La tecnología de unión láser, o tecnología de soldadura láser, utiliza un haz láser de alta potencia para enfocar y regular la irradiación de la superficie del material. La superficie del material absorbe la energía láser y la convierte en energía térmica, lo que provoca que el material se caliente y se funda 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 108W/cm2En comparación con los métodos de soldadura tradicionales, la soldadura láser presenta las siguientes ventajas.
La tecnología de unión láser, o tecnología de soldadura láser, utiliza un haz láser de alta potencia para enfocar y regular la irradiación de la superficie del material. La superficie del material absorbe la energía láser y la convierte en energía térmica, lo que provoca que el material se caliente y se funda 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 108W/cm2En comparación con los métodos de soldadura tradicionales, la soldadura láser presenta las siguientes ventajas.
1-nube de plasma, 2-material fundido, 3-ojo de cerradura, 4-profundidad de fusión
Debido a la existencia del orificio, el rayo láser, después de irradiar el interior del mismo, aumentará la absorción del láser por el material y promoverá la formación del baño de fusión después de la dispersión y otros efectos, los dos métodos de soldadura se comparan a continuación.
La figura anterior muestra el proceso de soldadura láser del mismo material y la misma fuente de luz. El mecanismo de conversión de energía se realiza únicamente a través del orificio. El orificio y el metal fundido cerca de la pared del orificio se mueven con el avance del rayo láser. El metal fundido desplaza el orificio alejándolo del aire que queda para llenarlo y, después de la condensación, forma 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 las diferencias en los puntos de fusión, la conductividad térmica, la capacidad calorífica específica y los coeficientes de expansión de los diferentes materiales, lo que dará lugar a tensiones de soldadura, deformaciones de soldadura y cambios en las condiciones de cristalización del metal de la junta soldada, provocando una disminución de las propiedades mecánicas de la soldadura.
Por lo tanto, según las diferentes características de la escena de soldadura, el proceso de soldadura ha desarrollado soldadura láser con relleno, soldadura fuerte láser, soldadura láser de doble haz, soldadura láser compuesta, 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 presenta cierto apantallamiento de la luz láser, lo que facilita la formación de salpicaduras y la generación de defectos como porosidad y grietas. Además, la calidad de la soldadura también se ve afectada cuando la distancia entre las piezas es mayor que el diámetro del punto durante la pulverización catódica de placas delgadas.
Para solucionar los problemas mencionados, se puede obtener un mejor resultado de soldadura utilizando un material de aporte. Este puede ser alambre o polvo, o bien se puede emplear un método de aporte preestablecido. Debido al pequeño punto de contacto, la soldadura se vuelve más estrecha y presenta una superficie ligeramente convexa tras la aplicación del material de aporte.
Soldadura fuerte láser
A diferencia de la soldadura por fusión, que funde dos piezas soldadas al mismo tiempo, la soldadura fuerte añade 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 hueco a una temperatura inferior al punto de fusión del material base y superior al 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 en 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 cómodo del tiempo y la posición de la irradiación láser, ajustando así la distribución de la energía.
Se utiliza principalmente para la soldadura láser de aleaciones de aluminio y magnesio, la soldadura de empalmes y solapamientos de placas para automóviles, la soldadura fuerte láser y la soldadura por fusión profunda.
El haz doble se puede obtener mediante dos láseres independientes o dividiendo el 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 (infrarrojos medios frente a longitudes de onda visibles) y diferentes potencias, que pueden seleccionarse en función del material que se esté procesando.
4. Soldadura compuesta por láser
Debido al uso del rayo láser como única fuente de calor, la soldadura láser con una sola fuente de calor tiene una baja tasa de conversión y utilización de energía. La interfaz del puerto del material base de soldadura es propensa a la desalineación, la aparición de poros y grietas, entre otros inconvenientes. Para solucionar este problema, se pueden utilizar las características de calentamiento de otras fuentes de calor para mejorar el calentamiento del láser sobre la pieza de trabajo, lo que se conoce como soldadura láser compuesta.
La forma principal de soldadura compuesta láser es la soldadura compuesta de láser y arco eléctrico, el efecto 1 + 1 > 2 es el siguiente.
después del haz 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 arco sobre el material base precalentado aumentará aún más la tasa de absorción del láser.
2. la alta utilización de energía del arco y el totalEl consumo de energía aumentará..
3. El área de acción de la soldadura láser es pequeña, lo que facilita la 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 haz láser sobre el arco.
4. Soldadura láser con alta temperatura máxima, gran zona afectada por el calor, enfriamiento rápido y velocidad de 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, enfriamiento, velocidad de solidificación,puede reducir y eliminar la generación de poros y grietas..
Existen dos formas comunes de soldadura compuesta por arco láser: la soldadura compuesta láser-TIG (como se muestra a continuación) y la soldadura compuesta láser-MIG.
También existen otras formas de soldadura, como la soldadura por láser y arco de plasma, y la soldadura compuesta por láser y fuente de calor inductiva.
Acerca de MavenLaser
Maven Laser es líder en la aplicación de la industrialización láser en China y proveedor de referencia de soluciones globales de procesamiento láser. Comprendemos a fondo las tendencias de desarrollo de la industria manufacturera, enriquecemos constantemente nuestra gama de productos y soluciones, e insistimos en explorar la integración de la automatización, la informatización y la inteligencia en la industria manufacturera. Ofrecemos equipos de soldadura láser, marcado láser, limpieza láser y corte láser de oro y plata para joyería, destinados a diversos sectores, incluyendo una amplia gama de equipos de alta potencia. Continuamente ampliamos nuestra influencia en el campo de los equipos láser.
Fecha de publicación: 13 de enero de 2023
