1. Technologie de soudage laser：
Le soudage laser est un aspect important de l'application de la technologie de traitement laser. Ce procédé utilise l'énergie rayonnante du laser pour obtenir une soudure efficace. Son principe de fonctionnement est le suivant : le milieu actif du laser (par exemple, un mélange de CO₂ et d'autres gaz, des cristaux de grenat d'yttrium-aluminium YAG, etc.) est excité de manière spécifique, de sorte qu'il oscille dans le résonateur, formant ainsi un faisceau de rayonnement excité. Lorsque le faisceau entre en contact avec la pièce, son énergie est absorbée par celle-ci, et le soudage peut être réalisé lorsque la température atteint le point de fusion du matériau.
2. Paramètres importants detechnologie de soudage laser：
2.1 Densité de puissance :
La densité de puissance est l'un des paramètres les plus critiques en usinage laser. Avec une densité de puissance élevée, la couche superficielle peut atteindre son point d'ébullition en quelques microsecondes, ce qui entraîne une vaporisation importante. Par conséquent, une densité de puissance élevée est très avantageuse pour les opérations d'enlèvement de matière, telles que le poinçonnage, la découpe et la gravure. Pour des densités de puissance plus faibles, il faut quelques millisecondes pour que la température de surface atteigne le point d'ébullition. Avant que la surface ne se vaporise, la couche inférieure atteint son point de fusion, ce qui permet d'obtenir facilement une soudure fondue de bonne qualité.
2.2 Forme d'onde de l'impulsion laser :
Lorsqu'un faisceau laser de haute intensité frappe la surface d'un matériau, 60 à 98 % de l'énergie laser à la surface du métal est réfléchie et perdue. L'or, l'argent, le cuivre, l'aluminium, le titane et d'autres matériaux, en particulier, présentent une forte réflexion et un transfert thermique rapide. Lors d'une impulsion laser, la réflectance du métal varie au fil du temps. Lorsque la température de surface du matériau atteint son point de fusion, la réflectance diminue rapidement. À l'état fondu, la réflexion est stable à une certaine valeur.
2.3 Largeur d'impulsion laser :
La largeur d'impulsion est un paramètre important du soudage laser pulsé. Elle est déterminée par la profondeur de fusion et la zone affectée thermiquement. Plus la largeur d'impulsion est longue, plus la zone affectée thermiquement est grande, et la profondeur de fusion augmente avec la puissance de la moitié de la largeur d'impulsion. Cependant, une augmentation de la largeur d'impulsion réduit la puissance de crête. C'est pourquoi cette augmentation est généralement utilisée pour le soudage par conduction thermique. La soudure formée est large et peu profonde, particulièrement adaptée au soudage par recouvrement de tôles fines et épaisses.
Cependant, une puissance de crête plus faible entraînera un apport de chaleur excessif, et chaque matériau a une largeur d'impulsion optimale qui peut maximiser la profondeur de fusion.
2.4 Quantité de défocalisation :
Le soudage laser nécessite généralement une certaine défocalisation, car la densité de puissance au centre du point focal est trop élevée, ce qui peut facilement s'évaporer et former des trous. Sur chaque plan quittant le foyer laser, la distribution de la densité de puissance est relativement uniforme.
2.5 Il existe deux façons de défocaliser :
Défocalisation positive et défocalisation négative. Le plan focal est situé au-dessus de la pièce pour une défocalisation positive, et inversement pour une défocalisation négative. Selon la théorie de l'optique géométrique, lorsque la distance entre les plans de défocalisation positive et négative et le plan de soudage est égale, la densité de puissance sur le plan correspondant est approximativement la même, mais la forme du bain obtenu est légèrement différente. En cas de défocalisation négative, une profondeur de fusion plus importante peut être obtenue, ce qui est lié au processus de formation du bain.
2.6 Vitesse de soudage :
La vitesse de soudage a un impact majeur sur la profondeur de fusion. Augmenter la vitesse réduit la profondeur de fusion, mais une vitesse trop faible entraîne une fusion excessive du matériau et la soudure complète de la pièce. Il existe donc une plage de vitesses de soudage adaptée à des matériaux spécifiques, avec une puissance laser et une épaisseur spécifiques, et la profondeur de fusion maximale peut être obtenue à la vitesse correspondante.
2.7 Gaz protecteur :
Des gaz inertes sont souvent utilisés dans le procédé de soudage laser pour protéger le bain, tandis que l'hélium, l'argon, l'azote et d'autres gaz sont fréquemment utilisés dans la plupart des applications. Le deuxième rôle du gaz protecteur est de protéger la lentille de focalisation de la pollution par les vapeurs métalliques et de la pulvérisation de gouttelettes de liquide. Lors du soudage laser haute puissance, l'éjection est très puissante, ce qui rend la protection de la lentille encore plus nécessaire. Le troisième effet du gaz protecteur est de disperser efficacement le plasma généré par le soudage laser haute puissance. Les vapeurs métalliques absorbent le faisceau laser et l'ionisent en plasma. En cas de surabondance de plasma, le faisceau laser sera partiellement absorbé par le plasma.
3. L'effet unique de la technologie de soudage laser :
Par rapport à la technologie de soudage traditionnelle, elle présente quatre effets uniques :
3.1 Effet de purification de la soudure :
Lorsque le faisceau laser irradie la soudure, le taux d'absorption des impuretés, telles que les oxydes, par le laser est bien supérieur à celui du métal. Par conséquent, les impuretés, telles que les oxydes, sont rapidement chauffées et vaporisées, ce qui réduit considérablement leur teneur en impuretés. Ainsi, le soudage laser non seulement ne pollue pas la pièce, mais purifie également le matériau.
3.2 Effet d'impact d'une explosion de lumière :
Lorsque la densité de puissance laser est très élevée, le métal de la soudure s'évapore et se vaporise brusquement sous l'effet d'un puissant faisceau laser. Sous l'action de la vapeur métallique à haute pression, le métal fondu dans le bain produit une projection explosive, dont la puissante onde de choc se propage en direction de la profondeur du trou, formant un trou allongé et profond. Pendant le mouvement continu du soudage laser, le métal en fusion environnant remplit continuellement les trous et se condense pour former une soudure solide à fusion profonde.
3.3 L'effet de petit trou du soudage par fusion profonde :
Sous l'irradiation d'un faisceau laser d'une densité de puissance allant jusqu'à 107 W/cm², l'apport d'énergie à la soudure est bien supérieur aux taux de conduction thermique, de convection et de perte par rayonnement. Le métal exposé à l'irradiation laser se vaporise rapidement et, sous l'action de la vapeur à haute pression, de petits trous se forment dans le bain. Ce type de trou, comparable à un trou noir en astronomie, peut absorber toute l'énergie lumineuse. Le faisceau laser le traverse et atteint directement le fond. La profondeur du trou détermine la profondeur de fusion.
3.4 L'effet de focalisation des parois latérales des trous du bain sur le laser :
Lors du perçage de trous dans un bain sous irradiation laser, l'angle d'incidence du faisceau laser sur la paroi latérale du trou est généralement important. Il est alors réfléchi sur la paroi et transmis au fond du trou, ce qui entraîne un phénomène de superposition de l'énergie du faisceau dans le trou, ce qui peut augmenter son intensité. Ce phénomène est appelé « effet de focalisation de la paroi latérale du trou ». L'utilisation du laser pour le soudage repose sur ces effets.
4. Avantages detechnologie de soudage laser：
L'effet unique du soudage laser confère au soudage laser les avantages suivants :
4.1 Le temps d'irradiation laser est court et le procédé de soudage extrêmement rapide, ce qui améliore la productivité. De plus, le matériau soudé est difficilement oxydable, la zone affectée thermiquement est réduite et convient au soudage de composants de transistors très thermosensibles. Le soudage laser ne produit ni scories ni film d'oxyde. Il peut même être soudé à travers le verre, ce qui le rend particulièrement adapté au soudage d'instruments de précision miniatures.
4.2 Les lasers permettent de souder non seulement des matériaux métalliques identiques, mais aussi des matériaux métalliques différents, voire des matériaux métalliques et non métalliques. Par exemple, pour les circuits intégrés utilisant de la céramique comme substrat, en raison de son point de fusion élevé et de l'application d'une pression inappropriée, il est difficile d'utiliser d'autres méthodes de soudage, mais le soudage laser est plus pratique. Bien entendu, le soudage laser ne permet pas de souder tous les matériaux différents.
Applications et secteurs d'application du soudage laser : 1. Le soudage par conduction thermique est principalement utilisé pour l'usinage de précision, comme les feuilles métalliques, l'usinage des bords, les technologies médicales, etc. ; 2. Le soudage par fusion profonde et le brasage sont principalement utilisés dans l'industrie automobile, notamment pour les carrosseries, les transmissions, les boîtiers, etc. ; le brasage est principalement utilisé pour le soudage des carrosseries automobiles ; 3. Le soudage par conduction laser peut traiter des matériaux non métalliques et offre un large éventail d'applications. Il peut être utilisé dans les biens de consommation, l'industrie automobile, les boîtiers électroniques, les technologies médicales, etc. ; 4. Le soudage composite est principalement adapté aux structures en acier spéciales, comme les ponts de navires.