Le soudage laser est une technologie qui trouve des applications dans un large éventail d’industries. Il est choisi pour sa capacité à générer des soudures de haute qualité à grande vitesse. Il est également choisi pour ses soudures de précision qui n’endommagent pas les composants délicats
Dans cet article, je vais vous expliquer comment les fabricants utilisent le soudage laser pour atteindre leurs objectifs à travers six applications. Je vais également comparer le soudage laser aux méthodes traditionnelles telles que le soudage TIG, MIG et à l’arc afin de démontrer en quoi il est différent.
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Dans la fabrication des stators de moteurs électriques, les enroulements en épingle à cheveux en cuivre sont assemblés par soudage laser. Le contrôle précis de l’apport de chaleur permet d’obtenir une faible résistance uniforme dans les soudures, garantissant une bonne conductivité électrique constante.
Le soudage laser est idéal pour cette application, car les épingles à cheveux sont relativement petites et nécessitent un processus précis qui n’affecte pas les composants environnants. Avant le soudage, des méthodes telles que le nettoyage laser et le décapage mécanique sont utilisées pour retirer avec précision le revêtement protecteur des points de connexion, garantissant ainsi des soudures propres et exemptes de contaminants.
Avec la forte tendance à l’électrification, les batteries utilisées dans les véhicules électriques (VE) et les systèmes de stockage d’énergie (ESS) s’appuient de plus en plus sur le soudage laser pour répondre aux exigences de production rapides et de haute qualité. Ces liaisons étaient traditionnellement réalisées à l’aide de technologies plus lentes, telles que le collage par ultrasons ou le soudage par résistance. Vous pouvez découvrir ici les différences entre le soudage laser et le soudage par ultrasons
Laserax propose des solutions de soudage laser clés en main pour la production de batteries ainsi que des services de soudage pour les fabricants qui développent leurs produits. Nous fournissons également les vitesses de soudage laser que nous pouvons atteindre pour les applications de batteries.
Le soudage laser est utilisé pour une large gamme de soudures structurelles, notamment les composants de carrosserie brute dans l’industrie automobile et les tronçons de fuselage dans l’industrie aérospatiale. Associé à la dextérité de l’automatisation robotique, le soudage laser offre la flexibilité nécessaire pour assembler des formes complexes.
Le soudage laser est utilisé pour réparer les aubes de turbine qui ont subi des conditions de fonctionnement difficiles ayant entraîné des fissures, de l’érosion et d’autres formes de dommages. Ce procédé permet de restaurer l’intégrité structurelle et la fonctionnalité d’origine des turbines.
Le faisceau laser fait fondre et fusionner le matériau dans les zones endommagées afin de les réparer. Cela s’effectue à l’aide d’un métal d’apport ou en refondant le matériau de base.
Dans l’industrie médicale, le soudage laser est utilisé pour des applications complexes qui exigent une grande précision et la capacité de s’adapter à des géométries complexes. Parmi les exemples d’applications, on peut citer la fermeture étanche des coques en titane qui renferment des implants médicaux, ou le scellage de composants dans des pompes, des cylindres et des conteneurs. Des gaz inertes comme l’argon sont généralement utilisés pour empêcher l’oxydation et la contamination de la zone de soudage.
Les appareils de soudage laser portables et manuels sont utilisés dans l’industrie de la joaillerie pour créer des designs personnalisés, incruster des pierres et effectuer des réparations. Le soudage laser offre la précision nécessaire pour réaliser des travaux de précision, et son faible apport de chaleur réduit le risque de dommages thermiques.
Le soudage laser permet d’assembler des métaux dissemblables (sans ajout de métal d’apport), mais il y a des limites notables qui doivent être prises en compte.
Tout d’abord, quelle que soit la méthode de soudage, il est impossible de fusionner différents métaux dans un bain de fusion homogène. Lorsque les métaux fondus se mélangent, ils créent un mélange hétérogène dans lequel les métaux fondus restent séparés.
Avec le soudage laser, cependant, les différents métaux fondent et se resolidifient en quelques millisecondes. Cette solidification rapide empêche les métaux de se séparer en différentes couches, un problème courant dans d’autres méthodes de soudage où le refroidissement est plus lent.
Vous pouvez voir le résultat de la solidification rapide sur l’image ci-dessous, où deux métaux différents sont mélangés, mais restent visiblement séparés.
Ces joints ne sont pas aussi résistants que ceux réalisés avec des métaux similaires, mais ils sont suffisamment solides pour de nombreuses applications où la conductivité électrique est plus importante que la résistance, comme c’est le cas par exemple pour les batteries de véhicules électriques et les connecteurs électroniques.
La profondeur de pénétration dépend de la méthode de soudage laser. Le soudage par conduction est un type de soudage laser plus doux qui ne relie les matériaux qu’en surface. Le soudage en trou de serrure est un type de soudage plus agressif qui pénètre profondément dans le matériau.
Dans les chaînes de production, le soudage en trou de serrure est généralement utilisé, car il est beaucoup plus rapide et peut suivre des cycles courts. Chez Laserax, nous l’utilisons pour réaliser les connexions des batteries. Nous contrôlons le processus de soudage afin d’obtenir une profondeur spécifique (généralement comprise entre 100 µm et 500 µm) en fonction de l’épaisseur des cellules et des busbars.
Le soudage laser offre de multiples avantages par rapport aux méthodes de soudage traditionnelles. Cela s’explique par le fait que l’apport de chaleur est mieux contrôlé et mieux ciblé. Pour cette raison, le soudage laser peut rapidement pénétrer dans le matériau (en quelques millisecondes).
La zone affectée par la chaleur (ZAC) est plus faible avec le soudage laser en raison du contrôle élevé de l’apport de chaleur. Cela permet de conserver de meilleures propriétés mécaniques et de limiter la déformation thermique et le gauchissement des pièces. Les effets thermiques sur les composants et les matériaux environnants sont également minimes.
Le soudage laser présente une ZAC minimale, car tout est mis en œuvre pour éviter tout excès de chaleur :
En raison de son fonctionnement, le soudage laser provoque moins de porosité que les méthodes de soudage traditionnelles. Mais avant d’expliquer pourquoi, il est important de comprendre pourquoi la porosité se produit.
Toutes les méthodes de soudage peuvent créer de la porosité dans les joints soudés, où l’air pénètre dans la pièce pour former de minuscules trous ou vides. La porosité se produit parce que lorsque le métal fond pendant le soudage, des gaz tels que l’oxygène, l’azote et l’hydrogène peuvent rester piégés dans le métal en fusion.
Lorsque le métal en fusion se solidifie, ces gaz ne peuvent pas s’échapper, ce qui entraîne la formation de minuscules poches ou vides dans la soudure.
La porosité est un problème grave qui peut entraîner l’oxydation interne du métal et compromettre son intégrité structurelle.
Lors du soudage laser, le métal fond et se resolidifie en quelques millisecondes. Cela ne laisse pratiquement pas le temps aux gaz de pénétrer dans les soudures et de provoquer de la porosité. D’autres méthodes permettent un contrôle moins précis de l’apport de chaleur et créent un bain de fusion qui dure beaucoup plus longtemps, ce qui augmente le risque de piégeage des gaz et de porosité.
Une large gamme de lasers peut être utilisée pour le soudage et donnera de bons résultats. Il s’agit notamment de lasers à fibre optique, de lasers CO₂, de lasers Nd:YAG, de lasers bleus, de lasers verts et de lasers à diode. Vous pouvez en savoir plus sur les différents types de lasers ici.
Dans les environnements industriels, nous recommandons les lasers à fibre optique pour plusieurs raisons :
J’espère que cet article vous a aidé à comprendre le potentiel du soudage laser et à découvrir son large éventail d’applications. Grâce à ses nombreux avantages par rapport aux autres technologies, les fabricants et les chercheurs explorent sans cesse de nouvelles applications.
Si vous avez besoin de souder des batteries au laser, nous avons des solutions de soudage laser pour vous. N’hésitez pas à contacter notre équipe chez Laserax pour discuter de votre application et de vos besoins.
Keven est responsable de la gamme de produits pour les solutions de soudage de batteries de Laserax. Il possède une solide expérience en génie électrique, notamment en programmation PLC, en conception électrique et en systèmes de vision. Il participe souvent à l’évaluation des besoins des clients afin de leur proposer des solutions industrielles adaptées.
Il n’y a pas si longtemps, les lasers CO2 étaient les seuls lasers disponibles pour la soudure laser, et ils présentaient d’importantes limitations en matière d’automatisation. L’arrivée de la technologie de laser à fibre optique a drastiquement modifié le paysage, en offrant une grande vitesse, une précision élevée, un entretien minimal et une stabilité à toute épreuve malgré les mouvements et les vibrations.
Le soudage laser est une technologie de soudage hautement précise et efficace utilisée dans diverses industries, notamment l’automobile, l’aérospatiale et la fabrication de matériel médical. Il offre une pénétration profonde, des vitesses de soudage élevées et une distorsion thermique minimale, ce qui en fait un choix idéal pour les applications nécessitant précision, rapidité et répétabilité.
L’intégrité d’une soudure dépend fortement de la préparation de la surface. L’aluminium a naturellement tendance à former de l’oxyde, et même une fine couche peut entraîner des défauts de soudure. L’oxyde et la contamination potentielle par des huiles, des lubrifiants, des peintures et des particules peuvent créer des bulles d’air emprisonnées à l’intérieur des matériaux, ce qui a un impact sur le processus de collage.
