Introduction
L'application généralisée du soudage au laser pour les alliages d'aluminium dans la production industrielle a apporté des avantages significatifs pour le développement durable et le progrès socio-économique, car il améliore simultanément la résistance des soudures et réduit la consommation d'énergie. Malgré les perspectives prometteuses de ces alliages, les recherches actuelles portant spécifiquement sur la réduction de la consommation d'énergie lors de leurs processus de soudage au laser restent limitées. Cette étude atteint le double objectif d’améliorer la résistance des joints et de réduire la consommation d’énergie en incorporant des traces de nanotubes de carbone dans l’alliage d’aluminium 2A12. L'étude définit « l'efficacité du soudage », établit un modèle de consommation d'énergie pour le soudage laser des alliages d'aluminium et effectue une analyse comparative entre le procédé de soudage laser avec ajout de nanotubes de carbone et le procédé de soudage laser standard. Les résultats démontrent que l'ajout de traces de nanotubes de carbone entraîne une réduction de la consommation d'énergie de plus de 33 % et une augmentation de la résistance des joints de 101 MPa. De plus, par rapport à d'autres procédés de soudage au laser pour les alliages d'aluminium rapportés dans la littérature existante, cette technique présente des avantages significatifs en matière d'économie d'énergie-. Ces améliorations de performances sont attribuées au fait que les traces de nanotubes de carbone augmentent le taux d'absorption laser de l'alliage d'aluminium, tandis que les nanotubes restant dans le joint agissent comme un milieu de renforcement. Cette étude offre de nouvelles informations et méthodologies pour réaliser un soudage d'alliages d'aluminium à faible-carbone et de haute-qualité.
Cette étude a considérablement amélioré l’efficacité énergétique du soudage laser des alliages d’aluminium et réduit la consommation d’énergie du soudage grâce à l’ajout de traces de nanotubes de carbone. Tout d’abord, une analyse comparative a été menée entre le procédé de soudage laser standard et le procédé de soudage laser incorporant des nanotubes de carbone, sur la base de modèles établis de consommation d’énergie et d’efficacité du soudage. Deuxièmement, le processus LC-3 a été comparé aux données de consommation d'énergie laser rapportées dans la littérature pertinente. Simultanément, les propriétés mécaniques-une mesure essentielle pour la qualité du soudage-ont été intégrées au cadre d'évaluation de chaque joint. Finalement, la corrélation intrinsèque entre les capacités d'économie d'énergie du procédé LC-3 et les performances améliorées des joints soudés a été élucidée. Les principales conclusions sont résumées comme suit :
Comparé au processus de soudage laser standard, le processus de soudage laser incorporant des traces de nanotubes de carbone (LC-3) a démontré une augmentation de 33 % de l'efficacité du soudage et a permis de réaliser des économies d'énergie d'environ 33 %. De plus, le procédé LC-3 présente des avantages significatifs en termes de réduction de la consommation de matière.
Par rapport aux procédés existants, le procédé LC-3 a atteint l'efficacité de soudage la plus élevée, atteignant 60 mm²/s·kW. Pour les alliages d’aluminium d’épaisseur équivalente, le procédé LC-3 a également démontré la plus faible consommation d’énergie laser.
Les caractéristiques supérieures-d'économie d'énergie et de haute-efficacité du procédé LC-3 proviennent principalement des propriétés uniques d'absorption de la lumière des traces de nanotubes de carbone. En remplissant le cordon de soudure, ces nanotubes ont considérablement amélioré le taux d'absorption de l'énergie laser de l'alliage d'aluminium, minimisant ainsi la perte d'énergie laser pendant les étapes initiales du processus de soudage.
