Soudage laser - Définition

Introduction

Le soudage laser est une technique de soudage qui permet d'assembler plusieurs pièces de métal à l'aide d'un laser. Le faisceau est une source de chaleur extrêmement concentrée qui permet des soudages étroits, profonds, à une cadence rapide. Cette technique est souvent utilisée dans le cas de gros volumes de production comme l'industrie automobile.

Fonctionnement

De la même façon que le soudage par faisceau d'électrons, le soudage laser présente une très forte densité de puissance, de l'ordre du mégawatt par centimètre carré (MW/cm²), ce qui permet de n'avoir qu'une faible zone altérée par la chaleur tout en disposant d'une grande quantité de chaleur associée à une vitesse de refroidissement importante. Le diamètre du faisceau laser varie de 0,2 mm à 133 mm en sachant que seuls les diamètres les plus faibles sont utilisés pour la soudage. La profondeur de pénétration est proportionnelle à la puissance mise en œuvre et dépend aussi de la position du point focal ; la pénétration est maximale lorsque le point focal se trouve un peu au-dessous de la surface de la pièce à souder.

Selon l'application, on utilise un laser à mode continu ou à mode pulsé. On utilise le mode pulsé avec des impulsions de l'ordre de la milliseconde pour souder des matériaux fins comme des lames de rasoir par exemple. Les lasers en mode continu sont préférés pour les matériaux épais et pour les soudures d'inox de type 316L ou 304L qui sont sensibles à la fissuration à chaud.

Le soudage laser est un procédé polyvalent permettant le soudage des aciers au carbone, à haute résistance mécanique, inoxydables, et aussi de l'aluminium et du titane. En raison du refroidissement extrêmement rapide, le craquage est un problème important quand on soude des aciers à haute teneur en carbone. La qualité du soudage est excellente, supérieure à celle du soudage par faisceau d'électrons. La rapidité du soudage dépend de la puissance mise en jeu, mais aussi de la qualité et de l'épaisseur des pièces à souder. Les très hautes puissances accessibles avec les lasers à gaz font qu'ils sont bien adaptés aux gros volumes de production. Le soudage laser est très courant dans l'industrie automobile. La soudure laser est également utilisée dans l'assemblage des capteurs. En effet, le temps de soudure est très court, la zone affectée thermiquement très faible et donc ce mode d'assemblage permet de ne pas détériorer les composants. Dans l'industrie médicale et dans les implants en particulier (pacemakers, stimulateurs, implants du rachis, ....), c'est l'aspect esthétique de la soudure laser et l'absence d'utilisation de métal d'apport (donc sans modification de la biocompatibilité du matériau initial) qui encouragent le recours à cette technologie.

Avantages du soudage laser par rapport au soudage par faisceau d'électrons :

• le faisceau peut traverser l'air et ne nécessite pas d'être sous vide,

• le système peut être facilement robotisé,

• pas de génération de rayons X,

• meilleure qualité de soudage.

Soudage laser hybride

Il existe un dérivé du soudage laser, le « soudage laser hybride » qui combine le soudage laser avec la technique du soudage à l'arc comme le Soudage MIG-MAG. Cette combinaison permet une grande souplesse de positionnement des pièces car le soudage à l'arc apporte du métal en fusion pour remplir le joint, et l'usage du laser augmente la vitesse de travail par rapport à ce qui est possible avec le système à arc seul. La qualité du soudage est aussi améliorée.