{"id":4827,"date":"2022-08-10T13:21:00","date_gmt":"2022-08-10T13:21:00","guid":{"rendered":"https:\/\/www.greenstone-tech.com\/?p=4827"},"modified":"2025-10-31T03:00:33","modified_gmt":"2025-10-31T03:00:33","slug":"technologie-laser-avancee-pour-le-soudage-du-cuivre-des-vehicules-electriques-a-laide-dun-laser-a-fibre-a-mode-annulaire-reglable","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.greenstone-tech.com\/fr\/advanced-laser-technology-in-electric-vehicles-copper-welding-using-adjustable-ring-mode-fiber-laser\/","title":{"rendered":"Technologie laser avanc\u00e9e dans les v\u00e9hicules \u00e9lectriques : Soudage du cuivre \u00e0 l'aide d'un laser \u00e0 fibre \u00e0 mode annulaire r\u00e9glable"},"content":{"rendered":"

Alors que laser \u00e0 fibre<\/strong> est la principale source laser pour le soudage, mais sa longueur d'onde proche de l'infrarouge (IR) est fortement r\u00e9fl\u00e9chie par certains m\u00e9taux, en particulier le cuivre, ce qui limite son efficacit\u00e9 pour le traitement de ces mat\u00e9riaux. Par cons\u00e9quent, les lasers verts \u00e0 l'\u00e9tat solide de haute puissance sont apparus comme une alternative potentielle pour le soudage du cuivre, car ces longueurs d'onde sont plus facilement absorb\u00e9es par le cuivre. Toutefois, ces lasers verts pr\u00e9sentent plusieurs limites pratiques, qui se traduisent en fin de compte par des co\u00fbts d'exploitation plus \u00e9lev\u00e9s.<\/p>\n\n\n\n

Cet article pr\u00e9sente des essais r\u00e9cents sur le soudage du cuivre \u00e0 l'aide d'un nouveau type d'appareil de soudage. laser \u00e0 fibre<\/strong> avec un faisceau central \u00e0 haute luminosit\u00e9 et un mode annulaire r\u00e9glable (ARM). Par rapport aux lasers verts de classe kilowatt disponibles dans le commerce, le mode ARM laser \u00e0 fibre<\/strong> a obtenu une qualit\u00e9 de soudage sup\u00e9rieure, une meilleure p\u00e9n\u00e9tration \u00e0 diff\u00e9rentes vitesses de soudage et des avantages en termes de co\u00fbt pour les t\u00e2ches de soudage du cuivre. Ces r\u00e9sultats d\u00e9montrent comment lasers \u00e0 fibre<\/strong> offrent un faible co\u00fbt, une grande fiabilit\u00e9 et une grande praticit\u00e9 pour les applications exigeantes de soudage du cuivre.<\/p>\n\n\n\n

Fabrication de v\u00e9hicules \u00e9lectriques<\/strong><\/strong><\/h5>\n\n\n\n

L'essor de l'industrie des v\u00e9hicules \u00e9lectriques a consid\u00e9rablement stimul\u00e9 la demande de solutions de soudage en cuivre. Compar\u00e9 \u00e0 d'autres m\u00e9taux, le cuivre poss\u00e8de des propri\u00e9t\u00e9s \u00e9lectriques, thermiques, m\u00e9caniques et financi\u00e8res id\u00e9ales, ce qui le rend largement utilis\u00e9 dans les v\u00e9hicules \u00e9lectriques pour des composants tels que les stators, les batteries et les syst\u00e8mes de distribution d'\u00e9nergie. Bon nombre de ces composants et syst\u00e8mes impliquent le soudage du cuivre.<\/p>\n\n\n\n

Cependant, si la conductivit\u00e9 et les propri\u00e9t\u00e9s thermiques \u00e9lev\u00e9es du cuivre en font un mat\u00e9riau id\u00e9al pour ces applications, elles posent \u00e9galement des probl\u00e8mes lors de l'utilisation des technologies traditionnelles de l'information et de la communication (TIC). lasers \u00e0 fibre<\/strong> pour le soudage. Plus pr\u00e9cis\u00e9ment, ses propri\u00e9t\u00e9s \u00e9lectroniques se traduisent par une r\u00e9flectivit\u00e9 \u00e9lev\u00e9e \u00e0 la longueur d'onde proche de l'infrarouge de lasers \u00e0 fibre<\/strong>. En outre, l'excellente conductivit\u00e9 thermique du cuivre n\u00e9cessite une quantit\u00e9 importante d'\u00e9nergie laser pour faire fondre le mat\u00e9riau et lancer le processus de soudage.<\/p>\n\n\n\n

Ainsi, l'utilisation des lasers \u00e0 fibre<\/strong> n\u00e9cessite souvent une puissance extr\u00eamement \u00e9lev\u00e9e pour atteindre la densit\u00e9 de puissance n\u00e9cessaire \u00e0 la fusion du mat\u00e9riau. Cependant, cette m\u00e9thode de \u201cforce brute\u201d peut rendre le processus de soudage instable et extr\u00eamement sensible aux changements mineurs de la surface. Plus pr\u00e9cis\u00e9ment, l'oxydation localis\u00e9e de la surface ou les petites irr\u00e9gularit\u00e9s de la surface peuvent provoquer une instabilit\u00e9 du processus, entra\u00eenant des soudures incoh\u00e9rentes, une mauvaise qualit\u00e9 de la surface et des porosit\u00e9s. En outre, les \u00e9claboussures sont un probl\u00e8me courant, qui n\u00e9cessite un traitement ult\u00e9rieur fastidieux ou entra\u00eene une r\u00e9duction du rendement.<\/p>\n\n\n\n

Lasers verts \u00e0 l'\u00e9tat solide<\/strong><\/strong><\/h5>\n\n\n\n

Le cuivre absorbe la lumi\u00e8re verte beaucoup plus efficacement que la lumi\u00e8re proche infrarouge, mais seulement \u00e0 temp\u00e9rature ambiante. L'\u00e9nergie des lasers verts se couple plus efficacement avec la pi\u00e8ce \u00e0 usiner, ce qui permet un processus plus stable et moins sensible que les lasers traditionnels. lasers \u00e0 fibre<\/strong>. C'est pourquoi certains fabricants utilisent des lasers verts \u00e0 semi-conducteurs de haute puissance, tandis que d'autres \u00e9valuent leur potentiel.<\/p>\n\n\n\n

Cependant, le d\u00e9ploiement de lasers verts \u00e0 haute puissance pour la fabrication de v\u00e9hicules \u00e9lectriques pose d'importants probl\u00e8mes pratiques. Certains probl\u00e8mes d\u00e9coulent des propri\u00e9t\u00e9s et de la structure inh\u00e9rentes \u00e0 ces lasers verts.<\/p>\n\n\n\n

Les lasers verts peuvent \u00eatre g\u00e9n\u00e9r\u00e9s en doublant la fr\u00e9quence de la lumi\u00e8re laser proche de l'infrarouge, ce qui permet d'obtenir des lasers verts \u00e0 l'\u00e9tat solide. lasers \u00e0 fibre<\/strong> ou des lasers \u00e0 disque. Bien que cette technologie soit largement utilis\u00e9e dans les applications \u00e0 faible puissance (inf\u00e9rieure au kilowatt), elle rencontre des difficult\u00e9s dans la plupart des t\u00e2ches industrielles de soudage du cuivre qui n\u00e9cessitent une puissance de l'ordre du kilowatt. Plus pr\u00e9cis\u00e9ment, le processus de doublement de la fr\u00e9quence a une efficacit\u00e9 d'environ 50%. Ainsi, un laser infrarouge monomode de 4 kW est n\u00e9cessaire pour produire une lumi\u00e8re verte de 2 kW. L'\u00e9nergie non utilis\u00e9e se transforme en chaleur, qui doit \u00eatre dissip\u00e9e par des syst\u00e8mes de refroidissement \u00e0 eau. Ces lasers sont donc inefficaces sur le plan \u00e9nerg\u00e9tique, ce qui entra\u00eene des co\u00fbts d'exploitation plus \u00e9lev\u00e9s et n\u00e9cessite de grandes quantit\u00e9s d'eau de refroidissement. En outre, en raison de la puissance \u00e9lev\u00e9e, les cristaux doubleurs de fr\u00e9quence se d\u00e9gradent au fil du temps, ce qui peut entra\u00eener des probl\u00e8mes de fiabilit\u00e9 et de temps d'arr\u00eat sans une surveillance constante.<\/p>\n\n\n\n

HighLight\u2122 ARM Laser \u00e0 fibre<\/strong><\/strong><\/h5>\n\n\n\n

Lasers \u00e0 fibre<\/strong> sont beaucoup plus \u00e9conomes en \u00e9nergie que les lasers verts \u00e0 l'\u00e9tat solide. En d'autres termes, ils n\u00e9cessitent moins d'\u00e9nergie pour fournir la m\u00eame puissance nominale, produisant moins de chaleur r\u00e9siduelle. Cela permet de r\u00e9duire les co\u00fbts d'exploitation et de simplifier le refroidissement. En outre, les lasers verts sont plus efficaces sur le plan \u00e9nerg\u00e9tique que les lasers \u00e0 semi-conducteurs, lasers \u00e0 fibre<\/strong> sont tr\u00e8s fiables et transmettent efficacement la lumi\u00e8re infrarouge \u00e0 travers les fibres optiques. Cependant, malgr\u00e9 ces caract\u00e9ristiques id\u00e9ales, lasers \u00e0 fibre<\/strong> n'ont pas \u00e9t\u00e9 largement utilis\u00e9s pour le soudage du cuivre en raison des difficult\u00e9s mentionn\u00e9es pr\u00e9c\u00e9demment.<\/p>\n\n\n\n

Haute puissance lasers \u00e0 fibre<\/strong> sont utilis\u00e9s avec succ\u00e8s dans la production automobile depuis un certain temps. Cependant, les t\u00e2ches de soudage les plus difficiles dans la production de v\u00e9hicules \u00e9lectriques, en particulier pour les mat\u00e9riaux l\u00e9gers, n\u00e9cessitent plus qu'une \u00e9nergie de base et une puissance \u00e9lev\u00e9e. Dans la pratique, de nombreuses applications incluent :<\/p>\n\n\n\n

Mat\u00e9riaux tr\u00e8s fins ou sensibles \u00e0 la chaleur<\/p>\n\n\n\n

\u201cMat\u00e9riaux \u201ddifficiles\" \u00e0 souder tels que l'aluminium, le cuivre et les aciers \u00e0 haute r\u00e9sistance<\/p>\n\n\n\n

Joints impliquant des mat\u00e9riaux diff\u00e9rents<\/p>\n\n\n\n

Pour r\u00e9pondre \u00e0 ces t\u00e2ches plus difficiles, le laser doit assurer deux fonctions principales. Tout d'abord, il doit offrir une \u00e9nergie suffisante pour assurer le rendement requis. Pour les pi\u00e8ces plus \u00e9paisses, une puissance \u00e9lev\u00e9e est \u00e9galement n\u00e9cessaire pour obtenir une p\u00e9n\u00e9tration ad\u00e9quate du mat\u00e9riau. Deuxi\u00e8mement, le laser doit contr\u00f4ler avec pr\u00e9cision la mani\u00e8re dont la puissance est distribu\u00e9e sur la surface de travail, \u00e0 la fois en termes de densit\u00e9 d'\u00e9nergie par unit\u00e9 de surface et de densit\u00e9 d'\u00e9nergie par unit\u00e9 de temps.<\/p>\n\n\n\n

Coherent a introduit la s\u00e9rie HighLight de modes d'anneaux ajustables (ARM). lasers \u00e0 fibre<\/strong>, Le co\u00fbt et les avantages pratiques de ces sources lumineuses sont ainsi appliqu\u00e9s \u00e0 des applications que les technologies traditionnelles ne permettent pas de traiter enti\u00e8rement. Dans ces t\u00e2ches, il est essentiel de contr\u00f4ler soigneusement la distribution et la densit\u00e9 de puissance sur la surface de travail pour produire des soudures de haute qualit\u00e9 (r\u00e9duction des \u00e9claboussures, minimisation des fissures et r\u00e9duction de la porosit\u00e9). Parmi les exemples typiques, citons le soudage sans \u00e9cart de l'acier galvanis\u00e9, le soudage \u00e0 faible \u00e9claboussure des composants du groupe motopropulseur et le soudage sans fil d'apport des pi\u00e8ces de suspension en aluminium sans fissure.<\/p>\n\n\n\n

Ce contr\u00f4le pr\u00e9cis de la distribution spatiale de la puissance est obtenu gr\u00e2ce \u00e0 la sortie unique du faisceau du laser ARM, qui se compose d'un spot central et d'un faisceau annulaire concentrique suppl\u00e9mentaire. La puissance des faisceaux central et annulaire peut \u00eatre r\u00e9gl\u00e9e ind\u00e9pendamment et personnalis\u00e9e pour obtenir un contr\u00f4le pr\u00e9cis de la dynamique du bain de fusion.<\/p>\n\n\n\n

R\u00e9sultats du soudage du cuivre avec le laser \u00e0 fibre ARM<\/strong><\/strong><\/h5>\n\n\n\n

Les ing\u00e9nieurs d'application de Coherent ont effectu\u00e9 une s\u00e9rie de tests de soudage du cuivre \u00e0 l'aide de l'ARM laser \u00e0 fibre<\/strong> avec un faisceau central \u00e0 haute luminosit\u00e9 de 22 \u00b5m et un faisceau annulaire d'un diam\u00e8tre int\u00e9rieur\/ext\u00e9rieur de 100 \u00b5m\/170 \u00b5m. Le mat\u00e9riau de soudage \u00e9tait du cuivre pur. Tous les essais ont utilis\u00e9 une puissance laser de 4 kW, avec 1,5 kW pour le faisceau central et 2,5 kW pour le faisceau annulaire. Les exp\u00e9riences ont montr\u00e9 qu'en r\u00e9glant la position focale \u00e0 1,5 mm au-dessus de la surface du mat\u00e9riau, on obtenait la meilleure qualit\u00e9 de soudage. Cette position offre un bon \u00e9quilibre entre la profondeur et la qualit\u00e9 de la p\u00e9n\u00e9tration de la soudure.<\/p>\n\n\n\n

Efficacit\u00e9 du soudage<\/strong><\/strong><\/h5>\n\n\n\n

L'efficacit\u00e9 de soudage de l'ARM laser \u00e0 fibre<\/strong> a \u00e9t\u00e9 mesur\u00e9e et compar\u00e9e aux r\u00e9sultats publi\u00e9s pour un laser vert de 2 kW. Les deux essais de soudage ont utilis\u00e9 de l'azote comme gaz de protection. Le laser vert avait une section de soudure constante de 0,5 mm\u00b2 et une profondeur de p\u00e9n\u00e9tration d'environ 1 mm. Pour obtenir des r\u00e9sultats similaires avec le laser ARM, il fallait une puissance de sortie de 3,5 kW et une vitesse de soudage de 300 mm\/s, contre 200 mm\/s pour le laser vert.<\/p>\n\n\n\n

Qualit\u00e9 de la surface<\/strong><\/strong><\/h5>\n\n\n\n

La qualit\u00e9 de la surface est un autre \u00e9l\u00e9ment cl\u00e9. Les m\u00e9thodes traditionnelles lasers \u00e0 fibre<\/strong> peuvent souder le cuivre mais sont tr\u00e8s sensibles aux changements de qualit\u00e9 de la surface. L'ARM laser \u00e0 fibre<\/strong> a maintenu une qualit\u00e9 de soudage stable sur les surfaces de cuivre ponc\u00e9es et polies.<\/p>\n\n\n\n

Conclusion<\/strong><\/strong><\/h5>\n\n\n\n

Ces tests d\u00e9montrent que la technologie unique de haute luminosit\u00e9 ARM laser \u00e0 fibre<\/strong> est une solution pratique pour les applications exigeantes de soudage du cuivre dans les v\u00e9hicules \u00e9lectriques. La profondeur de p\u00e9n\u00e9tration de la soudure et la vitesse de traitement r\u00e9pondent aux exigences de production actuelles, voire les d\u00e9passent. Historiquement, la sensibilit\u00e9 de la qualit\u00e9 de la surface et l'instabilit\u00e9 du processus ont limit\u00e9 l'utilisation de la soudure au cuivre. lasers \u00e0 fibre<\/strong> pour le soudage du cuivre, mais les lasers ARM surmontent ces probl\u00e8mes. Ce nouveau laser ARM, gr\u00e2ce \u00e0 sa rentabilit\u00e9, \u00e0 sa fiabilit\u00e9 et \u00e0 ses avantages pratiques, se positionne sur le march\u00e9 de la soudure. laser \u00e0 fibre<\/strong> comme le choix privil\u00e9gi\u00e9 pour de nombreuses applications industrielles, en apportant finalement tous ces avantages aux t\u00e2ches exigeantes de soudage du cuivre.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

While fiber laser is a primary laser source for welding, its near-infrared (IR) wavelength output is highly reflected by certain metals, particularly copper, which limits its effectiveness for processing these materials. As a result, high-power solid-state green lasers have emerged as a potential alternative for copper welding, since these wavelengths are more easily absorbed by copper. […]<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":4823,"comment_status":"closed","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"footnotes":""},"categories":[5,3],"tags":[102],"table_tags":[],"class_list":["post-4827","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-professional-knowledge","category-blog","tag-sheldon-li"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.greenstone-tech.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/4827","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.greenstone-tech.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.greenstone-tech.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.greenstone-tech.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.greenstone-tech.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=4827"}],"version-history":[{"count":2,"href":"https:\/\/www.greenstone-tech.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/4827\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":5214,"href":"https:\/\/www.greenstone-tech.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/4827\/revisions\/5214"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.greenstone-tech.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/media\/4823"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.greenstone-tech.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=4827"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.greenstone-tech.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=4827"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.greenstone-tech.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=4827"},{"taxonomy":"table_tags","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.greenstone-tech.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/table_tags?post=4827"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}