La soldadura láser se puede realizar mediante un generador láser continuo o pulsado. El principio de la soldadura láser se puede dividir en soldadura por conducción de calor y soldadura por fusión profunda con láser. La densidad de potencia inferior a 104~105 W/cm2 es soldadura por conducción de calor; en este momento, la profundidad de fusión y la velocidad de soldadura son lentas; Cuando la densidad de potencia es superior a 105~107 W/cm2, la superficie del metal se cóncava en "ojos de cerradura" bajo la acción del calor, formando una soldadura por fusión profunda, que tiene las características de una velocidad de soldadura rápida y una gran relación profundidad-ancho.
Hoy, cubriremos principalmente el conocimiento de los principales factores que afectan la calidad de la soldadura por fusión profunda con láser.
1. Potencia del láser
En la soldadura por fusión profunda con láser, la potencia del láser controla tanto la profundidad de penetración como la velocidad de soldadura. La profundidad de la soldadura está directamente relacionada con la densidad de potencia del haz y es función de la potencia del haz incidente y del punto focal del haz. En términos generales, para un rayo láser de cierto diámetro, la profundidad de penetración aumenta con el aumento de la potencia del rayo.
2. Punto focal
El tamaño del punto del haz es una de las variables más importantes en la soldadura láser porque determina la densidad de potencia. Pero medirlo es un desafío para los láseres de alta potencia, aunque existen muchas técnicas de medición indirectas disponibles.
El tamaño del punto límite de difracción del foco del haz se puede calcular de acuerdo con la teoría de la difracción, pero el tamaño del punto real es mayor que el valor calculado debido a la existencia de una reflexión focal deficiente. El método de medición más simple es el método del perfil de isotemperatura, que mide el diámetro del punto focal y la perforación después de quemar el papel grueso y atravesar la placa de polipropileno. Este método, a través de la práctica de medición, domina el tamaño de la potencia del láser y el tiempo de acción del haz.
3. Gas protector
El proceso de soldadura láser a menudo utiliza gases protectores (helio, argón, nitrógeno) para proteger el baño fundido, evitando la oxidación de la pieza de trabajo durante el proceso de soldadura. La segunda razón para utilizar gas protector es proteger la lente de enfoque de la contaminación por vapores metálicos y salpicaduras de gotas de líquido. Especialmente en la soldadura láser de alta potencia, la eyección se vuelve muy poderosa, es necesario proteger la lente. El tercer efecto del gas protector es que es muy eficaz para dispersar el blindaje de plasma producido por la soldadura láser de alta potencia. El vapor del metal absorbe el rayo láser y se ioniza formando una nube de plasma. El gas protector que rodea el vapor metálico también se ioniza debido al calor. Si hay demasiado plasma, el plasma de alguna manera consume el rayo láser. Como segunda energía, existe plasma en la superficie de trabajo, lo que hace que la profundidad de la soldadura sea menos profunda y la superficie del baño de soldadura sea más ancha.
¿Cómo elegir el gas de protección adecuado?
4. Tasa de absorción
La absorción láser del material depende de algunas propiedades importantes del material, como la tasa de absorción, la reflectividad, la conductividad térmica, la temperatura de fusión y la temperatura de evaporación. Entre todos los factores, el más importante es la tasa de absorción.
Dos factores afectan la tasa de absorción del material al rayo láser. El primero es el coeficiente de resistencia del material. Se encuentra que la tasa de absorción del material es proporcional a la raíz cuadrada del coeficiente de resistencia y el coeficiente de resistencia varía con la temperatura. En segundo lugar, el estado de la superficie (o acabado) del material tiene una influencia importante en la tasa de absorción de la viga, lo que tiene un efecto significativo en el efecto de soldadura.
5. Velocidad de soldadura
La velocidad de soldadura tiene una gran influencia en la profundidad de penetración. Aumentar la velocidad hará que la profundidad de penetración sea menor, pero demasiado baja provocará una fusión excesiva de los materiales y la soldadura de la pieza de trabajo. Por lo tanto, existe un rango de velocidad de soldadura apropiado para un material particular con cierta potencia del láser y un cierto espesor, y la profundidad de penetración máxima se puede obtener al valor de velocidad correspondiente.
6. Distancia focal de la lente de enfoque
Generalmente se instala una lente de enfoque en el cabezal de la pistola de soldar; generalmente, se selecciona una distancia focal de 63~254 mm (diámetro 2,5 "~10"). El tamaño del punto de enfoque es proporcional a la distancia focal; cuanto más corta sea la distancia focal, más pequeño será el punto. Sin embargo, la longitud de la distancia focal también afecta la profundidad de enfoque, es decir, la profundidad de enfoque aumenta sincrónicamente con la distancia focal, por lo que la distancia focal corta puede mejorar la densidad de potencia, pero debido a que la profundidad de enfoque es pequeña, la distancia entre la lente y la pieza de trabajo debe mantenerse con precisión y la profundidad de penetración no es grande. Debido a la influencia de las salpicaduras y el modo láser durante la soldadura, la profundidad focal más corta utilizada en la soldadura real es principalmente de 126 mm (diámetro 5 "). Se puede seleccionar una lente con una distancia focal de 254 mm (diámetro 10 ") cuando la costura es grande. o es necesario aumentar la soldadura aumentando el tamaño del punto. En este caso, se requiere una mayor potencia de salida del láser (densidad de potencia) para lograr el efecto de agujero de penetración profundo.
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Hora de publicación: 27 de septiembre de 2022