Soudage laser de matériaux métalliques

Le soudage est aujourd’hui une technique d’assemblage innovante et utilisée dans tous les domaines. Si cette technique est courante, certains de ses procédés sont encore mal connus et sous-utilisés. Le procédé de soudage par laser fait partie de cette catégorie. Malgré une étiquette de procédé complexe, il présente des avantages inégalés tant d’un point de vue technique qu’économique.


Description
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Le soudage laser de matériaux métalliques

Le soudage métallique par faisceau laser est un procédé à haute densité d’énergie qui donne naissance à un capillaire composé de matière en fusion et de vapeurs métalliques. L’énergie thermique transférée au cœur du capillaire génère un cordon fin et pénétrant. Sa solidification instantanée assure la continuité métallique et métallurgique.

  • Productivité du soudage accrue jusqu’à 800%
  • Procédé reproductible
  • Réduction, voire suppression du temps de redressement des pièces soudées
  • Réduction globale des coûts de production
  • Soudage hétérogène (multi-matériaux, pièces cémentées, pièces carbo-nitrurées, …)
  • Soudage de cuivre et de métaux précieux
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Soudage laser de matériaux métalliques en détail

Qu'est-ce que le soudage laser ?

Le soudage de matériaux métalliques est effectué à l’aide d’une tête optique (tête scanner, …) couplée à un laser de puissance.

Contrairement à d’autres procédés de soudage conventionnel, le soudage laser permet la création d’un capillaire composé de vapeurs métalliques et précédé de matière en fusion. Lors du soudage, une haute densité d’énergie est transférée au sein du capillaire, permettant d’obtenir un cordon de soudure d’une grande finesse.

La matière fondue constituant le joint soudé se solidifie instantanément et assure l’assemblage métallurgique et mécanique des pièces. Cette technique d’assemblage permet une soudure localisée, avec très peu de déformation, et avec une grande précision.

Elle peut être utilisée dans de nombreux secteurs comme :

  • l’automobile (électrification des véhicules, sièges, trains roulants, accessoires, capteurs, actionneurs, …)
  • la mécanique (pignonnerie, outillage, boîtiers)
  • le transport (carrosserie, raidisseurs, carters, châssis, essieux)
  • l’énergie (échangeurs thermiques, crayons et grilles combustibles)
  • le médical (prothèses, capteurs, implants, …)

Quels bénéfices ?

  • Productivité du soudage accrue jusqu’à 800%
  • Procédé reproductible
  • Réduction, voire suppression du temps de redressement des pièces soudées
  • Réduction globale des coûts de production
  • Résistance mécanique au moins équivalente à celle du métal de base
  • Réduction des consommables de soudage
  • Grande liberté de conception des pièces

Quels avantages ?

La technique de soudage laser pour assembler des matériaux métalliques permet avant tout d’améliorer la productivité en réduisant le temps passé à souder et à redresser les pièces soudées, ainsi qu’en laissant plus de liberté dans la conception des pièces (simplification des assemblages). Le soudage laser permet également de réaliser des économies en diminuant le coût de production et des matières consommées dans le soudage. Cette méthode de soudage agit aussi sur la qualité de l’assemblage en garantissant une résistance mécanique au moins égale à celle du matériau de base, et en réduisant le taux de déformation des pièces. Le soudage par laser est aussi une excellente façon d’assembler des sous-ensembles de pièces dissimilaires ou comportant des traitements (carbo-nitruration, cémentation, etc …).

  • Soudage de matériaux dissemblables (acier/fonte, inox/inconel …)
  • Soudage de matériaux précieux
  • Soudage à proximité de composants fragiles
  • Réduction du temps de soudage d’un facteur 10
  • Faible déformation des pièces
  • Soudage de pièces à accessibilité limitée
  • Procédé automatisable
  • Assemblage sans métal d’apport

Exemples de réalisations

Le soudage laser est utilisé dans différents secteurs d’activité : mécanique (pignonnerie, outillage, boîtiers), transport (carrosserie, raidisseurs, carters, châssis, essieux), énergie (échangeurs thermiques, crayons et grilles combustibles).

Automobile

Soudage laser d'alliages d'aluminium

L’utilisation d’une nouvelle technologie laser associée à une tête scanner permet de réaliser des soudures mécaniquement résistantes et étanches.

Avantages :

  • Investissement laser moins élevé
  • Temps de cycle réduit
  • Parfaite maîtrise des trajectoires
  • Réduction du taux de porosités

Énergie

Soudage laser de piles et de batteries

Le soudage laser sur de fines épaisseurs génère des soudures de petites dimensions, à une cadence rapide. L’évolution de la technologie laser permet aujourd’hui de souder des matériaux fortement réfléchissants tels que le cuivre ou l’aluminium.

Avantages

  • Haute cadence de production
  • Soudure étanche
  • Assemblage hétérogène
  • Parfaite maîtrise de l’apport thermique

Horlogerie-Joaillerie

Soudage laser de métaux précieux

Grâce à la gestion précise des paramètres de soudage laser, on obtient des soudures de petites dimensions même sur des matériaux fortement réfléchissants.
La vitesse de soudage réduit fortement les déformations ce qui autorise le soudage d’éléments de mouvement horloger.
Exemples : soudage d’axes sur roues dentées, de rotors sur axes, soudage de maillons et axes pour bracelets de montre, soudage d’appliques en métaux précieux sur cadrans.

Avantages

  • Finesse de la zone fondue < 100 µm
  • Résistance mécanique
  • Très faibles déformations
  • Assemblage hétérogène
  • Aspect visuel

Automobile

Soudage laser d’organes mécaniques

Les très faibles déformations induites par le laser autorisent l’assemblage de pièces finies telles que des éléments de boites de vitesses ou des arbres à cames. Le laser permet aussi de nouvelles conceptions d’assemblage pour remplacer par exemple des assemblages vissés dans des organes de régulation.

Avantages

  • Augmentation de la vitesse de soudage
  • Stabilité du procédé
  • Faibles déformations
  • Nouvelles possibilités de conception
  • Résistance mécanique équivalente à celle du métal de base

Automobile

Soudage de tubes sur diffuseur

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Notre expertise en soudage laser métal

IREPA LASER dispose d’équipements de pointe dédiés au soudage laser des matériaux métalliques afin de prendre en charge les projets de soudage métallique des entreprises.

  • Lasers Fibre multimode jusqu’à 6 kW et monomode jusqu’à 750 W, quasi continu 600W/6kW
  • Lasers YAG impulsionnel
  • Lasers CO2 jusqu’à 3,5 kW
  • Systèmes optiques, focalisation de 30 à 1000 µm de diamètre
  • Têtes scanners avec repositionnement de trajectoire
  • Machine de soudage 3 à 4 axes à commande numérique
  • Robot avec positionneur
  • Suivi de joint
  • Système d’analyse faisceau
  • Laboratoire d’analyses métallographiques
  • Moyens de caractérisation (CND, analyses chimiques, essais mécaniques, MEB, diffraction X, brouillard salin, essais de fatigue et vibratoire ….)
  • Analyse de défaillances (expertise métallurgique)
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Formations

L’utilisation des machines laser dans le domaine du soudage des matériaux métalliques répond efficacement à de nombreux besoins d’assemblage (macro et micro). Pour exploiter au mieux leurs performances, tant sur le plan technologique que sur le plan économique, la compréhension et la maîtrise des paramètres opératoires sont indispensables.

Référence Intitulé de la formation Prochaines sessions Durée Sur mesure
AL.2-3 Initiation au soudage laser (matériaux métalliques) 19 mars 2018 2.5 jours En savoir plus
AL.2-1 Soudage laser des matériaux métalliques, spécialisation et perfectionnement 4 décembre 2018 3.5 jours En savoir plus
AL.2-5 Assemblage fin par laser 5 juin 2018 3 jours En savoir plus
AL.2-2 Règles de conception appliquées au soudage laser 26 avril 2017 2.5 jours En savoir plus
AL.2-4 Brasage par laser 30 janvier 2018 2 jours En savoir plus
CQ.3 Contrôle qualité en soudage laser 10 avril 2018 3 jours En savoir plus
AL.2-7 Préparation à la qualification soudeur laser 24 octobre 2017
23 janvier 2018
3 jours En savoir plus
CQ.2 Métallurgie laser appliquée 12 décembre 2017
20 novembre 2018
3 jours En savoir plus
CQ.1 Réglage et fiabilisation de systèmes à laser industriel 15 janvier 2018 2.5 jours En savoir plus
AL.1 Le laser industriel pour les débutants 16 octobre 2018 3 jours En savoir plus
AL.1-TA Développez votre projet laser 1 jour En savoir plus
AL.1-I Préparer son investissement 2 jours En savoir plus

AL.2-3

Initiation au soudage laser (matériaux métalliques)

19 mars 2018

2.5 jours

Sur mesure:

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AL.2-1

Soudage laser des matériaux métalliques, spécialisation et perfectionnement

4 décembre 2018

3.5 jours

Sur mesure:

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AL.2-5

Assemblage fin par laser

5 juin 2018

3 jours

Sur mesure:

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AL.2-2

Règles de conception appliquées au soudage laser

26 avril 2017

2.5 jours

Sur mesure:

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AL.2-4

Brasage par laser

30 janvier 2018

2 jours

Sur mesure:

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CQ.3

Contrôle qualité en soudage laser

10 avril 2018

3 jours

Sur mesure:

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AL.2-7

Préparation à la qualification soudeur laser

24 octobre 2017
23 janvier 2018

3 jours

Sur mesure:

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CQ.2

Métallurgie laser appliquée

12 décembre 2017
20 novembre 2018

3 jours

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CQ.1

Réglage et fiabilisation de systèmes à laser industriel

15 janvier 2018

2.5 jours

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AL.1

Le laser industriel pour les débutants

16 octobre 2018

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AL.1-TA

Développez votre projet laser

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Préparer son investissement

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