Le soudage au laser remplace de plus en plus les autres types de technologies de soudage. Cela n'a rien d'étonnant : la qualité des soudures s'améliore considérablement grâce à la focalisation précise du faisceau laser, ce qui élimine la nécessité d'un traitement supplémentaire. La haute densité et la résistance du matériau au niveau du joint augmentent la durée de vie de la structure, améliorent la fiabilité et permettent de résister aux charges mécaniques.

Grâce à ces propriétés, le soudage au laser est presque devenu une technologie universelle. Il est largement utilisé dans la production de pièces et d'instruments de haute précision, dans la construction, l'industrie de la joaillerie, l'aérospatiale, la construction navale et d'autres secteurs industriels. En fait, elle convient partout où une qualité de soudure élevée est requise. Aujourd'hui, nous allons examiner les facteurs qui influent sur la qualité des soudures, les types de joints de soudure et la manière de sélectionner un équipement laser.

Types de joints de soudure

Les joints de soudure sont classés en fonction de deux critères : la profondeur de pénétration et la surface de contact des pièces connectées. En ce qui concerne la profondeur de pénétration, on distingue trois niveaux :

1. Micro soudage - Pas plus de 0,1 mm. Ils sont utilisés pour raccorder des éléments en couches minces, des fils fins et d'autres petits composants nécessitant une précision et une qualité de soudure élevées.
2. Mini-soudage - De 0,1 à 1 mm. Convient pour relier des tôles fines, telles que l'aluminium, pour souder des fils à une base plus large et pour d'autres opérations techniques similaires.
3. Macro soudage - Plus de 1 mm. Ils étaient couramment utilisés pour assembler des tôles, des profilés et des pièces de forme complexe d'une épaisseur maximale de 12-13 mm, en fonction de la qualité de l'alliage et de la puissance de l'équipement.

En ce qui concerne la surface de contact, il existe deux types de joints : les joints et les soudures par points. Parlons d'abord des joints, car ce sont les plus courants.

Joints de couture

Cette méthode est utilisée pour le soudage de pièces devant résister à des charges importantes ou nécessitant des joints étanches. Il s'agit par exemple d'oléoducs, de gazoducs et d'oléoducs, de conteneurs métalliques pour les liquides et les produits en vrac, de structures de construction et d'installations de protection. Les équipements laser peuvent également sceller les boîtiers de composants critiques, tels que les résonateurs à quartz dans les instruments de haute précision. Grâce à la focalisation précise du faisceau laser, le taux de défauts peut être réduit de près de 35%.

Les principaux avantages du soudage laser de joints sont les suivants :

- Résistance élevée des soudures
- Capacité d'étanchéité
- Résistance aux chocs et aux vibrations

Les joints ne présentent pas d'inconvénients particuliers. Le seul problème est que ce type de soudage n'est pas toujours possible ou pratique. Dans ce cas, on utilise le soudage par points.

Soudage par points

Cette méthode est utilisée pour souder de petits composants qui ne sont pas soumis à des charges élevées et qui ne peuvent pas être fixés à l'aide d'autres types de connecteurs en raison de leur petite taille. Il s'agit notamment de fils fins, d'éléments à couche mince, d'extrémités de thermocouples et de bijoux de conception complexe. Le soudage par points au laser convient également au soudage de métaux différents : nickel-chrome, platine-palladium, cuivre-aluminium, etc.

En raison de ces caractéristiques, cette technologie est largement utilisée dans la production de cartes de circuits imprimés, de semi-conducteurs et d'instruments de haute précision. Le soudage par points au laser est idéal pour la fabrication de circuits intégrés, notamment pour connecter des fils à des éléments de film. Ces derniers sont constitués de métaux précieux et de terres rares dont l'épaisseur varie de 0,3 à 1 micromètre et le diamètre des fils n'excède pas 80 micromètres.

Ces minuscules composants ne peuvent pas être connectés par soudure. Ou plutôt, ils peuvent l'être, mais cela entraînerait le rejet de 80% des produits. C'est pourquoi seul l'équipement laser est utilisé pour le micro-soudage afin d'économiser les matériaux et le temps nécessaires au traitement des produits défectueux.

Cependant, les micro et mini-soudures ne sont pas les seules applications du soudage par points. Il est également utilisé pour fixer de grandes structures métalliques avant l'assemblage final. Par la suite, ces produits peuvent être soudés à l'aide de méthodes de jointure ou fixés par d'autres moyens tels que le boulonnage. Grâce à la fixation par soudage, le déplacement des éléments structurels est évité et les dimensions exactes des espaces et des fentes sont maintenues.

Les avantages du soudage par points sont les suivants

- Convient à la connexion de micro-composants
- Haute précision et excellente qualité de soudure - peut être utilisé pour la fabrication d'éléments structurels critiques et d'instruments électroniques complexes
- Vitesse de soudage rapide

Les inconvénients sont l'absence d'étanchéité des joints et une résistance légèrement inférieure à celle des méthodes de couture. Cette méthode n'est donc utilisée que lorsque ces conditions ne sont pas requises.

Qu'est-ce qui influence la qualité du cordon de soudure ?

La première chose qui vient à l'esprit est le niveau de compétence du soudeur. C'est en partie vrai : leurs compétences ont un impact significatif sur de nombreux aspects, mais pas sur tous. Il existe également plusieurs paramètres critiques, tels que la soudabilité du métal, la sélection de l'équipement et le mode de soudage, l'épaisseur de la pièce et la vitesse de refroidissement de la soudure. Commençons par la première caractéristique.

Soudabilité

La soudabilité d'un métal dépend de la quantité de carbone - les aciers à haute teneur en carbone (avec plus de 0,35% de carbone) nécessitent des modes de soudage spéciaux. En outre, les additifs et les impuretés des alliages affectent ce paramètre, l'améliorant ou le détériorant potentiellement. Par exemple, le nickel et le titane améliorent la soudabilité, tandis que de fortes concentrations de chrome, de silicium et de manganèse la réduisent. Pour améliorer la qualité de la soudure des alliages peu soudables, des mesures spéciales peuvent être prises, telles que le préchauffage de la pièce, l'utilisation de gaz protecteurs et un traitement thermique ultérieur.

Refroidissement du métal

Lors du soudage, du métal liquide se forme au niveau du joint et commence à cristalliser en refroidissant. Si le matériau refroidit trop rapidement, divers défauts tels que des fissures ou des déformations de la pièce peuvent apparaître. C'est pourquoi les soudeurs expérimentés visent souvent un refroidissement naturel du métal.

Lors du soudage de la fonte, la pièce doit être préchauffée à 600-650°C, à la fois avant de commencer et pendant le début et la fin du travail. Cela permet d'obtenir une soudure solide qui ne se brise pas en cas d'impact accidentel et qui peut résister à une pression élevée. Un refroidissement lent empêche également la déformation des parois des pièces et évite le phénomène de la fonte blanche.

Toutefois, le risque de défauts est partiellement réduit lors de l'utilisation d'une machine à souder au laser. En effet, la zone de chauffe du soudage au laser est très petite et la chaleur ne s'étend guère au-delà du bain de fusion. Les lasers peuvent donc être utilisés pour souder des métaux et des alliages sensibles à la chaleur. Malgré cela, toutes les recommandations concernant le préchauffage et le refroidissement de la pièce à usiner restent valables.

En comprenant ces facteurs, vous pouvez garantir des soudures de haute qualité et choisir l'équipement laser approprié à vos besoins.