Le soudage au laser est un processus utilisé pour assembler des métaux ou des thermoplastiques à l'aide d'un faisceau laser pour former une soudure. Étant une source de chaleur aussi concentrée, dans les matériaux minces, le soudage au laser peut être effectué à des vitesses de soudage élevées de mètres par minute, et dans les matériaux plus épais, il peut produire des soudures étroites et profondes entre des pièces à arêtes carrées.
Le soudage au laser fonctionne selon deux modes fondamentalement différents: le soudage à conduction limitée et le soudage en trou de serrure. Le mode dans lequel le faisceau laser interagira avec le matériau qu'il soude dépendra de la densité de puissance à travers le faisceau frappant la pièce.
Le soudage à conduction limitée se produit lorsque la densité de puissance est généralement inférieure à 105 W / cm2. Le faisceau laser n'est absorbé qu'à la surface du matériau et ne le pénètre pas. Les soudures à conduction limitée présentent alors souvent un rapport largeur / profondeur élevé.
Le soudage au laser est plus généralement réalisé en utilisant des densités de puissance plus élevées, par un mécanisme en trou de serrure. Lorsque le faisceau laser est focalisé sur un point suffisamment petit pour produire une densité de puissance typiquement> 106-107 W / cm2, le matériau sur le trajet du faisceau fond non seulement mais se vaporise également, avant que des quantités importantes de chaleur ne puissent être évacuées par conduction. Le faisceau laser focalisé pénètre ensuite dans la pièce à usiner en formant une cavité appelée' trou de serrure', remplie de vapeur métallique (qui dans certains cas peut même être ionisée, formant un plasma).
Cette vapeur ou plasma en expansion contribue à empêcher l'affaissement des parois fondues du trou de serrure dans cette cavité.
En outre, le couplage du faisceau laser dans la pièce à usiner est considérablement amélioré par la formation de ce trou de serrure. Le soudage par pénétration profonde est alors réalisé en traversant le trou de serrure le long du joint à souder ou en déplaçant le joint par rapport au faisceau laser. Il en résulte des soudures avec un rapport profondeur / largeur élevé.
Sous l'action de la tension superficielle, une partie du matériau fondu au bord avant du trou de serrure s'écoule autour de la cavité du trou de serrure vers l'arrière, puis se refroidit et se solidifie pour former la soudure. Cela laisse le chapeau de soudure avec un motif en chevron, pointant vers l'arrière vers le point de départ de la soudure.
