Brevet FR2926741A1 — publié le 20090731

-1- La présente invention concerne le domaine de la soudure laser et a plus particulièrement pour objet un procédé et un dispositif de dégazage associé au soudage laser par transparence d'un empilement d'au moins deux tôles dont l'une au moins est recouverte d'un revêtement métallique dont la température de vaporisation est inférieure à la température de fusion d'au moins une des tôles à souder. Ce procédé est utilisé par exemple dans le domaine de l'automobile, où les tôles sont recouvertes d'une fine couche de zinc pour empêcher la corrosion. Lorsque l'on vient souder les tôles au laser, le revêtement se vaporise (vers 907°C) avant que l'acier constituant les tôles à souder ne fusionne (vers 1550°C). Les gaz générés tentant de s'échapper dégradent l'aspect et la qualité du cordon de soudure. En effet, les vapeurs de zinc créées s'échappent par la zone de métal en fusion créée par le laser. De ce fait, des bulles de vapeur de zinc se créent dans le bain de métal en fusion, ce qui entraîne des porosités dans le cordon de soudure et affecte sa qualité. Sa résistance mécanique est donc diminuée et son étanchéité n'est plus assurée. Pour remédier à ce problème, il est connu des dispositifs de protection de tôles et des procédés associés, notamment dans le brevet japonais numéro JP7155974, dans lequel une projection de dioxyde de carbone sur le cordon de soudure permet d'empêcher les projections sur la tôle ainsi que les défauts dus aux porosités. L'utilisation de ce procédé permet d'améliorer la qualité 30 du cordon de soudure, mais il n'est pas suffisant car les projections ne seront pas stoppées à chaque soudure. Le résultat est donc très aléatoire. L'invention a notamment pour objectif de palier à cet inconvénient de l'Art Antérieur. Plus précisément, un objectif 35 de l'invention est de fournir un procédé de dégazage dont le -2- dispositif associé est adapté à la précision du soudage laser, propre à supporter les contraintes de qualité liées notamment 5 à une utilisation pour le domaine automobile. Un autre objectif de l'invention est de proposer un procédé facile à mettre en oeuvre et peu coûteux. Le procédé selon l'invention présente également l'avantage de ne pas nécessiter d'apport de matière extérieure qui pourrait 10 détériorer l'état de surface des tôles à souder. Ces objectifs, ainsi que d'autres qui apparaîtront par la suite, sont atteints à l'aide d'un procédé d'aspiration des vapeurs de gaz néfastes pour le cordon de soudure et du dispositif qui lui est associé. 15 Ainsi l'invention propose un dispositif de dégazage comprenant une pompe à vide de façon à aspirer plus fortement les vapeurs de gaz, et en particulier les vapeurs de zinc. Selon un mode de réalisation préféré, l'invention propose un dispositif de dégazage qui peut être intégré dans un 20 dispositif de soudage laser de tôles de manière à aspirer les vapeurs de gaz générées lors du soudage. Selon un autre aspect avantageux, l'invention propose un dispositif comprenant un système d'aspiration placé à l'opposé du laser par rapport aux tôles à souder. Lors du soudage des 25 tôles, il y a création d'un keyhole au niveau du cordon de soudure, qui se referme lors du refroidissement des tôles. Cette caractéristique présente le double avantage technique de permettre une partie du dégazage vers le bas lorsque le laser commence à souder et que le faisceau traverse totalement les 30 tôles, et de permettre d'évacuer plus de gaz par ce coté en retardant la fermeture du keyhole et en aspirant le maximum de gaz. Selon une caractéristique préférentielle de l'invention, le dispositif de dégazage possède une puissance permettant -3- d'aspirer le gaz sans le bain de métal en fusion. Cette puissance doit permettre d'enlever le plus de gaz possible sans 5 entraîner le métal du cordon de soudure, ce qui dégraderait sa qualité. Selon une autre caractéristique de l'invention, le dispositif de dégazage se déplace à la vitesse de soudage et parallèlement au faisceau laser. 10 Avantageusement, l'invention propose un dispositif de soudage d'un empilement de tôles comprenant au moins deux tôles superposées dont l'une au moins est recouverte d'un revêtement métallique au moins sur sa face interne adjacente à l'autre tôle, ledit dispositif de soudage comprenant : 15 - une source laser permettant d'effectuer la soudure, - un moyen de mise en position permettant de positionner les tôles et - une source de dégazage permettant d'aspirer les vapeurs de gaz selon l'invention. 20 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation préférentiel, donné à titre de simple exemple illustratif et non limitatif, et des dessins 25 annexés, parmi lesquels : La figure 1 représente une vue en élévation imageant une disposition possible des tôles. La figure 2 illustre schématiquement un mode de réalisation du dispositif. 30 La figure 3 représente une vue en élévation du dispositif de dégazage mobile. -4- La figure 1 représente deux tôles métalliques 1 et 2 à assembler par soudage laser par transparence. Au moins une desdites tôles 1, 2 est recouverte d'une couche métallique de protection telle qu'une couche de zinc 3 et/ou 4. Lesdites plaques 1 et 2 sont appliquées et maintenues serrées l'une contre l'autre par tout moyen approprié de mise en position. D'autres formes et positions appropriées des tôles sont, bien entendu, possibles sans sortir du cadre de l'invention. Conformément à l'invention, la figure 2 présente une pompe 7 disposée de telle manière qu'elle est à l'opposé de la tête laser 8 et donc du faisceau 5. Lors du soudage, le faisceau laser 5 génère la formation d'un keyhole 6. La température de fusion de l'acier étant plus élevée que la température de vaporisation du zinc, le passage dudit faisceau laser 5 génère des gaz. La pompe va aspirer ces gaz du côté opposé à la tête laser. Selon un mode particulier de réalisation, la figure 3 propose un moyen de dégazage mobile : il s'agit d'une pompe 7 posée sur un support mobile 9. Ledit support 9 se déplace à la vitesse de la tête laser 8. Ainsi tous les gaz générés seront immédiatement aspirés dans ladite pompe. L'invention comprend tous les équivalents techniques des 25 moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci sont effectuées suivant son esprit. Bien évidemment, les déclinaisons possibles et envisageables d'un tel dégazage selon l'invention sont nombreuses. 30 REVENDICATIONS 1. Procédé de dégazage apte à aspirer les gaz caractérisé 5 ' en ce qu'il intervient dans un procédé de soudure laser. 2. Procédé de dégazage, selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit procédé d'aspiration retarde la fermeture du keyhole créé au niveau du 10 cordon de soudure. 3. Procédé de dégazage, selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que ledit procédé d'aspiration aspire les vapeurs de gaz à l'opposé de la source laser par rapport aux tôles à 15 souder. 4. Procédé de dégazage, selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ladite aspiration doit avoir une puissance permettant d'aspirer le gaz sans le bain de métal en fusion. 20 5. Dispositif de dégazage, selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un moyen apte à aspirer lesdits gaz de manière optimale et apte à retarder la fermeture dudit keyhole. 6. Dispositif de dégazage, selon la revendication 5, 25 caractérisé en ce que ledit dispositif d'aspiration se place à l'opposé de la source laser par rapport aux tôles à souder. 7. Dispositif de dégazage, selon l'une quelconque des revendications 5 à 6, caractérisé en ce que ledit 30 dispositif d'aspiration est plus particulièrement une pompe à vide.-6- 8. Dispositif, selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que ledit système d'aspiration comporte un moyen apte à se déplacer parallèlement à la tête laser, dans le sens de soudage. 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que ledit système de déplacement est un support mobile automatisé.10