Soudure laser

Un laser (acronyme de l’anglais «Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation», en français «amplification de la lumière par émission stimulée de radiation») est une source de rayonnement artificiel dirigé. Cette invention est attribuée au physicien américain Gordon Gould.

Type d’utilisation

• Pointage
  • Permet de réaliser des points de soudure très fins pour faire tenir deux éléments ensemble avant de réaliser une brasure classique. On peut aussi pointer les paillons de brasure entre les deux éléments, pour assurer qu’ils coulent au bon endroit.
• Polissage
  • Certains réglages de laser permettent de venir polir, ou du moins faire briller, des endroits inaccessibles, notamment lors de casting de formes complexes. Très efficace sur l’or gris et le platine. Ne remplacera jamais un vrai polissage.
• Réparation
  • Soudage d’un maillon de chaîne, d’un anneau ressort sur une chaîne, d’une bélière ouverte… L’avantage du laser dans ce cas réside dans la rapidité d’exécution du soudage, le fait qu’il n’y ait pas nécessité d’apport et l’accessibilité du rayon dans des zones cachées.
• Réparation des fontes contenant des porosités
  • Le trou est préalablement comblé par fusion des bords, puis un remplissage est effectué en utilisant un fil d’apport d’un alliage de même nature que l’alliage du bijou. L’avantage du laser dans ce cas est essentiellement lié au fait de la non-nécessité de démonter les pierres ou perles du bijou, et la non-agression des brasures en cascades précédentes sur le bijou.
• Re-façonnage de produits
  • Des éléments du bijou peuvent être re-fabriqués, par exemple la griffe d’un chaton à partir d’un fil.
• Fabrication des produits
  • Le laser peut faire partie intégrante du processus de fabrication, par exemple dans la fabrication de chaîne où la tête laser est placée en aval du formage et asservi à la cadence.
  • Moins mécanisé, le laser peut souder des maillons de bracelets ou de colliers qui, placés sur des supports sont manœuvrés manuellement sous le faisceau.

Matériaux qui peuvent être travaillés au laser

Tous les métaux précieux et leurs alliages peuvent être soudés au laser sans fondant ou soudure. Le maillechort se soude proprement, le laiton par contre se soude très difficilement, la soudure reste cassante car le zinc contenu dans l’alliage s’évapore au contact du laser, laissant des porosités qui diminuent la qualité de la soudure.

Il est préférable de recourir à un gaz de protection, l’argon, pour réaliser une soudure entre des métaux précieux et des métaux non précieux (par exemple l’acier). Le titane nécessite impérativement l’apport d’argon pour se souder.

L’emploi de l’argon comme gaz inerte établit un environnement sans oxygène autour de la zone de soudure, prévenant ainsi l’oxydation des métaux durant le processus de soudage. Ceci assure la formation de joints de soudure de haute qualité, dotés d’une résistance à la corrosion optimale

Il est recommandé de noircir la zone à souder de l’argent, par exemple avec un stylo indélébile, afin d’améliorer l’absorption du rayon laser. En effet, l’argent est un métal très réfléchissant, ce qui signifie qu’une surface non traitée réfléchira une grande partie de l’énergie du laser, compromettant ainsi la capacité à atteindre la température nécessaire pour obtenir une fusion homogène du métal.

Réglages

La recherche des réglages optimaux pour la soudure au laser est une démarche complexe qui requiert une compréhension approfondie de multiples variables. Chaque projet, chaque type de métal, chaque machine et chaque application présentent des considérations spécifiques, allant de la puissance et de la durée d’impulsion à la direction et à la vitesse de déplacement du faisceau. Cette quête de l’équilibre idéal entre ces paramètres est une véritable alchimie, où l’expertise technique se mêle à l’intuition pour produire des soudures d’une qualité irréprochable.

Tension de charge

Unité de mesure : Volt (V)

La tension de charge est principalement responsable de la profondeur de pénétration du faisceau laser dans le métal. Ou pour prendre une formule simple : plus la tension de charge réglée est élevée, plus le faisceau laser pénétrera profondément dans le métal.

En utilisation quotidienne, on utilise pour les travaux de soudages normaux sur or, une tension entre 200 et 260 volts et 240 – 320 volts pour l’argent.

Longueur d’impulsion

Unité de mesure : Millisecondes (ms)

Indique combien de temps le faisceau laser fait effet pour chaque impulsion. 

Plus le temps paramétré est important, plus l’énergie est élevée et le métal chauffé.

Dans la plupart des cas, on travaille avec une longueur d’impulsion de 1-3 ms pour les métaux précieux, y compris l’argent. 

Fréquence d’impulsion

Unité de mesure : Hertz (Hz)

Explication : Donne le nombre d’impulsions par seconde lorsque la pédale est enfoncée (p.ex. 5 Hz = 5 tirs par seconde). 

La qualité du point de soudure n’est pas directement liée à la fréquence d’impulsion. Une fréquence d’impulsion élevée est principalement utilisée pour souder des joints ou lisser une surface, voire polir une surface en or gris. Par exemple, une fréquence réglée sur 10-12 Hz permet de maintenir toute la surface à polir en fusion. Il convient de noter que la pièce devient très chaude et qu’il est nécessaire de la manipuler avec des pinces. 

La plupart des travaux laser effectués dans la branche de l’horlogerie et de la bijouterie sont des soudages sur des pièces précieuses. Pour réaliser ces travaux avec minutie, on opte généralement pour une impulsion contrôlée après l’autre. Dans le travail quotidien, le réglage le plus courant se situe entre 2 et 5 Hz.

Diamètre du point de soudure

Unité de mesure : Millimètres (mm)

Le diamètre du point de soudure indique la taille du faisceau laser. Plus le diamètre est élevé, plus l’énergie appliquée à la pièce sera faible.

On travaille la plupart du temps avec un diamètre de 0.4 – 1.0 mm.