Laser de soudure : les technologies et techniques de soudage

À la suite de la création des premiers lasers, dans les années 1960, les technologies n’ont cessé d’évoluer. Puis au fil des innovations, l’utilisation du laser s’est également diversifiée. Mais savez-vous quelles technologies laser sont utilisées dans l’industrie pour souder des matériaux ? Et quelles sont les techniques mises en œuvre lors d’un soudage au laser ? Il est temps de faire le point sur les lasers de soudure, et les méthodes de soudage employées pour répondre aux besoins des industriels.

Du laser CO₂ au laser bleu : une large palette de technologies pour le soudage

Quelle que soit la technologie sur laquelle ils reposent, tous les lasers produisent un faisceau de lumière. Cette émission de photons est obtenue par stimulation d’un milieu qui peut être solide, liquide, gazeux… C’est justement ce milieu utilisé qui distingue les différentes technologies laser.

Les lasers à gaz

Ce sont – et de loin – les lasers les plus connus. Parmi eux se trouvent notamment les lasers He-Ne, ou encore les pointeurs laser à faisceau infra-rouge. 

Dans l’industrie, les lasers à gaz les plus utilisés sont les lasers à dioxyde de carbone (CO₂). De puissance élevée grâce une focale réduite, ils servent aussi bien à la découpe de plastiques – de type PMMA ou PC – qu’à la soudure.

Les lasers à solides

Il existe une grande variété de lasers à solide !

Le laser YAG ou Nd:YAG

Créé dans les années 1990, il figure parmi les premiers laser à solide industriels. Il est idéal pour la micro soudure et l’assemblage à proximité d’éléments fragiles !

Le laser à disque ou Yb:YAG

Plus puissant qu’un Nd:YAG, ce laser de soudure offre aussi un meilleur rendement pour une maintenance moins coûteuse. Breveté et fabriqué exclusivement par la société Trumpf, il existe aujourd’hui en version infrarouge et en laser vert.

Le laser à fibre

De plus en plus répandu, ce laser au faisceau versatile est compatible avec tous les métaux. Il est composé d’une fibre optique stimulée par un composé chimique, le plus souvent de l’ytterbium. Très précis, le faisceau lumineux demande une préparation minutieuse du positionnement.

Le laser à très courte impulsion

Avec une courte impulsion de l’ordre de la nano (10^-9), de la pico (10^-12), voire de la femto (10^-15) seconde, ce laser est particulièrement adapté au micro-usinage. Sa puissance moins élevée permet de réaliser des soudures ultra précises.

Le laser UV

La longueur d’onde de son faisceau infrarouge est réduite par un passage successif à travers 2 cristaux.

Les lasers à semi-conducteurs

Trois types de laser utilisent des semi-conducteurs pour produire leur faisceau de lumière.

• Le laser à diode : émettant un faisceau de faible à forte intensité, il est utilisé notamment dans les lecteurs DVD et Blu-Ray ou les lecteurs à code-barre.
• Le laser vert : de longueur d’onde divisée par deux, il réagit mieux à la soudure sur matériaux métalliques réfléchissant comme le cuivre, le laiton ou l’aluminium.
• Le laser bleu : très récent, ce laser est encore peu utilisé.

Les lasers à liquide

Le milieu traversé pour produire le faisceau laser est un liquide à colorants organiques. Le mélange et son dosage permettent de contrôler la longueur d’onde du faisceau.

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Le positionnement des pièces au moment du soudage

Selon les besoins, les pièces à souder peuvent être positionnées entre elles de 3 manières.

1. La soudure en bord à bord permet d’assembler deux éléments bout à bout, pour un raboutage de tôles ou de cylindres, mais aussi pour améliorer un accostage.
   
   
2. La soudure laser par transparence est pratiquée sur deux pièces superposées. Cette méthode utilisée pour assurer l’étanchéité entre les deux pièces consiste à faire fondre la première couche pour aller chercher la seconde. C’est une alternative à la soudure électrique à la molette.
   
   
3. La soudure à clin ou en angle revient à effondrer le bord d’une pièce sur une autre, par exemple pour souder un axe sur une tôle. 

Deux techniques clés impactant l’étanchéité d’une soudure au laser

Le soudage à l’aide d’un cordon complet

Il assure une liaison continue entre deux métaux, ce qui s’avère capital lorsque l’étanchéité de la soudure est requise. Par exemple, pour fabriquer des tuyauteries de gaz, ou réaliser un assemblage de dispositifs médicaux garantis sans zones de rétention.

Le soudage par point

Il permet d’assembler deux pièces en une succession de points de soudure. Cette technique est préconisée sur les pièces de petite taille : elles sont ainsi moins chauffées, et donc moins traumatisées par le soudage. Si le taux de recouvrement des points est supérieur à 70 %, la soudure est réputée étanche.

Pour la soudure dans l’industrie, de nombreuses technologies laser existent. Selon les besoins, différentes méthodes et techniques de soudage peuvent être utilisées, à l’image du soudage laser par transparence ou du soudage par point. Mais les usages ne cessent d’évoluer au fil des innovations technologiques… et le laser bleu – entre autres – laisse entrevoir de belles perspectives pour la soudure laser !

Crédit photo : Trumpf Group