Qu’est-ce que le soudage laser ?Le soudage laser expliqué !Tout ce que vous devez savoir sur le soudage laser, y compris le principe clé et les principaux paramètres du processus !
De nombreux clients ne comprennent pas les principes de fonctionnement de base de la machine de soudage laser, et encore moins le choix de la bonne machine de soudage laser. Cependant, Mimowork Laser est là pour vous aider à prendre la bonne décision et vous fournir une assistance supplémentaire pour vous aider à comprendre le soudage au laser.
Qu’est-ce que le soudage laser ?
Le soudage au laser est un type de soudage par fusion, utilisant le faisceau laser comme source de chaleur de soudage, le principe du soudage consiste à stimuler le milieu actif, formant une oscillation de cavité résonante, puis à se transformer en faisceau de rayonnement stimulé, lorsque le faisceau et la pièce à travailler se touchent, l'énergie est absorbée par la pièce à travailler, lorsque la température atteint le point de fusion du matériau peut être soudé.
Selon le mécanisme principal du pool de soudage, le soudage au laser comporte deux mécanismes de soudage de base : le soudage par conduction thermique et le soudage par pénétration profonde (trou de serrure).La chaleur générée par le soudage par conduction thermique est diffusée vers la pièce à travailler par transfert de chaleur, de sorte que la surface de soudure fond, sans qu'il y ait de vaporisation, ce qui est souvent utilisé dans le soudage de composants minces à basse vitesse.Le soudage par fusion profonde vaporise le matériau et forme une grande quantité de plasma.En raison de la chaleur élevée, il y aura des trous à l’avant de la piscine en fusion.Le soudage par pénétration profonde est le mode de soudage laser le plus largement utilisé, il peut souder la pièce à fond et l'énergie d'entrée est énorme, ce qui conduit à une vitesse de soudage rapide.
Paramètres de processus dans le soudage laser
De nombreux paramètres de processus affectent la qualité du soudage laser, tels que la densité de puissance, la forme d'onde de l'impulsion laser, la défocalisation, la vitesse de soudage et le choix du gaz de protection auxiliaire.
Densité de puissance laser
La densité de puissance est l’un des paramètres les plus importants dans le traitement laser.Avec une densité de puissance plus élevée, la couche superficielle peut être chauffée jusqu'au point d'ébullition en une microseconde, ce qui entraîne une grande quantité de vaporisation.Par conséquent, la densité de puissance élevée est avantageuse pour les processus d’enlèvement de matière tels que le perçage, la découpe et la gravure.Pour une faible densité de puissance, il faut plusieurs millisecondes pour que la température de surface atteigne le point d'ébullition, et avant que la surface ne se vaporise, le fond n'atteint le point de fusion, ce qui permet de former facilement une bonne soudure de fusion.Par conséquent, sous forme de soudage laser à conduction thermique, la plage de densité de puissance est de 104 à 106 W/cm2.
Forme d'onde d'impulsion laser
La forme d'onde de l'impulsion laser est non seulement un paramètre important pour distinguer l'enlèvement de matière de la fusion de matière, mais également un paramètre clé pour déterminer le volume et le coût de l'équipement de traitement.Lorsque le faisceau laser de haute intensité est projeté sur la surface du matériau, la surface du matériau aura 60 à 90 % de l'énergie laser réfléchie et considérée comme une perte, en particulier l'or, l'argent, le cuivre, l'aluminium, le titane et d'autres matériaux qui ont forte réflexion et transfert de chaleur rapide.La réflectance d'un métal varie avec le temps lors d'une impulsion laser.Lorsque la température de surface du matériau atteint le point de fusion, la réflectance diminue rapidement et lorsque la surface est à l'état de fusion, la réflectance se stabilise à une certaine valeur.
Largeur d'impulsion laser
La largeur d’impulsion est un paramètre important du soudage laser pulsé.La largeur d'impulsion a été déterminée par la profondeur de pénétration et la zone affectée par la chaleur.Plus la largeur d'impulsion était longue, plus la zone affectée thermiquement était grande et la profondeur de pénétration augmentait avec la moitié de la puissance de la largeur d'impulsion.Cependant, l'augmentation de la largeur d'impulsion réduira la puissance de crête, de sorte que l'augmentation de la largeur d'impulsion est généralement utilisée pour le soudage par conduction thermique, ce qui donne une taille de soudure large et peu profonde, particulièrement adaptée au soudage par recouvrement de plaques fines et épaisses.Cependant, une puissance de crête plus faible entraîne un apport de chaleur excessif, et chaque matériau possède une largeur d'impulsion optimale qui maximise la profondeur de pénétration.
Quantité de défocalisation
Le soudage au laser nécessite généralement une certaine défocalisation, car la densité de puissance du centre du point au foyer laser est trop élevée, ce qui facilite l'évaporation du matériau de soudage dans les trous.La répartition de la densité de puissance est relativement uniforme dans chaque plan éloigné du foyer laser.
Il existe deux modes de défocalisation :
Défocalisation positive et négative.Si le plan focal est situé au-dessus de la pièce, il s'agit d'une défocalisation positive ;sinon, c'est une défocalisation négative.Selon la théorie de l'optique géométrique, lorsque la distance entre les plans de défocalisation positif et négatif et le plan de soudage est égale, la densité de puissance sur le plan correspondant est approximativement la même, mais en fait, la forme du bain de fusion obtenue est différente.Dans le cas d'une défocalisation négative, une plus grande pénétration peut être obtenue, ce qui est lié au processus de formation d'un bain de fusion.
Vitesse de soudage
La vitesse de soudage détermine la qualité de la surface de soudage, la profondeur de pénétration, la zone affectée par la chaleur, etc.La vitesse de soudage affectera l’apport de chaleur par unité de temps.Si la vitesse de soudage est trop lente, l'apport de chaleur est trop élevé, ce qui entraîne une brûlure de la pièce.Si la vitesse de soudage est trop rapide, l'apport de chaleur est trop faible, ce qui entraîne un soudage partiel et inachevé de la pièce.La réduction de la vitesse de soudage est généralement utilisée pour améliorer la pénétration.
Gaz de protection contre les coups auxiliaire
Le gaz de protection contre les coups auxiliaire est une procédure essentielle dans le soudage laser haute puissance.D'une part, pour empêcher les matériaux métalliques de pulvériser et de contaminer le miroir de focalisation ;D'autre part, il s'agit d'éviter que le plasma généré lors du processus de soudage ne se concentre trop et que le laser n'atteigne la surface du matériau.Dans le processus de soudage au laser, l'hélium, l'argon, l'azote et d'autres gaz sont souvent utilisés pour protéger le bain de fusion, afin d'empêcher l'oxydation de la pièce dans l'ingénierie de soudage.Des facteurs tels que le type de gaz protecteur, la taille du flux d'air et l'angle de soufflage ont un grand impact sur les résultats du soudage, et différentes méthodes de soufflage auront également un certain impact sur la qualité du soudage.
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(Utilisation détaillée et guide sur le refroidisseur d'eau, vous pouvez consulter :Mesures de mise hors gel pour le système laser CO2)
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Heure de publication : 22 décembre 2022