A soldagem a laser pode ser realizada por geradores de laser contínuos ou pulsados. O princípio da soldagem a laser pode ser dividido em soldagem por condução de calor e soldagem por fusão profunda a laser. A densidade de potência inferior a 104~105 W/cm² é considerada soldagem por condução de calor. Nesse momento, a profundidade de fusão e a velocidade de soldagem são lentas. Quando a densidade de potência é superior a 105~107 W/cm², a superfície metálica é côncava em "buracos de fechadura" sob a ação do calor, formando a soldagem por fusão profunda, que possui as características de alta velocidade de soldagem e grande relação profundidade-largura.
Hoje, abordaremos principalmente o conhecimento dos principais fatores que afetam a qualidade da soldagem por fusão profunda a laser
1. Potência do laser
Na soldagem por fusão profunda a laser, a potência do laser controla tanto a profundidade de penetração quanto a velocidade de soldagem. A profundidade da solda está diretamente relacionada à densidade de potência do feixe e é uma função da potência do feixe incidente e do ponto focal do feixe. De modo geral, para um feixe de laser de determinado diâmetro, a profundidade de penetração aumenta com o aumento da potência do feixe.
2. Ponto Focal
O tamanho do ponto do feixe é uma das variáveis mais importantes na soldagem a laser, pois determina a densidade de potência. No entanto, medi-lo é um desafio para lasers de alta potência, embora existam muitas técnicas de medição indireta disponíveis.
O tamanho do ponto limite de difração do foco do feixe pode ser calculado de acordo com a teoria da difração, mas o tamanho real do ponto é maior que o valor calculado devido à fraca reflexão focal. O método de medição mais simples é o método do perfil de isotemperatura, que mede o diâmetro do ponto focal e a perfuração após o papel espesso ser queimado e penetrado através da placa de polipropileno. Este método, por meio da prática de medição, domina o tamanho da potência do laser e o tempo de ação do feixe.
3. Gás protetor
O processo de soldagem a laser frequentemente utiliza gases de proteção (hélio, argônio, nitrogênio) para proteger a poça de fusão, evitando a oxidação da peça de trabalho durante o processo de soldagem. A segunda razão para o uso de gás de proteção é proteger a lente de foco da contaminação por vapores metálicos e da pulverização catódica por gotículas de líquido. Especialmente na soldagem a laser de alta potência, o ejeto se torna muito potente, sendo necessário proteger a lente. O terceiro efeito do gás de proteção é que ele é muito eficaz na dispersão da blindagem de plasma produzida pela soldagem a laser de alta potência. O vapor metálico absorve o feixe de laser e se ioniza em uma nuvem de plasma. O gás de proteção ao redor do vapor metálico também se ioniza devido ao calor. Se houver muito plasma, o feixe de laser é de alguma forma consumido pelo plasma. Como segunda energia, o plasma existe na superfície de trabalho, o que torna a profundidade da solda mais rasa e a superfície da poça de solda mais ampla.
Como escolher o gás de proteção adequado?
4. Taxa de absorção
A absorção do laser pelo material depende de algumas propriedades importantes do material, como taxa de absorção, refletividade, condutividade térmica, temperatura de fusão e temperatura de evaporação. Dentre todos os fatores, o mais importante é a taxa de absorção.
Dois fatores afetam a taxa de absorção do material pelo feixe de laser. O primeiro é o coeficiente de resistência do material. Verifica-se que a taxa de absorção do material é proporcional à raiz quadrada do coeficiente de resistência, e o coeficiente de resistência varia com a temperatura. Em segundo lugar, o estado da superfície (ou acabamento) do material tem uma influência importante na taxa de absorção do feixe, o que tem um efeito significativo no efeito da soldagem.
5. Velocidade de soldagem
A velocidade de soldagem tem grande influência na profundidade de penetração. Aumentar a velocidade tornará a profundidade de penetração mais rasa, mas uma velocidade muito baixa levará à fusão excessiva dos materiais e à soldagem da peça. Portanto, existe uma faixa de velocidade de soldagem apropriada para um determinado material com determinada potência do laser e determinada espessura, e a profundidade máxima de penetração pode ser obtida com o valor de velocidade correspondente.
6. Distância focal da lente de foco
Uma lente de foco é geralmente instalada na cabeça da pistola de solda, geralmente com distância focal de 63 a 254 mm (diâmetro de 2,5 a 10"). O tamanho do ponto de foco é proporcional à distância focal; quanto menor a distância focal, menor o ponto. No entanto, a distância focal também afeta a profundidade de foco, ou seja, a profundidade de foco aumenta em sincronia com a distância focal. Portanto, uma distância focal curta pode melhorar a densidade de potência. No entanto, como a profundidade de foco é pequena, a distância entre a lente e a peça de trabalho deve ser mantida com precisão e a profundidade de penetração não é grande. Devido à influência de respingos e do modo laser durante a soldagem, a menor profundidade focal usada na soldagem real é geralmente de 126 mm (diâmetro de 5"). Uma lente com distância focal de 254 mm (diâmetro de 10") pode ser selecionada quando a costura é grande ou quando a solda precisa ser ampliada aumentando o tamanho do ponto. Nesse caso, uma maior potência de saída do laser (densidade de potência) é necessária para obter o efeito de furo de penetração profunda.
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Horário da postagem: 27/09/2022