AINSI QUE DU POINT DE VUE
ISO/FDIS 23493:2020(F)
DES UTILISATEURS, LES PROJETS DE NORMES
INTERNATIONALES DOIVENT PARFOIS ÊTRE
CONSIDÉRÉS DU POINT DE VUE DE LEUR POSSI-
BILITÉ DE DEVENIR DES NORMES POUVANT
SERVIR DE RÉFÉRENCE DANS LA RÉGLEMENTA-
©
TION NATIONALE. ISO 2020
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO/FDIS 23493:2020(F)
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publication ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique,
y compris la photocopie, ou la diffusion sur l’internet ou sur un intranet, sans autorisation écrite préalable. Une autorisation peut
être demandée à l’ISO à l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.
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Case postale 401 • Ch. de Blandonnet 8
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Publié en Suisse
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ISO/FDIS 23493:2020(F)
Sommaire Page
Avant-propos .iv
1 Domaine d'application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 1
4 Sécurité . 2
5 Qualification des opérateurs soudeurs . 2
6 Matériel de soudage hybride laser-arc . 2
7 Gaz de protection . 3
8 Conception et préparation des joints . 3
9 Choix du fil . 6
10 Préparation avant le soudage . 6
10.1 Manipulation de la pièce . . 6
10.1.1 Contrôle de l'état de la pièce . 6
10.1.2 Nettoyage avant soudage . 7
10.2 Assemblage et montage . 7
10.3 Vérification de l'état du matériel . 7
11 Conception de la torche . 7
12 Descriptif et qualification du mode opératoire de soudage . 9
13 Paramètres de soudage . 9
14 Contrôle de la qualité et acceptation des soudures .11
15 Détermination des propriétés et acceptation des soudures .11
Bibliographie .12
© ISO 2020 – Tous droits réservés iii
---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO/FDIS 23493:2020(F)
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est
en général confiée aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude
a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,
gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux.
L'ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier de prendre note des différents
critères d'approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été
rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir www
.iso .org/ directives).
L'attention est attirée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable
de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant
les références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de
l'élaboration du document sont indiqués dans l'Introduction et/ou dans la liste des déclarations de
brevets reçues par l'ISO (voir www .iso .org/ brevets).
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données
pour information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un
engagement.
Pour une explication de la nature volontaire des normes, la signification des termes et expressions
spécifiques de l'ISO liés à l'évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l'adhésion
de l'ISO aux principes de l’Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles
techniques au commerce (OTC), voir www .iso .org/ avant -propos.
Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 44, Soudage et technique connexes,
Sous-Comité SC 10, Gestion de la qualité dans le domaine du soudage
Il convient que l’utilisateur adresse tout retour d’information ou toute question concernant le présent
document à l’organisme national de normalisation de son pays. Une liste exhaustive desdits organismes
se trouve à l’adresse www .iso .org/ members .html.
Les interprétations officielles, lorsqu'elles existent sont disponibles depuis la page: https:// committee
.iso .org/ sites/ tc44/ home/ interpretation .html.
iv © ISO 2020 – Tous droits réservés
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PROJET FINAL DE NORME INTERNATIONALE ISO/FDIS 23493:2020(F)
Soudage et techniques connexes - Descriptif du procédé
pour le soudage hybride laser-arc des matériaux
métalliques
1 Domaine d'application
Le présent document décrit le matériel et la qualification de l'opérateur nécessaires pour le soudage
hybride laser-arc, et donne des recommandations pour les préparations de joints et les produits
consommables pour les assemblages bout à bout, les assemblages d'angle et les assemblages à bords
relevés, adaptés à l’application de ce procédé.
Il fournit également un aperçu des mesures à prendre lors du montage du matériel, de l’application du
descriptif du mode opératoire, du montage de la pièce immédiatement avant le soudage, et après le
soudage lors de l’inspection et des essais des soudures.
Le présent document s'applique au soudage hybride laser-arc des aciers, de l'aluminium et de ses
alliages.
Le présent document ne s’applique pas aux procédés hybrides, où le soudage par faisceau laser est
associé à un autre procédé de soudage qui n'utilise pas d'arc électrique comme source de chaleur.
2 Références normatives
Les documents suivants sont cités dans le texte de sorte qu'ils constituent, pour tout ou partie de leur
contenu, des exigences du présent document. Pour les références datées, seule l'édition citée s'applique.
Pour les références non datées, la dernière édition du document de référence s'applique (y compris les
éventuels amendements).
ISO 14175, Produits consommables pour le soudage — Gaz et mélanges gazeux pour le soudage par fusion
et les techniques connexes
ISO 14732:2013, Personnel en soudage — Épreuve de qualification des opérateurs soudeurs et des régleurs
en soudage pour le soudage mécanisé et le soudage automatique des matériaux métalliques
ISO 15607, Descriptif et qualification d'un mode opératoire de soudage pour les matériaux métalliques —
Règles générales
ISO 15614-14, Descriptif et qualification d'un mode opératoire de soudage pour les matériaux métalliques —
Épreuve de qualification d'un mode opératoire de soudage — Partie 14: Soudage hybride laser-arc des
aciers, du nickel et des alliages de nickel
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent du document, les termes et les définitions de l'ISO 15607 et l'ISO 15614 14
s'appliquent.
L’ISO et l’IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en
normalisation, consultables aux adresses suivantes:
— ISO Online browsing platform: disponible à l'adresse https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: disponible à l'adresse http:// www .electropedia .org/
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ISO/FDIS 23493:2020(F)
4 Sécurité
Il convient que les conditions environnementales, le fonctionnement et les mesures de protection
pour le soudage hybride laser-arc soient conformes aux exigences des normes associées (par exemple:
ISO 11553-1, ISO 13849-1, IEC 62061, IEC 60825-1 et IEC 60825-4).
5 Qualification des opérateurs soudeurs
Il convient que l'opérateur soudeur reçoive l'instruction et la formation nécessaires et soit compétent à
son poste. Un opérateur de procédé de soudage hybride laser-arc automatisé peut être qualifié suivant
l'une des méthodes prévues par l'ISO 14732:2013, Article 4, relatifs au soudage automatique, à savoir:
a) qualification sur la base d’une épreuve de qualification d’un mode opératoire de soudage
conformément à l'ISO 15614-14;
b) qualification sur la base d’un assemblage soudé de préproduction conformément à l'ISO 15613, à
l'ISO 15609-6 et à l'ISO 15614-14;
c) qualification sur la base d’un assemblage soudé de production ou sur des échantillons de production.
De plus, toute méthode de qualification doit être complétée par une épreuve portant sur la connaissance
du fonctionnement du système de soudage, en se référant à l'ISO 14732:2013, Annexe A.
En outre, toute méthode de qualification peut être complétée par une épreuve discrétionnaire portant
sur la connaissance de la technologie du soudage, en se référant à l'ISO 14732:2013, Annexe B.
6 Matériel de soudage hybride laser-arc
Le matériel de soudage hybride laser-arc comprend principalement une source laser, un système de
chemin optique, une source de courant pour le soudage à l'arc et une tête de soudage hybride laser-
arc, un manipulateur haute précision, un dispositif de fixation haute précision, un dispositif de suivi de
joint, un dévidoir de fil, etc.
Le matériel nécessaire pour effectuer une soudure hybride laser-arc peut comprendre:
a) une enceinte de sécurité pour faisceau laser;
b) une source laser;
c) un refroidisseur de source laser (généralement nécessaire);
d) une source de courant pour le soudage à l'arc;
e) un chemin optique (par exemple: fibre optique);
f) un dévidoir/moyen de distribution du fil de soudage (si le procédé de soudage à l'arc utilise un fil
fusible);
g) des optiques de focalisation de faisceau avec protection coulissante (un plan optique revêtu et
antireflet approprié) et dispositif de type «jet croisé» pour protéger ces optiques;
h) une torche de soudage à l'arc;
i) un système de refroidissement de la torche (généralement nécessaire);
j) un ou des conducteurs de retour de courant;
k) un matériel de réglage des positions respectives des optiques de focalisation du faisceau laser et de
la torche de soudage à l'arc (par exemple: accessoires de support de torche);
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l) un système d'alimentation en gaz de protection au niveau de la soudure (généralement par
le système de distribution du fil de la torche de soudage à l'arc) et, en cas de soudage à pleine
pénétration, au niveau de la racine de la soudure;
m) une forme de dispositif de manipulation automatique du faisceau au poste de travail, par exemple:
un robot de soudage;
n) des outils de contrôle du matériel/système (facultatif: dispositifs de suivi de joint et/ou d’inspection
des soudures et/ou de surveillance du processus de soudage et/ou dispositifs de contrôle).
La bonne pratique consiste à ce que tout le matériel fasse l'objet d'une maintenance programmée
régulière et de vérifications de l'étalonnage, indépendamment de toute surveillance effectuée avant,
pendant ou après le soudage à des fins de contrôle/d'assurance qualité.
L'ensemble du matériel doit être conforme aux lignes directrices du fabricant.
7 Gaz de protection
Tous les gaz de protection utilisés pour le soudage hybride laser-arc doivent être conformes à
l'ISO 14175.
La nature des gaz et les débits recommandés sont indiqués au Tableau 1.
Tableau 1 — Recommandation pour le composant gazeux et les débits
Débit du gaz
Métal de base Gaz de protection
L/min
Acier au carbone M20, M21, M22, M26
Acier inoxydable M12, M13, M22, R1 12 à 30
Alliage d'aluminium I1, I2, I3
NOTE En cas d'utilisation d'une source de laser au CO , l'argon est remplacé en partie
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par de l'hélium à la condition suivante: si P < 4 kW alors 30 % He; si 4 kW ≤ P ≤ 6 kW
alors 50 % He; si P > 6 kW alors 70 % He.
8 Conception et préparation des joints
En général, la pénétration monopasse qui peut être obtenue par le procédé de soudage hybride laser-
arc est sensiblement supérieure à celle obtenue par soudage à l'arc électrique, en fonction de facteurs
tels que les paramètres laser utilisés, la vitesse de soudage, la position de soudage, etc. En outre, la
tolérance de comblement des jeux de ce procédé est inférieure à celle de la soudure à l'arc. A ce titre,
il convient que le type et la taille du chanfrein pour ce procédé soient conçus en tenant compte à la
fois de la capacité de pénétration et de la tolérance de comblement des jeux du laser, par exemple: des
préparations bout à bout présentant des méplats importants peuvent être soudés, mais les bords droits
du méplat doivent être réalisés avec précision et être bien positionnés.
L'application de types de chanfreins spéciaux a démontré son utilité.
Les types de chanfreins sont basés sur l'ISO 9692-1 pour les aciers, et sur l'ISO 9692-3 pour l'aluminium
et les alliages d'aluminium. Il est possible, et parfois avantageux pour les structures en acier, d'utiliser
des matériaux d'apport de résistance moindre en raison des vitesses de refroidissement élevées et de la
largeur réduite des cordons de soudage hybride laser.
Les préparations de joints recommandées pour les assemblages bout à bout pour le soudage hybride
laser-arc sont indiquées au Tableau 2 (pour le soudage d'un seul côté) et au Tableau 3 (pour le soudage
des deux côtés). Les préparations de joints recommandées pour les assemblages d'angle et les
assemblages à bords relevés pour le soudage hybride laser-arc sont indiquées au Tableau 4.
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Les chanfreins des assemblages bout à bout peuvent être préparés par un procédé mécanique (usinage)
ou un procédé de découpe à haute précision (par exemple: coupage laser ou découpage au jet d'eau),
à condition de pouvoir garantir une exactitude dimensionnelle appropriée à la tolérance limite de
comblement des jeux du procédé de soudage hybride. À titre indicatif, une tolérance maximale de jeu
pour les assemblages bout à bout est de l'ordre de 5 % à 10 % de l'épaisseur du matériau (ou, dans les
matériaux plus épais, du méplat), en fonction de facteurs tels que le matériau à souder, la position de
soudage et la qualité de soudure requise.
Tableau 2 — Préparations de joints bout à bout pour soudage d'un seul côté
Dimensions
Épaisseur
Ecartement Épaisseur
du matériau
Symbole
Angle
Section Illustration
à la racine du méplat
N° selon
transversale de la soudure
l’ISO 2553
t α ou β b c
mm mm mm
1 1 < t ≤ 5 — 0 ≤ b ≤ 0,3 —
2 5 < t ≤ 10 — 0 ≤ b ≤ 0,3 —
3 10 < t ≤ 16 — 0 ≤ b ≤ 0,3 —
4 16 < t ≤ 20 — 2 ≤ b ≤ 3 —
5 5 < t ≤ 15 3° ≤ α ≤ 20° 0 ≤ b ≤ 0,3 2 ≤ c ≤ 8
6 t > 16 30° ≤ α ≤ 45° 0 ≤ b ≤ 1 2 ≤ c ≤ 8
7 16 < t ≤ 25 30° ≤ α ≤ 45° 0 ≤ b ≤ 0,1 10 ≤ c ≤ 16
8 t > 25 45° ≤ α ≤ 60° 0 ≤ b ≤ 0,1 14 ≤ c ≤ 16
9 t > 15 0 ≤ b ≤ 0,1 2 ≤ c ≤ 8
8° ≤ β ≤ 12°
10 t > 25 2 mm ≤ R ≤ 4 mm 0 ≤ b ≤ 0,1 14 ≤ c ≤ 16
11 5 < t ≤ 12 15° ≤ β ≤ 30° 0 ≤ b ≤ 1 2 ≤ c ≤ 8
12 t > 12 15° ≤ β ≤ 30° 0 ≤ b ≤ 1 2 ≤ c ≤ 8
13 16 < t ≤ 25 15° ≤ β ≤ 30° 0 ≤ b ≤ 0,1 14 ≤ c ≤ 16
14 t > 25 15° ≤ β ≤ 30° 0 ≤ b ≤ 0,1 14 ≤ c ≤ 16
15° ≤ β ≤ 30°
15 5 < t ≤ 12 0 ≤ b ≤ 1 2 ≤ c ≤ 8
2 mm ≤ R ≤ 4 mm
15° ≤ β ≤ 30°
16 t > 12 0 ≤ b ≤ 1 2 ≤ c ≤ 8
2 mm ≤ R ≤ 6 mm
15° ≤ β ≤ 30°
17 16 < t ≤ 25 0 ≤ b ≤ 0,1 14 ≤ c ≤ 16
2 mm ≤ R ≤ 4 mm
15° ≤ β ≤ 30°
18 t > 25 0 ≤ b ≤ 0,1 14 ≤ c ≤ 16
2 mm ≤ R ≤ 6 mm
NOTE 1 Toutes les préparations sont appropriées pour le soudage monopasse et multipasses
NOTE 2 Les préparations des n° 2, 3, 4, 7, 8, 9, 10, 13, 14, 17 et 1
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.