Comment souder le cuivre au Laser?

Le cuivre a une conductivité électrique et une résistance à la corrosion inégalées. Cependant, ce métal étonnant peut être difficile à travailler avec quand il s’agit de soudure. Sa haute conductivité thermique et sa réflectivité rendent son intégration plus difficile en utilisant des méthodes traditionnelles. Le soudage Laser offre une solution puissante à ces problèmes, en débloquant le potentiel du cuivre avec son contrôle précis de la chaleur et sa mise au point.

Dans cet article, we'll explorer les défis présentés par ce métal unique, explorer les méthodes de soudage laser les plus efficaces, et vous fournir les connaissances pour obtenir des soudures fiables et de haute qualité.

Défis de soudure de cuivre

Le cuivre a une excellente énergie laser, une conductivité électrique, une conductivité thermique et une résistance à la corrosion. En raison de ces qualités, le cuivre a un large éventail d’applications dans diverses industries. Cependant, en ce qui concerne le soudage au laser, ce métal polyvalent présente ses propres défis en raison de ses propriétés physiques et chimiques uniques.

1. Conductivité thermique

Le cuivre a la conductivité thermique la plus élevée parmi les autres métaux d’ingénierie. La chaleur appliquée pendant le soudage s’évapore rapidement dans le matériau, ce qui rend difficile la localisation de la chaleur nécessaire pour former un bassin de soudure solide. Cela peut entraîner une fusion incomplète, de faibles soudures et une résistance accrue à la fissuration.

2. réflectivité

Le cuivre a également une réflectivité élevée et des soudures de haute qualité, ce qui peut conduire à une autre couche de complexité lors de son utilisation. Le faisceau laser se réfléchit sur la surface et réduit l’énergie absorbée par le métal. Cela nécessite une puissance laser plus élevée, ce qui exacerbe encore les problèmes d’évaporation thermique et provoque des défauts de cuivre de soudage tels que la porosité et les taux d’éclabissure.

3. oxydation

Le cuivre forme facilement des oxydes à haute température, ce qui représente un énorme défi pour le soudage. Ces oxydes peuvent contaminer la soudure, affaiblir ses propriétés mécaniques et introduire des inclusions qui détruisent l’intégrité de la soudure. Si vous voulez éviter ce problème, vous devrez peut-être être plus prudent avec vos techniques de blindage et de sélection de flux.

En plus de ces caractéristiques clés, de nombreux autres facteurs contribuent à la difficulté de la soudure du cuivre. Son coefficient élevé de dilatation thermique peut provoquer une déformation et une déformation pendant le soudage. De plus, la disponibilité de métaux de remplissage appropriés pour le brasage est limitée, ce qui ajoute aux défis du brasage.

Avantages du cuivre de soudage au Laser

Le soudage au Laser est devenu la technologie de choix pour l’assemblage de composants en cuivre car il offre de nombreux avantages par rapport aux méthodes traditionnelles telles que le soudage à l’arc ou le soudage. Certains des principaux avantages sont énumérés ci-dessous:

1. Soudures de haute qualité

La livraison d’énergie précise du processus de soudage produit des soudures propres et solides avec une distorsion thermique minimale.

2. Procédé de soudage à pénétration profonde

Le faisceau laser focalisé du soudage laser permet une pénétration plus profonde de la soudure par rapport aux méthodes traditionnelles. Il est également connu pour améliorer la force et la résistance des articulations.

3. Procédé de soudage par conduction de chaleur

Le chauffage localisé de la soudure de cuivre minimise la zone affectée par la chaleur, réduisant ainsi la déformation et la fissuration.

4. Améliorer la conductivité électrique

Le procédé de soudage du cuivre facilite un contrôle précis et une protection contre les gaz inertes. En même temps, il peut empêcher l’oxydation et maintenir l’excellente conductivité du cuivre dans la zone de soudure.

Quelle méthode de soudage laser est la meilleure pour le cuivre?

La détermination de la meilleure méthode de soudage au laser de cuivre dépend en grande partie des préférences et des exigences des clients. Voici quelques-unes des meilleures méthodes de soudure du cuivre:

1. Soudage laser à ondes continues (CW)

Parmi les autres procédés de soudage laser, le soudage laser à ondes continues est adapté au soudage à pénétration profonde de sections de cuivre épaisses. Contrairement à d’autres technologies laser intermittente, les lasers CW fournissent un faisceau continu d’énergie et un faisceau stable.

Avantage:

Fournit un apport de chaleur constant.

La vitesse de soudage est élevée et l’efficacité est élevée.

Bon contrôle de la profondeur de soudage.

Défaut:

La puissance doit être soigneusement contrôlée pour éviter l’apport de chaleur excessif et la distorsion.

Peut ne pas convenir au tranchage fin en raison de la pénétration élevée de la chaleur.

2. Laser diode verte

Les lasers à diode verte sont les mieux adaptés à l’assemblage de fines feuilles de cuivre, à la micro-soudure et à la fabrication additive. Au lieu des larges longueurs d’onde des lasers traditionnels, ils émettent une lumière verte concentrée parfaitement compatible avec les techniques de soudage du cuivre.

Avantage:

En raison de la longueur d’onde plus courte (environ 515 nanomètres).

L’apport de chaleur est réduit par rapport aux lasers infrarouges conventionnels, minimisant la distorsion et les projections.

Contrôle précis de la taille des soudures et de la zone affectée par la chaleur.

Défaut:

Puissance limitée par rapport aux autres types de lasers.

Technologie relativement nouvelle.

Les coûts d’équipement sont plus élevés.

3. Laser de fibre

Les lasers à fibre sont devenus de puissants concurrents, offrant des solutions polyvalentes et efficaces pour le soudage du cuivre. Ces lasers sont les mieux adaptés à une variété d’épaisseurs de cuivre et de polyvalence d’application.

Avantage:

Haute puissance et qualité de faisceau.

Convient aux sections minces et épaisses.

Des options flexibles de longueur d’onde (915 nm, 1064 nm) peuvent être adaptées aux besoins du client pour des alliages de cuivre spécifiques.

Design Compact et efficace.

Défaut:

Le cuivre pur a un taux d’absorption plus faible.

Nécessite une optimisation minutieuse des paramètres pour éviter les problèmes liés à la chaleur

4. Laser infrarouge

Les lasers infrarouges sont connus pour relier des composants délicats tels que des fils et des circuits dans les smartphones, des capteurs et des cartes de circuits imprimés. Ils sont également utilisés pour souder les plaquettes de batterie, les barres barres et les échangeurs de chaleur pour les véhicules électriques. En outre, les lasers infrarouges peuvent être utilisés pour créer des structures légères et solides pour les avions et les vaisseaux spatiaux.

Avantage:

Par rapport aux nouvelles technologies laser, les lasers infrarouges offrent une option plus abordable pour le soudage du cuivre.

Le soudage laser infrarouge est une technologie mature dotée d’une infrastructure bien établie et d’un équipement facilement disponible.

Les lasers infrarouges peuvent être utilisés avec une variété de techniques de soudage, y compris le soudage par conduction, le soudage par trou de serrure et le soudage par pénétration profonde.

Défaut:

Un apport de chaleur élevé peut causer des éclaboussures et de la porosité dans la soudure.

Ce processus nécessite plus de nettoyage et peut affecter la résistance des articulations.

La grande zat et la distorsion potentielle rendent les lasers infrarouges moins appropriés pour le soudage de haute précision de fines feuilles de cuivre. 

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