Le soudage du cuivre à l’aide de machines à souder au laser a toujours été l’une des applications les plus difficiles pour la technologie laser, en raison de la réflectivité extrêmement élevée du cuivre aux longueurs d’onde proches de l’infrarouge et de sa conductivité thermique exceptionnelle. Lorsqu’un faisceau laser à fibre fonctionnant à la longueur d’onde standard de 1070 nm frappe une surface de cuivre à température ambiante, jusqu’à 95 % de l’énergie incidente est réfléchie, laissant une énergie insuffisante pour initier la fusion et la formation de la cavité (keyhole). Les machines modernes de soudage au laser à fibre surmontent cette limitation grâce à plusieurs approches technologiques, notamment des faisceaux haute puissance dépassant 2 000 watts, capables de surmonter la réflectivité initiale en chauffant rapidement la surface du cuivre jusqu’à son point de fusion, moment où l’absorption augmente considérablement. Des motifs de soudage par oscillation de faisceau, avec des amplitudes de 1 à 2 mm et des fréquences de 100 à 300 Hz, se sont révélés particulièrement efficaces pour le soudage du cuivre : le mouvement de balayage préchauffe la zone de soudure et crée une couche d’absorption temporaire qui améliore le couplage énergétique. Pour le soudage des barres omnibus électriques (busbars) en cuivre dont l’épaisseur dépasse 2 mm, il est recommandé d’utiliser des machines de soudage au laser à fibre d’une puissance de 3 000 watts ou supérieure afin d’obtenir une pénétration complète en un seul passage. La capacité à souder des barres omnibus en cuivre aux cellules de batterie ou à l’intérieur des modules de distribution d’énergie est essentielle pour l’assemblage des batteries des véhicules électriques (VE), où une faible résistance électrique est indispensable pour un transfert d’énergie efficace. Le soudage des languettes en cuivre pour l’assemblage des batteries lithium-ion exige des machines de soudage au laser à fibre dotées d’une durée d’impulsion inférieure à 10 millisecondes et d’une énergie par impulsion comprise entre 10 et 30 joules, permettant de former des points de soudure (nuggets) d’un diamètre de 1 à 2 mm et d’une profondeur de pénétration de 0,3 à 0,5 mm. La zone thermiquement affectée étroite, caractéristique du soudage au laser à fibre, évite les dommages thermiques aux composants des cellules de batterie lors du soudage des languettes, préservant ainsi la sécurité et la durée de vie cyclique des cellules. Pour les applications de soudage du cuivre nécessitant un matériau d’apport, des systèmes automatiques d’alimentation en fil peuvent délivrer un fil d’apport en cuivre ou en alliage de cuivre à des débits programmables, synchronisés avec la vitesse de déplacement et la puissance délivrée. Les sources laser à fibre de dernière génération sont protégées contre la réflexion du faisceau, ce qui permet un traitement fiable des matériaux fortement réfléchissants sans risque d’endommager les optiques de la source laser. Le nettoyage préalable à la soudure est plus critique pour le cuivre que pour la plupart des autres métaux, car les oxydes de surface et les contaminants peuvent encore réduire l’absorption énergétique et provoquer une pénétration irrégulière du cordon de soudure. Le brossage mécanique ou la gravure chimique des pièces en cuivre avant soudage améliorent la stabilité du procédé et réduisent la génération d’éclaboussures. Pour les épaisseurs de cuivre inférieures à 1 mm, des réglages de puissance plus faibles et des vitesses de déplacement plus élevées empêchent l’accumulation de chaleur susceptible de provoquer une déformation ou une perforation du matériau. Nos machines de soudage au laser sont équipées de dispositifs d’absorption des réflexions arrière, protégeant ainsi les composants optiques lors du soudage de matériaux réfléchissants tels que le cuivre et le laiton. Contactez nos spécialistes du soudage du cuivre pour discuter des configurations de machines optimisées en fonction de votre alliage de cuivre spécifique et de vos exigences d’épaisseur.