La technologie de traitement laser s'est progressivement imposée dans l'industrie manufacturière et est devenue une technologie émergente suscitant un vif intérêt. Actuellement, parmi toutes les applications de traitement laser des matériaux, on trouve principalement la fabrication de pièces métalliques, qui représente plus de 85 % du marché. Les 15 % restants sont répartis entre les applications dans les secteurs du bois et du papier, du textile et du cuir, des fibres, des plastiques, du verre, des semi-conducteurs et d'autres produits non métalliques. Les différentes longueurs d'onde spectrales du laser présentent des taux d'absorption et des efficacités différents selon les matériaux. Ainsi, pour des propriétés données, il existe toujours un type de laser dont le taux d'absorption est maximal et qui est le plus adapté au traitement.
À l'heure actuelle, la technologie de traitement laser des matériaux métalliques est pleinement exploitée, notamment pour la découpe, le soudage, le rechargement et le nettoyage. Le prochain axe de croissance majeur concernera le traitement laser des matériaux non métalliques, en particulier le verre, le plastique, le bois et le papier, matériaux très courants dans la vie quotidienne et l'industrie. Le plastique, avec ses nombreuses possibilités de modelage, est particulièrement représentatif et trouve de multiples applications dans l'industrie et les objets du quotidien. L'assemblage des plastiques reste cependant un problème complexe, longtemps resté sans solution satisfaisante.
Procédé d'assemblage des pièces plastiques : Le plastique possède une bonne thermoplasticité. Ainsi, lorsqu'il doit être assemblé, un chauffage local le ramollit et le fait fondre, facilitant ainsi le collage. Cependant, l'efficacité et la qualité du collage varient considérablement selon les méthodes utilisées. Actuellement, il existe principalement trois méthodes d'assemblage de pièces plastiques : la première, la plus traditionnelle, est la colle. Les colles industrielles actuelles dégagent souvent une odeur et produisent même des substances toxiques comme le formaldéhyde, ce qui ne répond pas aux exigences environnementales. La deuxième méthode consiste à utiliser des fixations, telles que des clips pré-positionnés sur deux pièces plastiques, faciles à retirer, ou à visser les deux pièces ensemble. La troisième méthode est le soudage par fusion, qui comprend le soudage par induction, le soudage par plaque chauffante, le soudage par gaz chaud, le soudage par friction-vibration, le soudage par ultrasons et le soudage laser. L'assemblage par fixation présente un intérêt certain. Il est généralement utilisé pour deux pièces plastiques ne nécessitant pas de liaison permanente. Le soudage par fusion à chaud est généralement une liaison permanente. L'efficacité du soudage par plaque chauffante est très faible, sa précision est insuffisante et son degré d'automatisation est limité. Actuellement, les procédés les plus utilisés sont le soudage par friction-vibration et le soudage par ultrasons. L'équipement correspondant coûte quelques dizaines de milliers de yuans seulement et convient à la production en série. Cependant, le soudage par ultrasons génère du bruit, la taille des pièces à souder est limitée et il est susceptible de produire une interface thermique irrégulière, entraînant des défauts de soudure. Le soudage laser des plastiques émerge progressivement et suscite l'intérêt de l'industrie.
Soudage laser plastique : Le soudage laser plastique est une technologie qui utilise l'énergie thermique d'un laser pour assembler de manière permanente des pièces thermoplastiques. Avant le soudage, il est nécessaire d'appliquer une force externe appropriée pour maintenir la zone de contact entre les deux pièces à souder, puis d'ajuster la longueur d'onde du laser proche infrarouge en fonction du matériau des pièces. Le laser traverse d'abord la première pièce, la seconde l'absorbe et le convertit en énergie thermique, ce qui permet de faire fondre la surface de contact et de former une zone de soudure. Le soudage laser plastique présente de nombreux avantages : rendement élevé, contrôle entièrement automatisé, haute précision, excellente étanchéité et solidité de la soudure, faible endommagement des pièces plastiques, absence de bruit et de poussière. C'est un procédé de soudage plastique idéal. Cependant, le soudage laser plastique présente actuellement plusieurs inconvénients : premièrement, l'équipement est relativement coûteux par rapport aux procédés traditionnels ; deuxièmement, l'absorption du laser entre les plastiques de différentes couleurs, notamment entre les couches supérieures et inférieures de plastique transparent, est difficile à résoudre. L'utilisation de revêtements pour faciliter l'absorption du laser pourrait être une piste de recherche future ; troisièmement, les recherches sur les différents scénarios d'application, le chargement et le déchargement, le montage et l'automatisation du soudage laser plastique restent insuffisantes.
En théorie, le soudage laser plastique peut s'appliquer à tous les secteurs industriels nécessitant l'assemblage de pièces plastiques. Cette technologie, encore en phase d'exploration, est utilisée pour les pièces plastiques des automobiles, des instruments médicaux, des appareils électroménagers, de l'électronique grand public, etc. Dans l'automobile, la machine de soudage laser plastique à soudage quasi-synchrone est employée pour le soudage combiné de corps de vannes, de clapets anti-retour et de tableaux de bord. La machine à soudage laser plastique à mode de soudage séquentiel par contour est utilisée pour tous types de conduites de carburant et de joints plastiques, ainsi que pour le soudage de pare-chocs haut de gamme, de feux de jour, de ventilateurs à courants de Foucault, de feux arrière, de séparateurs huile/gaz, etc. Le soudage laser plastique permet également d'obtenir une qualité et un coût élevés pour les caméras 360°, les radars, les systèmes de verrouillage automatique des portes, les systèmes de contrôle de stationnement électroniques, les affichages tête haute, etc.
Dans le domaine des instruments médicaux, le soudage laser plastique est utilisé pour sceller et souder des dispositifs exigeant une propreté irréprochable, tels que les raccords de tuyaux médicaux, les analyseurs de sang, les appareils auditifs, les raccords de gastroscope et les réservoirs de filtres à liquides. En électronique grand public, le soudage laser plastique, notamment pour les bracelets de montre et les emballages de lunettes de réalité virtuelle, permet d'obtenir une finition esthétique et une grande résistance des soudures. Il est également utilisé pour les composants de téléphones portables (boîtiers, supports d'écouteurs, ports USB), les souris, les capteurs, etc. Certaines entreprises l'appliquent désormais au soudage des emballages de batteries.
Date de publication : 27 mars 2023
