Le soudage du cuivre au
laser bleu à diode haute puissance

Une longueur d’onde de 450 nm et une puissance laser de 1000 W (CW) ouvrent de nouvelles perspectives pour un soudage laser de haute qualité du cuivre et pour un usinage efficace de l’or et d’autres métaux non ferreux dans la production industrielle en série.

Cuivre, or et autres métaux non ferreux

Les sources industrielles de faisceau laser disponibles jusqu’ici ne permettaient pas, ou seulement moyennant des étapes supplémentaires, d’usiner de manière satisfaisante en production sérielle les métaux non ferreux tels que le cuivre. Les diodes laser bleu ouvrent de nouvelles perspectives, surtout pour le cuivre et l’or qui absorbent le spectre optique bleu sept à vingt fois mieux que les rayons infrarouges (cf. graphique).

Développé récemment, le premier laser bleu à diode haute puissance améliore considérablement l’usinage au laser des métaux non ferreux, garantissant notamment une efficacité nettement supérieure dans l’assemblage de feuilles et tôles fines. Mais les avantages du laser bleu à diode LDM ne s’arrêtent pas là.

Outre une haute absorption de la lumière bleue qui facilite grandement la fusion du cuivre, l’utilisation du profil d’intensité caractérisant le laser à diode contribue au résultat optimal de l’usinage. Le laser à diode Laserline est une technologie éprouvée qui permet aussi d’ajuster finement la puissance du laser – même bleu – en quelques millisecondes, pour coller au plus près des exigences du processus. Les cordons formés par le soudage laser du cuivre sont très propres et très lisses, quelle que soit la texture initiale de la surface. Ces soudures présentent une excellente conductivité électrique et très peu de projections dans les zones adjacentes. Le rendement matière est également particulièrement élevé, d’une part parce que le laser bleu ne nécessite ni recouvrement ni renforcement de la matière dans la zone du cordon, et d’autre part parce que le cuivre liquide usiné au rayon laser bleu offre une très bonne capacité à combler les interstices. Réalisé sous contrôle, le soudage par conduction thermique permet désormais d’utiliser le cuivre comme composant supérieur pour l’assemblage de métaux différents. Il est même possible d’assembler du cuivre en poudre ou en fines feuilles avec d’autres matériaux tels que l’acier ou l’aluminium. Pour le soudage de feuilles, les résultats obtenus sur les soudures en bout ou d’angles sont d’ores et déjà remarquables.

La consommation totale d’énergie requise pour souder le cuivre est réduite de 84 % par rapport au laser infrarouge, et même de 92 % pour l’or. Ceci est dû au fait que la puissance théorique nécessaire pour un tel soudage n’est plus que de 1 kW pour le cuivre et de 0,5 kW pour l’or, au lieu de 10 kW.

Pour l’utilisateur, l’environnement LDM offre une technologie familière et éprouvée sur le plan industriel qui peut être utilisée en association avec des systèmes optiques d’usinage optimisées en fonction de la longueur d’onde envisagée. Par ailleurs, l’intégration du laser dans la production ne nécessite que peu de modifications. Il suffit en effet, pour tenir compte de la nouvelle gamme de longueurs d’onde, de changer les écrans de protection des cellules d’usinage et les lunettes de protection conformément aux normes en vigueur en matière de sécurité laser.

Soudage laser du cuivre

Un nouveau laser à diode bleu vient révolutionner le soudage laser du cuivre. Le faisceau laser bleu permet un usinage de haute qualité du cuivre et d’autres métaux non ferreux dans le cadre de processus industriels.

Soudage laser du cuivre – le procédé

Grâce au laser bleu, il est pour la première fois possible de réaliser un soudage par conduction thermique en mode contrôlé du cuivre et d’autres métaux non ferreux de faible épaisseur. Une épaisseur inférieure à un millimètre ne pose désormais plus de problème. Si, avec le laser infrarouge, les feuilles fines étaient jusqu’ici découpées plutôt qu’assemblées, le laser bleu permet quant à lui d’usiner le matériau de façon ciblée et contrôlée. Le faisceau laser bleu fait fusionner le matériau voulu le long des joints à souder.  Les matières liquides ainsi créées fusionnent pour former, une fois refroidies, le cordon de soudure. Ce procédé donne lieu à des soudures particulièrement lisses et d’excellente qualité qui sont de ce fait très robustes. Le principe est essentiellement le même que pour le laser infrarouge ; seule la longueur d’onde utilisée change.

Des résultats excellents

Les premiers tests montrent que la structure de la surface n’a aucune d’incidence sur le processus de soudage, surtout dans l’usinage du cuivre. Les bonnes propriétés du cordon de soudure sont conservées quel que soit le traitement appliqué auparavant au cuivre: satinage, oxydation ou encore décapage.

Soudage par conduction thermique du cuivre avec
une longueur d’onde de 450 nm

Bain de fusion très stable pour un processus de soudage sans aucune projection

Laser: LDMblue 500-60
Tôle de cuivre: 0,5mm
Diamètre du point focal: Ø0.6mm

High Speed Video

Rechargement par soudage à base de cuivre

Les premiers tests montrent que le laser bleu permet également un rechargement par soudage à base de cuivre sous forme de poudre.

Rechargement par soudage à base de cuivre – le procédé

Le laser bleu affiche également des résultats convaincants dans les premières séries de tests menées sur le rechargement par soudage à base de poudre de cuivre. Dans ce procédé, aussi appelé laser cladding, le faisceau laser bleu crée un bain de fusion sur la surface de la pièce à usiner. Ajouté en même temps sous forme de poudre via une buse, le cuivre fond sous ce même faisceau. Après un court temps de refroidissement, la pièce et la poudre de cuivre sont assemblées métallurgiquement. La déformation engendrée par le processus de soudage est par ailleurs minime, et la couche recouvrant la pièce extrêmement résistante. Là aussi, le procédé ressemble à celui du laser dont les longueurs d’ondes relèvent du spectre infrarouge. Le revêtement ainsi obtenu est en outre un conducteur électrique, grâce aux propriétés physiques du cuivre.

Rechargement par soudage à base de poudre de cuivre

Le laser bleu donne d’ores et déjà de très bons résultats dans le revêtement à base de poudre de cuivre sur les pièces en acier. Grâce à la haute absorption du rayonnement laser bleu, il est pour la première fois possible d’utiliser en rechargement directement la poudre de cuivre sur une base cuivre. N’hésitez pas à nous contacter pour de plus amples informations sur les applications du soudage laser du cuivre.

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