Tabla de contenido:
Parámetros del proceso de soldadura láser de alta precisión
Adecuado paratecnología de soldadura láser
Ventajas de la soldadura láser
Soldadura láser de fusión profunda de alta precisión
Soldadura láser de acero importado
1. Parámetros del proceso de soldadura láser:
1.1 Densidad de potencia:
La densidad de potencia es un parámetro clave en el procesamiento láser. Una mayor densidad de potencia puede calentar rápidamente la capa superficial hasta su punto de ebullición en pocos microsegundos, lo que resulta en una evaporación significativa. Por lo tanto, una alta densidad de potencia favorece los procesos de eliminación de material, como el corte, el grabado y el taladrado. Por otro lado, una menor densidad de potencia tarda unos pocos milisegundos en alcanzar el punto de ebullición de la temperatura superficial. Esto permite que la capa inferior alcance el punto de fusión antes de que la capa superficial se evapore, facilitando la formación de una soldadura firme. Por lo tanto, la densidad de potencia de la soldadura láser conducida suele estar en el rango de 10^4 a 10^6 W/cm².
1.2 Ancho del pulso láser:
El ancho de pulso es un parámetro importante en la soldadura láser pulsada. No solo difiere de la eliminación y fusión de material, sino que también es un factor clave para determinar el costo y el volumen del equipo de procesamiento.
1.3 La influencia del desenfoque en la calidad de la soldadura:
La soldadura láser suele requerir cierto grado de desenfoque, ya que la alta densidad de potencia en el centro del punto focal del láser puede causar evaporación y agujeros con facilidad. Por otro lado, la distribución de la densidad de potencia es relativamente uniforme en el plano alejado del punto focal del láser.
Hay dos modos de desenfoque disponibles: positivo y negativo. El positivo se produce cuando el plano focal está por encima de la pieza de trabajo, mientras que el negativo se produce por debajo.
El desenfoque negativo produce una mayor profundidad de fusión, relacionada con el proceso de formación del baño. Los resultados experimentales muestran que el material comienza a fundirse entre 50 y 200 µs tras ser calentado por el láser, formando un metal en fase líquida y vaporizándose a presión comercial, emitiendo una luz blanca deslumbrante a una velocidad extremadamente alta.
Al mismo tiempo, la alta concentración de vapor hace que el metal líquido se desplace hacia el borde del baño, formando una depresión en el centro del baño.
Cuando se utiliza el desenfoque negativo, la densidad de potencia interna del material es mayor que la densidad de potencia superficial, lo que aumenta la probabilidad de producir una fusión y vaporización más intensas. Esto permite que la energía lumínica se transfiera a una parte más profunda del material, lo que resulta en una mayor penetración. Por lo tanto, el desenfoque negativo debe utilizarse para mayores profundidades de fusión, mientras que el desenfoque positivo debe utilizarse al soldar materiales delgados en aplicaciones prácticas.
2.Tecnología de soldadura láser：
1) Soldadura de placa a placa:
Incluye soldadura a tope, soldadura de extremos, soldadura con centro permeable y soldadura con centro perforado.
2) Soldadura de alambre a alambre:
Incluye soldadura a tope de cable a cable, soldadura transversal, soldadura traslapada paralela y soldadura en T.
3) Soldadura de componentes de alambre y bloque:
La soldadura láser permite conectar correctamente el cable al elemento principal, cuyo tamaño puede ser arbitrario. Preste atención a la geometría del elemento lineal al soldar.
4) Soldadura de diferentes metales:
Para soldar varios tipos de metales, es necesario determinar su soldabilidad y el rango de parámetros de soldabilidad.
Cabe señalar que la soldadura láser solo se puede realizar entre determinadas combinaciones de materiales.
Si bien la soldadura fuerte por láser puede no ser adecuada para conectar ciertos componentes, los láseres se pueden utilizar como fuente de calor para soldadura fuerte y blanda, que también tiene las ventajas de la soldadura láser.
Existe una variedad de métodos de soldadura. La soldadura láser se utiliza principalmente para la soldadura de placas de circuito impreso (PCB), especialmente en la tecnología de ensamblaje de obleas.
3. Ventajas de la soldadura láser:
El calentamiento local reduce el riesgo de daño térmico a los componentes y crea una pequeña zona afectada por el calor que permite soldar cerca de los componentes térmicos.
El calentamiento sin contacto permite derretir agua sin necesidad de herramientas auxiliares. Esto permite procesar la placa de circuito impreso de doble cara tras instalar los componentes de doble cara.
La estabilidad de las operaciones repetidas, junto con la mínima contaminación del fundente en las herramientas de soldadura, hacen de la soldadura fuerte láser una opción ventajosa. Además, el tiempo de irradiación láser y la potencia de salida son fáciles de controlar, y el rendimiento de la soldadura fuerte láser es alto.
Se pueden utilizar componentes ópticos como semilentes, espejos, prismas y espejos de escaneo para separar fácilmente el haz láser. Esto permite soldar múltiples puntos simétricamente al mismo tiempo.
La soldadura fuerte por láser utiliza principalmente un láser con una longitud de onda de 1,06 µm como fuente de calor, que puede transmitirse a través de fibra óptica. Esto permite procesar piezas difíciles de soldar con métodos tradicionales, ofreciendo mayor flexibilidad.
El rayo láser tiene buenas propiedades de enfoque y es fácil automatizar equipos de múltiples estaciones.
4. Soldadura por fusión profunda con láser:
4.1 Tecnología metalúrgica y teoría de procesos:
El proceso metalúrgico de la soldadura por fusión profunda con láser es similar a la soldadura por haz de electrones, que se basa en una estructura de “orificio pequeño” para completar la conversión de energía.
Cuando la densidad de potencia es suficientemente alta, el material se evapora, formando un pequeño agujero. Este agujero está lleno de vapor, como un cuerpo negro, que absorbe casi toda la energía de la luz incidente. La temperatura de equilibrio en la cavidad del agujero es de aproximadamente 25.000 grados.
El calor se transmite desde la pared exterior de la cavidad de alta temperatura, fundiendo el metal circundante. El orificio se llena constantemente con vapor a alta temperatura generado por la evaporación del material de la pared bajo el haz de luz.
Las cuatro paredes del agujero están rodeadas de metal fundido, que a su vez está rodeado de material sólido. El metal líquido fuera del agujero fluye y mantiene un equilibrio dinámico con la presión de vapor continua en la cavidad del agujero.
Cuando el haz de luz se mueve, el agujero permanece estable. Esto significa que el pequeño agujero y el metal fundido que lo rodea avanzan a la velocidad del haz guiado. El metal fundido llena el espacio dejado por el agujero en movimiento y se condensa para formar una soldadura.
4.2 Factores influyentes:
Los factores que afectan la soldadura por fusión profunda con láser son la potencia del láser, el diámetro del rayo láser, la tasa de absorción del material, la velocidad de soldadura, el gas protector, la distancia focal de la lente, la posición del enfoque, la posición del rayo láser y el control de aumento o disminución del inicio y la parada de la potencia del láser.soldadura.
4.3 Características de la soldadura por fusión profunda con láser:
1) Alta relación de aspecto: a medida que el metal fundido se forma alrededor de la cámara de vapor cilíndrica de alta temperatura y se extiende hasta la pieza de trabajo, la soldadura se vuelve más profunda y estrecha.
2) Entrada mínima de calor: debido a la alta temperatura de la cavidad de la fuente, el proceso de fusión es rápido, la entrada de calor de la pieza de trabajo es pequeña y la deformación térmica y la zona afectada por el calor son pequeñas.
3) Alta densidad: Debido a que los pequeños orificios llenos de vapor a alta temperatura favorecen la agitación del baño y el escape de gas, formando así una soldadura por fusión no porosa.
La velocidad de enfriamiento es rápida después de la soldadura y la organización de la soldadura es fácil de refinar.
4) Reforzar las soldaduras.
5) Control preciso.
6) Proceso de soldadura atmosférica sin contacto.
4.4 Ventajas de la soldadura por fusión profunda con láser:
En comparación con los métodos tradicionales, la densidad de potencia del haz láser enfocado es mayor, lo que se traduce en una mayor velocidad de soldadura. Además, permite soldar materiales refractarios como el titanio y el cuarzo con zonas de calor más pequeñas y una menor deformación.
El rayo láser es fácil de transmitir y controlar, lo que elimina la necesidad de reemplazo frecuente de antorchas y boquillas, reduciendo así el tiempo de inactividad y mejorando el factor de carga y la eficiencia de producción.
La purificación y la alta tasa de enfriamiento ayudan a mejorar la resistencia de la soldadura y el rendimiento general.
El bajo aporte de calor y la alta precisión de mecanizado de la soldadura láser reducen el costo de reprocesamiento, lo que la convierte en una solución rentable.
La soldadura láser se puede automatizar fácilmente y controlar eficazmente la intensidad del haz y el posicionamiento preciso.
4.5 Equipo de soldadura por fusión profunda con láser:
En términos generales, la soldadura láser de acero al carbono tiene un buen efecto y la calidad de la soldadura depende principalmente del contenido de impurezas.
Al igual que otros procesos de soldadura, el azufre y el fósforo son factores que afectan la sensibilidad de las grietas de soldadura.
Para lograr una calidad de soldadura satisfactoria, se requiere precalentamiento cuando el contenido de carbono supera el 0,25%.
Al soldar acero con diferente contenido de carbono, se recomienda inclinar la antorcha de soldadura ligeramente hacia el lado del material con bajo contenido de carbono para garantizar la calidad de la unión.
Debido al alto contenido de azufre y fósforo, el acero de bajo contenido de carbono no es adecuado para la soldadura láser.
Debido al bajo contenido de impurezas, el efecto de soldadura del acero sedante con bajo contenido de carbono es excelente.
El acero con contenido medio y alto de carbono, así como el acero de aleación común, también se pueden soldar con láser eficazmente. Sin embargo, es necesario un precalentamiento y un tratamiento posterior a la soldadura para eliminar la tensión y prevenir la formación de grietas.
5. Soldadura láser de acero:
5.1 Soldadura láser de acero al carbono y acero de aleación común:
En términos generales, el acero al carbono tiene un buen rendimiento de soldadura láser y la calidad de la soldadura se ve afectada por el contenido de impurezas.
Al igual que otras técnicas de soldadura, el azufre y el fósforo son los factores clave que provocan grietas en la soldadura.
Cuando el contenido de carbono supera el 0,25%, se debe realizar un precalentamiento para lograr la calidad de soldadura ideal.
Al soldar acero con diferente contenido de carbono, incline el soplete de soldadura hacia el lado con bajo contenido de carbono para garantizar la calidad de la unión.
Debido al alto contenido de azufre y fósforo, no se recomienda la soldadura láser para acero de ebullición con bajo contenido de carbono.
El acero al carbono con bajo contenido de carbono exhibe un excelente efecto de soldadura debido a su bajo contenido de impurezas.
Tanto los aceros con contenido medio y alto de carbono como los aceros aleados comunes se pueden soldar con láser de forma eficaz, pero se requiere un tratamiento de precalentamiento y posterior a la soldadura para eliminar la tensión y evitar la formación de grietas.
5.2 Soldadura láser de acero inoxidable:
En general, la soldadura láser de acero inoxidable permite obtener uniones de alta calidad con mayor facilidad que la soldadura tradicional. Esto se debe a que la pequeña zona afectada por el calor y la alta velocidad de soldadura hacen que la sensibilización ya no sea un problema.
En comparación con el acero al carbono, el acero inoxidable tiene una conductividad térmica menor y es más fácil lograr soldaduras de fusión profunda y soldaduras estrechas.
5.3 Soldadura láser entre diferentes metales:
La soldadura láser tiene una velocidad de enfriamiento rápida y una pequeña zona afectada por el calor, lo que crea condiciones favorables para la compatibilidad de diferentes materiales de tejido después de que se funden una variedad de metales diferentes.