La tecnología de unión por láser, o tecnología de soldadura por láser, utiliza un rayo láser de alta potencia para enfocar y regular la irradiación de la superficie del material, y la superficie del material absorbe la energía del láser y la convierte en energía térmica, lo que hace que el material se caliente y se derrita localmente. , seguido de enfriamiento y solidificación para lograr la unión de materiales homogéneos o disímiles. El proceso de soldadura láser requiere una densidad de potencia láser de 104a 108anchos/cm2. En comparación con los métodos de soldadura tradicionales, la soldadura láser tiene las siguientes ventajas.
La tecnología de unión por láser, o tecnología de soldadura por láser, utiliza un rayo láser de alta potencia para enfocar y regular la irradiación de la superficie del material, y la superficie del material absorbe la energía del láser y la convierte en energía térmica, lo que hace que el material se caliente y se derrita localmente. , seguido de enfriamiento y solidificación para lograr la unión de materiales homogéneos o disímiles. El proceso de soldadura láser requiere una densidad de potencia láser de 104a 108anchos/cm2. En comparación con los métodos de soldadura tradicionales, la soldadura láser tiene las siguientes ventajas.
1-nube de plasma, 2-material de fusión, 3-ojo de cerradura, 4-profundidad de fusión
Debido a la existencia del ojo de la cerradura, el rayo láser, después de irradiar el interior del ojo de la cerradura, aumentará la absorción del láser por el material y promoverá la formación del charco fundido después de la dispersión y otros efectos. Se comparan los dos métodos de soldadura. como sigue.
La figura anterior muestra el proceso de soldadura láser del mismo material y la misma fuente de luz, el mecanismo de conversión de energía solo se realiza a través del ojo de la cerradura, el ojo de la cerradura y el metal fundido cerca de la pared del agujero se mueve con el avance del rayo láser. El metal fundido aleja el ojo de la cerradura del aire que queda para llenarlo y después de la condensación, formando una costura de soldadura.
Si el material a soldar es un metal diferente, la existencia de diferencias en las propiedades térmicas tendrá un gran impacto en el proceso de soldadura, como diferencias en los puntos de fusión, conductividad térmica, capacidad calorífica específica y coeficientes de expansión de diferentes materiales, resultando en tensión de soldadura, deformación de soldadura y cambios en las condiciones de cristalización del metal de la unión soldada, provocando una disminución en las propiedades mecánicas de la soldadura.
Por lo tanto, de acuerdo con las diferentes características de la escena de la soldadura, el proceso de soldadura ha desarrollado la soldadura de relleno láser, la soldadura fuerte por láser, la soldadura láser de doble haz, la soldadura compuesta por láser, etc.
Soldadura por relleno de alambre láser
En el proceso de soldadura láser de aleaciones de aluminio, titanio y cobre, debido a la baja absorción de la luz láser (<10%) en estos materiales, el plasma fotogenerado tiene un cierto blindaje de la luz láser, por lo que es fácil formar salpicaduras y conducir a la generación de defectos como porosidad y grietas. Además, la calidad de la soldadura también se ve afectada cuando el espacio entre las piezas de trabajo es mayor que el diámetro del punto durante la pulverización catódica de placas delgadas.
Para resolver los problemas anteriores, se puede obtener un mejor resultado de soldadura utilizando el método del material de aportación. El relleno puede ser alambre o polvo, o se puede utilizar un método de relleno preestablecido. Debido al pequeño punto enfocado, la soldadura se vuelve más estrecha y tiene una forma ligeramente convexa en la superficie después de aplicar el material de relleno.
Soldadura láser
A diferencia de la soldadura por fusión, que funde dos piezas soldadas al mismo tiempo, la soldadura fuerte agrega un material de relleno con un punto de fusión más bajo que el material base a la superficie de soldadura, funde el material de relleno para llenar el espacio a una temperatura inferior a la de fusión del material base. punto y más alto que el punto de fusión del material de relleno, y luego se condensa para formar una soldadura sólida.
La soldadura fuerte es adecuada para dispositivos microelectrónicos sensibles al calor, placas delgadas y materiales metálicos volátiles.
Además, se puede clasificar como soldadura blanda (<450 °C) y soldadura dura (>450 °C) dependiendo de la temperatura a la que se calienta el material de soldadura.
Soldadura láser de doble haz
La soldadura de doble haz permite un control flexible y conveniente del tiempo y la posición de la irradiación láser, ajustando así la distribución de energía.
Se utiliza principalmente para soldadura láser de aleaciones de aluminio y magnesio, soldadura de empalmes y placas superpuestas para automóviles, soldadura fuerte por láser y soldadura por fusión profunda.
El doble haz se puede obtener mediante dos láseres independientes o mediante división del haz con un divisor de haz.
Los dos haces pueden ser una combinación de láseres con diferentes características en el dominio del tiempo (pulsados frente a continuos), diferentes longitudes de onda (infrarrojo medio frente a longitudes de onda visibles) y diferentes potencias, que se pueden seleccionar de acuerdo con el material procesado real.
4.Soldadura compuesta por láser
Debido al uso de un rayo láser como única fuente de calor, la soldadura láser con una sola fuente de calor tiene una tasa de conversión de energía y una tasa de utilización bajas, la interfaz del puerto del material base de soldadura es fácil de producir desalineación, es fácil de producir poros y grietas y otras deficiencias. Para resolver este problema, se pueden utilizar las características de calentamiento de otras fuentes de calor para mejorar el calentamiento del láser en la pieza de trabajo, lo que generalmente se denomina soldadura compuesta por láser.
La forma principal de soldadura compuesta por láser es la soldadura compuesta de láser y arco eléctrico, el efecto 1 + 1 > 2 es el siguiente.
después del rayo láser cerca del arco aplicado,la densidad electrónica se reduce significativamente, la nube de plasma generada por la soldadura láser se diluye, lo quePuede mejorar enormemente la tasa de absorción del láser., mientras que el precalentamiento del arco en el material base aumentará aún más la tasa de absorción del láser.
2. la alta utilización de energía del arco y el totalSe incrementará el uso de energía..
3, el área de acción de la soldadura láser es pequeña, lo que provoca fácilmente una desalineación del puerto de soldadura, mientras que la acción térmica del arco es grande, lo que puedeReducir la desalineación del puerto de soldadura.. Al mismo tiempo, elSe mejora la calidad de la soldadura y la eficiencia del arco.debido al efecto de enfoque y guía del rayo láser sobre el arco.
4, soldadura láser con alta temperatura máxima, gran zona afectada por el calor, rápida velocidad de enfriamiento y solidificación, fácil de generar grietas y poros; mientras que la zona afectada por el calor del arco es pequeña, lo que puede reducir el gradiente de temperatura, el enfriamiento, la velocidad de solidificación,Puede reducir y eliminar la generación de poros y grietas..
Hay dos formas comunes de soldadura compuesta por arco láser: soldadura compuesta con láser-TIG (como se muestra a continuación) y soldadura compuesta con láser-MIG.
También existen otras formas de soldadura, como la soldadura por láser y arco de plasma, la soldadura por láser y la soldadura compuesta con fuente de calor inductiva.
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Hora de publicación: 13 de enero de 2023
