La technologie d'assemblage laser, ou soudage laser, utilise un faisceau laser de haute puissance pour focaliser et réguler l'irradiation de la surface du matériau. Cette surface absorbe l'énergie laser et la convertit en énergie thermique, provoquant un échauffement et une fusion localisés du matériau, suivis d'un refroidissement et d'une solidification permettant l'assemblage de matériaux homogènes ou dissemblables. Le procédé de soudage laser requiert une densité de puissance laser de 104jusqu'à 108W/cm2Comparé aux méthodes de soudage traditionnelles, le soudage laser présente les avantages suivants.
La technologie d'assemblage laser, ou soudage laser, utilise un faisceau laser de haute puissance pour focaliser et réguler l'irradiation de la surface du matériau. Cette surface absorbe l'énergie laser et la convertit en énergie thermique, provoquant un échauffement et une fusion localisés du matériau, suivis d'un refroidissement et d'une solidification permettant l'assemblage de matériaux homogènes ou dissemblables. Le procédé de soudage laser requiert une densité de puissance laser de 104jusqu'à 108W/cm2Comparé aux méthodes de soudage traditionnelles, le soudage laser présente les avantages suivants.
1-nuage de plasma, 2-matériau en fusion, 3-trou de serrure, 4-profondeur de fusion
Du fait 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 illustre le processus de soudage laser d'un même matériau et d'une même source lumineuse ; le mécanisme de conversion d'énergie s'effectue uniquement par le trou de serrure ; le trou de serrure et le métal en fusion près de la paroi du trou se déplacent avec l'avancement du faisceau laser ; le métal en fusion repousse le trou de serrure, comblant l'air restant et, après condensation, formant un cordon de soudure.
Si le matériau à souder est un métal dissemblable, l'existence de différences dans les propriétés thermiques aura un impact important sur le processus de soudage, telles que les différences de points de fusion, de conductivité thermique, de capacité thermique massique et de coefficients de dilatation des différents matériaux, entraînant des contraintes de soudage, des déformations de soudage et des changements dans les conditions de cristallisation du métal du joint soudé, ce qui provoque une diminution des propriétés mécaniques de la soudure.
Par conséquent, en fonction des différentes caractéristiques du lieu de soudage, le procédé de soudage a évolué vers le soudage laser d'apport, le brasage laser, le soudage laser à double faisceau, le soudage composite laser, etc.
Soudage par remplissage de fil laser
Lors du soudage laser des alliages d'aluminium, de titane et de cuivre, la faible absorption de la lumière laser (<10 %) par ces matériaux entraîne un léger blindage du faisceau par le plasma photogénéré. Ce phénomène favorise la formation de projections et l'apparition de défauts tels que porosités et fissures. Par ailleurs, la qualité du soudage est également affectée lorsque l'écart entre les pièces est supérieur au diamètre du spot lors du soudage par pulvérisation cathodique de tôles minces.
Pour résoudre les problèmes mentionnés ci-dessus, l'utilisation d'un métal d'apport permet d'obtenir un meilleur résultat de soudage. Ce métal peut être du fil ou de la poudre, ou bien un procédé d'apport prédéfini peut être employé. Grâce à la petite taille du point de soudure, le cordon est plus étroit et présente une surface légèrement convexe après l'application du métal d'apport.
brasage laser
Contrairement au soudage par fusion, qui fait fondre simultanément deux pièces à souder, le brasage consiste à ajouter un matériau d'apport dont le point de fusion est inférieur à celui du matériau de base sur la surface de soudure, à faire fondre ce matériau d'apport pour combler l'espace à une température inférieure au point de fusion du matériau de base et supérieure à celui du matériau d'apport, puis à le condenser 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 de l'énergie.
Il est principalement utilisé pour le soudage laser des alliages d'aluminium et de magnésium, le soudage par recouvrement et par épissure pour les automobiles, le brasage laser et le soudage par fusion profonde.
Le double faisceau peut être obtenu par deux lasers indépendants ou par séparation du faisceau à l'aide d'un séparateur de faisceau.
Les deux faisceaux peuvent être une combinaison de lasers avec des caractéristiques temporelles différentes (pulsé ou continu), des longueurs d'onde différentes (infrarouge moyen ou visible) et des puissances différentes, qui peuvent être sélectionnées en fonction du matériau traité.
4. Soudage composite au laser
En raison de l'utilisation du faisceau laser comme seule source de chaleur, le soudage laser à source de chaleur unique présente un faible taux de conversion et d'utilisation de l'énergie. L'interface du port du matériau de base à souder est sujette aux défauts d'alignement, à la formation de pores, de fissures et autres imperfections. Pour résoudre ce problème, il est possible d'utiliser les caractéristiques de chauffage d'autres sources de chaleur afin d'améliorer le chauffage du laser sur la pièce à usiner ; on parle alors généralement de soudage laser composite.
La principale forme de soudage composite laser est le soudage composite du laser et de l'arc électrique, l'effet 1 + 1 > 2 est le suivant.
après le faisceau laser près de l'arc appliqué,la densité électronique est significativement 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. la forte utilisation de l'énergie de l'arc et le totalLa consommation d'énergie sera augmentée..
3. La zone d'action du soudage laser est réduite, ce qui peut facilement entraîner un désalignement de l'orifice de soudage, tandis que l'action thermique de l'arc est importante, ce qui peutréduire le désalignement du port de soudage. Parallèlement, leLa qualité et l'efficacité du soudage à l'arc sont améliorées.en raison de l'effet de focalisation et de guidage du faisceau laser sur l'arc.
4. Le soudage laser, avec sa température de pointe élevée, sa grande zone affectée thermiquement, sa vitesse de refroidissement et de solidification rapide, est susceptible de générer des fissures et des porosités ; tandis que la zone affectée thermiquement de l’arc est réduite, ce qui permet de diminuer le gradient de température, la vitesse de refroidissement et de solidification.peut réduire et éliminer la formation de pores et de fissures.
Il existe deux formes courantes de soudage composite laser-arc : 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 laser et à l'arc plasma, le soudage composite laser et à source de chaleur inductive.
À propos de MavenLaser
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Date de publication : 13 janvier 2023
