La technologie d'assemblage au laser, ou technologie de soudage au laser, utilise un faisceau laser de haute puissance pour focaliser et réguler l'irradiation de la surface du matériau, et la surface du matériau absorbe l'énergie laser et la convertit en énergie thermique, provoquant un échauffement et une fusion locale du matériau. , suivi d'un refroidissement et d'une solidification pour réaliser l'assemblage de matériaux homogènes ou dissemblables. Le procédé de soudage laser nécessite une densité de puissance laser de 104à 108W/cm2. Par rapport aux méthodes de soudage traditionnelles, le soudage laser présente les avantages suivants.
La technologie d'assemblage au laser, ou technologie de soudage au laser, utilise un faisceau laser de haute puissance pour focaliser et réguler l'irradiation de la surface du matériau, et la surface du matériau absorbe l'énergie laser et la convertit en énergie thermique, provoquant un échauffement et une fusion locale du matériau. , suivi d'un refroidissement et d'une solidification pour réaliser l'assemblage de matériaux homogènes ou dissemblables. Le procédé de soudage laser nécessite une densité de puissance laser de 104à 108W/cm2. Par rapport aux méthodes de soudage traditionnelles, le soudage laser présente les avantages suivants.
1 nuage de plasma, 2 matériaux en fusion, 3 trous de serrure, 4 profondeurs de fusion
En raison de l'existence du trou de serrure, le faisceau laser, après avoir irradié l'intérieur du trou de serrure, augmentera l'absorption du laser par le matériau et favorisera la formation du bain de fusion après diffusion et autres effets, les deux méthodes de soudage sont comparées comme suit.
La figure ci-dessus donne le processus de soudage laser du même matériau et de la même source de lumière, le mécanisme de conversion d'énergie se fait uniquement à travers le trou de serrure, le trou de serrure et le métal en fusion près de la paroi du trou se déplace avec l'avancée du faisceau laser, le métal en fusion éloigne le trou de serrure de l'air laissé pour le remplir et après condensation, formant un cordon de soudure.
Si le matériau à souder est un métal différent, l'existence de différences de propriétés thermiques aura un impact important sur le processus de soudage, telles que des différences de points de fusion, de conductivité thermique, de capacité thermique spécifique et de coefficients de dilatation de différents matériaux, ce qui entraîne dans les contraintes de soudage, la déformation du soudage et les changements dans les conditions de cristallisation du métal du joint soudé, provoquant une diminution des propriétés mécaniques de la soudure.
Par conséquent, en fonction des différentes caractéristiques de la scène de soudage, le processus de soudage a développé le soudage d'apport laser, le brasage laser, le soudage laser à double faisceau, le soudage composite laser, etc.
Soudage de remplissage de fil laser
Dans le processus de soudage au laser des alliages d'aluminium, de titane et de cuivre, en raison de la faible absorption de la lumière laser (<10 %) dans ces matériaux, le plasma photogénéré présente une certaine protection contre la lumière laser, il est donc facile de former des éclaboussures et conduire à la génération de défauts tels que porosité et fissures. De plus, la qualité du soudage est également affectée lorsque l'espace entre les pièces est supérieur au diamètre du point lors de la pulvérisation de plaques minces.
En résolvant les problèmes ci-dessus, un meilleur résultat de soudage peut être obtenu en utilisant la méthode du matériau d'apport. Le matériau de remplissage peut être du fil ou de la poudre, ou une méthode de remplissage prédéfinie peut être utilisée. En raison du petit point focalisé, la soudure devient plus étroite et présente une forme légèrement convexe sur la surface après l'application du matériau d'apport.
Brasage Laser
Contrairement au soudage par fusion, qui fait fondre deux pièces soudées en même temps, le brasage ajoute un matériau d'apport avec un point de fusion inférieur à celui du matériau de base à la surface de la soudure, fait fondre le matériau d'apport pour combler l'espace à une température inférieure à celle de fusion du matériau de base. et supérieur au point de fusion du matériau d'apport, puis se condense pour former une soudure solide.
Le brasage convient aux dispositifs microélectroniques sensibles à la chaleur, aux plaques minces et aux matériaux métalliques volatils.
De plus, il peut être classé en brasage doux (<450 °C) et brasage dur (>450 °C) en fonction de la température à laquelle le matériau de brasage est chauffé.
Soudage laser à double faisceau
Le soudage à double faisceau permet un contrôle flexible et pratique du temps et de la position d'irradiation laser, ajustant ainsi la distribution d'énergie.
Il est principalement utilisé pour le soudage au laser des alliages d'aluminium et de magnésium, le soudage des plaques d'épissure et de recouvrement pour les automobiles, le brasage au laser et le soudage par fusion profonde.
Le double faisceau peut être obtenu par deux lasers indépendants ou par séparation de faisceau avec un séparateur de faisceau.
Les deux faisceaux peuvent être une combinaison de lasers avec différentes caractéristiques du domaine temporel (pulsé ou continu), différentes longueurs d'onde (infrarouge moyen ou visible) et différentes puissances, qui peuvent être sélectionnées en fonction du matériau réellement traité.
4. Soudage composite laser
En raison de l'utilisation du faisceau laser comme seule source de chaleur, le soudage laser à source de chaleur unique a un faible taux de conversion d'énergie et un faible taux d'utilisation, l'interface du port du matériau de base de soudure est facile à produire un désalignement, facile à produire des pores et des fissures et d'autres défauts, afin de résoudre ce problème, vous pouvez utiliser les caractéristiques de chauffage d'autres sources de chaleur pour améliorer le chauffage du laser sur la pièce, généralement appelé soudage composite laser.
La forme principale de soudage composite au laser est le soudage composite au laser et à l'arc électrique, l'effet 1 + 1 > 2 est le suivant.
après le faisceau laser près de l'arc appliqué,la densité électronique est considérablement réduite, le nuage de plasma généré par le soudage laser est dilué, ce quipeut améliorer considérablement le taux d'absorption du laser, tandis que l'arc sur le préchauffage du matériau de base augmentera encore le taux d'absorption du laser.
2. l'utilisation élevée d'énergie de l'arc et le totalla consommation d’énergie sera augmentée.
3, la zone d'action du soudage laser est petite, il est facile de provoquer un désalignement du port de soudage, tandis que l'action thermique de l'arc est grande, ce qui peutréduire le désalignement du port de soudage. Dans le même temps, lela qualité du soudage et l'efficacité de l'arc sont amélioréesen raison de l'effet de focalisation et de guidage du faisceau laser sur l'arc.
4, soudage laser avec température de pointe élevée, grande zone affectée par la chaleur, vitesse de refroidissement et de solidification rapide, facile à générer des fissures et des pores ; tandis que la zone affectée par la chaleur de l'arc est petite, ce qui peut réduire le gradient de température, le refroidissement et la vitesse de solidification,peut réduire et éliminer la génération de pores et de fissures.
Il existe deux formes courantes de soudage composite à l'arc laser : le soudage composite laser-TIG (comme illustré ci-dessous) et le soudage composite laser-MIG.
Il existe également d’autres formes de soudage telles que le soudage composé à l’arc laser et plasma, au laser et à source de chaleur inductive.
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Heure de publication : 13 janvier 2023
