Choisir la soudure par laser : Choisir ses matériaux

1.1 - Quel est le principe d’une soudure par laser ?

Tableau 1

2 - Choisir ses matériaux

2.1 - Solutions et contraintes d’un faisceau lumineux
2.2 - Soudure par conduction thermique
2.3 - Choisir votre laser
2.4 - Y a-t-il des contraintes liées à la géométrie de l’assemblage

Figure 9 - fic1260iz9-web

3 - Défendre le choix de la technologie laser auprès de votre direction

3.1 - Vous souhaitez un contrôle strict et détection irréprochable
3.2 - Vous devez intégrer de la soudure dans une ligne de production

4 - Comment réaliser une soudure par laser ?

4.1 - Inventaire des matériaux déjà éprouvés
4.2 - Concevoir les joints et les plans de joint

Figure 15 - Soudure en bord à bord Figure 16 - Soudure par recouvrement Figure 17 - Bouterollage, rivetage
4.3 - Différents types d’utilisation du faisceau laser
4.4 - Autres possibilités : soudure/découpe - perçage - gravage - collage

Figure 25 - Source : Laserline
4.5 - Combinaison de plusieurs faisceaux laser

Figure 27 - Tête laser LASEA Figure 28 - Machine MECASONIC

5 - Choisissez le laser pour la soudure des thermoplastiques

5.1 - Deux types de laser disponibles : diode laser et fibre laser
5.2 - Alimentation en énergie
5.3 - Caractéristiques des lasers de soudure des thermoplastiques
5.4 - L’environnement de travail

6 - Notre conseil

7 - Erreurs à éviter

Références

Présentation

Auteur(s)

Delphine Mathilde COSME : Consultante technique, experte en assemblage des matériaux (plasturgie et métallurgie)

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INTRODUCTION

Vous avez un assemblage de pièces complexes, de plaques, de feuilles ou de films à réaliser. Vous recherchez un assemblage permanent et sans nuire à la géométrie initiale des pièces ou sans endommager des composants électroniques ou chimiques avoisinants. La soudure par laser est alors envisagée.

Vous savez que l’investissement est important et :

vos exigences de qualité sont très fortes : secteurs médical, aéronautique, automobile, alimentaire, électronique, etc. ;
vous avez de très grandes séries à produire ;
vos pièces sont uniques et les outillages sont difficiles à réaliser ;
la forme des soudures est complexe.

Vous travaillez avec des matériaux thermoplastiques, des métaux, et plus généralement des matières susceptibles de fondre sous certaines fréquences lumineuses. Le laser est une solution qui peut répondre à vos besoins.

Voyons à travers cette fiche pratique quels sont, en première approche, toutes les contraintes pour l’assemblage des matières thermoplastiques.

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-fic1260

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2. Choisir ses matériaux

La soudure laser est basée sur l’absorption de l’énergie lumineuse par le matériaux. Cette absorption doit être suffisamment importante pour atteindre son point de fusion. Si l’objectif est de souder deux matières ensemble, il faut concentrer cette énergie au plan de joint.

Pour les soudures en bord à bord, vous ne verrez pas de difficultés majeures.

Pour les autres configurations, la difficulté de la soudure par laser consiste à concentrer l’énergie lumineuse en passant à travers une matière sans traverser l’autre.

2.1 Solutions et contraintes d’un faisceau lumineux

Une matière (1) doit être traversée par le faisceau et donc être transparente pour le laser - pas d’absorption par le matériau - la lumière n’est pas déviée.
Le faisceau lumineux doit être concentré au plan de joint ou point de focal : système optique à régler.
L’autre matière (2) doit absorber les rayons lumineux et doit donc être opaque pour le laser : absorption de l’énergie - échauffement et restitution de la chaleur.
Cette matière (2) restitue l’énergie par conduction à la matière (1).
La température atteinte doit être celle du point de fusion des matériaux.

Quelques études ont montré qu’un petit pourcentage de noir de carbone dans les matériaux suffisait à obtenir une bonne absorption du laser à diode (NIR).

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2.2 Soudure par conduction thermique

Pour les soudures bout à bout, les matériaux doivent être compatibles entre eux et absorbants.

Pour les autres configurations, vous assemblez deux matières différentes :

l’une transparente au laser,
l’autre opaque au laser.

Il s’agit d’une transparence ou d’une opacité non visuelle.

Vos fournisseurs de matière première et de la machine laser vous guideront sur les choix des additifs, pigments, colorants, etc. pour arriver aux meilleures performances matière / laser.

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2.3 Choisir...

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