Soudage laser de polymères

[bagouze]

Bonjour,

J'ai une petite question concernant le soudage lasre de polymères.
Je me suis renseigné sur Internet et à chaque fois, il revient la même chose :
pour pouvoir souder 2 pièces en polymères ensemble par cette méthode, il faut que l'un d'eux soit "transparent" au rayon et l'autre absorbant. Je veux bien le croire, étant donné que tout le monde le dit, mais je n'arrive pas à savoir POURQUOI il faut que ça soit ainsi et pas autrement.
Voilà donc ma question. Je ne comprend pas bien pourquoi la "méthode classique" ne fonctionnerai pas (avec la création d'un capillaire, la fusion des 2 matériaux, etc...) Qu'est-ce qui fait que ça ne foncitonne pas ?...

Merci d'avance pour vos réponses.
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[Zozo_MP]

Bonjour bagouze

Dans le proche infrarouge, la plupart des thermoplastiques non chargés sont transparents. Le faisceau laser n’interagit pas avec la matière et passe donc à travers. C’est cet inconvénient qui va devenir un avantage. Nous savons que c’est l'ajout de charges ou de colorants que l’on peut moduler cette transparence.
Tout comme le soudage par friction la soudure se fait à cœur de pièces et non pas en périphérie.

En pratique le faisceau laser passe à travers la pièce transparente et entre dans la pièce noircie où il est absorbé.
Il y a dès lors un transfert d’énergie dont une partie passe vers la pièce transparente par conduction. La fusion de l'interface des deux pièces crée un point de polymère fondu qui permet la fusion des chaînes.
Avec une source laser, l'apport énergétique est à tout moment contrôlé, notamment par la focalisation du laser au cœur de pièce. C’est ce qui permet d’avoir des soudures parfaitement homogènes avec tenues à l’arrachement supérieures à celles obtenues par les autres procédés.

Si vous aviez deux pièces sombres vous auriez une soudure de périphérie et non pas de cœur. Sauf à fondre tout comme avec un chalumeau en soudure autogène.

Je vais d’illustrer ce qui est dit supra.
- Prenez deux tôles de 10 mm que vous superposés.
- Vous regardez vos deux tôles en vue de face de façon à voir la tranche des deux pièces.
- Vous prenez votre chalumeau Oxy et vous chauffez par le dessus.
- Vous constatez que pour chauffer la pièce du dessous il faut pratiquement que la pièce du dessus soit rouge claire voir jaune.
- Si vous exercez une pression forte sur les pièces rien ne sera souder car la partie fusionnée est restée en haut de la première pièce.

Continuons avec notre chalumeau avant qu’il fasse trop chaud.

- Vous dirigez le bec juste à la jointure des deux pièces (sur la tranche cette fois)
- Vous voyez tout de suite que vous pouvez créer en quelques secondes un point de fusion a cette jointure.
Dans ce cas vous aurez une soudure à cœur.
Surtout avec un laser qui permet d’une certaine façon de déplacer le bec de mon chalumeau à l’intérieur de la pièce.

Vous me pardonnerez pour cette métaphore un peu capillo-tracté mais la réponse c’est soudure à cœur ou en périphérie.
Dans le cas ou vous utilisez deux pièces sombres cela revient à fondre comme de l’oxycoupage pour arriver au cœur ce qui veut dire aspect de surface minable déformation des pièces, fragilité des soudures, etc…

Si l’explication n’est pas claire dites le nous nous trouverons un autre moyen.

Cordialement

[bagouze]

D'accord...
Merci de votre réponse.

Donc si j'ai bien compris, cela vient du fait que si les 2 polymères que je veux souder sont absorbants, la fusion n'atteindra pas le deuxième matériau (celui le plus "éloigné" du laser).
Par contre, si mes 2 polymères sont transparents (comme c'est le cas dans énormément de cas), il faut rendre le deuxième abosbant sinon le laser traverse mes matériaux sans agir dessus.

En gros, si j'ai bien compris, c'est un soucis de diffusion thermique dans les polymère qui fait qu'il faut créer la zone de fusion au niveau de l'interface des 2 polymères, afin qu'ils soient tous les 2 "affectés"...

[Zozo_MP]

excellente synthèse !

[A voir en vidéo sur Futura]

[bagouze]

Merci ^^

Par contre, j'ai une autre question : j'ai lu sur Internet (une fois de plus ^^) qu'il est possible de souder 2 pièces noires ensembles. Il me semble que dans ce cas, elles sont absorbantes toutes les deux. Et si c'est le cas, je n'ai pas bien compris comment il est possible de les souder puisque "si les 2 polymères que je veux souder sont absorbants, la fusion n'atteindra pas le deuxième matériau"...

[Zozo_MP]

Si vous relisez ce j'ai écrit vous verrez que dans dernier cas vous obtiendrez un soudure de surface et non pas de coeur.
Evidemment si les pièces ont une épaisseur de l'ordre de 0,5mm vous aurez du mal à voir la différence à l'oeil nu.

Si avant le laser on a inventé la soudure par vibration c'est pour cette même raison.

Cordialement

[bagouze]

D'accord.
Merci encore pour vos réponses rapides, claires et surtout complètes ^^