Traditionnellement, le soudage était limité aux matériaux qui partagent des propriétés similaires. Il est donc difficile de faire en sorte que même l’aluminium et l’acier unissent leurs forces. Mais, des scientifiques de l’Université Heriot-Watt revendiquent une méthode révolutionnaire qui permet de souder ensemble des matériaux aussi différents que le verre et le métal, grâce à des impulsions laser ultra-rapides.

Actuellement, les métaux peuvent être soudés aux métaux et le verre au verre, mais les deux ne se mélangent pas bien. Ils ont besoin de températures différentes pour fondre et ils se dilatent différemment en réponse à la chaleur. Il existe d’autres méthodes de fabrication pour les faire tenir ensemble, mais elles ne sont pas aussi nettes.

« Le fait de pouvoir souder du verre et des métaux ensemble constituera un grand pas en avant dans la flexibilité de fabrication et de conception « , déclare Duncan Hand, directeur du EPSRC Centre for Innovative Manufacturing in Laser-based Production Processes, qui a développé cette nouvelle technique.

« À l’heure actuelle, les équipements et les produits qui impliquent du verre et du métal sont souvent maintenus ensemble par des adhésifs, qui sont difficiles à appliquer et dont les pièces peuvent progressivement se déplacer ou se déplacer. Le dégazage est également un problème – les produits chimiques organiques de l’adhésif peuvent être libérés progressivement et réduire la durée de vie du produit. »

La nouvelle technique fonctionne sur des matériaux optiques tels que le quartz, le verre borosilicaté et le saphir, qui peuvent maintenant être soudés à des métaux comme l’aluminium, l’acier inoxydable et le titane. La clé du processus était un laser infrarouge qui émet des impulsions de l’ordre de quelques picosecondes – des trillionièmes de seconde.

« Les pièces à souder sont placées en contact étroit et le laser est focalisé à travers le matériau optique pour fournir un point très petit et très intense à l’interface entre les deux matériaux – nous avons atteint une puissance crête de mégawatts sur une surface de quelques microns seulement », explique Duncan Hand.

« Cela crée un microplasma, comme une minuscule boule de foudre, à l’intérieur du matériau, entouré d’une zone de fusion très confinée. Nous avons testé les soudures à -50° C à 90°C et les soudures sont restées intactes, donc nous savons qu’elles sont suffisamment robustes pour résister aux conditions extrêmes. »

L’équipe travaille actuellement avec des spécialistes pour mettre au point un prototype de système de traitement au laser qui permettra de commercialiser la méthode en vue de sa fabrication.

https://www.hw.ac.uk/about/news/2019/welding-breakthrough-could-transform.htm