Definición de defecto de salpicadura: En soldadura, la salpicadura se refiere a las gotas de metal fundido que se expulsan del baño de fusión durante el proceso. Estas gotas pueden caer sobre la superficie de trabajo circundante, provocando rugosidad e irregularidades en la superficie, y también pueden causar una pérdida de calidad del baño de fusión, lo que resulta en abolladuras, puntos de explosión y otros defectos en la superficie de la soldadura que afectan las propiedades mecánicas de la misma.
En soldadura, las salpicaduras se refieren a las gotitas de metal fundido que se expulsan del baño de fusión durante el proceso. Estas gotitas pueden caer sobre la superficie de trabajo circundante, provocando rugosidad e irregularidades, y también pueden causar una pérdida de calidad del baño de fusión, lo que resulta en abolladuras, puntos de explosión y otros defectos en la superficie de la soldadura que afectan las propiedades mecánicas de la misma.
Clasificación de salpicaduras:
Pequeñas salpicaduras: Gotas de solidificación presentes en el borde de la soldadura y en la superficie del material, que afectan principalmente a la apariencia y no tienen impacto en el rendimiento; Generalmente, el límite para distinguirlas es que la gota sea menor al 20% del ancho de fusión de la soldadura;
Salpicaduras importantes: Se produce una pérdida de calidad, manifestada como abolladuras, puntos de explosión, socavaduras, etc., en la superficie de la soldadura, lo que puede provocar tensiones y deformaciones desiguales, afectando al rendimiento de la soldadura. El enfoque principal se centra en este tipo de defectos.
Proceso de aparición de salpicaduras:
El efecto de salpicadura se manifiesta como la inyección de metal fundido en el baño de fusión en una dirección aproximadamente perpendicular a la superficie del líquido de soldadura, debido a la alta aceleración. Esto se puede apreciar claramente en la figura siguiente, donde la columna de líquido se eleva desde el metal fundido y se descompone en gotitas, formando salpicaduras.
Escena de ocurrencia de salpicaduras
La soldadura láser se divide en soldadura por conductividad térmica y soldadura de penetración profunda.
La soldadura por conductividad térmica prácticamente no genera salpicaduras: este proceso se basa principalmente en la transferencia de calor desde la superficie del material hacia el interior, sin que se produzcan salpicaduras significativas. Además, no implica una evaporación severa del metal ni reacciones metalúrgicas físicas.
La soldadura de penetración profunda es el principal escenario donde se producen salpicaduras: la soldadura de penetración profunda implica que el láser llegue directamente al material, transfiriendo calor al material a través de orificios, y la reacción del proceso es intensa, lo que la convierte en el principal escenario donde se producen salpicaduras.
Como se muestra en la figura anterior, algunos investigadores utilizan fotografía de alta velocidad combinada con vidrio transparente de alta temperatura para observar el estado de movimiento del orificio durante la soldadura láser. Se puede observar que el láser básicamente impacta la pared frontal del orificio, empujando el líquido hacia abajo, rodeando el orificio y alcanzando el extremo del baño de fusión. La posición donde se recibe el láser dentro del orificio no es fija, y el láser se encuentra en un estado de absorción de Fresnel dentro del orificio. De hecho, es un estado de refracción y absorción múltiples, manteniendo la existencia del líquido del baño de fusión. La posición de refracción del láser durante cada proceso cambia con el ángulo de la pared del orificio, lo que provoca que el orificio se encuentre en un estado de movimiento de torsión. La posición de irradiación del láser se funde, se evapora, se somete a fuerza y se deforma, por lo que la vibración peristáltica se mueve hacia adelante.
La comparación mencionada anteriormente utiliza vidrio transparente de alta temperatura, que en realidad equivale a una vista en sección transversal del baño de fusión. Después de todo, el estado de flujo del baño de fusión difiere de la situación real. Por lo tanto, algunos investigadores han utilizado la tecnología de congelación rápida. Durante el proceso de soldadura, el baño de fusión se congela rápidamente para obtener el estado instantáneo dentro del orificio. Se puede observar claramente que el láser incide en la pared frontal del orificio, formando un escalón. El láser actúa sobre esta ranura escalonada, empujando el baño de fusión hacia abajo, llenando el espacio del orificio durante el movimiento hacia adelante del láser, y así obteniendo el diagrama aproximado de la dirección del flujo dentro del orificio del baño de fusión real. Como se muestra en la figura de la derecha, la presión de retroceso del metal generada por la ablación láser del metal líquido impulsa el baño de fusión líquida a rodear la pared frontal. El orificio se mueve hacia la cola del baño de fusión, ascendiendo como una fuente desde la parte posterior e impactando la superficie de la cola del baño de fusión. Al mismo tiempo, debido a la tensión superficial (cuanto menor sea la temperatura de tensión superficial, mayor será el impacto), el metal líquido en el remanso fundido es atraído por dicha tensión hacia el borde del remanso, solidificándose continuamente. El metal líquido que puede solidificarse posteriormente vuelve a circular hacia el remanso, y así sucesivamente.
Diagrama esquemático de la soldadura láser de penetración profunda con orificio de cerradura: A: Dirección de soldadura; B: Rayo láser; C: Orificio de cerradura; D: Vapor metálico, plasma; E: Gas protector; F: Pared frontal del orificio de cerradura (rectificado de prefusión); G: Flujo horizontal del material fundido a través del orificio de cerradura; H: Interfaz de solidificación del baño de fusión; I: Trayectoria de flujo descendente del baño de fusión.
Proceso de interacción entre el láser y el material: El láser actúa sobre la superficie del material, produciendo una ablación intensa. El material se calienta, se funde y se evapora. Durante la intensa evaporación, el vapor metálico asciende, ejerciendo una presión de retroceso hacia abajo sobre el baño de fusión, lo que da lugar a un orificio. El láser penetra en este orificio y experimenta múltiples procesos de emisión y absorción, lo que genera un suministro continuo de vapor metálico que mantiene el orificio abierto. El láser actúa principalmente sobre la pared frontal del orificio, donde se produce la evaporación. La presión de retroceso empuja el metal líquido desde la pared frontal del orificio, haciéndolo circular alrededor del mismo hacia el fondo del baño de fusión. El líquido, al moverse a gran velocidad alrededor del orificio, impacta hacia arriba en el baño de fusión, formando ondas. Posteriormente, impulsado por la tensión superficial, se desplaza hacia el borde y se solidifica en un ciclo continuo. Las salpicaduras se producen principalmente en el borde de la abertura del orificio, y el metal líquido de la pared frontal lo atraviesa a gran velocidad, impactando en la parte posterior del baño de fusión.
Fecha de publicación: 29 de marzo de 2024
