Le soudage laser peut être réalisé par le générateur laser continu ou pulsé. Le principe du soudage laser peut être divisé en soudage par conduction thermique et soudage par fusion profonde au laser. La densité de puissance inférieure à 104 ~ 105 W/cm2 est un soudage par conduction thermique, à ce moment-là, la profondeur de fusion et la vitesse de soudage sont lentes ; Lorsque la densité de puissance est supérieure à 105 ~ 107 W/cm2, la surface métallique est concave en « trous de serrure » sous l'action de la chaleur, formant un soudage par fusion profonde, qui présente les caractéristiques d'une vitesse de soudage rapide et d'un grand rapport profondeur-largeur.
Aujourd'hui, nous aborderons principalement la connaissance des principaux facteurs qui affectent la qualité du soudage par fusion profonde au laser.
1. Puissance laser
Dans le soudage par fusion profonde au laser, la puissance du laser contrôle à la fois la profondeur de pénétration et la vitesse de soudage. La profondeur de soudure est directement liée à la densité de puissance du faisceau et est fonction de la puissance du faisceau incident et du point focal du faisceau. D'une manière générale, pour un faisceau laser d'un certain diamètre, la profondeur de pénétration augmente avec l'augmentation de la puissance du faisceau.
2. Point focal
La taille du spot du faisceau est l’une des variables les plus importantes du soudage laser car elle détermine la densité de puissance. Mais sa mesure constitue un défi pour les lasers de haute puissance, même s’il existe de nombreuses techniques de mesure indirecte.
La taille limite du point de diffraction du foyer du faisceau peut être calculée selon la théorie de la diffraction, mais la taille réelle du point est supérieure à la valeur calculée en raison de l'existence d'une mauvaise réflexion focale. La méthode de mesure la plus simple est la méthode du profil iso-température, qui mesure le diamètre du point focal et de la perforation après que le papier épais ait brûlé et pénétré à travers la plaque de polypropylène. Cette méthode, à travers la pratique de la mesure, maîtrise la taille de la puissance laser et le temps d'action du faisceau.
3. Gaz protecteur
Le processus de soudage au laser utilise souvent des gaz protecteurs (hélium, argon, azote) pour protéger le bain de fusion, empêchant ainsi l'oxydation de la pièce pendant le processus de soudage. La deuxième raison d'utiliser un gaz protecteur est de protéger la lentille de focalisation de la contamination par des vapeurs métalliques et des pulvérisations par des gouttelettes de liquide. Surtout en soudage laser haute puissance, l'éjecta devient très puissant, il faut protéger la lentille. Le troisième effet du gaz protecteur est qu’il est très efficace pour disperser le blindage plasma produit par le soudage laser à haute puissance. La vapeur métallique absorbe le faisceau laser et s'ionise en un nuage de plasma. Le gaz protecteur autour de la vapeur métallique s’ionise également sous l’effet de la chaleur. S’il y a trop de plasma, le faisceau laser est en quelque sorte consommé par le plasma. En tant que deuxième énergie, le plasma existe sur la surface de travail, ce qui rend la profondeur de soudure moins profonde et la surface du bain de fusion plus large.
Comment choisir le bon gaz de protection ?
4. Taux d'absorption
L'absorption laser du matériau dépend de certaines propriétés importantes du matériau, telles que le taux d'absorption, la réflectivité, la conductivité thermique, la température de fusion et la température d'évaporation. Parmi tous les facteurs, le plus important est le taux d’absorption.
Deux facteurs affectent le taux d'absorption du matériau par le faisceau laser. Le premier est le coefficient de résistance du matériau. On constate que le taux d’absorption du matériau est proportionnel à la racine carrée du coefficient de résistance et que le coefficient de résistance varie avec la température. Deuxièmement, l’état de surface (ou finition) du matériau a une influence importante sur le taux d’absorption de la poutre, ce qui a un effet significatif sur l’effet de soudage.
5. Vitesse de soudage
La vitesse de soudage a une grande influence sur la profondeur de pénétration. L'augmentation de la vitesse rendra la profondeur de pénétration moins profonde, mais une profondeur trop faible entraînera une fusion excessive des matériaux et un soudage de la pièce. Par conséquent, il existe une plage de vitesses de soudage appropriée pour un matériau particulier avec une certaine puissance laser et une certaine épaisseur, et la profondeur de pénétration maximale peut être obtenue à la valeur de vitesse correspondante.
6. Distance focale de l'objectif de mise au point
Une lentille de focalisation est généralement installée dans la tête du pistolet de soudage, généralement une distance focale de 63 ~ 254 mm (diamètre 2,5 "~ 10") est sélectionnée. La taille du point de mise au point est proportionnelle à la distance focale : plus la distance focale est courte, plus le point est petit. Cependant, la distance focale affecte également la profondeur de champ, c'est-à-dire que la profondeur de champ augmente de manière synchrone avec la distance focale, de sorte que la distance focale courte peut améliorer la densité de puissance, mais comme la profondeur de champ est petite, la distance entre la lentille et la pièce à usiner doit être maintenu avec précision et la profondeur de pénétration n'est pas grande. En raison de l'influence des éclaboussures et du mode laser pendant le soudage, la profondeur focale la plus courte utilisée lors du soudage réel est généralement de 126 mm (diamètre 5"). Un objectif avec une distance focale de 254 mm (diamètre 10") peut être sélectionné lorsque la couture est grande. ou la soudure doit être augmentée en augmentant la taille du point. Dans ce cas, une puissance de sortie laser (densité de puissance) plus élevée est nécessaire pour obtenir l’effet de trou de pénétration profonde.
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Heure de publication : 27 septembre 2022