1. Tecnología de soldadura láser：
La soldadura láser es uno de los aspectos más importantes de la aplicación de la tecnología de procesamiento láser. Es un proceso que utiliza la energía radiante del láser para lograr una soldadura eficaz. Su principio de funcionamiento consiste en excitar el medio activo del láser (como una mezcla de CO₂ y otros gases, cristales de granate de itrio y aluminio YAG, etc.) de una forma específica, de modo que oscile en el resonador, formando así un haz de radiación excitado. Cuando el haz entra en contacto con la pieza de trabajo, esta absorbe su energía y la soldadura se puede realizar cuando la temperatura alcanza el punto de fusión del material.
2. Parámetros importantes detecnología de soldadura láser：
2.1 Densidad de potencia:
La densidad de potencia es uno de los parámetros más críticos en el procesamiento láser. Con una mayor densidad de potencia, la capa superficial puede calentarse hasta el punto de ebullición en microsegundos, lo que resulta en una gran cantidad de vaporización. Por lo tanto, una alta densidad de potencia es muy beneficiosa para procesos de eliminación de material, como punzonado, corte y grabado. Con densidades de potencia más bajas, la temperatura superficial tarda unos pocos milisegundos en alcanzar el punto de ebullición. Antes de que la superficie se vaporice, la capa inferior alcanza el punto de fusión, lo que facilita la formación de una buena soldadura por fusión.
2.2 Forma de onda del pulso láser:
Cuando un rayo láser de alta intensidad incide sobre la superficie de un material, entre el 60 % y el 98 % de la energía láser se refleja y se pierde en la superficie metálica. En especial, el oro, la plata, el cobre, el aluminio, el titanio y otros materiales presentan una fuerte reflectancia y una rápida transferencia de calor. Durante la señal de un pulso láser, la reflectancia del metal cambia con el tiempo. Cuando la temperatura superficial del material alcanza el punto de fusión, la reflectancia disminuye rápidamente. Cuando la superficie está fundida, la reflectancia se mantiene estable a un valor determinado.
2.3 Ancho de pulso láser:
El ancho de pulso es un parámetro importante en la soldadura láser pulsada. Este se determina por la profundidad de fusión y la zona afectada por el calor. Cuanto mayor sea el ancho de pulso, mayor será la zona afectada por el calor, y la profundidad de fusión aumenta con la potencia de la mitad del ancho de pulso. Sin embargo, al aumentar el ancho de pulso, se reduce la potencia pico. Por lo tanto, este método se utiliza generalmente para la soldadura por conducción de calor. El tamaño de la soldadura formada es amplio y poco profundo, especialmente adecuado para la soldadura por solape de placas delgadas y gruesas.
Sin embargo, una potencia máxima más baja generará un exceso de entrada de calor, y cada material tiene un ancho de pulso óptimo que puede maximizar la profundidad de fusión.
2.4 Cantidad de desenfoque:
La soldadura láser suele requerir cierto grado de desenfoque, ya que la densidad de potencia en el centro del punto focal del láser es demasiado alta, lo que puede evaporarse fácilmente y formar agujeros. En cada plano que sale del foco láser, la distribución de la densidad de potencia es relativamente uniforme.
2.5 Hay dos formas de desenfocar:
Desenfoque positivo y desenfoque negativo. El plano focal se ubica por encima de la pieza de trabajo en el desenfoque positivo, y viceversa en el desenfoque negativo. Según la teoría de la óptica geométrica, cuando la distancia entre los planos de desenfoque positivo y negativo y el plano de soldadura es igual, la densidad de potencia en el plano correspondiente es aproximadamente la misma, pero la forma del baño resultante es ligeramente diferente. Con el desenfoque negativo, se puede obtener una mayor profundidad de fusión, lo cual está relacionado con el proceso de formación del baño.
2.6 Velocidad de soldadura:
La velocidad de soldadura tiene un mayor impacto en la profundidad de fusión. Aumentar la velocidad reducirá la profundidad de fusión, pero si es demasiado baja, provocará una fusión excesiva del material y la soldadura de la pieza. Por lo tanto, existe un rango de velocidad de soldadura adecuado para materiales específicos con una potencia láser y un espesor determinados, y la profundidad de fusión máxima se puede obtener con el valor de velocidad correspondiente.
2.7 Gas protector:
En el proceso de soldadura láser, se suelen utilizar gases inertes para proteger el baño, mientras que helio, argón, nitrógeno y otros gases se utilizan para la protección en la mayoría de las aplicaciones. La segunda función del gas protector es proteger la lente de enfoque de la contaminación por vapor metálico y la pulverización de gotas de líquido. Durante la soldadura láser de alta potencia, la eyección es muy potente, por lo que es más necesario proteger la lente en este momento. El tercer efecto del gas protector es que puede dispersar eficazmente el plasma de protección generado por la soldadura láser de alta potencia. El vapor metálico absorbe el haz láser y lo ioniza en plasma. Si hay demasiado plasma, el haz láser será absorbido por el plasma en cierta medida.
3. El efecto único de la tecnología de soldadura láser:
En comparación con la tecnología de soldadura tradicional, tiene cuatro efectos únicos:
3.1 Efecto de purificación de la soldadura:
Al irradiar el rayo láser sobre la soldadura, la tasa de absorción de impurezas, como los óxidos, en el material es mucho mayor que la del metal. Por lo tanto, estas impurezas se calientan y vaporizan rápidamente, reduciendo considerablemente su contenido. Por lo tanto, la soldadura láser no solo no contamina la pieza, sino que también purifica el material.
3.2 Efecto de impacto de ráfaga de luz:
Cuando la densidad de potencia del láser es muy alta, el metal de la soldadura se evapora y vaporiza bruscamente bajo la irradiación de un potente rayo láser. Bajo la acción del vapor metálico a alta presión, el metal fundido en el baño produce una salpicadura explosiva, y su potente onda de choque se propaga en dirección a la profundidad del orificio, formando un orificio profundo y alargado. Durante el movimiento continuo del proceso de soldadura láser, el metal fundido circundante llena continuamente los orificios y se condensa formando una soldadura sólida de fusión profunda.
3.3 El efecto de orificio pequeño de la soldadura por fusión profunda:
Bajo la irradiación de un rayo láser con una densidad de potencia de hasta 107 W/cm², la tasa de entrada de energía a la soldadura es mucho mayor que la tasa de conducción de calor, convección y pérdida de radiación, lo que provoca que el metal en el área de irradiación láser se vaporice rápidamente. Bajo la acción del vapor a alta presión, se forman pequeños agujeros en el baño. Este tipo de agujero es como un agujero negro en astronomía, capaz de absorber toda la energía de la luz. El rayo láser atraviesa este agujero e incide directamente en el fondo. La profundidad del agujero determina la profundidad de fusión.
3.4 El efecto de enfoque de las paredes laterales de los orificios del baño sobre el láser:
Durante la formación de orificios en el baño mediante irradiación láser, el ángulo de incidencia del haz láser sobre la pared lateral suele ser amplio, de modo que se refleja en ella y se transmite al fondo. Esto produce la superposición de la energía del haz, lo que aumenta su intensidad. Este fenómeno se denomina efecto de enfoque de la pared lateral. La razón por la que se pueden utilizar láseres para la soldadura se basa en los resultados de estos efectos.
4. Ventajas detecnología de soldadura láser：
El efecto único de la soldadura láser hace que la soldadura láser tenga las siguientes ventajas:
4.1 El tiempo de irradiación láser es corto y el proceso de soldadura es extremadamente rápido, lo que no solo mejora la productividad, sino que también reduce la oxidación del material soldado, reduce la zona afectada por el calor y es adecuado para soldar componentes de transistores con alta sensibilidad térmica. La soldadura láser no genera escoria ni requiere la eliminación de la película de óxido de la pieza. Incluso permite soldar a través del vidrio, lo que resulta especialmente adecuado para la soldadura en instrumentos de precisión en miniatura.
4.2 Los láseres no solo pueden soldar materiales metálicos del mismo tipo, sino también materiales metálicos diferentes, e incluso materiales metálicos y no metálicos. Por ejemplo, para circuitos integrados con sustrato cerámico, debido a su alto punto de fusión y a la aplicación inadecuada de presión, resulta difícil utilizar otros métodos de soldadura, pero la soldadura láser resulta más conveniente. Por supuesto, la soldadura láser no puede soldar todos los materiales diferentes.
Escenarios e industrias aplicables de la soldadura láser: 1. La soldadura por conducción térmica se utiliza principalmente para mecanizado de precisión, como láminas metálicas, mecanizado de bordes, tecnología médica, etc.; 2. La soldadura por fusión profunda y la soldadura fuerte se utilizan principalmente en la industria automotriz, donde la soldadura por fusión profunda se utiliza para carrocerías, transmisiones, carcasas, etc.; la soldadura fuerte se utiliza principalmente para la soldadura de carrocerías; 3. La soldadura por conducción láser admite no metales y tiene una amplia gama de aplicaciones. Se puede utilizar en bienes de consumo, la industria automotriz, carcasas electrónicas, tecnología médica, etc.; 4. La soldadura de materiales compuestos es principalmente adecuada para estructuras de acero especiales, como cubiertas de barcos.