Méthode de processus de soudage au laser

Le soudage au laser est une méthode de soudage efficace et précise qui utilise un faisceau laser à haute densité d'énergie comme source de chaleur.

Le soudage au laser est l'un des aspects importants de l'application de la technologie de traitement des matériaux au laser.

Vous trouverez ci-dessous une brève introduction à plusieurs méthodes de processus.

1 Plaque à plaque de soudage

Il comprend quatre méthodes de traitement:

Soudage des fesses;

Fin de la soudure;

Centre de soudure de pénétration;

Centre de soudure de fusion de perforation.

2 ligne à ligne de soudage

Il comprend quatre méthodes de traitement:

Ligne à ligne de soudage;

Soudage croisé;

Soudure parallèle sur les genoux;

Soudage en forme de T.

3 Soudage de fils métalliques et de composants en forme de bloc

Le soudage au laser peut connecter avec succès des fils à des composants loupés, qui peuvent être de n'importe quelle taille. Lors du soudage, il convient de prêter attention à la forme géométrique des composants du fil de soudage.

4 Soudage de différents métaux

Le soudage de différents types de métaux doit répondre à la gamme de paramètres de soudabilité et de soudabilité.

Le soudage au laser entre différents matériaux ne convient que pour certaines combinaisons de matériaux.

Le brasage au laser ne convient pas au raccordement de certains composants, mais le laser peut servir de source de chaleur pour le brasage doux et dur, ce qui présente également les avantages du brasage au laser.

Il existe différentes façons d'utiliser le brasage, parmi lesquelles le brasage doux au laser est principalement utilisé pour souder des cartes de circuits imprimés, particulièrement adapté à la technologie d'assemblage de composants à puce.

Facteurs influant sur la qualité du soudage laser

Le soudage au laser est un processus dans lequel un faisceau laser à haute énergie irradie une pièce, provoquant une forte augmentation de la température de travail, entraînant la fusion de la pièce et la re-jonction pour former un joint permanent.

Le soudage au laser a une meilleure résistance au cisaillement et à la déchirure.

De nombreux facteurs affectent la qualité du soudage au laser. Certains d'entre eux sont très instables et ont une instabilité considérable. Comment définir et contrôler correctement ces paramètres pour les maintenir dans la plage correcte du processus de soudage laser continu à grande vitesse, afin d'assurer la qualité du soudage. La fiabilité et la stabilité de la formation de soudure sont des questions importantes liées à la praticité et à l'industrialisation de la technologie de soudage au laser.

Les principaux facteurs affectant la qualité du soudage au laser sont l'équipement de soudage, l'état de la pièce et les paramètres du processus.

1. équipement de soudage

Les exigences de qualité les plus importantes pour les lasers sont le mode faisceau, la puissance de sortie et la stabilité.

Plus l'ordre du faisceau est bas, meilleures sont les performances de focalisation du faisceau, plus le spot est petit, plus la densité de puissance est élevée sous la même puissance laser, et plus la profondeur et la largeur de la couture de soudure sont grandes.

Généralement, un mode de base (TEM00) ou un mode d'ordre bas est requis, sinon il est difficile de répondre aux exigences d'un soudage laser de haute qualité.

À l'heure actuelle, les lasers en Chine sont encore difficiles à utiliser pour le soudage au laser en termes de qualité du faisceau et de stabilité de la puissance de sortie.

Du point de vue des situations étrangères, la qualité des faisceaux laser et la stabilité de la puissance de sortie sont déjà assez élevées et ne deviendront pas un problème dans le soudage au laser.

Le facteur le plus important affectant la qualité de soudage des systèmes optiques est la lentille de focalisation, qui utilise généralement une distance focale comprise entre 127mm (5 pouces) et 200mm (7,9 pouces). Une petite distance focale est bénéfique pour réduire le diamètre de la taille du faisceau de focalisation, mais être trop petit peut facilement entraîner des dommages de contamination et d'éclaboussures pendant le processus de soudage.

Plus la longueur d'onde est courte, plus l'absorption est élevée.

Habituellement, les matériaux avec une bonne conductivité ont une réflectivité plus élevée.

La réflectivité du laser YAG est 96% l'argent, 92% l'aluminium, le cuivre 90% et le fer 60%.

Plus la température est élevée, plus l'absorbance est élevée, montrant une relation linéaire. Généralement, le revêtement de surface avec du phosphate, du noir de carbone, du graphite, etc. peut améliorer le taux d'absorption.

2. condition de la pièce

Le soudage au laser nécessite une précision de bord élevée de la pièce en cours de traitement et d'assemblage, un alignement strict entre les points de soudage et la soudure, et aucune distorsion dans la précision d'assemblage d'origine et l'alignement des points de la pièce en raison de la chaleur de soudage pendant le processus de soudage.

En effet, le point laser est petit, le joint de soudure est étroit et généralement aucun métal d'apport n'est ajouté. Si l'espace d'assemblage est trop grand, le faisceau peut passer à travers l'espace et ne peut pas faire fondre le matériau de base, ou provoquer un impact lumineux ou une dépression évidents. Si l'écart entre les points est légèrement important, cela peut entraîner une fusion incomplète ou un soudage incomplet.

Par conséquent, l'écart d'assemblage et l'écart de couture de point de l'amarrage général de la carte ne doivent pas dépasser 0.1mm, et le désalignement ne doit pas dépasser 0.2mm.

Dans la production réelle, la technologie de soudage au laser ne peut parfois pas être utilisée en raison de l'incapacité de répondre à ces exigences.

Pour obtenir de bons résultats de soudage, les espaces de crosse et de recouvrement admissibles doivent être contrôlés dans les 10% suivant l'épaisseur de la plaque mince. Un soudage laser réussi nécessite un contact étroit entre les substrats soudés. Cela nécessite un serrage soigneux des pièces pour obtenir des résultats optimaux.

3. Paramètres de soudage

(1) Le paramètre de soudage le plus important pour l'influence de la méthode de soudage au laser et de la stabilité de la formation de soudure est la densité de puissance du spot laser. Son impact sur la méthode de soudage et la stabilité de la formation de soudure est la suivante.

La densité de puissance du spot laser, de petite à grande, est de l'ordre du soudage par conduction thermique stable, du soudage en mode instable et du soudage à pénétration profonde stable.

La densité de puissance du spot laser est principalement déterminée par la puissance du laser et la position de la mise au point du faisceau sous un certain mode de faisceau et une distance focale du miroir de focalisation.

La densité de puissance laser est directement proportionnelle à la puissance du laser.

Il existe une valeur optimale pour l'influence de la position focale.

Lorsque le foyer de la poutre est à une certaine position sous la surface de la pièce (dans la plage de 1 à 2mm, en fonction de l'épaisseur de la plaque et des paramètres), la couture de soudure la plus idéale peut être obtenue. Une déviation de cette position de mise au point optimale augmentera la tache lumineuse de surface de la pièce, entraînant une diminution de la densité de puissance. Dans une certaine plage, cela entraînera des changements dans la forme du processus de soudage.

L'influence de la vitesse de soudage sur la forme du processus de soudage et les pièces stables n'est pas aussi importante que celle de la puissance laser et de la position de mise au point. Seulement lorsque la vitesse de soudage est trop élevée, le processus de soudage à pénétration profonde stable ne peut pas être maintenu en raison du faible apport de chaleur.

Pendant le soudage proprement dit, le soudage à pénétration profonde stable ou le soudage à conduction thermique stable doivent être sélectionnés en fonction des exigences du site de soudage pour la profondeur de pénétration, afin d'éviter absolument le soudage d'instabilité de mode.

(2) L'influence des paramètres de soudage sur la profondeur de pénétration dans la plage de soudure à pénétration profonde.

Dans une plage stable de soudage à pénétration profonde, plus la puissance du laser est élevée, plus la profondeur de pénétration est grande, avec une relation d'environ 0.7 fois.

De plus, plus la vitesse de soudage est élevée, moins la profondeur de pénétration est profonde.

Dans certaines conditions de puissance laser et de vitesse de soudage, la mise au point est à la position optimale lorsque la profondeur de pénétration est maximale. S'il s'écarte de cette position, la profondeur de pénétration diminue et devient même un mode de soudage instable ou de soudage à conduction thermique stable.

(3) Le rôle des gaz protecteurs

Les principales fonctions des gaz protecteurs sont:

Protégez la pièce de l'oxydation pendant le processus de soudage.

Protégez la lentille de focalisation de la contamination par les vapeurs métalliques et des éclaboussures de gouttelettes de liquide.

Dispersez le plasma généré par le soudage laser haute puissance.

Refroidissez la pièce et réduisez la zone affectée par la chaleur.

Le gaz protecteur est généralement de l'argon ou de l'hélium, et si la masse apparente n'est pas élevée, c'est de l'azote.

Leur tendance à produire du plasma est sensiblement différente: l'hélium, en raison de sa masse d'ionisation élevée et de sa conductivité thermique rapide, a une plus faible tendance à produire du plasma dans les mêmes conditions que l'argon, permettant une plus grande profondeur de fusion.

Dans une certaine plage, à mesure que le débit du gaz protecteur augmente, la tendance à la suppression du plasma augmente, augmentant ainsi la profondeur de la masse fondue, mais il a tendance à devenir lisse dans une certaine plage.

(4) Analyse de la monitorabilité de chaque paramètre.

Parmi les quatre paramètres de soudage, la vitesse de soudage et le débit de gaz de protection sont faciles à surveiller et à maintenir la stabilité, tandis que la puissance du laser et la position de mise au point sont des paramètres qui peuvent fluctuer pendant le processus de soudage et sont difficiles à surveiller.

Bien que la puissance de sortie du laser soit très stable et facile à surveiller, la puissance du laser atteignant la pièce changera en raison de la perte du système de guidage optique et de focalisation, qui est liée à la qualité, utilisation du temps, et la pollution de surface de la pièce optique, Ce qui rend difficile la surveillance et devient un facteur incertain dans la qualité du soudage.

La position de mise au point de la poutre est l'un des facteurs les plus difficiles à surveiller et à contrôler dans les paramètres de soudage qui affectent la qualité de la soudure.

À l'heure actuelle, un ajustement manuel et des tests de processus répétés sont nécessaires en production pour déterminer la position de mise au point appropriée et obtenir la profondeur de fusion requise.

Cependant, en raison de la déformation de la pièce, de l'effet de lentille thermique ou de la courbe spatiale multidimensionnelle pendant le processus de soudage, la position de mise au point peut changer et dépasser la plage autorisée.