Définition du défaut de projection : En soudage, les projections désignent les gouttelettes de métal en fusion éjectées du bain de fusion pendant l’opération. Ces gouttelettes peuvent retomber sur la surface de travail, provoquant rugosité et irrégularités, et altérer la qualité du bain de fusion. Il en résulte des enfoncements, des points d’éclatement et d’autres défauts sur la surface de la soudure, affectant ses propriétés mécaniques.
En soudage, les projections désignent les gouttelettes de métal en fusion éjectées du bain de fusion pendant l'opération. Ces gouttelettes peuvent retomber sur la surface de travail, provoquant rugosité et irrégularités, et altérer la qualité du bain de fusion. Il en résulte des enfoncements, des points d'éclatement et d'autres défauts de surface qui affectent les propriétés mécaniques de la soudure.
Classification Splash :
Petites éclaboussures : gouttelettes de solidification présentes au bord du cordon de soudure et à la surface du matériau, affectant principalement l’aspect et n’ayant aucun impact sur les performances ; généralement, la limite de distinction est que la gouttelette représente moins de 20 % de la largeur de fusion du cordon de soudure ;
Éclaboussures importantes : Il y a une perte de qualité, qui se manifeste par des bosses, des points d’éclatement, des contre-dépouilles, etc. sur la surface de la pièce.cordon de soudureCes défauts peuvent engendrer des contraintes et des déformations irrégulières, affectant ainsi la performance du cordon de soudure. L'attention se porte principalement sur ce type de défauts.
Processus d'apparition des éclaboussures :
Les projections se manifestent par l'injection de métal en fusion dans le bain de fusion, dans une direction approximativement perpendiculaire à la surface du liquide de soudage, sous l'effet d'une forte accélération. Ce phénomène est clairement visible sur la figure ci-dessous, où la colonne de liquide s'élève du bain de fusion et se fragmente en gouttelettes, formant ainsi des projections.
scène d'éclaboussure
Soudage laserelle se divise en soudage par conductivité thermique et soudage à pénétration profonde.
Le soudage par conduction thermique ne génère pratiquement aucune projection : il repose principalement sur le transfert de chaleur de la surface du matériau vers l’intérieur, sans pratiquement aucune projection. Ce procédé n’implique ni évaporation importante du métal ni réactions métallurgiques physiques.
Le soudage à pénétration profonde est le principal scénario où des projections se produisent : le soudage à pénétration profonde implique que le laser pénètre directement dans le matériau, transfère la chaleur au matériau par des trous de serrure, et la réaction du processus est intense, ce qui en fait le principal scénario où des projections se produisent.
Comme illustré dans la figure ci-dessus, certains chercheurs utilisent la photographie à haute vitesse combinée à un verre transparent haute température pour observer le mouvement du trou de serrure lors du soudage laser. On constate que le laser frappe essentiellement la paroi avant du trou de serrure, repoussant le liquide vers le bas, contournant ainsi le trou de serrure pour atteindre la queue du bain de fusion. La position du laser à l'intérieur du trou de serrure n'est pas fixe ; le laser se trouve alors dans un état d'absorption de Fresnel. En réalité, il s'agit d'un état de réfraction et d'absorption multiples, assurant la continuité du bain de fusion. La position de réfraction du laser varie à chaque étape du processus en fonction de l'angle de la paroi du trou de serrure, ce qui induit un mouvement de torsion de ce dernier. La zone irradiée par le laser fond, s'évapore, subit une force et se déforme, ce qui provoque une vibration péristaltique.
La comparaison mentionnée ci-dessus utilise du verre transparent haute température, ce qui équivaut en réalité à une vue en coupe du bain de fusion. Or, l'état d'écoulement du bain de fusion diffère de la réalité. C'est pourquoi certains chercheurs ont recours à la technique de congélation rapide. Lors du soudage, le bain de fusion est instantanément congelé afin d'obtenir l'état instantané à l'intérieur du trou de serrure. On observe clairement que le laser frappe la paroi avant du trou de serrure, créant un ressaut. Le laser agit sur ce ressaut, repoussant le bain de fusion vers le bas et remplissant l'espace du trou de serrure lors de son déplacement. On obtient ainsi une approximation du sens d'écoulement à l'intérieur du trou de serrure du bain de fusion réel. Comme illustré sur la figure de droite, la pression de recul du métal générée par l'ablation laser du métal liquide pousse le bain de fusion à contourner la paroi avant. Le trou de serrure se déplace vers l'arrière du bain de fusion, jaillissant comme une fontaine depuis l'arrière et impactant la surface du bain de fusion situé à l'arrière. Simultanément, sous l'effet de la tension superficielle (plus la température de tension superficielle est basse, plus l'impact est important), le métal liquide contenu dans le bain de fusion est attiré vers le bord du bain et se solidifie progressivement. Le métal liquide susceptible de se solidifier ultérieurement retourne ensuite vers l'extrémité du trou de serrure, et ainsi de suite.
Schéma du soudage laser à pénétration profonde par trou de serrure : A : Direction de soudage ; B : Faisceau laser ; C : Trou de serrure ; D : Vapeur métallique, plasma ; E : Gaz protecteur ; F : Paroi avant du trou de serrure (rectification avant fusion) ; G : Écoulement horizontal du matériau fondu à travers le trou de serrure ; H : Interface de solidification du bain de fusion ; I : Trajectoire d’écoulement descendant du bain de fusion.
Résumé:
Processus d'interaction entre le laser et le matériau : Le laser agit sur la surface du matériau, produisant une ablation intense. Le matériau est d'abord chauffé, fondu, puis vaporisé. Lors de cette vaporisation intense, la vapeur métallique remonte et exerce une pression de recul sur le bain de fusion, créant ainsi un trou de serrure. Le laser pénètre dans ce trou de serrure et subit de multiples cycles d'émission et d'absorption, assurant un apport continu de vapeur métallique qui maintient le trou de serrure. Le laser agit principalement sur la paroi avant du trou de serrure, où l'évaporation se produit également. La pression de recul repousse le métal liquide de la paroi avant du trou de serrure vers l'arrière du bain de fusion. Ce liquide, se déplaçant à grande vitesse autour du trou de serrure, percute le bain de fusion vers le haut, formant des vagues. Puis, sous l'effet de la tension superficielle, il se déplace vers le bord et se solidifie, répétant ainsi le cycle. Les éclaboussures se produisent principalement au bord de l'ouverture en forme de trou de serrure, et le métal liquide sur la paroi avant contourne à grande vitesse le trou de serrure et impacte la position du bain de fusion de la paroi arrière.
Date de publication : 19 juin 2024
