1.1.7.- SYSTEME RETENUPour cette recherche, nous avons donc cherché à optimiser le couplagelaser/matériau afin de gagner en efficacité de procédé, c'est à dire réduire aumaximum la réflectivité de la surface à traiter, tout en conservant les conditions detransfert thermique, nécessaire à la réalisation de la soudo-brasure.Une autre alternative pour réduire les pourcentages de réflectivité pendant lebrasage est représentée par les lasers à diode, lesquels ont une longueur d’ondeentre 800 et 900 nm et sont ainsi mieux absorbés par la plupart des matériaux.Hélas, ces types de lasers ne sont pas encore disponibles avec de hautespuissances. De plus, leur technologie n’a pas d’applications industriellesextensives, sans considérer leur prix, pour l’instant, encore plus élevé que celui deslaser à CO 2 et Nd : YAG [9-13] .Le choix de cette longueur d’onde du laser est également lié à la possibilité detransporter ce type de rayonnement par fibre optique. En effet, cette facilité dépendde certains paramètres, dont, entre autres, le diamètre focalisé du rayon et salongueur d’onde.Pour les systèmes les plus utilisés de fibre optique à base de SiO 2 , seul les lasersNd : YAG peuvent en être équipés grâce à leur longueur d’onde à 1,06 m. Laradiation des lasers CO 2 ne peut pas être ainsi transportée [17] .La fibre optique est capable de transmettre un rayon laser d’une puissance pouvantaller jusqu’à 10kW et d’une distance maximale de 100 mètres, fait qui permetl’utilisation de systèmes de fabrication automatisés, tels que les robots pourl’assemblage en série de composants industriels [19-21] .Afin de garantir une bonne performance du rayon pendant l’utilisation de la fibreoptique, le diamètre focalisé du rayon doit être plus petit que le diamètre de la fibreoptique utilisée pour sa transmission.Une soudure par faisceau laser Nd : YAG peut être réalisée avec ou sansl’utilisation de matériau d’apport. Pour notre recherche en particulier, des matériauxd’apport ont été utilisés ; d’abord parce qu’il s’agit d’un soudo-brasage, où aucunefusion des substrats est attendue, ensuite parce que l’amenée d’un matériaud’apport vers le brasage permet l’obtention d’une surface de soudure plus grandequi contribue à augmenter la résistance mécanique du cordon.Dans ce processus de soudo-brasage par système Nd : YAG, seule la réflectivitédu matériau d’apport sera prise en compte et non celle du substrat, car c’est sur lefil d’apport qu'est généralement focalisé le faisceau laser. Ensuite, le fil fondu, parconduction thermique sur l’aluminium provoquera le processus de fusion [15-18] .L’augmentation de la surface de la soudure est donc due à la variation du volumeapportée par l’électrode. Ce volume peut être calculé en utilisant l’équationsuivante [9-11] :V = Aavec V e : Volume apporté par l’électrode (mm 3 /s)A e : Surface d’électrode (mm 2 )S e : Vitesse d’alimentation d’électrode (mm/s)18ee* Se
Afin de protéger les matériaux participants au brasage et le bain fondu contre lacontamination de l’ambiance pendant le processus de brasure, c'est-à-dire unepossible réaction d’oxydation ou nitruration, qui pourrait affecter de façon négativeles propriétés mécaniques des cordons, il est nécessaire de garantir une protectiongazeuse pendant la réalisation du processus.Cette protection est obtenue par l’utilisation de gaz, tels que l’hélium, l’argon,l’azote et l’hydrogène. Des mélanges de ces gaz peuvent également être utilisésafin de cumuler les avantages de leurs propriétés, en particulier de la conductivitéthermique, le potentiel d’ionisation et la densité (voir tableau 2 et figure 6).GazPotentield’Ionisation(eV)ConductivitéThermique(W/m°K)Densité(g/cm3)Hélium 24.6 11.87*10-2 1.78*10-4Argon 15.8 1.36*10-2 17.84*10-4Hydrogène 13.4 11.45*10-2 0.90*10-4Azote 14.5 1.83*10-2 12.5*10-4Tableau 2 : Propriétés des principaux gaz de protection couramment utilisés [13,14]Les propriétés des gaz présentées sur le tableau 2 permettent d’établir le grandavantage du gaz hélium sur les autres gaz. Il apparaît ainsi clairement que l'héliumsera beaucoup plus plasmagène et induira une élévation de température plusimportante de la zone de travail. Ceci aura sans doute des conséquences sur lastructure et les propriétés des assemblages réalisés.En effet, une combinaison de haute conductivité thermique et de haut potentield’Ionisation se traduit par l’obtention d’un cordon plus profond, et en conséquencepar une résistance mécanique plus élevée de celui-ci.En revanche, la très basse densité du gaz hélium, oblige à utiliser un débit deprotection plus élevé en comparaison avec les autres gaz, pour pouvoir déplacer lamême quantité d’air (densité:12,96*10 -4 g/cm 3 ) circulant sur la zone de brasage.Ceci est un facteur économique, (coût élevé du gaz He), à prendre enconsidération.19