BE857619R - Procede de soudage continu de bandes mobiles a l'aide d'un laser - Google Patents

Procede de soudage continu de bandes mobiles a l'aide d'un laser

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BE857619R BE180024A BE180024A BE857619R BE 857619 R BE857619 R BE 857619R BE 180024 A BE180024 A BE 180024A BE 180024 A BE180024 A BE 180024A BE 857619 R BE857619 R BE 857619R
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    • B23K26/08Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
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Description


  Procédé de soudage continu de bandes mobiles à l'aie d'un laser.

  
La présente invention est un perfectionnement au brevet

  
belge N[deg.] 847.586 appelé ci-après brevet principal.

  
Elle se rapporte à un procédé'de soudage continu de

  
bandes d'une matière en feuille, à grande vitesse, à l'aide

  
d'un faisceau laser constituant la source d'énergie de soudage,

  
ainsi qu'aux soudures réalisées à l'aide d'un tel procédé.

  
Deux conditions doivent être satisfaites lors du

  
soudage d'une matière en feuille à grande vitesse linéaire.

  
L'énergie de soudage doit être transmise aux pièces à souder avec une densité élevée afin que le chauffage soit localisé, et la soudure doit être formée rapidement avant que la chaleur diffuse dans la masse de métal. Jusqu'à présent, la composition de la matière avait une importance particulière pour le réglage de la vitesse de soudage, notamment lorsque la matière était

  
un métal conducteur tel que de l'aluminium. Dans les procédés classiques de soudage électrique et sous la protection d'un gaz, la vitesse de soudage est limitée à moins de 12 mètres par minute environ, même pour une matière métallique peu épaisse,

  
car le chauffage n'est pas suffisamment localisé, une quantité importante de chaleur étant perdue dans la masse du métal et au voisinage de celle-ci. Le soudage par résistance à haute fréquence permet une grande vitesse atteignant dans certains cas

  
90 à 120 m/minute, mais uniquement dans un nombre limité de configurations présentant une zone de contact étroite dans laquelle se concentre l'énergie de soudage. Un faisceau électronique est une source à densité élevée d'énergie, mais il faut

  
 <EMI ID=1.1> 

  
élevée d'énergie sur une distance raisonnable. Jusqu'à présent, tous les procédés de soudage connus,ou bien ne permettent pas de souder des pièces à une vitesse raisonnablement élevée

  
d'au moins 30 m/minute, notamment des pièces en tôle d'aluminium, ou bien sont limités par des restrictions portant sur des configurations spécifiques et par des exigences portant sur des dispositifs de montage qui sont irréalisables en pratique..

  
On a découvert, suivant l'invention, qu'on peut former un joint continu entre des pièces mobiles en matière en feuille en utilisant un faisceau laser comme source d'énergie, pourvu que certains critères primordiaux soient satisfaits. Les faisceaux laser ont déjà été utilisés successivement comme sources à puissance et densité d'énergie élevées, pour former des soudures par pénétration profonde et des soudures par points. Dans toutes les applications connues des lasers dans le domaine du soudage, on a cherché à augmenter la puissance donnant une pénétration plus profonde. Le procédé selon l'invention n'est pas limité à une densité minimale particulière d'énergie. En fait, la pénétration dans toute l'épaisseur des pièces n'est

  
pas souhaitable dans le procédé de l'invention et elle est même nuisible dans certaines applications. En d'autres termes, le procédé conforme à l'invention permet de former, entre des bandes de matière en feuille, une soudure qui n'est pas visible, sauf à ses extrémités. On peut utiliser une source laser quelconque, bien qu'il existe des restrictions à la vitesse de soudage pour des lasers de puissance réduite. Lors de l'utilisa-

  
 <EMI ID=2.1> 

  
de soudage pouvant atteindre 150 rn/minute avec une excellente qualité de soudure.

  
On constate que la soudure produite par le procédé conforme à l'invention est une soudure "par fusion", définie .-après comme étant la coalescence entre les matières de base qui sont amenées à l'état fondu dans la zone de fusion; la soudure

  
est en outre caractérisée par l'absence d'une "zone perturbée

  
par la chaleur" dans la matière environnante de base. Une telle zone perturbée par la chaleur est la partie du métal de base qui est adjacente à la zone de fusion et qui n'a pas été fondue, mais dont les propriétés mécaniques ou la microstructure ont été perturbées par la chaleur utilisée pour la formation de la soudure. L'absence d'une telle zone perturbée autour de la zone de fusion est définie aux fins de l'invention comme étant l'impossibilité de détecter des perturbations de microstructure à l'aide d'un microscope optique classique avec un grossissement pouvant aller. jusqu' à 100. Dans ces circonstances, l'importance des perturbations de la microstructure est inférieure à 10 microns.

   Tous les procédés de soudage actuellement connus donnent une soudure présentant une zone perturbée par la chaleur qui est nettement discernable et visible le plus souvent à l'oeil nu seul. Les soudures classiques connues au laser et au faisceau électronique donnent des jonctions soudées présentant une zone perturbée importante apparaissant sur les microphotographies avec un grossissement de 50 au microscope optique.

  
Selon le procédé de soudage continu de bandes mobiles

  
de matière en feuille conforme à l'invention :
- on dirige au moins une des bandes mobiles vers l'autre afin que les bandes forment entre elles un V convergent,
- on exerce une force non nulle à un endroit contigu au point de convergence des bandes mobiles, de manière que celles-ci se recouvrent et soient en contact étroit au point de convergence, et
- on dirige un faisceau d'énergie laser dans le V convergent afin qu'une soudure continue se forme entre les bandes mobiles qui se recouvrent.

  
De plus, la soudure continue comprend un noyau de soudage par fusion formé entre deux matières de base et caractérisé par l'absence d'une zone environnante perturbée par la chaleur.

  
On a également découvert, suivant l'invention, que lorsque la source de faisceau laser doit être utilisée de façon optimale, le faisceau laser doit être focalisé pratiquement dans le plan de symétrie et dans une plage très étroite pour le

  
 <EMI ID=3.1> 

  
gence jusqu'à un point qui se trouve encore plus en aval. Dans le présent mémoire, l'expression "utilisation optimale de la source de faisceau laser" désigne l'aptitude à la formation d'une soudure continue à une vitesse la plus grande possible avec la plus faible quantité d'énergie laser. Cette possibilité de rendre minimale l'énergie du laser et de souder cependant à grande vitesse ne doit pas être sous-estimée car elle correspond à un avantage économique important par rapport à un système quidoit sinon dépendre de lasers de plus grande puissance pour former une soudure continue à grande vitesse.

  
Cela étant, l'invention a pour but principal de procurer un procédé pour souder des feuilles mobiles d'une matière en bande, à grande vitesse, à l'aide d'un faisceau laser, afin de former un joint soudé entre les bandes en mouvement.

  
 <EMI ID=4.1> 

  
l'absence d'une zone perturbée par la chaleur.

  
D'autres buts et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description détaillée donnée ci-après à titre d'exemple avec référence aux dessins annexés dans lesquels :

  
la Fig, 1 est une vue en plan d'un appareil préféré servant à mettre en oeuvre le procédé conforme à l'invention;

  
la Fig. 2 est un graphique illustrant la qualité de la soudure en fonction de l'emplacement du foyer, lors de l'utilisation d'objectifs ayant deux longueurs focales différentes, pour des jeux de paramètres par ailleurs identiques;

  
les Fig&#65533; 3a à 3e représentent, à plus grande échelle, le V de convergence formé entre les rouleaux presseurs et elles illustrent les effets des paramètres suivants sur le soudage:
position du foyer, distance focale et diamètres des rouleaux presseurs,et 

  
 <EMI ID=5.1> 

  
sées avec un grossissement égal à 100 de la soudure formée entre deux bandes de feuille d'aluminium à des vitesses de 120 et
150 m/minute respectivement.

  
La Fig. 1 représente un appareil destiné à la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. Deux bandes d'une matière  <EMI ID=6.1> 

  
l'autre et forment un V, c'est-à-dire une configuration convergente, lés deux bandes 10 et 12 se recouvrant au point de convergence 18. Les bandes 10 et 12 sont mises en contact par des rouleaux presseurs A et B respectivement. Pour plus de simplicité, on suppose, dans la description suivante, que les rouleaux presseurs A et B sont essentiellement non compressibles et que, par conséquent, ils ne se déforment pas ou ne s'aplatissent pas si bien que le point de convergence 18 est égal, dans le cas présent, au point de tangence entre les rouleaux presseurs ou coihcide avec ce point. Par l'expression "point de convergence" on entend le point où les bandes convergentes sont amenées initialement au contact étroit l'une avec l'autre. Par l'expression "point de tangence", on entend le point unique où deux rouleaux presseurs ronds incompressibles arrivent juste à se toucher.

   Dans le cas de rouleaux presseurs compressibles, le point de tangence peut être défini comme étant le point milieu de la ligne de contact formée par les rouleaux.

  
Des rouleaux fous 20 et 22 peuvent faciliter la manipulation des bandes 10 et 12 et maintenir leur tension lors de

  
leur tirage. Bien que les deux feuilles 10 et 12 aient été représentées dans l'appareil de la Fig. 1, sous la forme d'une bande enroulée de grande longueur, il est à noter que les bandes 10 et
12 ne sont pas forcément de grande longueur. Lorsque les bandes de matière ont une longueur limitée déterminée, un autre dispositif de distribution est nécessaire pour amener les bandes au traitement, de

  
 <EMI ID=7.1> 

  
seurs A et B. On connaît des dispositifs de distribution qui conviennent avec un appareillage classique et qui transmettent de façon continue ou discontinue et à des intervalles de temps déterminés, des bandes de matière de longueur limitée, d'une manière convenant au procédé selon l'invention. 

  
Lors de la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, les bandes 10 et 12 peuvent être faites de n'importe quelle composition de matière plastique ou de métal, bien que les compositions des deux feuilles doivent être sensiblement compatibles. En outre, les propriétés de la matière en feuille', c'est-à-dire

  
sa conductivité et son pouvoir de diffusion thermique, ne constituent pas des restrictions. En conséquence, le procédé convient particulièrement bien au soudage de métaux conducteurs comme l'aluminium et le cuivre. De plus, l'épaisseur de la matière n'est limitée que par des considérations pratiques de manipulation et de vitesse. Ainsi, des matières en feuille allant de très faibles épaisseurs de 25 microns seulement à des

  
 <EMI ID=8.1> 

  
soudées au moyen du procédé conforme à l'invention.

  
Les bandes 10 et 12 sont tirées entre les rouleaux

  
 <EMI ID=9.1> 

  
tirent les bandes en aval du point de convergence 18 et selon

  
un trajet prédéterminé et de préférence invariable, dans le sens indiqué par les flèches sur la Fig. 1. Bien qu'il soit préférable que les bandes 10 et 12 soient tirées entre les rouleaux A et B depuis un point qui se trouve en aval des rouleaux, les bandes peuvent aussi être guidées en amont des rouleaux presseurs ou, en variante, par entraînement des rouleaux presseurs eux-mêmes. La vitesse d'entraînement des bandes entre les rouleaux A et B est un paramètre qui est influence, de la manière décrite en détail dans la suite du présent mémoire.

  
Une source classique 30 d'énergie laser crée un faisceau laser 32 qui est focalisé optiquement par un objectif ou len-

  
 <EMI ID=10.1> 

  
partie convergente en V délimitée entre les bandes mobiles 10 et

  
12. La puissance du laser 32 n'est pas un paramètre primordial pour la formation d'un joint soudé entre les bandes en mouvement; 

  
c'est en réalité un des paramètres qui permet de déterminer la

  
 <EMI ID=11.1> 

  
donnée quelconque, il existe une relation optimale entre la distance focale, la-position du foyer par rapport au point de convergence, le diamètre du faisceau, l'orientation du faisceau, le diamètre des rouleaux presseurs et la vitesse de soudage, donnant une soudure de qualité acceptable. En réalité, la focalisation adéquate du faisceau laser 32 dans le V est essentielle à l'obtention d'une soudure, indépendamment de la puissance du laser. En outre, la focalisation adéquate selon l'invention assure une utilisation optimale de l'énergie du laser.. La focalisation du faisceau est décrite plus en détail par la suite avec référence aux Fig. 2 et 3.

  
Les rouleaux presseurs A et B ont un rôle primordial, en coopération avec la focalisation adéquate du faisceau, dans la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. On détermine que les bandes 10 et 12 doivent non seulement être en butée l'une

  
 <EMI ID=12.1> 

  
gence 18, mais doivent en outre supporter une force de compression ayant au moins une valeur nominale, à l'emplacement correspondant. L'absence totale d'une pression provoque l'absence totale de formation de soudure continue entre les bandes en mouvement, même à des vitesses nettement réduites, pour des valeurs par ailleurs optimales des paramètres; la valeur de la force

  
de compression ne paraît pas primordiale pourvu qu'une certaine pression soit réellement appliquée. Une pression trop forte

  
est en réalité un inconvénient et peut provoquer une déformation physique.

  
Il faut noter que la soudure à former entre les bandes en mouvement doit présenter une continuité lors de l'avancement des bandes. Un défaut de continuité dans le joint soudé équivaut à une absence totale de soudure, dans le cadre du présent mémoire. La continuité de la soudure peut être établie simple-

  
 <EMI ID=13.1> 

  
 <EMI ID=14.1> 

  
demment, la qualité de la soudure dépend de la satisfaction de certains critères de pression minimale au moins, dépendant de l'application à laquelle les bandes soudées sont destinées.

  
Les rouleaux presseurs A et B sont de préférence

  
des rouleaux presseurs classiques ayant une périphérie circulaire et une élasticité prédéterminée. Un autre dispositif convient, pourvu qu'il ait un contour curviligne à l'approche du point de convergence. Les diamètres des rouleaux presseurs A et B sont égaux pour des raisons de symétrie de la soudure.

  
Les Fig. 2 et 3 indiquent l'importance de la focalisation et du diamètre des rouleaux presseurs A et B sur la qualité de la soudure.

  
Pour réaliser une soudure, le faisceau laser doit être focalisé dans le V, pratiquement au point de convergence. Comme

  
 <EMI ID=15.1> 

  
gence coïncide avec le point de tangence pourvu que les rouleaux presseurs A et B soient essentiellement non compressibles. Toutefois, dans la pratique, il est préférable d'utiliser des rouleaux presseurs élastiques qui se déforment ou s'aplatissent au point où les rouleaux viennent en contact avec les bandes 10 et
12 ou au voisinage de ce point. Cette déformation ou cet aplatissement des rouleaux a pour effet de décaler le point de convergence des bandes 10 et 12 ou de l'écarter du point de tangence, de sorte que le point de convergence entre les bandes 10 et 12 est maintenant situé vers l'amont.

  
La latitude de variation de la focalisation du faisceau laser dépend essentiellement de la distance focale, du diamètre du faisceau, du diamètre des rouleaux presseurs et de la vitesse à obtenir. Les Fig. 2 et 3a-e ont été tracées à la suite d'un certain nombre d'essais réalisés avec un laser à C02 de 1 kW, fonctionnant de façon continue à 10,6 microns, ayant un faisceau de sortie de 12,7 mm de diamètre en mode TEM 00 focalisé par

  
un objectif ayant une distance focale de 63,5 ou 95,3 mm, selon le cas, en un point focal ou foyer dont le diamètre est d'environ 0,1 mm, en des points fl, f2 et f3. Un certain nombre de positions supplémentaires du foyer par rapport au point de tangence

  
a été utilisé pour l'établissement du graphique de la Fig. 2. L'extrapolation des Fig. 2 et 3 montre l'importance des critères qui suivent pour la formation d'un joint soudé continu à grande vitesse, c'est-à-dire à une vitesse supérieure à 30 m/minute

  
au point :
(a) Le faisceau laser doit être introduit pratiquement le long du "plan de symétrie" qui, comme indiqué ci-après, est le plan qui passe par le point de tangence 18 entre les rouleaux presseurs A et B qui est perpendiculaire à la ligne la plus courte pouvant être tracée entre les milieux des axes des rouleaux pres--

  
 <EMI ID=16.1> 

  
le faisceau laser est décalé du plan de symétrie et se trouve dans un plan parallèle au plan de symétrie, il se forme une soudure non symétrique entre les bandes. L'importance de l'asymétrie est directement proportionnelle au décalage. Cependant, la position du joint soudé dans le plan de symétrie est réglable sur une large plage pouvant atteindre au moins - 30[deg.] pourvu que

  
le foyer soit maintenu en position relativement précise, comme indiqué par la suite.

  
(b) Lorsque l'utilisation optimale de la source du faisceau laser n'est pas nécessaire et lorsque le faisceau a une puissance suffisante, le foyer peut être disposé pratiquement au point de convergence 18. Lorsque, cependant, l'utilisation doit être optimale, le foyer du laser doit être maintenu dans une plage étroite de positions du foyer, allant pratiquement du point de convergence à un emplacement qui se trouve en aval. Comme

  
indiqué précédemment, l'expression "utilisation optimale" désigne

  
aux fins de l'invention la possibilité de la formation d'une

  
soudure continue à la plus grande vitesse possible et avec la

  
plus faible quantité d'énergie laser. La Fig. 2 représente la  variation de la pression avec la position du foyer par rapport

  
au point de tangence, pour des objectifs ayant des distances focales de 63,5 et de 95,3 mm (avec un diamètre de faisceau de 

  
 <EMI ID=17.1> 

  
représente le cas où les rouleaux presseurs A et B sont non  compressibles et où par conséquent le point de tangence et le  point de convergence sont équivalents. Lorsque cela n'est pas

  
le cas, la position du foyer ne peut être rapportée au point de tangence comme sur la Fig. 2, mais doit être rapportée au con-

  
traire directement au point de convergence. La plage de variation des positions du foyer, donnant un joint soudé acceptable

  
et non interrompu entre les bandes en mouvement, varie avec les

  
 <EMI ID=18.1> 

  
précédemment et focalisé dans le plan de symétrie sur deux bandes d'aluminium se déplaçant à une vitesse d'au moins 120 m/minute, les rouleaux A et B ayant un diamètre de 28,6 mm, la plage acceptable de variation des positions du foyer n'a qu'une longueur d'environ 1,8 mm dans le cas de l'objectif à distance focale de
63,5 mm et d'environ 3,3 mm dans le cas de l'objectif de 9513 mm. Il est intéressant et tout-à-fait surprenant de noter que la plage de positions du foyer s'étend depuis un point voisin du point de convergence vers l'aval seulement.

  
La plage de variations du foyer peut être élargie

  
par réduction du-.diamètre des rouleaux A et B et/ou de la vitesse utilisée et/ou par augmentation de la puissance du faisceau laser et/ou de la distance focale. Cependant, on suppose que, lors d'une opération à grande vitesse, on ne peut pas obte-nir une soudure acceptable entre les bandes sans focalisation

  
du faisceau en un point qui se trouve pratiquement au point de convergence ou au-delà de celui-ci, c'est-à-dire en aval, même lors de l'utilisation d'un faisceau laser de puissance sensiblement plus élevée. 

  
(c) Le passage d'un faisceau laser qui a une configuration géométrique conique, dans la partie convergente en V formée par les bandes mobiles 10 et 12, peut provoquer une certaine obstruction du faisceau suivant la dimension du cône de convergence de la lumière, c'est-à-dire suivant la distance focale, la position du foyer et le diamètre des rouleaux presseurs. Pour les positions indiquées précédemment pour le foyer, l'obstruction du faisceau laser par les rouleaux est inévitable. Dans certains cas, cette obstruction peut en réalité être souhaitable. Lorsque le faisceau frappe le rouleau presseur, une partie de l'énergie est réfléchie dans la partie en V donc dans la zone active de soudage, une partie est absorbée par les bandes mobiles et se transforme en chaleur, et une partie est diffusée

  
et est perdue. Plus l'endroit où l'obstruction se produit est éloigné du point de convergence, plus la fraction d'énergie

  
perdue est élevée.

  
La relation entre l'obstruction éventuelle, la position du foyer, le diamètre des rouleaux presseurs et la distance focale est indiquée sur les Fig. 3a à 3e sur lesquelles le diamètre

  
des rouleaux A et B varie entre 28,6 mm et 50,8 mm, et l'objectif

  
 <EMI ID=19.1> 

  
 <EMI ID=20.1> 

  
au diamètre des rouleaux A et B tient compte de l'épaisseur des bandes 10 et 12. Le diamètre du faisceau laser est dans tous les cas de 12,7 mm. Pour une position fl du foyer, placé en aval du point 18 de tangence, comme indiqué sur les Fig. 3a et 3b, l'obstruction a lieu au point C pour les rouleaux A et B  <EMI ID=21.1> 

  
comme indiqué sur la Fig. 3a, et au point D dans le cas des rouleaux de 50,8 mm de diamètre, avec la même lentille, comme représenté sur la Fig. 3b. Dans le cas d'une position f2 du foyer qui se trouve au point de tangence 18, comme indiqué sur

  
la Fig. 3c, lors de l'utilisation de l'objectif de même distance focale de 63,5 mm et des rouleaux A et B de 50,8 mm de diamètre, l'obstruction a lieu au point E. Dans le cas d'un faisceau de
12,7 mm de diamètre et d'un objectif de 95,3 mm de distance focale, focalisé au point fl comme indiqué sur la Fig. 3d, avec

  
des rouleaux A et B de 28,6 mm de diamètre, l'obstruction a lieu au point F qui est plus près du point de tangence que les points C, D et E. Ce phénomène confirme le fait que l'obstruction du faisceau peut être réduite par augmentation de la distance focale. L'évaluation empirique des soudures obtenues avec les montages des Fig. 3a à 3d indique que l'objectif ayant une distance focale de 63,5 mm donne une soudure de meilleure qualité avec les rouleaux de plus petit diamètre et que l'objectif de 95,3 mm de distance focale donne une soudure supérieure sur une plage plus large avec les rouleaux de plus petit diamètre. En conséquence, les autres conditions étant inchangées par ailleurs, les rouleaux de petit diamètre donnent un rendement supérieur en énergie.

   Lorsque l'obstruction est maintenue suffisamment près du point de convergence, la configuration en V assure une canalisation efficace de l'énergie du laser dans la zone de soudage. La troisième position f3 du foyer, représentée sur la Fig. 3e,

  
 <EMI ID=22.1> 

  
de 63,5 mm de distance focale et les rouleaux A et B de 28,6 mm de diamètre, correspond à un emplacement qui précède directement le point de tangence 18, c'est-à-dire qui se trouve légèrement en amont

  
de celui-ci. Dans ce cas, malgré l'absence d'obstruction du faisceau et la proximité du foyer et du point de tangence 18, on ne peut pas obtenir une soudure continue. Ainsi, la puissance du faisceau laser est loin d'avoir l'importance des autres paramètres à savoir l'emplacement du foyer, la dimension du cône lumineux convergent, déterminée par la distance focalé et le diamètre du faisceau, et le diamètre des rouleaux, comme indiqué précédemment dans les paragraphes (a), (b) et (c), sur la formation d'une soudure continue, lorsque la source laser doit être utilisée de façon optimale. En outre, les propriétés de la configuration en V permettent une absorption plus efficace de l'énergie du laser permettant l'augmentation des vitesses de soudage et empêchent le bourrage de la matière soudée.

   Le dernier phénomène est une difficulté couramment associée au soudage des bords des tronçons minces.

  
. La description .qui précède suppose évidemment que les rouleaux presseurs A et B ne sont pas élastiques. Si les rouleaux sont élastiques, le point focal peut être déplacé vers l'amont du point de tangence, ce qui diminue l'obstruction, mais le point focal peut encore être maintenu au point de convergence ou en aval de celui-ci. Ceci contribue bien entendu à maintenir l'obstruction suffisamment proche du point de convergence en substance de la même manière qu'une augmentation de la distance focale ou qu'une réduction du diamètre des rouleaux. Une obstruction trop importante n'est pas souhaitable parce qu'elle entraîne un préchauffage inutile d'une grande quantité de matière qui ne sera jamais fondue.

  
 <EMI ID=23.1> 

  
de soudures obtenues par mise en oeuvre du procédé de l'invention,

  
 <EMI ID=24.1> 

  
et dans des conditions qui correspondent aux critères décrits précédemment, dans le cas de bandes d'aluminium ayant une épais-

  
 <EMI ID=25.1> 

  
nue avec une vitesse de soudage de 120 m/min et les Fig. 5a et 5b celle qui est obtenue à une vitesse de 150 m/min. Les photomicrographies sont réalisées avec un microscope optique classique

  
à un grossissement de 100. -Dans tous les cas, la soudure a la microstructure caractéristique à toutes les soudures obtenues par fusion mais ne présente pas de zone perturbée par la chaleur avec un tel grossissement. Normalement, comme indiqué précédemment, une zone perturbée par la chaleur est visible à l'oeil nu.

  
 <EMI ID=26.1> 

  
versales indiquant ainsi la continuité de la soudure le long du cordon. La soudure obtenue à 120 m/min a une section plus circulaire que celle qui est obtenue à 150 m/min comme indiqué par comparaison des Fig. 4b et 5b. Les soudures sont symétriques et ont une épaisseur qui ne vaut qu'une fraction de l'épaisseur de la bande. En fait, l'épaisseur de la soudure est pratiquement indépendante de l'épaisseur de la bande.

  
Les exemples précédents concernent des bandes d'aluminium. On essaie d'autres matières qui indiquent que l'invention s'applique à l'acier au carbone, à l'acier inoxydable, au cuivre, au laiton et à des matières différentes, représentées par des combinaisons des métaux précités, toutes ces matières donnant des soudures continues tout aussi satisfaisantes. Ainsi, l'invention n'est pas limitée à une composition particulière des bandes de matière. En outre, la soudure formée dans tous les cas, sauf dans le cas des aciers inoxydables et au carbone, se caractérise par l'absence d'une zone perturbée par la chaleur.

  
Il est bien entendu que l'invention n'a été décrite

  
et représentée qu'à titre d'exemple préférentiel et qu'on peut apporter toute équivalence technique dans les éléments constitutifs sans pour autant sortir de son cadre. Par exemple, bien que la Fig. 1 représente un système avantageux dans lequel le faisceau laser est dirigé pratiquement dans le plan de symétrie, sa composante vectorielle principale se trouvant dans le sens du parcours, un. autre mode de réalisation comprend la disposition des bandes afin qu'elles forment une configuration en V et le déplacement des bandes par rapport aux faisceau laser afin que la composante vectorielle principale du faisceau soit perpendiculaire à la direction de parcours. 

REVENDICATIONS

  
1.- Procédé de soudage continu de bandes d'une matière

  
en feuille métallique flexible, tandis que ces bandes se déplacent, caractérisé en ce que : 
(a) on dirige les bandes en mouvement l'une vers l'autre afin que les deux bandes forment une configuration

  
convergente en V entre elles;
(b) on exerce une force non nulle à un endroit contigu au point de convergence des bandes en mouvement afin que celles-ci

  
se recouvrent en étant en contact intime au point de convergence;
(c) on maintient la vitesse des bandes en mouvement au moins à environ 30 m/m&#65533;nute;
(d) on produit un faisceau d'énergie laser;
(e) on prévoit un milieu optique pour focaliser le faisceau laser;
(f) on focalise le faisceau laser à l'aide du milieu optique pour produire un faisceau d'énergie laser convergent, et

  
(g) on dirige le faisceau d'énergie laser convergent

  
dans la configuration en V, le point focal étant disposé en

  
substance environ au point de convergence, de telle sorte qu'un

  
joint soudé continu se forme entre les bandes qui se recouvrent.

Claims (1)

  1. 2.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé
    en ce qu'on fait passer les bandes en mouvement entre deux rouleaux presseurs, ces rouleaux étant disposés de manière que les
    bandes forment une configuration convergente en V.
    3.- Procédé suivant la revendication 2, caractérisé
    en ce que le point de convergence des bandes en mouvement correspond en substance au point de tangence entre les rouleaux.
    4.- Procédé suivant la revendication 3, caractérisé
    en ce qu'on focalise le faisceau laser en substance dans le
    plan de symétrie passant par le point de tangence entre les rouleaux presseurs.
    5.- Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce que les bandes sont en aluminium.
    6.- Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce que les bandes sont en acier inoxydable.
    7.- Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce que les bandes sont en cuivre.
    8.- Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce que les bandes sont en laiton.
    9.- Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce que les bandes sont en acier au carbone.
    10.- Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce que les bandes sont en des métaux différents choisis dans le groupe comprenant l'aluminium, le cuivre, le laiton, l'acier au carbone et l'acier inoxydable.
    11.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la puissance du faisceau laser est d'environ 1 kW. <EMI ID=27.1>
    en ce que le faisceau laser est disposé en substance dans le plan de symétrie entre les bandes en mouvement, sa composante principale étant alignée dans la direction de parcours.
    <EMI ID=28.1>
    en ce que le faisceau laser est disposé en substance dans le plan de symétrie passant entre les bandes en mouvement, sa composante.principale étant perpendiculaire à la direction de parcours..
    <EMI ID=29.1>
    minium flexibles minces, tandis que ces bandes sont en mouvement, caractérisé en ce que :
    (a) on dirige les bandes d'aluminium en mouvement l'une vers l'autre afin que ces bandes forment une configuration convergente en V entre elles, (b) on exerce une force non nulle à un endroit contigu au point de convergence des bandes en mouvement, de telle sorte que les bandes en mouvement se recouvrent tout en étant en contact intime au point de convergence; (c) on maintient la vitesse des bandes en mouvement au moins à environ 30 m/minute; (d) on produit un faisceau d'énergie laser de faible puissance d'au moins environ 1 kW; (e) on prévoit un milieu optique pour focaliser le faisceau laser;
    (f) on focalise le faisceau laser avec le milieu optique pour produire un faisceau convergent d'énergie laser, et (g) on dirige le faisceau d'énergie laser convergent dans la configuration en V, le point focal étant disposé en substance environ au point de convergence, de telle sorte qu'une soudure par fusion soit formée entre les bandes d'aluminium qui se recouvrent.
    <EMI ID=30.1>
    en ce que les bandes d'aluminium ont une épaisseur comprise entre 0,025 mm et 6,35 mm environ.
    16.- Procédé pour souder par fusion des bandes de métal en feuille minces flexibles, tandis que ces bandes sont
    en mouvement, caractérisé en ce que :
    (a) on dirige les bandes en mouvement l'une vers l'autre de manière que ces bandes forment une configuration convergente en V entre elles; (b) on prévoit deux rouleaux presseurs; (c) on fait passer les bandes en mouvement entre les deux rouleaux presseurs; (d) on exerce une force non nulle sur les bandes en mouvement, les deux rouleaux presseurs étant disposés à un endroit contigu au point où les bandes en mouvement convergent de telle sorte que les bandes se recouvrent tout en étant en contact intime l'une avec l'autre au point de convergence; (e) on maintient la vitesse des bandes en mouvement au moins à environ 30 m/minute; (f) on produit un faisceau d'énergie laser de faible puissance;
    (g) on prévoit un milieu optique pour focaliser le faisceau laser;
    (h) on focalise le faisceau laser au moyen du milieu optique pour produire un faisceau convergent d'énergie laser et
    (i) on dirige le faisceau convergent d'énergie laser dans la configuration en V, le point focal étant disposé en substance environ au point de convergence, de telle sorte qu'une soudure par fusion soit formée entre les bandes qui se recouvrent.
    17.- Procédé suivant la revendication 16, caractérisé en ce que la puissance du faisceau laser est d'au moins environ
    1 kW.
    18.- Procédé suivant la revendication 17, caractérisé en ce que les bandes de métal en feuilles ont une épaisseur comprise entre environ 25 microns et 6,35 mm.
    19.- Procédé suivant la revendication 18, caractérisé en ce que les bandes sont en aluminium.
    20.- Procédé suivant la revendication 16, caractérisé en ce que le faisceau laser est focalisé en substance dans le plan de symétrie passant par le point de tangence entre les rouleaux presseurs.
    21.- Procédé pour souder par fusion des bandes d'aluminium flexibles minces, tandis que ces bandes sont en mouvement, caractérisé en ce que :
    (a) on dirige les bandes d'aluminium en mouvement l'une vers l'autre afin que les deux bandes forment entre elles une configuration convergente en V; (b) on prévoit deux rouleaux presseurs; (c) on fait passer les bandes en mouvement entre les deux rouleaux presseurs; (d) on exerce une force non nulle sur les bandes en mouvement, les deux rouleaux presseurs se trouvant à un endroit contigu au point où les bandes en mouvement convergent, de sorte que les bandes en mouvement se recouvrent tout en étant en contact intime au point de convergence; (e) on maintient la vitesse des bandes en mouvement au moins à environ 30 m/minute; (f) on produit un faisceau d'énergie laser de faible puissance d'au moins environ 1 kW;
    (g) on prévoit un milieu optique pour focaliser le faisceau laser;
    (h) on focalise le faisceau laser au moyen du milieu optique pour produire un faisceau convergent d'énergie laser, et
    (i) on dirige le faisceau convergent d'énergie laser dans la configuration convergente en V, le point focal étant disposé en substance environ au point de convergence, de telle sorte qu'une soudure par fusion soit formée entre les bandes d'aluminium qui se recouvrent.
    22.- Procédé pour souder en continu des bandes de matière en feuille tandis que ces bandes sont en mouvement, caractérisé en ce que :
    (a) on dirige au moins une des bandes en mouvement vers l'autre afin que les deux bandes forment une configuration convergente en V entre elles; (b) on exerce une force non nulle à un endroit contigu au point où les bandes en mouvement convergent, de telle sorte que les bandes en mouvement se recouvrent tout en étant en contact étroit au point de convergence, et (c) on dirige un faisceau d'énergie laser dans le V convergent, de telle sorte qu'un joint soudé continu soit formé entre les bander qui se recouvrent.
    23.- Soudure, caractérisée en ce qu'elle comprend un noyau de soudage formé par fusion autogène entre deux matières de base, caractérisée en ce qu'elle ne comprend pas de zone environnante perturbée par la chaleur, les matières de base étant choisies en combinaison parmi les matières du groupe comprenant l'aluminium, le cuivre et le laiton.
BE180024A 1977-04-20 1977-08-09 Procede de soudage continu de bandes mobiles a l'aide d'un laser BE857619R (fr)

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