En comparación con los métodos de soldadura tradicionales,soldadura lásertiene ventajas significativas: baja entrada de calor, velocidad de soldadura rápida, zona afectada por el calor pequeña,
En los últimos años, la soldadura láser se ha utilizado ampliamente en la industria automotriz, la industria naval, la industria de la energía nuclear y la industria aeroespacial.
La industria de la aviación y otras industrias de alta tecnología las utilizan cada vez más, y con la reducción del costo de los conjuntos completos de equipos, en los suministros diarios de hardware
Y otras aplicaciones relacionadas con la vida comenzaron a crecer rápidamente. Pero al mismo tiempo, la soldadura láser simple también tiene ciertas deficiencias,
No puede satisfacer las necesidades cada vez más diversas: primero, los requisitos de separación del ensamblaje de soldadura por láser único son muy estrictos,
Por lo general, se requiere un espacio < 0,2 mm, de lo contrario es difícil lograr una buena conexión; Segundo,soldadura láser simplees altamente sensible a las grietas de soldadura
Es muy fácil provocar grietas en la soldadura, y la composición de la soldadura no se puede ajustar para controlar la generación de grietas; tercero, único
La soldadura láser requiere láseres de ultra alta potencia para soldar placas de gran espesor, y su capacidad de penetración depende totalmente de la potencia del láser.
Y la calidad de la soldadura no puede garantizarse por completo.
Para satisfacer las necesidades del desarrollo de diversas industrias, también se han mejorado los métodos de soldadura láser y se ha desarrollado el desarrollo correspondiente, como se muestra en este artículo.
Se describen la soldadura por relleno de alambre láser y otros métodos de soldadura. La soldadura por relleno de alambre láser se desarrolla sobre la base de la soldadura láser simple,
En comparación con la soldadura láser simple, presenta ventajas evidentes:
①Reduce enormemente los requisitos de ensamblaje de la pieza de trabajo, ya que al agregar el alambre de soldadura al proceso de soldadura, el metal del baño de soldadura aumentará considerablemente y podrá formar puentes.
Conecta con una separación de soldadura mayor, haciendo que la soldadura sea más completa;
Las propiedades microestructurales de la zona de soldadura pueden controlarse, ya que la composición del alambre de soldadura es diferente a la del material base de la junta soldada.
Una vez que el alambre se fusiona con el baño de soldadura, la calidad, la composición y la proporción de este último pueden ajustarse para controlar el proceso de solidificación y la formación de la microestructura.
(3) El aporte de energía lineal es pequeño, la zona afectada por el calor y la deformación térmica son pequeñas, lo cual es muy propicio para soldar la pieza de trabajo con requisitos de deformación estrictos;
④Se puede lograr una menor potencia láser soldando materiales más gruesos, porque se agrega el alambre de soldadura al proceso de soldadura, se puede lograr soldadura múltiple y
El metal del baño de soldadura se agrandará significativamente, de modo que la junta de soldadura se pueda abrir para reducir el tamaño real de la soldadura.
Soldadura láser de espesor, y luego realizar soldadura láser de alambre multicanal de material de placa gruesa.
La diferencia entre soldadura por hilo láser y soldadura por hilo láser
La forma de soldadura por láser con relleno de alambre se muestra en la Figura 1, que es diferente de la soldadura fuerte por láser con relleno de alambre que se muestra en la Figura 2. Los elementos básicos de ambos métodos de soldadura son:
Consistentes, se componen de un rayo láser, alambre de soldadura, piezas de soldadura, gas protector según las necesidades reales para decidir si agregar, involucrados
Y el equipo principal es la máquina de alimentación de alambre, la máquina de soldar, el cabezal de la pistola de soldadura blanda con relleno de alambre, el cabezal de soldadura y el láser de alta potencia.
Figura 1. Soldadura por fusión de alambre láser.
Figura 2 Soldadura fuerte con alambre láser
Aunque básicamente no hay diferencia en la forma externa de los dos métodos de soldadura, existe una diferencia significativa en esencia. Cuando se realiza soldadura por hilo láser,
El láser generalmente utiliza un láser de fibra de alta potencia, como se muestra en la Figura 3, el láser no solo necesita un alambre de soldadura, sino que también necesita fundir el metal base y en
El efecto de orificio especial de la soldadura láser de penetración profunda se forma en el metal base, creando un baño de fusión profundo, y la composición del alambre de soldadura se mezcla completamente con la composición metálica del metal base.
Se forma un nuevo baño de fusión híbrido, y la composición, proporción y calidad de los elementos del baño de fusión híbrido son mayores que las del alambre de soldadura y el material base.
Por lo tanto, se puede agregar el alambre de soldadura apropiado al proceso de soldadura de acuerdo con los defectos de rendimiento del propio material base, para así mejorar la eficiencia de la soldadura.
A nivel visual, se mejoran deliberadamente la resistencia al agrietamiento, la resistencia a la fatiga, la resistencia a la corrosión, la resistencia al desgaste y otros aspectos de la soldadura.
Además, la soldadura por hilo láser puede ser una soldadura apilada multicanal, porque puede lograr una soldadura de penetración profunda con un efecto de orificio pequeño, lo que se puede lograr.
La fusión completa de las dos capas inferiores del cordón de soldadura evita graves defectos de falta de fusión, lo que permite soldar juntas de gran espesor.
Cuandocable láserPara la soldadura fuerte, el láser generalmente utiliza un láser semiconductor de alta potencia, como se muestra en la Figura 4.
En el alambre de soldadura, solo una cantidad muy pequeña de láser actuará sobre la soldadura y fundirá una pequeña cantidad de metal en la superficie de la soldadura, y el baño de fusión casi se funde por fusión.
El alambre de soldadura se forma, por lo que el rendimiento de la soldadura depende principalmente de la composición elemental y la proporción del alambre de soldadura y del alambre de soldadura fundido en la soldadura.
El objetivo principal de la soldadura fuerte por hilo láser es lograr una determinada resistencia de la unión soldada.
Y el sellado, y la soldadura fuerte por hilo láser no puede ser soldadura apilada multicanal, las dos capas superior e inferior de la soldadura básicamente no pueden ser sólidas.
Ahora que la unión está completamente fusionada, sus propiedades mecánicas son muy deficientes.
Campo de aplicación de la soldadura láser por hilo
Con el desarrollo de la tecnología de soldadura por hilo láser y el aumento del límite de potencia del láser, el rango de aplicación desoldadura láser de relleno de alambre
Cada vez más extenso, principalmente en los siguientes aspectos:
Soldadura láser de aleación de aluminio mediante hilo
En general, debido a que la aleación de aluminio en sí tiene una alta reflectividad al láser y una alta conductividad térmica, la aleación de aluminio se suelda con láser.
Cuando la potencia del láser requerida es grande, esto provocará una evaporación y pérdida por combustión importantes de los elementos de bajo punto de ebullición en las aleaciones de aluminio (como Mg, Zn, etc.).
Al mismo tiempo, la baja tensión superficial del metal fundido afecta las características de solidificación de la soldadura, y estas razones darán lugar a la existencia de soldadura láser de aleaciones de aluminio.
Muchos problemas —malas propiedades mecánicas de las uniones soldadas, mala formación de la soldadura, porosidad y grietas graves—. En su lugar, se utiliza un láser para rellenar el alambre.
Soldar aleación de aluminio mejorará significativamente estos problemas:
①La soldadura por hilo láser puede mejorar la depresión de la superficie de soldadura, mejorando eficazmente la soldadura.Tipo, y la salpicadura del proceso de soldadura es pequeña;
②La adición de alambre de soldadura no solo puede afectar la orientación cristalina de los cristales cilíndricos en la soldadura, sino también diluir la soldadura.La interfaz cristalina generada por el crecimiento relativo del cristal columnar central mejora la formación de la soldadura y también mejora la tasa de absorción del material al láser.
Con el aumento del ancho de fusión, la microdureza disminuye ligeramente, y la resistencia a la tracción y el alargamiento de la unión serán significativos bajo los parámetros de proceso optimizados.
Mejorar; (3) La soldadura con parámetros de proceso adecuados puede obtener ausencia de defectos internos evidentes, microdureza de HV60 o superior y zona afectada por el calor (ZAC) de la unión sin defectos internos obvios.
No se observa un ablandamiento evidente de la junta soldada en la zona, y la fractura se produce en la zona del material base durante el ensayo de tracción.
Soldadura láser de metales diferentes mediante hilo
Para algunos entornos de trabajo exigentes o en función de consideraciones de costes, a menudo es necesario tener varios aspectos de una pieza de trabajo al mismo tiempo.
Propiedades especiales, como resistencia a la corrosión, alta resistencia específica, resistencia al calor, resistencia al desgaste, alta conductividad, buena disipación de calor, etc., pero la gran mayoría
Los materiales metálicos no pueden tener varias propiedades especiales más destacadas al mismo tiempo, y los materiales metálicos con propiedades especiales a menudo
Escaso y caro, no se puede utilizar en grandes cantidades, por lo que si se puede fabricar una variedad de materiales con propiedades especiales para lograr una conexión efectiva, entonces
Puede cumplir con los requisitos de uso. La diferencia en las propiedades físicas y químicas de los materiales metálicos diferentes es generalmente grande, lo cual es inevitable en el proceso de soldadura.
La formación de compuestos intermetálicos, que tienen un gran impacto en el rendimiento de las uniones soldadas, los compuestos intermetálicos frágiles harán que la soldadura sea muy fácil de producir.
Es muy difícil utilizar directamente un solo láser para soldar uniones de metales diferentes, y su estabilidad de proceso es difícil de controlar.
Dificultad en la reproducción. Un gran número de académicos y expertos han descubierto que la soldadura por hilo láser es relativamente buena para soldar metales diferentes, y la elección es apropiada.
El alambre de relleno puede inhibir la formación de compuestos intermetálicos hasta cierto punto y puede mejorar en gran medida la mecánica de las uniones soldadas.
Actuación:
①La unión solapada de Mg/Cu soldada mediante soldadura láser por relleno de alambre se puede formar correctamente bajo parámetros de proceso adecuados.La resistencia máxima al corte de las uniones de metales diferentes con cierta resistencia puede alcanzar los 164,2 MPa, lo que representa el 64 % del metal base de aleación de magnesio.
② Se estudia la soldadura de juntas solapadas y a tope de Al/Ti, y los resultados muestran que el proceso de soldadura es estable y se forma cuando se utiliza un punto de luz rectangular.Hermoso, amplio rango de parámetros de proceso, alta calidad de soldadura, su resistencia a la tracción máxima alcanza el 94% del metal base de aleación de aluminio;Mejorar la formación de la soldadura.En piezas de trabajo con fines de apoyo, si la soldadura colapsa, su espesor efectivo se reducirá y las propiedades mecánicas se verán reducidas si la soldadura se adhiere.
Esto provocará una concentración de tensiones en el borde de la soldadura y las propiedades mecánicas se reducirán. Para la pieza de trabajo con requisitos estéticos, si la soldadura colapsa
Enganchar o morder el borde puede tener un impacto visual grave y es inaceptable. Para lograr una soldadura completa, se utiliza soldadura láser por hilo.
Es un método muy bueno, porque el alambre de soldadura se fusiona con el baño de fusión, lo que puede aumentar eficazmente el volumen del baño de fusión y, por lo tanto, asegurar que la soldadura sea completa.
Defecto en el borde de la mordida.
Para la pieza de trabajo con una gran separación entre juntas (generalmente≥0,3 mm), la soldadura láser simple es difícil de lograr una conexión efectiva y solo se puede rellenar.
Se puede añadir material para rellenar el hueco de la soldadura, por lo que la soldadura por hilo láser es una solución muy eficaz.
Soldadura de filete de espacio estrecho
La soldadura láser de relleno de alambre de espacio estrecho puede lograr la soldadura efectiva de placas medianas y gruesas utilizando láseres de potencia pequeña y media, no solo agregando soldadura
El alambre modifica la composición y la estructura del metal de soldadura, mejora el rendimiento general de la unión soldada y también mejora la pendiente de la soldadura láser individual.
La adaptabilidad y la tolerancia a fallos de la holgura de la boca, y la zona afectada por el calor de la soldadura es estrecha, y la tensión de la junta soldada también es pequeña, lo que tiene una gran utilidad.
Por lo tanto, en los últimos años, muchos expertos y académicos han llevado a cabo investigaciones relevantes al respecto:
①Utilizando un láser de espacio estrecho para rellenar múltiples canales con alambreEl método de soldadura soldó una placa de acero marino Q345D de 40 mm de espesor, los resultados muestran que los parámetros de proceso de soldadura adecuados pueden obtener una buena forma,
La junta soldada no presenta porosidad ni defectos como la falta de fusión, la tenacidad al impacto del centro de la soldadura es buena y la resistencia a la tracción de la soldadura es superior a la del material base;
②El acero del rotor de 50 mm de espesor se soldó mediante soldadura multipaso con relleno de alambre láser de espacio estrecho, y los resultados mostraron que los parámetros del proceso de soldadura eran adecuados.
Puede obtener una buena conformación, sin defectos como la falta de fusión de la pared lateral, la tenacidad al impacto de la unión se reduce, pero su resistencia a la tracción es mayor que la de la matriz.
Madera;③Se estudia la soldadura por láser de relleno de alambre de espacio estrecho de una aleación de aluminio 5083 de 20 mm de espesor, y los resultados muestran que los parámetros apropiados del proceso de soldadura
Se puede obtener una unión soldada con menos poros y sin defectos como la falta de fusión.
Casos de aplicación y recomendaciones sobre equipos y parámetros de proceso.
1. Casos de aplicación
Mejorar la formación de soldadura
Requisitos: Soldadura de acero inoxidable de 1 mm y 3 mm; la costura de soldadura debe estar libre de porosidad y el moldeado debe ser bueno.
Equipo: RFL-C4000 (diámetro del núcleo de fibra 200μm), alimentador de alambre, cabezal de soldadura.
Tabla 5. Recomendaciones sobre la forma y el tamaño de la ranura.
Resultados: El moldeo fue bueno y la soldadura no presentó porosidad, como se muestra en la Figura 5.
Figura 5. Formación de la soldadura y morfología de la sección transversal.
Soldadura multipaso con relleno de alambre láser de espacio estrecho
Requisitos: Placa de acero marino Q345 de 18 mm de espesor soldada, que requiere menos orificios de soldadura, sin falta de fusión, unión a tracción.
Su resistencia es superior a la del material base y la soldadura se realiza de mejor calidad.
Equipo: RFL-C6000 (diámetro del núcleo de fibra 400)μm), alimentador de alambre, cabezal de soldadura.
Parámetros del proceso: el cordón de soldadura debe estar biselado, el tamaño del bisel se muestra en la Figura 6, y otros parámetros del proceso de soldadura se muestran en la Tabla 2.
Figura 6 Tamaño de la ranura
Resultados: El moldeo fue bueno, no hubo falta de fusión y la soldadura básicamente no tenía porosidad, como se muestra en la Figura 7, y se realizó la prueba de tracción.
Se ha demostrado que la soldadura se rompe en el material base, lo que indica que la resistencia a la tracción de la unión es mayor que la del material base.
FIG. 7 Diagrama metalográfico de la sección transversal de la soldadura
2. Sugerencia de equipo y parámetros del proceso
Mejorar la formación y la calidad de la soldadura.
Para la soldadura por hilo láser de juntas a tope de materiales comunes, con el fin de mejorar la formación de la soldadura, generalmente se recomienda que el diámetro del núcleo del láser y de la fibra,
El cabezal de soldadura debe configurarse de manera que el diámetro del punto de enfoque esté entre 0,4 mm y 0,6 mm, y el alambre de soldadura debe seleccionarse con el grado adecuado.
Otros parámetros de soldadura se muestran en la Tabla 2 y la Tabla 3.
Soldadura multipaso con relleno de alambre láser de espacio estrecho
Para la soldadura multipaso de relleno de alambre láser de espacio estrecho de placas de espesor medio, generalmente se recomienda que el diámetro del punto de enfoque sea de 0,6 mm a 1,0 mm, y
Y el alambre de soldadura debe elegirse del grado apropiado, además, el tamaño de la ranura de la junta debe tener un diseño razonable, el tamaño de la ranura no puede ser demasiado grande,
De lo contrario, es fácil que se produzca una falta de fusión dentro de la soldadura, y el tamaño de ranura generalmente recomendado se muestra en la Tabla 5; el número de cordones debe basarse en el máximo de la junta.
Para determinar el espesor grande, se recomienda utilizar la capacidad máxima de soldadura del equipo para determinar la primera soldadura inferior, después de cada profundidad de una
Generalmente de 3 mm a 5 mm; en cuanto a los parámetros del proceso de soldadura utilizados para cada cordón, es necesario basarse en la profundidad de soldadura requerida y cuando
Se determina el ancho del cordón de soldadura frontal. Cuando el ancho del cordón de soldadura es mayor, se debe aumentar moderadamente la cantidad de desenfoque para evitar que la pared lateral no se fusione.
Fecha de publicación: 3 de abril de 2025
