Principes et applications du soudage laser

Le soudage laser utilise généralement un faisceau laser continu pour connecter les matériaux. Son processus physique métallurgique est très similaire à celui du soudage par faisceau d'électrons, c'est-à-dire que le mécanisme de conversion d'énergie est réalisé via une structure de 'petit trou'. Sous l'irradiation d'un laser avec une densité de puissance suffisamment élevée, le matériau s'évapore et forme un petit trou. Ce petit trou rempli de vapeur agit comme un corps noir, absorbant presque toute l'énergie du faisceau lumineux incident. La chaleur est transférée depuis la paroi externe de cette cavité à haute température, fondant le métal autour du trou. En substance, c'est un processus d'interaction entre le laser et un matériau opaque. Le principe du soudage laser est illustré à la figure 1.

Figure 1. Principe du soudage laser

Champ d'applicationSoudage laser

Dans notre entreprise, dans le soudage des véhicules ferroviaires en acier inoxydable, le soudage par points des composants des parois latérales des véhicules est progressivement remplacé par le soudage laser. L'objectif est d'améliorer la précision et l'efficacité du soudage, d'augmenter la vitesse d'exécution de 20 % à 30 % par rapport à actuellement, et de réduire les coûts de 20 % à 30 %. Généralement, chaque véhicule ferroviaire nécessite entre 7000 et 8000 soudures ponctuelles, et la surface traitée après le soudage par points nécessite un traitement ultérieur de suppression des oxydes noirs, ce qui est chronophage. Le soudage laser a amélioré ces deux problèmes. Actuellement, le soudage laser peut répondre aux exigences de soudage pour les joints butés, les joints recouverts et d'autres formes d'assemblage de plaques d'acier inoxydable d'une épaisseur inférieure ou égale à 2,5 mm.

Les avantages du soudage laser sont une vitesse de soudage rapide, une faible apport thermique de soudage, une petite zone thermiquement affectée, un faible stress de soudage, une petite déformation de la pièce, et il est possible d'obtenir une résistance de joint de haute qualité avec un rapport profondeur/largeur plus important. De plus, une variété de matériaux peuvent être soudés, tels que les métaux réfractaires et les matériaux ayant une forte sensibilité à la chaleur, qui peuvent également être utilisés pour souder des matériaux non métalliques, comme la céramique et le verre organique ; il offre une bonne accessibilité et le faisceau peut atteindre des positions où les méthodes de soudage conventionnelles ne peuvent pas accéder grâce à l'aide d'un miroir réfléchissant, en particulier adapté aux pièces miniatures et au soudage laser à longue distance. Il n'exige aucun contact direct avec la zone de soudage et peut traverser des milieux transparents pour souder des pièces à l'intérieur de conteneurs scellés, comme le soudage de matériaux hautement toxiques comme l'alliage de béryllium à l'intérieur de conteneurs scellés en verre.