FR3010339A1

FR3010339A1 - LASER BEAM WELDING METHOD ON SANDWICH WITH CONTROL OF CAPILLARY OPENING

Info

Publication number: FR3010339A1
Application number: FR1358572A
Authority: FR
Inventors: Hakim Maazaoui
Original assignee: Air Liquide SA; LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Current assignee: Air Liquide SA; LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Priority date: 2013-09-06
Filing date: 2013-09-06
Publication date: 2015-03-13
Anticipated expiration: 2033-09-06
Also published as: FR3010339B1

Abstract

L'invention concerne un procédé de soudage par faisceau laser d'un assemblage à souder dans lequel on opère, au moyen d'un faisceau laser, une fusion et une vaporisation du matériau constitutif de l'assemblage à souder conduisant à la formation, dans l'épaisseur dudit assemblage, d'un capillaire comprenant des vapeurs dudit matériau, et on distribue, au moyen d'une buse de soudage, au moins un jet dynamique de gaz ou de mélange gazeux en direction de l'ouverture du capillaire de manière à y exercer une pression dynamique gazeuse et à maintenir ledit capillaire ouvert. Selon l'invention, l'assemblage à souder comprend au moins une première et une deuxième feuilles métalliques séparées par au moins une couche intermédiaire non métallique, le capillaire comprenant un mélange de vapeurs métalliques et non métalliques.The invention relates to a method for laser welding a welding assembly in which, by means of a laser beam, a melting and a vaporization of the constituent material of the welded joint leading to the formation are carried out. the thickness of said assembly, a capillary comprising vapors of said material, and distributing, by means of a welding nozzle, at least one dynamic jet of gas or gas mixture in the direction of the opening of the capillary so as to exerting a gaseous dynamic pressure and maintaining said capillary open. According to the invention, the assembly to be welded comprises at least a first and a second metallic sheet separated by at least one non-metallic intermediate layer, the capillary comprising a mixture of metallic and non-metallic vapors.

Description

L'invention porte sur un procédé de soudage par faisceau laser d'un ou plusieurs assemblages dont le matériau constitutif comprend au moins deux feuilles métalliques séparées par au moins une couche intermédiaire non métallique, en particulier une couche intermédiaire polymère, ledit procédé favorisant l'évacuation des vapeurs métalliques et non métalliques formées lors du soudage. Les tôles dites « sandwich » sont largement employées dans l'industrie de la fabrication métallique afin de produire des pièces permettant d'amortir les vibrations, en particulier pour limiter la propagation du bruit. Ces tôles sont notamment utilisées dans l'industrie automobile, en remplacement des tôles métalliques ordinaires, afin d'améliorer l'insonorisation de l'habitacle des véhicules. Typiquement, les tôles sandwich comprennent au moins une couche intermédiaire formée d'un matériau non métallique, en général un polymère, la couche intermédiaire étant agencée entre au moins deux feuilles formées d'un matériau métallique. Pour protéger les tôles de la corrosion, les feuilles métalliques comprennent généralement un revêtement surfacique formé de préférence de zinc ou analogue. En général, le matériau formant la couche intermédiaire est d'abord déposé sur la surface d'une des feuilles métalliques située en regard de l'autre feuille métallique. Ensuite, l'empilement formé des feuilles métalliques et de la au moins une couche intermédiaire, constituant la tôle sandwich, est assemblé par colaminage à chaud. De façon connue en soi, ce procédé consiste à plaquer les différentes feuilles et couches constitutives de la tôle sandwich les unes contre les autres de manière à ce qu'elles adhérent entre elles. Toutefois, ce mode de liaison n'est pas suffisant à lui seul pour assurer une adhésion satisfaisante de la tôle sandwich. La fatigue mécanique et les vibrations subies par la tôle peuvent alors entraîner le délaminage de la tôle.The invention relates to a method of laser beam welding of one or more assemblies whose constituent material comprises at least two metal sheets separated by at least one non-metallic intermediate layer, in particular a polymeric intermediate layer, said method promoting the evacuation of metallic and non-metallic vapors formed during welding. So-called "sandwich" sheets are widely used in the metal fabrication industry to produce vibration damping parts, particularly to limit the spread of noise. These sheets are used in particular in the automotive industry, replacing ordinary metal sheets, to improve the soundproofing of the passenger compartment of vehicles. Typically, the sandwich sheets comprise at least one intermediate layer formed of a non-metallic material, generally a polymer, the intermediate layer being arranged between at least two sheets formed of a metallic material. To protect the sheets from corrosion, the metal sheets generally comprise a surface coating formed preferably of zinc or the like. In general, the material forming the intermediate layer is first deposited on the surface of one of the metal sheets located opposite the other metal sheet. Then, the stack formed of the metal sheets and the at least one intermediate layer, constituting the sandwich sheet, is assembled by hot bonding. In a manner known per se, this method consists in pressing the different sheets and layers constituting the sandwich sheet against each other so that they adhere to each other. However, this mode of connection is not enough on its own to ensure satisfactory adhesion of the sandwich sheet. Mechanical fatigue and vibrations experienced by the sheet can then cause delamination of the sheet.

Une solution est de renforcer la cohésion de l'empilement formant la tôle sandwich par soudage par point par résistance. Ce procédé de soudage met en oeuvre un courant électrique combiné à une pression exercée ponctuellement sur les pièces à souder. Typiquement, des électrodes en cuivre sont amenées de part et d'autre des surfaces inférieure et supérieure de l'empilement constituant la tôle sandwich et y exercent une pression ponctuelle de façon à obtenir un point de contact. Un courant électrique circule entre les électrodes et chauffe le matériau constitutif des pièces au niveau de la zone de contact jusqu'à en obtenir localement la fusion. Or, ce procédé de soudage pose différents problèmes. En particulier, lors de sa mise en oeuvre sur des tôles sandwich comprenant un revêtement surfacique en zinc, il s'avère que le zinc diffuse dans les électrodes de cuivre. Un alliage cuivre-zinc, c'est-à-dire du laiton, se forme alors en surface des électrodes. Il s'ensuit une dégradation des performances de soudage dans le temps ainsi qu'une usure prématurée des électrodes. Ceci nuit à la productivité du procédé de soudage par résistance, ce qui s'avère particulièrement problématique en termes de coûts de l'assemblage de pièces d'un véhicule automobile. En outre, la présence d'un matériau polymère à l'interface entre les feuilles métalliques nuit à la circulation du courant électrique entre les électrodes.One solution is to reinforce the cohesion of the stack forming the sandwich sheet by resistance spot welding. This welding process uses an electric current combined with a pressure exerted punctually on the parts to be welded. Typically, copper electrodes are brought on either side of the lower and upper surfaces of the stack constituting the sandwich sheet and exert a point pressure there to obtain a point of contact. An electric current flows between the electrodes and heats the constituent material of the parts at the contact area to obtain local fusion. However, this welding process poses different problems. In particular, when it is used on sandwich sheets comprising a surface coating made of zinc, it turns out that the zinc diffuses into the copper electrodes. A copper-zinc alloy, that is to say brass, is then formed on the surface of the electrodes. This results in degradation of the welding performance over time as well as premature wear of the electrodes. This affects the productivity of the resistance welding process, which proves particularly problematic in terms of the costs of assembling parts of a motor vehicle. In addition, the presence of a polymeric material at the interface between the metal sheets impairs the flow of electric current between the electrodes.

Le soudage laser représente une alternative prometteuse au soudage par résistance. Ce procédé est largement utilisé au plan industriel pour assembler différents matériaux, tels les aciers au carbone, les aciers inoxydables, l'aluminium, les alliages légers... Ce procédé offre en outre de multiples avantages par rapport au soudage par résistance : meilleure productivité, mise en oeuvre plus facile, robotisation aisée.Laser welding is a promising alternative to resistance welding. This process is widely used industrially to assemble different materials, such as carbon steels, stainless steels, aluminum, light alloys ... This process also offers many advantages over resistance welding: better productivity , easier implementation, easy robotization.

De manière schématique, pour mettre en oeuvre un procédé de soudage par faisceau laser, on utilise une source ou générateur laser pour générer un faisceau laser qui est acheminé par une fibre optique ou par d'autres moyens optiques, tel que miroirs, lentilles... jusqu'à une ou plusieurs pièces à souder. L'énergie du faisceau permet de fondre le matériau constitutif des pièces et d'obtenir, après refroidissement, un cordon de soudure entre les pièces. Afin d'éviter la contamination du cordon de soudage par des impuretés atmosphériques, il est usuel de mettre en oeuvre une protection gazeuse permettant de protéger la zone de soudage. Des gaz tels que l'hélium, l'argon, l'azote, le CO2, l'oxygène, l'hydrogène (dans une certaine mesure) et leurs mélanges sont classiquement utilisés.In a schematic way, to implement a laser beam welding process, a laser source or generator is used to generate a laser beam which is conveyed by an optical fiber or by other optical means, such as mirrors, lenses. up to one or more parts to be welded. The energy of the beam melts the constituent material of the parts and to obtain, after cooling, a weld bead between the parts. In order to avoid contamination of the welding bead by atmospheric impurities, it is customary to implement a gaseous protection to protect the welding zone. Gases such as helium, argon, nitrogen, CO2, oxygen, hydrogen (to a certain extent) and mixtures thereof are conventionally used.

Toutefois, le gaz de protection est généralement distribué sous faible pression. Il s'ensuit des écoulements de gaz de protection laminaires et lents, qui ne conduisent à des résultats de soudage satisfaisants que dans des conditions standards d'utilisation. Or, les empilements de pièces qui forment les tôles sandwich sont connues pour être difficile à souder par faisceau laser.However, the shielding gas is usually distributed under low pressure. This results in slow, laminar protective gas flows, which lead to satisfactory welding results only under standard conditions of use. However, the stacks of parts that form the sandwich sheets are known to be difficult to weld by laser beam.

En effet, le soudage laser de plusieurs pièces repose sur le phénomène de fusion et de vaporisation de leur matériau constitutif au point d'impact du faisceau. Le soudage laser d'assemblages du type tôles sandwich est en général réalisé par transparence, c'est à dire que les pièces formant l'assemblage sont d'abord placées l'une au dessus de l'autre et on vient ensuite focaliser le laser perpendiculairement à l'interface des deux tôles.Indeed, the laser welding of several parts is based on the phenomenon of melting and vaporization of their constituent material at the point of impact of the beam. The laser welding of assemblies of the sandwich plate type is generally made by transparency, that is to say that the pieces forming the assembly are first placed one above the other and then comes to focus the laser perpendicular to the interface of the two sheets.

Pour des densités de puissance laser suffisamment élevées, c'est-à-dire de l'ordre de plusieurs MW/cm2, un capillaire ou « keyhole » rempli de vapeurs dudit matériau se forme dans l'épaisseur de l'empilement. Les parois du capillaire sont formées de matériau en fusion et sont maintenues grâce à un équilibre dynamique s'établissant avec les vapeurs internes. En fonction du mouvement, le matériau fondu contourne le capillaire pour former à l'arrière de ce dernier un « bain liquide ». Or, lors du soudage par faisceau laser de tôles sandwich, le matériau non métallique formant la couche intermédiaire est vaporisé. Du fait des vitesses de soudage très importantes atteintes en soudage laser, typiquement entre 1 et 20 m/min, la solidification du bain de métal en fusion intervient en un temps insuffisant pour assurer une évacuation efficace des vapeurs produites. Les vapeurs non métalliques se retrouvent alors soit piégées au sein du bain de métal en fusion, conduisant à la formation de porosités au sein des cordons, soit éjectées par le capillaire, ce qui perturbe le bain liquide avoisinant et conduit à l'apparition de "vagues" et/ou à un manque important de matière à la surface des cordons. Il s'ensuit une fragilisation des soudures réalisées et une détérioration de leur aspect de surface. De plus, les vapeurs non métalliques éjectées entraînent des gouttelettes de métal liquide, source de fortes projections à la surface des tôles sandwich. La présente invention vise à pallier tout ou partie des inconvénients mentionnés ci- dessus, notamment à proposer un procédé de soudage de tôles de type « sandwich » qui offre une productivité accrue par rapport à un procédé de soudage classique, tout en conduisant à des soudures de meilleure qualité, en particulier de plus grande compacité qu'avec un procédé classique. La solution de l'invention est alors un procédé de soudage par faisceau laser d'un assemblage à souder dans lequel : a) on opère, au moyen d'un faisceau laser, une fusion et une vaporisation du matériau constitutif de l'assemblage à souder conduisant à la formation, dans l'épaisseur dudit assemblage, d'un capillaire comprenant des vapeurs dudit matériau, b) on distribue, au moyen d'une buse de soudage, au moins un jet dynamique de gaz ou de mélange gazeux en direction de l'ouverture du capillaire de manière à y exercer une pression dynamique gazeuse et à maintenir ledit capillaire ouvert, caractérisé en ce que l'assemblage à souder comprend au moins une première et une deuxième feuilles métalliques séparées par au moins une couche intermédiaire non métallique, le capillaire comprenant un mélange de vapeurs métalliques et non métalliques.For sufficiently high laser power densities, that is to say of the order of several MW / cm 2, a capillary or "keyhole" filled with vapors of said material is formed in the thickness of the stack. The walls of the capillary are formed of molten material and are maintained by a dynamic equilibrium established with the internal vapors. Depending on the movement, the molten material bypasses the capillary to form a "liquid bath" at the rear of the capillary. However, during the laser beam welding of sandwich sheets, the non-metallic material forming the intermediate layer is vaporized. Due to the very high welding speeds achieved in laser welding, typically between 1 and 20 m / min, the solidification of the molten metal bath occurs in a time insufficient to ensure efficient evacuation of the vapors produced. The non-metallic vapors are then either trapped within the bath of molten metal, leading to the formation of porosities within the cords, or ejected by the capillary, which disrupts the surrounding liquid bath and leads to the appearance of " waves "and / or a significant lack of material on the surface of the cords. This results in weakening of the welds made and a deterioration of their surface appearance. In addition, the ejected non-metallic vapors cause droplets of liquid metal, source of strong projections on the surface of the sandwich sheets. The present invention aims to overcome all or some of the disadvantages mentioned above, in particular to provide a process for welding sandwich-type sheets which offers increased productivity compared to a conventional welding process, while leading to welds better quality, in particular greater compactness than with a conventional method. The solution of the invention is then a laser welding process of a welding assembly in which: a) a melting and vaporization of the material constituting the assembly is carried out by means of a laser beam; soldering leading to the formation, in the thickness of said assembly, of a capillary comprising vapors of said material, b) distributing, by means of a welding nozzle, at least one dynamic jet of gas or gas mixture in the direction of the opening of the capillary so as to exert a gaseous dynamic pressure and maintain said open capillary, characterized in that the assembly to be welded comprises at least a first and a second metal sheet separated by at least one non-metallic intermediate layer the capillary comprising a mixture of metallic and non-metallic vapors.

Selon le cas, la solution de l'invention peut comprendre en outre l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - l'assemblage à souder est obtenu par positionnement de ladite première feuille métallique sur au moins une partie d'une surface de ladite deuxième feuille métallique, laquelle deuxième feuille est recouverte au moins en partie par ladite couche intermédiaire non métallique, le faisceau laser étant focalisé selon une direction sensiblement perpendiculaire à ladite surface. Dit autrement, le procédé de soudage selon l'invention est opéré par transparence ; - ladite couche intermédiaire comprend au moins un matériau polymère ; - ladite couche intermédiaire a une épaisseur comprise entre 0.005 et 2 mm, de préférence entre 0.01 et 1 mm, de préférence encore entre 0.01 à 0.1 mm ; - au moins une feuille métallique est formée d'acier au carbone, d'acier inoxydable ou d'aluminium ; - au moins une feuille métallique a une épaisseur comprise entre 0.1 et 3 mm, de préférence entre 0.2 et 2 mm, de préférence encore entre 0.3 et 1 mm ; - ladite couche intermédiaire est liée à au moins une feuille métallique par colaminage ; - au moins une feuille métallique présente un revêtement surfacique contenant du zinc, ou au moins un matériau organique ; - le jet dynamique de gaz comprend un gaz ou un mélange gazeux choisi parmi l'argon, l'hélium, l'azote et leurs mélanges, de préférence un mélange d'hélium et d'argon ; - le faisceau laser est généré par un générateur laser de type Nd:YAG, à fibre 10 d'Ytterbium, à disque Yb:YAG, CO2 ou à diode ; - la buse de soudage est portée par un bras robotisé ; - on utilise ledit jet dynamique de gaz pour exercer une pression dynamique gazeuse continue et constante sur l'ouverture du capillaire par laquelle s'échappe le mélange de vapeurs métalliques et non métalliques ; 15 - on utilise le jet dynamique de gaz pour opérer une stabilisation de l'écoulement du bain liquide de métal en fusion ; - la pression du jet dynamique de gaz est comprise entre 1 et 10 kl'a ; - on positionne l'extrémité du diamètre intérieur de la buse par rapport à la surface supérieure de l'assemblage à une hauteur comprise entre 0.5 et 5 mm ; 20 on met en oeuvre, en outre, un deuxième jet dynamique de gaz distribué périphériquement et/ou coaxialement au faisceau laser ; - le jet dynamique de gaz est distribué avec un débit de l'ordre de 10 à 50 l/min, de préférence entre 15 et 40 l/min ; - la buse de soudage est munie d'au moins un passage interne délivrant ledit 25 premier jet dynamique de gaz, la section de passage du gaz dudit passage interne étant comprise entre 0.1 et 10 mm2 ; - ledit au moins un passage interne a une section de forme circulaire d'un diamètre compris entre 0.5 mm et 5 mm, de préférence entre 1.5 mm et 2.5 mm ; - l'inclinaison dudit passage interne de la buse de soudage est comprise entre 30 10° et 80° par rapport au plan horizontal, de préférence entre 30° et 60°; - la distance entre les points d'impact dudit jet dynamique de gaz et dudit faisceau laser sur la surface supérieure du ou des assemblages à souder est avantageusement inférieure à 5 mm, de préférence comprise entre 2 et 3.5 mm. L'invention va maintenant être mieux comprise grâce à la description détaillée 35 suivante faite en référence aux Figures ci-annexées parmi lesquelles : - la Figure 1 est une vue en coupe d'un assemblage à souder conformément au procédé de l'invention, et la Figure 2 schématise la formation d'un capillaire de vapeurs au cours d'un procédé de soudage laser ainsi que l'action d'un jet dynamique de gaz sur ce capillaire selon un mode de réalisation de l'invention. La Figure 1 est une vue en coupe d'au moins un assemblage 1 à souder formant une tôle sandwich telle que décrite précédemment. Comme on le voit, le matériau constitutif d'une tel assemblage 1 comprend au moins une première feuille métallique 2 et au moins une deuxième feuille métallique 5. Lesdites feuilles métalliques 2, 5 peuvent être formées de matériaux métalliques identiques ou distincts, en particulier des matériaux choisis parmi : l'acier au carbone, d'acier inoxydable, d'aluminium, de cuivre ou de leurs alliages, le titane, le magnésium, et avoir des épaisseurs comprises entre 0.1 et 3 mm, de préférence entre 0.2 et 2 mm, de préférence encore entre 0.3 et 1 mm. Avantageusement, au moins une desdites feuilles métalliques comprend également un revêtement surfacique 4 déposé sur l'une de ces surfaces, ledit revêtement 4 ayant typiquement une épaisseur comprise entre 5 et 100 iam, de préférence entre 20 et 401.1.m. De préférence, le revêtement 4 comprend du zinc pour ses propriétés anticorrosion. Ledit revêtement 4 peut aussi comprendre au moins un matériau organique. Par exemple, le revêtement 4 peut être du type Revêtement Organique Mince (ROM). Selon l'invention, le matériau constitutif du ou des assemblages 1 à souder comprend en outre au moins une couche intermédiaire non métallique 3 agencée entre les première et une deuxième feuilles métalliques 2, 5. Selon un mode préféré de réalisation de l'invention, ladite couche intermédiaire est formée en tout ou partie d'au moins un polymère, par exemple un polymère comprenant de l'acrylate. Ce type de matériau est en effet particulièrement efficace en termes d'amortissement du bruit. Ladite couche intermédiaire 3 a une épaisseur E qui peut être comprise entre 0.005 et 2 mm, de préférence entre 0.01 et 1 mm, de préférence encore entre 0.01 à 0.1 mm. De préférence, l'une des deux surfaces de la couche intermédiaire 3 est agencée en contact avec la première feuille métallique 2 et l'autre des deux surfaces de la couche intermédiaire 3 est agencée en contact avec la deuxième feuille métallique 5. Par contact, on entend un contact qui peut être direct, le contact étant en général maintenu suite à une opération de colaminage. Selon une variante de réalisation, le contact peut être maintenu par l'intermédiaire d'au moins une couche secondaire contenant un agent liant tel un adhésif.Depending on the case, the solution of the invention may furthermore comprise one or more of the following characteristics: the soldering assembly is obtained by positioning said first metal foil on at least a part of a surface of said second metal sheet, which second sheet is covered at least in part by said non-metallic intermediate layer, the laser beam being focused in a direction substantially perpendicular to said surface. In other words, the welding process according to the invention is operated by transparency; said intermediate layer comprises at least one polymeric material; said intermediate layer has a thickness of between 0.005 and 2 mm, preferably between 0.01 and 1 mm, more preferably between 0.01 and 0.1 mm; at least one metal sheet is formed of carbon steel, stainless steel or aluminum; at least one metal foil has a thickness of between 0.1 and 3 mm, preferably between 0.2 and 2 mm, more preferably between 0.3 and 1 mm; said intermediate layer is bonded to at least one metal sheet by bonding; at least one metal foil has a surface coating containing zinc, or at least one organic material; the dynamic jet of gas comprises a gas or a gaseous mixture chosen from argon, helium, nitrogen and their mixtures, preferably a mixture of helium and argon; the laser beam is generated by an Nd: YAG type laser generator, with Ytterbium fiber, Yb: YAG, CO2 or diode disk; the welding nozzle is carried by a robotic arm; said dynamic jet of gas is used to exert a continuous and constant gaseous dynamic pressure on the opening of the capillary through which the mixture of metallic and non-metallic vapors escapes; The dynamic jet of gas is used to stabilize the flow of the molten metal liquid bath; the pressure of the dynamic jet of gas is between 1 and 10 kl'a; - Positioning the end of the inner diameter of the nozzle relative to the upper surface of the assembly to a height of between 0.5 and 5 mm; In addition, a second dynamic jet of gas distributed peripherally and / or coaxially with the laser beam is used; the dynamic jet of gas is distributed with a flow rate of the order of 10 to 50 l / min, preferably between 15 and 40 l / min; the welding nozzle is provided with at least one internal passage delivering said first dynamic jet of gas, the passage section of the gas of said internal passage being between 0.1 and 10 mm 2; said at least one internal passage has a section of circular shape with a diameter of between 0.5 mm and 5 mm, preferably between 1.5 mm and 2.5 mm; the inclination of said internal passage of the welding nozzle is between 10 ° and 80 ° relative to the horizontal plane, preferably between 30 ° and 60 °; the distance between the points of impact of said dynamic jet of gas and said laser beam on the upper surface of the weld joint or assemblies is advantageously less than 5 mm, preferably between 2 and 3.5 mm. The invention will now be better understood from the following detailed description with reference to the appended figures in which: FIG. 1 is a sectional view of an assembly to be welded according to the method of the invention, and Figure 2 shows schematically the formation of a vapor capillary during a laser welding process and the action of a dynamic jet of gas on the capillary according to one embodiment of the invention. Figure 1 is a sectional view of at least one assembly 1 to be welded forming a sandwich sheet as described above. As can be seen, the material constituting such an assembly 1 comprises at least a first metal sheet 2 and at least a second metal sheet 5. Said metal sheets 2, 5 may be formed of identical or distinct metallic materials, in particular materials chosen from: carbon steel, stainless steel, aluminum, copper or their alloys, titanium, magnesium, and have thicknesses of between 0.1 and 3 mm, preferably between 0.2 and 2 mm more preferably between 0.3 and 1 mm. Advantageously, at least one of said metal sheets also comprises a surface coating 4 deposited on one of these surfaces, said coating 4 typically having a thickness of between 5 and 100 μm, preferably between 20 and 401 μm. Preferably, the coating 4 comprises zinc for its anticorrosion properties. Said coating 4 may also comprise at least one organic material. For example, the coating 4 may be of the Thin Organic Coating (ROM) type. According to the invention, the constituent material of the assembly or assemblies 1 to be welded further comprises at least one non-metallic intermediate layer 3 arranged between the first and second metal sheets 2, 5. According to a preferred embodiment of the invention, said intermediate layer is formed in whole or in part of at least one polymer, for example a polymer comprising acrylate. This type of material is indeed particularly effective in terms of noise damping. Said intermediate layer 3 has a thickness E which may be between 0.005 and 2 mm, preferably between 0.01 and 1 mm, more preferably between 0.01 and 0.1 mm. Preferably, one of the two surfaces of the intermediate layer 3 is arranged in contact with the first metal sheet 2 and the other of the two surfaces of the intermediate layer 3 is arranged in contact with the second metal sheet 5. By contact, we mean a contact that can be direct, the contact being generally maintained following a rolling operation. According to an alternative embodiment, the contact can be maintained via at least one secondary layer containing a binding agent such as an adhesive.

Le contact entre la couche intermédiaire 3 et les feuilles métallique 2, 5 est avantageusement établi au niveau de la totalité ou quasi-totalité des surfaces des feuilles métalliques 2, 5. C'est en particulier du fait de ce contact ou quasi-contact, c'est-à-dire de l'absence de jeu entre la couche et les feuilles, que l'évacuation des vapeurs non métalliques produite au cours d'un procédé de soudage laser selon l'art antérieur se fait difficilement et conduit aux problèmes susmentionnés. La Figure 2 illustre la mise en oeuvre d'un procédé de soudage selon un mode de réalisation de l'invention dans lequel on réalise un soudage en transparence d'un assemblage 1 en configuration ligne de fusion. Le faisceau laser 10 vient ainsi frapper l'assemblage 1 pour fondre son matériau constitutif qui se re-solidifie ensuite en donnant un cordon de soudure. La Figure 2 est une vue en coupe selon un plan perpendiculaire à la surface supérieure de l'assemblage 1, c'est-à-dire la surface de l'assemblage 1 située en regard du faisceau laser 10 incident, ce plan étant aligné avec la ligne de fusion opérée selon la direction S de soudage. Selon un mode réalisation préféré, l'assemblage 1 à souder est obtenu par positionnement de ladite première feuille métallique sur au moins une partie d'une surface de ladite deuxième feuille métallique recouverte au moins en partie par ladite couche intermédiaire non métallique, le faisceau laser étant focalisé selon une direction sensiblement perpendiculaire à ladite surface. Les première et deuxième feuilles ainsi que la couche intermédiaire sont agencées de manière à ce qu'il n'existe qu'un jeu très faible voire nul entre elles. D'autres configurations d'assemblage peuvent être envisagées. Ainsi, on peut également souder les deux bords longitudinaux d'un même assemblage 1 rapprochés l'un de l'autre, ou souder deux assemblages 1 distincts positionnés en recouvrement, bord à bord, ou dont les bords se chevauchent l'un l'autre. Dans tous les cas, le au moins un assemblage 1 constitue une tôle sandwich et comprend au moins deux feuilles métalliques séparées par au moins une couche intermédiaire non métallique, de préférence au moins une couche intermédiaire polymère.The contact between the intermediate layer 3 and the metal sheets 2, 5 is advantageously established at all or almost all the surfaces of the metal sheets 2, 5. It is in particular because of this contact or quasi-contact, that is to say, the absence of play between the layer and the sheets, that the evacuation of non-metallic vapors produced during a laser welding process according to the prior art is difficult and leads to problems above. FIG. 2 illustrates the implementation of a welding method according to one embodiment of the invention in which a transparency welding of an assembly 1 in the fusion line configuration is carried out. The laser beam 10 thus hits the assembly 1 to melt its constituent material which then solidifies again giving a weld bead. Figure 2 is a sectional view along a plane perpendicular to the upper surface of the assembly 1, that is to say the surface of the assembly 1 facing the incident laser beam 10, this plane being aligned with the melting line operated in the welding direction S. According to a preferred embodiment, the assembly 1 to be welded is obtained by positioning said first metal sheet on at least a portion of a surface of said second metal sheet covered at least in part by said non-metallic intermediate layer, the laser beam being focused in a direction substantially perpendicular to said surface. The first and second sheets as well as the intermediate layer are arranged in such a way that there is only a very small clearance or even none between them. Other assembly configurations can be envisaged. Thus, it is also possible to weld the two longitudinal edges of the same assembly 1 close to each other, or weld two separate assemblies 1 positioned in overlap, edge to edge, or whose edges overlap one the other. other. In any case, the at least one assembly 1 constitutes a sandwich sheet and comprises at least two metal sheets separated by at least one non-metallic intermediate layer, preferably at least one polymeric intermediate layer.

De manière classique, le faisceau laser 10 est obtenu au moyen d'un générateur laser de type Nd:YAG, à fibre d'Ytterbium, à disque Yb:YAG, CO2 ou à diode, puis convoyé, via un chemin optique, jusqu'à une tête de focalisation comprenant un ou plusieurs dispositifs optiques de focalisation, tel que lentilles ou miroirs optiques, destinés à focaliser le faisceau dans l'épaisseur des pièces 1 à souder, au niveau de leur plan de joint.In a conventional manner, the laser beam 10 is obtained by means of an Nd: YAG type laser generator, with Ytterbium fiber, with a Yb: YAG, CO2 or diode disk, then conveyed, via an optical path, until a focusing head comprising one or more optical focusing devices, such as lenses or optical mirrors, for focusing the beam in the thickness of the parts 1 to be welded, at their joint plane.

La puissance du faisceau laser 10 est de l'ordre de 0.2 à 20 kW. En fait, le faisceau laser 10 vient frapper les pièces 1 à souder et engendre alors, au niveau du point d'impact du faisceau 10 sur l'assemblage 1, une fusion et une vaporisation d'une partie du matériau constitutif de l'assemblage 1 conduisant à la formation, dans l'épaisseur de l'assemblage 1, d'un capillaire 11 comprenant des vapeurs dudit matériau constitutif, c'est-à-dire un mélange de vapeurs métalliques et non métalliques. De préférence, le faisceau laser 10 est focalisé selon une direction sensiblement perpendiculaire à ladite surface de manière à opérer un soudage par transparence de l'assemblage 1.The power of the laser beam 10 is of the order of 0.2 to 20 kW. In fact, the laser beam 10 hits the parts 1 to be welded and then generates, at the point of impact of the beam 10 on the assembly 1, a melting and a vaporization of a portion of the constituent material of the assembly 1 leading to the formation, in the thickness of the assembly 1, of a capillary 11 comprising vapors of said constituent material, that is to say a mixture of metallic and non-metallic vapors. Preferably, the laser beam 10 is focused in a direction substantially perpendicular to said surface so as to perform a transparency welding of the assembly 1.

Selon l'invention, on distribue au moyen d'une buse de soudage, au moins un premier jet dynamique d'un gaz ou d'un mélange gazeux en direction de l'ouverture du capillaire de vapeurs de manière à y exercer une pression dynamique gazeuse et à maintenir le capillaire ouvert. L'axe de propagation dudit jet dynamique de gaz est représenté par la ligne en pointillés 6. En effet, selon l'invention, on utilise ledit jet dynamique de gaz pour exercer une pression dynamique gazeuse continue et constante sur l'ouverture du capillaire par laquelle s'échappe le mélange de vapeurs métalliques et non métalliques. Ledit jet dynamique de gaz permet ainsi d'opérer une stabilisation de l'écoulement du bain liquide de métal en fusion. De la sorte, on améliore l'évacuation des vapeurs émises lors du soudage des pièces 1, en particulier les vapeurs non métalliques provenant de la couche intermédiaire 3. Dans le cadre de l'invention, on appelle « ouverture du capillaire » la zone du capillaire se trouvant à la surface des pièces à souder située du côté du faisceau laser incident et par laquelle s'échappent les vapeurs métalliques et non métalliques.According to the invention, at least a first dynamic jet of a gas or a gaseous mixture is distributed by means of a welding nozzle in the direction of the opening of the vapor capillary so as to exert a dynamic pressure therein. gas and keep the capillary open. The propagation axis of said dynamic jet of gas is represented by the dotted line 6. In fact, according to the invention, said dynamic jet of gas is used to exert a continuous and constant gaseous dynamic pressure on the opening of the capillary by which escapes the mixture of metallic and non-metallic vapors. Said dynamic jet of gas thus makes it possible to stabilize the flow of the molten metal liquid bath. In this way, the evacuation of the vapors emitted during the welding of the parts 1, in particular the non-metallic vapors coming from the intermediate layer 3, is improved. In the context of the invention, the term "opening of the capillary" is referred to as the zone of the capillary located on the surface of the parts to be welded on the side of the incident laser beam and through which escape the metallic and non-metallic vapors.

A ce titre, la Figure 2 montre une représentation schématique du capillaire 11 duquel s'échappent des vapeurs métalliques et non métalliques et, d'autre part, les parois de métal liquide 14 qui forment un bain liquide 13 à l'arrière du capillaire 11. La flèche S désigne le sens du soudage. La métal fondu se solidifie ensuite de manière à former un cordon de soudure (flèche 16).In this respect, FIG. 2 shows a schematic representation of the capillary 11 from which metallic and non-metallic vapors escape and, on the other hand, the liquid metal walls 14 which form a liquid bath 13 at the rear of the capillary 11 Arrow S indicates the direction of welding. The molten metal then solidifies to form a weld seam (arrow 16).

Le procédé de l'invention met en oeuvre préférentiellement un jet dynamique de gaz « rapide » de manière à stabiliser la forme, voire d'élargir, l'ouverture du capillaire. Par jet dynamique de gaz rapide, on entend un jet dynamique de gaz dont l'énergie cinétique est suffisante pour exercer la pression dynamique nécessaire au maintien de l'ouverture du capillaire.The method of the invention preferably implements a dynamic gas jet "fast" so as to stabilize the shape, or even widen, the opening of the capillary. Dynamic jet of fast gas means a dynamic jet of gas whose kinetic energy is sufficient to exert the dynamic pressure necessary to maintain the opening of the capillary.

Avantageusement, la pression du jet dynamique de gaz est comprise entre 1 et 10 kPa et le débit du jet dynamique de gaz est de l'ordre de 10 à 50 l/min, de préférence entrel5 et 40 l/min, ces paramètres dépendant de la densité du gaz mis en oeuvre. De préférence, le jet dynamique de gaz est délivré par une buse de soudage 15 munie d'au moins un passage interne, la section 8 de passage du gaz dudit passage interne ayant une surface avantageusement comprise entre 0.1 et 10 mm2, de préférence entre 0.2 et 8 mm2. La buse de soudage 15 est avantageusement portée par un bras robotisé. La forme de la section de sortie de la buse 15 n'a pas d'importance., Ppar exemple elle peut être ronde, ovoïde, carrée, rectangulaire, trapézoïdale... Néanmoins, on utilise préférentiellement une buse 15 tubulaire, ledit passage interne de la buse 15 ayant une section 8 circulaire d'un diamètre compris entre 0.5 mm et 5 mm, de préférence entre 1.5 mm et 2.5 mm, de préférence encore de l'ordre de 2 mm. Selon l'invention, le jet dynamique de gaz peut être dirigé en direction de l'ouverture du capillaire de manière à ce que la point d'impact de l'axe 6 du jet dynamique de gaz sur la surface supérieure de la ou des pièces à souder 1 se situe au niveau de l'ouverture du capillaire ou à faible distance de celle-ci. De préférence, le jet dynamique de gaz peut être dirigé de sorte que le point d'impact de l'axe 6 du jet dynamique de gaz sur la surface supérieure de la ou des pièces à souder 1 se situe à une distance D de l'axe de propagation 7 du faisceau laser 10, tel que représenté sur la Figure 2. La distance D peut être comprise entre 0 et 5 mm, de préférence entre 2 et 3.5 mm, mais toujours de sorte que, selon la surface de la section du passage interne de la buse 15, au moins une portion du jet dynamique de gaz exerce une pression dynamique sur l'ouverture du capillaire 11.Advantageously, the pressure of the dynamic jet of gas is between 1 and 10 kPa and the flow rate of the dynamic jet of gas is of the order of 10 to 50 l / min, preferably between 5 and 40 l / min, these parameters being dependent on the density of the gas used. Preferably, the dynamic jet of gas is delivered by a welding nozzle 15 provided with at least one internal passage, the gas passage section 8 of said internal passage having a surface advantageously between 0.1 and 10 mm 2, preferably between 0.2 and 8 mm2. The welding nozzle 15 is advantageously carried by a robotic arm. The shape of the outlet section of the nozzle 15 does not matter. For example, it may be round, ovoid, square, rectangular, trapezoidal. Nevertheless, a tubular nozzle, said internal passage, is preferentially used. the nozzle 15 having a circular section 8 with a diameter of between 0.5 mm and 5 mm, preferably between 1.5 mm and 2.5 mm, more preferably of the order of 2 mm. According to the invention, the dynamic jet of gas can be directed towards the opening of the capillary so that the point of impact of the axis 6 of the dynamic jet of gas on the upper surface of the part or parts to weld 1 is at the opening of the capillary or at a short distance therefrom. Preferably, the dynamic jet of gas can be directed so that the point of impact of the axis 6 of the dynamic jet of gas on the upper surface of the part or parts to be welded 1 is at a distance D of the propagation axis 7 of the laser beam 10, as shown in FIG. 2. The distance D can be between 0 and 5 mm, preferably between 2 and 3.5 mm, but always so that, depending on the surface of the section of the internal passage of the nozzle 15, at least a portion of the dynamic jet of gas exerts a dynamic pressure on the opening of the capillary 11.

A noter que dans le cadre de l'invention, le point d'impact de l'axe 6 du jet dynamique de gaz sur la surface supérieure de l'assemblage 1 peut être positionné, en suivant le sens S de soudage, soit à l'avant de l'axe de propagation 7 du faisceau laser 10, soit à l'arrière de l'axe de propagation 7 du faisceau laser 10 (comme sur la Figure 2). Avantageusement, on positionnera le point d'impact du jet de gaz sur la surface supérieure de l'assemblage à l'arrière de l'axe de propagation 7 en suivant le sens S de soudage (Figure 2). Selon une variante de réalisation, le jet dynamique de gaz est dirigé uniquement vers l'ouverture du capillaire 11. Le point d'impact de l'axe 6 du jet dynamique de gaz sur la surface supérieure de l'assemblage à souder 1 peut ainsi coïncider avec l'axe de propagation 7 du faisceau laser 10 au niveau de ladite surface supérieure. Par surface supérieure, on entend la surface située en regard du faisceau laser 10 incident. Le faisceau laser 10 peut être focalisé soit au niveau de la surface supérieure de l'assemblage 1 à souder, soit en-dessous, typiquement à une distance de l'ordre de 5 mm, soit au-dessus, typiquement à une distance de l'ordre de 5 mm.Note that in the context of the invention, the point of impact of the axis 6 of the dynamic jet of gas on the upper surface of the assembly 1 can be positioned, in the direction S welding, either at before the axis of propagation 7 of the laser beam 10, ie at the rear of the propagation axis 7 of the laser beam 10 (as in FIG. 2). Advantageously, it will position the point of impact of the gas jet on the upper surface of the assembly at the rear of the axis of propagation 7 in the welding direction S (Figure 2). According to an alternative embodiment, the dynamic jet of gas is directed only towards the opening of the capillary 11. The point of impact of the axis 6 of the dynamic jet of gas on the upper surface of the assembly to be welded 1 can thus coincide with the propagation axis 7 of the laser beam 10 at said upper surface. By upper surface is meant the surface facing the incident laser beam. The laser beam 10 can be focused either at the upper surface of the assembly 1 to be welded, or below, typically at a distance of the order of 5 mm, or above, typically at a distance of 1 mm. order of 5 mm.

La hauteur de la partie basse de la buse 15 peut être positionnée à une hauteur D' par rapport à la surface de la ou des pièces 1 comprise entre 0.5 et 5 mm, de préférence d'au moins 0.5 mm et/ou d'au plus 3 mm, préférentiellement de l'ordre de 1 mm. Le jet dynamique de gaz peut être dirigé selon une direction perpendiculaire à la surface supérieur de l'assemblage 1 ou bien incliné d'un coté ou de l'autre du faisceau 10, de manière à exercer sur l'ouverture du capillaire une pression dynamique gazeuse suffisante pendant tout le temps de déplacement relatif du faisceau laser 3 par rapport à l'assemblage 1. Lorsque la buse 15, et de là l'axe 6 du jet dynamique de gaz, sont inclinés, l'angle d'inclinaison 0 de l'axe 6 par rapport à la surface supérieure de l'assemblage 1 est typiquement compris entre 30 et 60°, de préférence entre 40 et 50°. Par ailleurs, la buse 15 distribuant le jet dynamique de gaz peut, lors de son déplacement relatif par rapport à l'assemblage 1 suivant le sens S de soudage, précéder le faisceau laser 10 ou le suivre.The height of the lower part of the nozzle 15 can be positioned at a height D 'relative to the surface of the piece or parts 1 of between 0.5 and 5 mm, preferably at least 0.5 mm and / or from plus 3 mm, preferably of the order of 1 mm. The dynamic jet of gas can be directed in a direction perpendicular to the upper surface of the assembly 1 or inclined on one side or the other of the beam 10, so as to exert on the opening of the capillary a dynamic pressure sufficient gaseous during the entire time of relative displacement of the laser beam 3 relative to the assembly 1. When the nozzle 15, and thence the axis 6 of the dynamic jet of gas, are inclined, the angle of inclination 0 of the axis 6 relative to the upper surface of the assembly 1 is typically between 30 and 60 °, preferably between 40 and 50 °. Furthermore, the nozzle 15 distributing the dynamic jet of gas can, during its relative movement relative to the assembly 1 in the welding direction S, precede the laser beam 10 or follow it.

Toutefois, un positionnement de la buse 15 conformément à l'illustration donnée sur la Figure 2, c'est-à-dire la buse 15 suivant le faisceau laser 10 améliore encore plus significativement le maintien de l'ouverture du capillaire 11 et ainsi l'évacuation des vapeurs du capillaire se formant au cours du soudage.However, a positioning of the nozzle 15 according to the illustration given in FIG. 2, that is to say the nozzle 15 following the laser beam 10, improves even more significantly the maintenance of the opening of the capillary 11 and thus the evacuation of vapors from the capillary forming during welding.

De préférence, la valeur de l'angle formé entre l'axe du cordon de soudure et la projection de l'axe 6 de la buse dans le plan de la surface supérieure de l'assemblage 1 est proche de 0°. Toutefois, cet angle (non représenté) n'est pas nécessairement nul et le jet dynamique de gaz peut être dirigé vers l'ouverture du capillaire de manière à ce que la projection de l'axe 6 de la buse dans le plan de la surface supérieure de l'assemblage 1 forme un angle de 10° au plus avec l'axe du cordon de soudure. Avantageusement, le jet dynamique de gaz comprend au moins un gaz ou un mélange gazeux choisi parmi l'argon, l'hélium, le dioxygène, le dioxyde de carbone, l'azote et leurs mélanges, de préférence un mélange d'hélium et d'argon.Preferably, the value of the angle formed between the axis of the weld bead and the projection of the axis 6 of the nozzle in the plane of the upper surface of the assembly 1 is close to 0 °. However, this angle (not shown) is not necessarily zero and the dynamic jet of gas can be directed towards the opening of the capillary so that the projection of the axis 6 of the nozzle in the plane of the surface upper part of the assembly 1 forms an angle of not more than 10 ° with the axis of the weld bead. Advantageously, the dynamic jet of gas comprises at least one gas or a gaseous mixture chosen from argon, helium, oxygen, carbon dioxide, nitrogen and their mixtures, preferably a mixture of helium and hydrogen. 'argon.

Par ailleurs, avantageusement, on met aussi en oeuvre un flux secondaire de gaz ou de mélange gazeux de protection distribué périphériquement et/ou coaxialement au faisceau laser (non représenté). De manière classique, ce flux de gaz de protection est distribué selon un écoulement lent et laminaire. Contrairement au jet dynamique de gaz, le flux de gaz secondaire n'exerce pas de pression sur le capillaire mais sert à protéger le bain de soudure d'une contamination par des impuretés atmosphériques, notamment de l'incorporation dans le métal fondu du bain d'impuretés de type azote, vapeur d'eau ou similaires qui pourraient venir contaminer ce bain en y engendrant des défauts, telles des porosités. Le flux secondaire de gaz ou de mélange gazeux de protection comprend de préférence au moins un gaz choisi parmi l'argon, l'hélium, le dioxygène, le dioxyde de carbone, l'azote et leurs mélanges, de préférence un mélange d'hélium et d'argon. Selon le cas, le cordon de soudage réalisé peut être débouchant, c'est-à-dire traversant toute l'épaisseur de l'assemblage, ou non débouchant en fonction de l'application considérée.Furthermore, advantageously, a secondary gas flow or gaseous mixture of protection distributed peripherally and / or coaxially with the laser beam (not shown) is also used. In a conventional manner, this flow of shielding gas is distributed in a slow, laminar flow. Unlike the dynamic jet of gas, the secondary gas flow exerts no pressure on the capillary but serves to protect the weld pool from contamination by atmospheric impurities, including the incorporation into the molten metal of the dye bath. impurities such nitrogen, water vapor or the like that could come contaminate the bath by causing defects, such as pores. The secondary stream of gas or protective gas mixture preferably comprises at least one gas selected from argon, helium, oxygen, carbon dioxide, nitrogen and mixtures thereof, preferably a mixture of helium and argon. Depending on the case, the weld bead produced may be opening, that is to say through the entire thickness of the assembly, or not opening depending on the application considered.

Exemples Des tests visant à vérifier l'efficacité du procédé de soudage laser de l'invention ont été réalisés avec un générateur laser de type CO2 délivrant une puissance jusqu'à 12 kW, le faisceau laser étant focalisé par un miroir en cuivre parabolique de distance focale de 250 mm.Examples Tests to verify the effectiveness of the laser welding process of the invention were carried out with a CO2 laser generator delivering a power up to 12 kW, the laser beam being focused by a parabolic copper mirror distance focal length of 250 mm.

Un jet de gaz dynamique comprenant environ 70% d'hélium et 30% d'argon (% en volume) a été distribué par une buse de soudage cylindrique en cuivre comprenant un passage interne de forme circulaire, d'un diamètre de 2 mm, avec un débit de l'ordre de 30 1/min, orienté à 45° par rapport à la surface supérieure de la tôle et dont l'axe coïncide sensiblement avec le point d'impact du faisceau laser sur la surface supérieure de 1 ' assemblage. Les essais de soudage ont été réalisés sur un assemblage du type tôles sandwich soudé en configuration de ligne de fusion. Chaque pièce comprenait une première feuille métallique formée d'acier et d'une épaisseur de 0.6 mm, une deuxième feuille métallique formée d'acier et d'une épaisseur de 0.9 mm, et une couche intermédiaire en matériau polymère d'une épaisseur de l'ordre de 0.02 mm. La distance D entre le point d'impact de l'axe 6 du jet dynamique de gaz sur la surface supérieure de l'assemblage est l'axe de propagation 7 du faisceau laser 10 était de l'ordre de 3 mm. Le point d'impact du jet était situé à l'arrière de l'axe de propagation 7 du faisceau laser 10 du faisceau selon la direction S. La hauteur (distance D') de la buse par rapport à la surface supérieure de l'assemblage était de l'ordre de 1 mm et son inclinaison par rapport à la surface supérieure des pièces (angle 0) de 45° environ.A dynamic gas jet comprising approximately 70% helium and 30% argon (% by volume) was dispensed by a cylindrical copper welding nozzle comprising a circular internal passage, with a diameter of 2 mm, with a flow rate of the order of 30 1 / min, oriented at 45 ° with respect to the upper surface of the sheet and whose axis coincides substantially with the point of impact of the laser beam on the upper surface of the assembly 1 . The welding tests were performed on a sandwich-type welded sheet assembly in a melting line configuration. Each part comprised a first metal sheet made of steel and a thickness of 0.6 mm, a second metal sheet formed of steel and a thickness of 0.9 mm, and an intermediate layer of polymeric material with a thickness of 1 mm. order of 0.02 mm. The distance D between the point of impact of the axis 6 of the dynamic jet of gas on the upper surface of the assembly is the axis of propagation 7 of the laser beam 10 was of the order of 3 mm. The point of impact of the jet was located at the rear of the axis of propagation 7 of the laser beam 10 of the beam in the direction S. The height (distance D ') of the nozzle relative to the upper surface of the assembly was of the order of 1 mm and its inclination relative to the upper surface of the parts (angle 0) of 45 °.

Le faisceau laser, réglé de manière à ce que la puissance sur pièce soit de l'ordre de 5 kW, était par ailleurs focalisé au niveau de la surface supérieure des pièces à souder, le diamètre du faisceau focalisé étant de l'ordre de 6001.1.m. A titre comparatif, des essais ont été réalisé avec un procédé de soudage selon l'art antérieur, c'est-à-dire sans jet de gaz dynamique, toutes les conditions étant identiques par ailleurs. Les essais ont été réalisés à des vitesses de soudage allant de 4 à 7 m/min. Selon le cas, les cordons de soudure obtenus sont soit exempts de porosités, ou du moins présentent un nombre grandement réduit de porosités par rapport aux cordons obtenus sur des mêmes pièces identiques avec le procédé de soudage laser classique.The laser beam, adjusted so that the power on the part is of the order of 5 kW, was also focused at the upper surface of the parts to be welded, the diameter of the focused beam being of the order of 6001.1 .m. For comparison, tests were carried out with a welding process according to the prior art, that is to say without dynamic gas jet, all the conditions being identical elsewhere. The tests were carried out at welding speeds ranging from 4 to 7 m / min. Depending on the case, the weld seams obtained are either free of porosities, or at least have a greatly reduced number of porosities compared to cords obtained on the same identical parts with the conventional laser welding process.

Le procédé de l'invention permet donc de souder sans aucun problème des assemblages du type tôles sandwich au moyen d'un faisceau laser. Ce procédé est notamment applicable au soudage d'assemblages dans le domaine automobile, c'est-à-dire d'assemblages de plusieurs pièces dont l'une au moins présente une couche intermédiaire non métallique, en particulier une couche intermédiaire polymère. Le procédé selon l'invention permet en particulier d'opérer un soudage par ligne de fusion, continue ou sous forme de pointillés, en vue du maintien de la cohésion d'un assemblage du type tôle sandwich.The method of the invention thus makes it possible to weld, without any problem, assemblies of the sandwich plate type by means of a laser beam. This method is particularly applicable to the welding of assemblies in the automotive field, that is to say assemblies of several parts, at least one of which has a non-metallic intermediate layer, in particular a polymeric intermediate layer. The method according to the invention makes it possible, in particular, to carry out a fusion line welding, continuous or in the form of a dotted line, in order to maintain the cohesion of a sandwich sheet type assembly.

Claims

REVENDICATIONS1. A method of laser welding a welding assembly in which: a) a laser beam melts and vaporizes the constituent material of the welded joint leading to the formation, in the thickness of said assembly, a capillary comprising vapors of said material, and b) distributing, by means of a welding nozzle, at least one dynamic jet of gas or gaseous mixture in the direction of the opening of the capillary so as to exerting a gaseous dynamic pressure therein and keeping said capillary open, characterized in that the assembly to be welded comprises at least a first and a second metallic sheet separated by at least one non-metallic intermediate layer, the capillary comprising a mixture of vapors metallic and non-metallic.

2. Method according to claim 1, characterized in that the assembly to be welded is obtained by positioning said first metal sheet on at least a portion of a surface of said second metal sheet covered at least in part by said intermediate layer. metal, the laser beam being focused in a direction substantially perpendicular to said surface.

3. Method according to one of claims 1 or 2, characterized in that said intermediate layer comprises at least one polymeric material.

4. Method according to one of the preceding claims, characterized in that said intermediate layer has a thickness of between 0.005 and 2 mm, preferably between 0.01 and 1 mm, more preferably between 0.01 and 0.1 mm.

5. Method according to one of the preceding claims, characterized in that at least one metal sheet is formed of carbon steel, stainless steel or aluminum.

6. Method according to one of the preceding claims, characterized in that at least one metal sheet has a thickness between 0.1 _e 3 mm, preferably between 0.2 and 2 mm, more preferably between 0.3 and 1 mm. 35

7. Method according to one of the preceding claims, characterized in that said intermediate layer is bonded to at least one metal sheet by bonding.

8. Method according to one of the preceding claims, characterized in that at least one metal sheet has a surface coating containing zinc, or at least one organic material.

9. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the dynamic jet of gas comprises a gas or a gas mixture selected from argon, helium, nitrogen and mixtures thereof, preferably a mixture of helium and argon.

10. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the laser beam is generated by an Nd: YAG type laser generator, Ytterbium fiber, Yb: YAG, CO2 or diode.