Résumé : L'utilisation d'alliages d'aluminium pour remplacer l'acier sur les voitures traditionnelles est l'un des principaux moyens d'obtenir des voitures légères.Cependant, en raison des caractéristiques d'une bonne conductivité thermique et d'un coefficient de dilatation linéaire élevé de l'alliage d'aluminium, le soudage pose certains problèmes.

L’utilisation d’alliages d’aluminium pour remplacer l’acier sur les voitures traditionnelles est l’un des principaux moyens d’obtenir des voitures légères.Cependant, en raison des caractéristiques de bonne conductivité thermique et du coefficient de dilatation linéaire élevé de l'alliage d'aluminium, le soudage pose certains problèmes :

1) Les joints soudés en alliage d'aluminium sont gravement ramollis et le coefficient de résistance est faible ;

2) L'alliage d'aluminium s'oxyde facilement pour former un film d'oxyde réfractaire (Al2O3, point de fusion est de 2060°C), ce qui nécessite un processus de soudage à haute densité de puissance ;

3) facile à produire des pores ;

4) Le coefficient de dilatation linéaire est grand et les déformations et fissures de soudage se produisent facilement ;

5) La conductivité thermique et la capacité thermique spécifique sont importantes et l'apport thermique est 2 à 4 fois supérieur à celui de l'acier soudé.

Par conséquent, afin d'obtenir des joints soudés en alliage d'aluminium de haute performance, des méthodes de soudage à haute densité énergétique, un faible apport de chaleur de soudage et une vitesse de soudage élevée sont nécessaires, parmi lesquelles le soudage au laser est l'une des technologies de soudage d'alliages d'aluminium les plus prometteuses.

1. Technologie de soudage laser en alliage d'aluminium

1.1 Soudage laser auto-fluant en alliage d'aluminium

Le soudage laser auto-fluant fait référence à une méthode de soudage dans laquelle un faisceau laser à haute densité d'énergie est utilisé comme source de chaleur pour impacter la surface du métal de base afin de faire fondre le métal de base lui-même pour former un joint soudé.Pour le soudage laser des alliages d'aluminium, la surface de l'alliage d'aluminium a une réflectivité élevée pour le laser et une puissance laser importante est requise pour le soudage ;le diamètre du point laser est petit, la précision de l'outillage de soudage est élevée et la valeur de tolérance de l'écart entre les pièces est faible, nécessitant généralement des pièces dont la valeur d'écart est inférieure à 0,2 mm ;la vitesse de chauffage et de refroidissement est rapide pendant le processus de soudage, il existe de nombreux défauts de porosité de soudage, la densité d'énergie laser est concentrée et l'effet de trou de serrure peut facilement conduire au phénomène d'enfoncement et de sous-cotation de la soudure.Par conséquent, les paramètres du processus de soudage ont des exigences plus élevées.

Le soudage laser auto-fluant présente les avantages d'une bonne qualité de soudage, d'une vitesse de soudage rapide et d'une automatisation facile dans le soudage des alliages d'aluminium, et est largement utilisé dans l'industrie automobile.Dans l'industrie des véhicules électriques, le soudage laser auto-fluant en alliage d'aluminium est principalement utilisé pour sceller le boîtier de la batterie électrique.Dans la carrosserie en aluminium d'une entreprise automobile à énergie nouvelle en Chine, le soudage de l'ensemble de porte et des pièces structurelles des parois latérales utilise également un soudage auto-fluant au laser en alliage d'aluminium.

1.2 Soudage de remplissage laser en alliage d’aluminium

Dans le soudage de remplissage de fil laser, le laser est toujours utilisé comme source de chaleur principale pour faire fondre le métal à souder, mais le dispositif d'alimentation automatique en fil est utilisé pour alimenter en continu le métal d'apport dans le bain de fusion afin de réaliser le processus de connexion métallurgique.Comparé au soudage laser auto-fluant, le soudage par remplissage de fil laser assouplit les exigences en matière de précision d'écartement du processus de soudage.En remplissant le fil de soudage avec différents composants, les propriétés métallurgiques de la soudure peuvent être améliorées, les fissures et les pores thermiques du soudage peuvent être évités et la stabilité du processus de soudage peut être améliorée.et propriétés mécaniques des joints.

Le soudage au fil d'apport laser en alliage d'aluminium présente les caractéristiques d'une bonne qualité d'apparence et d'une précision d'écart de processus plus lâche que le soudage laser auto-fluant.Il est généralement utilisé sur la surface extérieure de la carrosserie de la voiture, par exemple entre le capot supérieur et la paroi latérale, et entre les panneaux supérieur et inférieur du panneau extérieur du couvercle de coffre.Certains modèles utilisent également le soudage au fil d'apport laser pour souder les portes en alliage d'aluminium afin d'obtenir une qualité de soudage supérieure.

1.3 Soudage hybride laser-arc en alliage d'aluminium

Le soudage hybride laser-arc combine des sources de chaleur laser et arc avec des propriétés physiques et des mécanismes de transmission d'énergie complètement différents, et agit sur la pièce à souder.Non seulement il exerce pleinement les avantages respectifs des deux sources de chaleur, mais il se complète également.manque de.Dans le soudage hybride laser-arc en alliage d'aluminium, l'arc peut guider la source de chaleur laser, améliorer la capacité de l'alliage d'aluminium à absorber le laser et le taux d'utilisation de l'énergie pendant le processus de soudage, et la formabilité de la surface de soudure est meilleure que celle du laser auto- soudage par fluxage.

De plus, l'introduction de l'arc peut réduire considérablement la précision de serrage de la pièce à souder.Dans le même temps, l'arc a un effet de dilution sur le plasma du soudage laser, ce qui peut réduire l'effet de protection du plasma sur le laser.Le laser joue un rôle important dans la stabilité de l'arc, de sorte que l'arc puisse agir de manière stable sur le joint pendant le soudage à grande vitesse, ce qui peut améliorer la qualité du soudage du joint et augmenter la vitesse de soudage.

2. Application du soudage laser des alliages d’aluminium dans l’industrie automobile

L’application du soudage laser dans l’industrie automobile présente de nombreux avantages :

1) La vitesse de soudage est rapide, le cycle de production peut être amélioré et la vitesse de soudage peut atteindre 6 m/min, ce qui présente des avantages incomparables par rapport aux autres méthodes de connexion (telles que le soudage par points, le soudage à l'arc, le rivetage) du corps en blanc ;

2) Petites contraintes sur la structure de la carrosserie, applicables à différentes structures de soudage (joints à recouvrement, joints d'angle, joints en T, joints bout à bout) et au soudage unilatéral, le soudage peut être effectué là où la poutre peut atteindre, et la conception est plus flexible;

3) Les exigences en matière de bord de soudage au laser sont faibles, le bord de soudage peut être soudé à 6-8 mm, ce qui représente la moitié des exigences en matière de bord de soudage (16 mm) par rapport au soudage par points, qui peut jouer un rôle dans l'éclaircissement ;

4) La structure de soudage au laser du toit et du capot arrière peut réduire le poids de la carrosserie, et il n'est pas nécessaire d'appliquer du mastic ou des garnitures extérieures, ce qui permet d'économiser le coût de la carrosserie ;

5) Le cordon de soudure laser global est lisse et bien rangé, et l’apparence est bonne.

Avec l'amélioration continue de la technologie automobile, de la capacité de traitement de l'industrie et de la qualité du traitement, le coût d'utilisation du soudage laser sera considérablement réduit ;dans le même temps, avec le développement du poids léger des automobiles, l'application de l'alliage d'aluminium dans la carrosserie automobile augmente et le soudage au laser est une solution à la qualité du soudage des alliages d'aluminium.L’un des moyens les plus importants pour résoudre les problèmes sera plus largement utilisé dans l’industrie automobile.