1. Exemples d'application
1) Carte de jonction
Dans les années 1960, Toyota Motor Company a été la première à adopter la technologie de soudage sur mesure. Ce procédé consiste à assembler deux ou plusieurs tôles par soudage, puis à les emboutir. Ces tôles peuvent présenter différentes épaisseurs, matériaux et propriétés. Face aux exigences croissantes en matière de performances et de fonctionnalités automobiles, telles que les économies d'énergie, la protection de l'environnement et la sécurité routière, la technologie de soudage sur mesure a suscité un intérêt grandissant. Le soudage de tôles peut utiliser le soudage par points, le soudage par étincelage, etc.soudage laser, soudage à l'arc sous hydrogène, etc. Actuellement,soudage laserIl est principalement utilisé dans la recherche et la production étrangères d'ébauches soudées sur mesure.
La comparaison des résultats expérimentaux et des calculs montre une bonne concordance, validant ainsi le modèle de source de chaleur. La largeur du cordon de soudure a été calculée et optimisée progressivement en fonction des différents paramètres de procédé. Finalement, un rapport d'énergie de faisceau de 2:1 a été retenu. Deux faisceaux parallèles ont été disposés : le faisceau à haute énergie au centre du cordon et le faisceau à basse énergie au niveau de la tôle épaisse. Cette configuration permet de réduire efficacement la largeur de la soudure. Lorsque les deux faisceaux sont décalés de 45°, ils agissent successivement sur la tôle épaisse et la tôle mince. La réduction du diamètre effectif du faisceau de chauffage entraîne également une diminution de la largeur de la soudure.
2) Aluminium, acier, métaux dissemblables
La présente étude aboutit aux conclusions suivantes : (1) Lorsque le rapport d’énergie du faisceau augmente, l’épaisseur du composé intermétallique dans la zone d’interface soudure/alliage d’aluminium diminue progressivement et sa distribution devient plus régulière. Pour RS = 2, l’épaisseur de la couche d’IMC interfaciale est comprise entre 5 et 10 microns. La longueur maximale des filaments d’IMC libres est d’environ 23 microns. Pour RS = 0,67, l’épaisseur de la couche d’IMC interfaciale est inférieure à 5 microns et la longueur maximale des filaments d’IMC libres est de 5,6 microns. L’épaisseur du composé intermétallique est alors considérablement réduite.
(2)Lorsqu'un laser à double faisceau parallèle est utilisé pour le soudage, la couche d'IMC à l'interface soudure/alliage d'aluminium présente une irrégularité accrue. Son épaisseur est plus importante à proximité de l'interface acier/alliage d'aluminium, atteignant 23,7 microns. Lorsque le rapport d'énergie des faisceaux augmente (RS = 1,50), l'épaisseur de la couche d'IMC à l'interface soudure/alliage d'aluminium reste supérieure à celle de la couche d'IMC dans la même zone obtenue par soudage à double faisceau série.
3. Joint en T en alliage aluminium-lithium
Concernant les propriétés mécaniques des joints soudés au laser en alliage d'aluminium 2A97, les chercheurs ont étudié la microdureté, les propriétés de traction et la résistance à la fatigue. Les résultats des essais montrent que : la zone de soudure du joint en alliage d'aluminium 2A97-T3/T4 est fortement adoucie. Le coefficient est d'environ 0,6, ce qui est principalement lié à la dissolution et à la difficulté subséquente de précipitation de la phase de renforcement ; le coefficient de résistance du joint en alliage d'aluminium 2A97-T4 soudé par laser à fibre IPGYLR-6000 peut atteindre 0,8, mais la plasticité est faible, tandis que celle du joint soudé par laser à fibre IPGYLS-4000 est plus élevée.soudage laserLe coefficient de résistance des joints en alliage d'aluminium 2A97-T3 soudés au laser est d'environ 0,6 ; les défauts de porosité sont à l'origine des fissures de fatigue dans les joints en alliage d'aluminium 2A97-T3 soudés au laser.
En mode synchrone, selon les différentes morphologies cristallines, la zone fondue (ZF) est principalement composée de cristaux colonnaires et de cristaux équiaxes. Les cristaux colonnaires présentent une orientation de croissance épitaxiale (EQZ) et leurs directions de croissance sont perpendiculaires à la ligne de fusion. Ceci s'explique par le fait que la surface du grain EQZ constitue une particule de nucléation idéale, et que la dissipation thermique y est la plus rapide. Par conséquent, l'axe cristallographique principal de la ligne de fusion verticale croît préférentiellement, tandis que la croissance latérale est limitée. À mesure que les cristaux colonnaires croissent vers le centre de la soudure, la morphologie structurale évolue et des dendrites colonnaires se forment. Au centre de la soudure, la température du bain de fusion est élevée, le taux de dissipation thermique est uniforme dans toutes les directions et les grains croissent de manière équiaxe, formant ainsi des dendrites équiaxes. Lorsque l'axe cristallographique principal des dendrites équiaxes est parfaitement tangent au plan de l'échantillon, des grains à l'aspect floral caractéristique sont clairement observables en analyse métallographique. De plus, sous l'effet de la surfusion des composants locaux dans la zone de soudure, des bandes à grains fins équiaxes apparaissent généralement dans la zone de cordon de soudure du joint en T en mode synchrone. La morphologie des grains dans ces bandes diffère de celle de la zone de soudure équiaxe (EQZ), bien que d'apparence similaire. Le processus de chauffage du soudage TSTB-LW en mode hétérogène étant différent de celui du soudage TSTB-LW en mode synchrone, des différences notables apparaissent au niveau de la macromorphologie et de la microstructure. Le joint en T soudé TSTB-LW en mode hétérogène a subi deux cycles thermiques, présentant les caractéristiques d'un double bain de fusion. Une ligne de fusion secondaire est clairement visible à l'intérieur de la soudure, et le bain de fusion formé par soudage par conduction thermique est de faible volume. Lors du procédé TSTB-LW en mode hétérogène, la profondeur de pénétration de la soudure est influencée par le processus de chauffage par conduction thermique. Les dendrites colonnaires et équiaxes proches de la ligne de fusion secondaire présentent moins de joints de sous-grains et se transforment en cristaux colonnaires ou cellulaires, ce qui indique que le processus de chauffage lors du soudage par conduction thermique induit un traitement thermique sur les soudures à pénétration profonde. La taille des grains des dendrites au centre de la soudure par conduction thermique est de 2 à 5 microns, soit bien inférieure à celle des dendrites au centre de la soudure à pénétration profonde (5 à 10 microns). Ceci est principalement lié au chauffage maximal des soudures de part et d'autre. La température est ensuite influencée par la vitesse de refroidissement.
3) Principe du soudage par rechargement laser à double faisceau de poudre
4)haute résistance des joints de soudure
Dans l'expérience de soudage par dépôt de poudre laser à double faisceau, les deux faisceaux laser étant disposés côte à côte de part et d'autre du fil de pont, la zone de contact entre le laser et le substrat est plus étendue qu'avec un seul faisceau. Les joints de soudure obtenus sont perpendiculaires au fil de pont et relativement allongés dans le sens de sa longueur. La figure 3.6 illustre les joints de soudure obtenus par soudage par dépôt de poudre laser à simple et double faisceau. Lors du processus de soudage, que ce soit avec un double faisceau…soudage laserméthode ou faisceau uniquesoudage laserDans cette méthode, un bain de fusion se forme sur le matériau de base par conduction thermique. Le métal du matériau de base fondu dans ce bain peut alors former une liaison métallurgique avec la poudre d'alliage auto-fondante fondue, permettant ainsi le soudage. Lors de l'utilisation d'un laser à double faisceau pour le soudage, l'interaction entre le faisceau laser et le matériau de base résulte de l'interaction entre les zones d'action des deux faisceaux, c'est-à-dire entre les deux bains de fusion formés par le laser sur le matériau. De cette manière, la zone de fusion résultante est plus étendue qu'avec un laser à faisceau unique.soudage laser, donc les joints de soudure obtenus par double faisceausoudage lasersont plus résistants que les poutres simplessoudage laser.
2. Soudabilité et répétabilité élevées
Dans le faisceau uniquesoudage laserDans cette expérience, étant donné que le centre du point focalisé du laser agit directement sur le fil du micro-pont, ce dernier doit répondre à des exigences très élevées.soudage laserLes paramètres de procédé, tels qu'une distribution non uniforme de la densité d'énergie laser et une épaisseur non uniforme de la poudre d'alliage, peuvent entraîner la rupture du fil pendant le soudage, voire sa vaporisation. Dans la méthode de soudage laser à double faisceau, les centres des points focaux des deux faisceaux laser n'agissant pas directement sur les microfils de pont, les exigences relatives aux paramètres de soudage laser de ces fils sont allégées, ce qui améliore considérablement la soudabilité et la répétabilité.
Date de publication : 17 octobre 2023
