O que é soldagem a laser? O desenvolvimento atual detecnologia de soldagem a laser? Quais campos podemtecnologia de soldagem a laser ser aplicado a? O que é soldagem a laser?
Simplificando, a soldagem a laser consiste em aquecer a superfície da peça de trabalho com radiação laser, o calor da superfície se difunde para o interior por meio da condução de calor e, então, controlando a largura, a energia, a potência de pico, a frequência de repetição e outros parâmetros do pulso do laser, a peça de trabalho é derretida para formar um banho específico, de modo a obter a soldagem.
A soldagem a laser pode minimizar a quantidade de calor de entrada necessária, a faixa de alterações metalográficas na zona afetada pelo calor é pequena e a deformação causada pela condução de calor também é a menor.
Soldagem sem contato minimiza o desgaste e a deformação do equipamento. O feixe de laser é fácil de focalizar, alinhar e ser guiado por instrumentos ópticos. Ele pode ser posicionado a uma distância adequada da peça de trabalho e pode ser redirecionado entre as ferramentas ou obstáculos ao redor da peça de trabalho.
O feixe de laser pode ser focado em uma área muito pequena, permitindo a soldagem de peças pequenas e próximas. A gama de materiais soldáveis é ampla, e diversos materiais heterogêneos também podem ser unidos entre si.
A soldagem de alta velocidade é fácil de realizar com automação, podendo ser controlada digitalmente ou por computador. Ao soldar arames finos ou de diâmetro fino, não há problemas como a fusão reversa.
Índice:
Estado de desenvolvimento de tecnologia de soldagem a laser
Soldagem a laser eficiente de cobre e ligas de cobre
Soldagem a laser de liga de alumínio
A aplicação atual de tecnologia de soldagem a laser em vários campos
Aplicação de tecnologia de soldagem a laser na área de fabricação de automóveis
A tendência de desenvolvimento de tecnologia de soldagem a laser
Estado de desenvolvimento detecnologia de soldagem a laser：
Tecnologia de soldagem a laser foi desenvolvida juntamente com o desenvolvimento da tecnologia laser. Nos últimos anos, novas fontes de luz, como lasers azuis, lasers verdes e lasers de femtossegundo, bem como novos processos, como soldagem swing e soldagem a ponto com anel regulável ARM (modo de anel ajustável), têm sido continuamente introduzidos, solucionando de forma inovadora alguns problemas de soldagem na produção industrial, o que permitiu que a soldagem a laser fosse rapidamente promovida e desenvolvida em diversos campos da produção industrial.
Metaltecnologia de soldagem a laser：
A alta densidade de energia do laser permite soldar alguns materiais metálicos difíceis de soldar, mas ainda existem alguns problemas com a soldagem de materiais altamente refletivos, como ouro, prata, cobre, alumínio e outros materiais metálicos diferentes. Os principais motivos incluem:
1. Com alta refletância e alta condutividade térmica, a soldagem a laser requer uma maior potência inicial;
2. No processo de soldagem a laser de alta potência, ele é mais sensível a mudanças no estado da superfície do material, o que leva à má formação de juntas de solda/soldas.；
3. A velocidade da soldagem a laser é rápida, o que leva a defeitos de soldagem, como poros dentro da solda, especialmente em alumínio e ligas de alumínio.
Soldagem a laser eficiente de cobre e ligas de cobre:
O cobre possui excelente condutividade elétrica e térmica e é amplamente utilizado na fabricação de produtos eletrônicos e veículos elétricos. Entre eles, motores elétricos, baterias, sensores, chicotes elétricos e terminais são os produtos mais utilizados.
No passado, a soldagem a laser de materiais metálicos dependia principalmente de lasers infravermelhos. No entanto, a condutividade térmica do cobre é muito alta, quase 5 vezes a do ferro puro e 1,7 vezes a do alumínio puro. A taxa de absorção do cobre pelos lasers infravermelhos é baixa. O uso de lasers infravermelhos para soldagem linear apresenta uma janela de processo instável e a maior flutuação da profundidade de fusão. Propenso a respingos de soldagem, respingos de metal fundido, poros e grandes flutuações na profundidade de penetração, entre outros problemas.
Portanto, após o surgimento de lasers de comprimento de onda curto e alta potência, a soldagem a laser visível e a soldagem composta tornaram-se métodos de processamento ideais para materiais altamente refletivos, como cobre e ligas de cobre.
1. Soldagem a laser verde:
O laser verde é um tipo de luz visível com comprimento de onda de 500 a 560 nm. A taxa de absorção do cobre em luz verde com comprimento de onda de λ = 515 nm chega a 40%, o que é cerca de 8 vezes a taxa de absorção da luz infravermelha de cerca de 1 µm, e a eficiência de acoplamento de energia é maior, além de reduzir a sensibilidade ao grau de oxidação da superfície.
O uso do laser verde pode reduzir significativamente a potência limite da soldagem de fusão profunda de cobre. A quantidade de partículas derretidas e respingos na superfície da solda é pequena e praticamente não é afetada pela velocidade de soldagem. Se você aumentar a varredura do feixe, o desfoque do feixe e a modulação correta da potência do laser, a qualidade da soldagem pode ser significativamente melhorada. Embora o número de defeitos na solda seja bastante reduzido, a superfície da solda será mais regular e uniforme.
2. Soldagem a laser azul:
Quanto menor o comprimento de onda, maior a energia do fóton, o que contribui para melhorar a taxa de absorção do material pelo laser. O comprimento de onda do laser azul é de 400 nm a 500 nm. O laser semicondutor à base de nitreto de gálio pode produzir diretamente um laser com comprimento de onda de 450 nm sem duplicação de frequência. Possui as vantagens de estrutura simples, fácil de usar, eficiência de conversão eletro-óptica e alta taxa de absorção.
Em comparação com os lasers de fibra comumente utilizados em processamento industrial, os lasers azuis apresentam um aumento de 10 a 60% na taxa de absorção de materiais metálicos a 450 nm, especialmente para cobre, ouro e outros materiais metálicos altamente refletivos. O aumento na taxa de absorção é mais evidente. Foi verificado que o consumo de energia necessário para a soldagem de cobre é 84% menor do que o dos lasers infravermelhos, o que significa que, enquanto os lasers infravermelhos requerem 10 W de potência para soldar cobre, o uso de lasers azuis requer apenas cerca de 1 kW ou 0,5 kW de potência.
3. Soldagem composta de feixe duplo:
Utiliza-se o processo de soldagem de compósitos de feixe duplo infravermelho-visível. Através de um laser visível de baixa potência, o laser infravermelho pode realizar a soldagem forçada de cobre por fusão profunda quando a potência limite da soldagem por fusão profunda é menor, reduzindo significativamente o respingo de solda. O custo do equipamento é baixo e a qualidade da soldagem é alta. Considera-se que apresenta vantagens notáveis e boas perspectivas de aplicação.
Soldagem a laser de liga de alumínio:
Ao soldar ligas de alumínio com feixes de laser convencionais de foco único, os poros são um defeito comum. As principais causas da formação de poros em ligas de alumínio são:
1. O banho de soldagem e o buraco da fechadura vibram violentamente e são fáceis de colapsar e estabilizar, formando poros;
2. A solubilidade do hidrogênio na liga de alumínio diminui drasticamente com a redução da temperatura, resultando na precipitação de hidrogênio supersaturado durante o processo de solidificação, formando poros de hidrogênio. A presença de poros pode causar concentração de tensões na solda, o que, por sua vez, causa trincas na solda durante o processo de solidificação.
Soldagem por oscilação a laser: durante o processo de soldagem, o feixe de luz se move ao longo da direção da solda e oscila em várias formas, como linhas circulares, em formato de 8 e espirais ao mesmo tempo.
Atualmente, a soldagem por oscilação do feixe é realizada principalmente por meio de um galvanômetro que suporta lasers de alta potência. A área de ação do feixe na soldagem por oscilação do laser aumenta, o que aumenta a área do furo de fechadura e do banho, bem como o tamanho da raiz do banho, melhora a estabilidade do furo de fechadura e do banho e tem um efeito significativo na redução de defeitos como má fusão e bordas cortantes. Ao mesmo tempo, a agitação do banho pelo feixe oscilante acelera a convecção do banho, o que aumenta a velocidade de escape das bolhas de ar no banho e reduz a porosidade.
A aplicação atual detecnologia de soldagem a laserem vários campos:
O laser é usado para soldagem, não depois do corte, e é usado em vários campos, como moldes, personagens publicitários, óculos, joias, etc., em uma escala muito limitada. Nos últimos anos, com a melhoria contínua da potência do laser, mais importante, os lasers semicondutores e os lasers de fibra desenvolveram gradualmente cenários de aplicação de soldagem a laser, quebrando o gargalo técnico original da soldagem a laser e abrindo um novo espaço de mercado.
Aplicação detecnologia de soldagem a laserna área de fabricação de automóveis:
Na produção de veículos,tecnologia de soldagem a laser É usado principalmente na soldagem a laser de chapas de aço espessas, soldagem a laser de conjuntos de automóveis e subsistemas, soldagem a laser de peças de veículos e outros processos. A aplicação detecnologia de soldagem a laser por fabricantes de automóveis em alguns países da Europa e dos Estados Unidos começou relativamente cedo, na década de 1980. Marcas conhecidas de produção de automóveis, como Audi, Mercedes-Benz e General Motors, começaram a introduzir a tecnologia de soldagem a laser na fabricação de veículos naquela época, o que promoveu a aplicação e o desenvolvimento aprofundados da tecnologia de soldagem a laser no setor de fabricação de veículos.
A tendência de desenvolvimento detecnologia de soldagem a laser：
Com o desenvolvimento e os avanços da tecnologia de soldagem, sua singularidade foi ainda mais demonstrada no processo de pesquisa e desenvolvimento detecnologia de soldagem a laserA tecnologia de soldagem a laser permite realizar a soldagem rápida e eficiente de materiais metálicos. No momento em que o feixe de laser é gerado, devido às suas próprias características de alta focalização, pode resultar em uma densidade de potência extremamente alta contida no feixe de laser, o que permite que o feixe de laser libere uma grande quantidade de energia térmica em um período de tempo extremamente curto, melhorando significativamente a eficiência da soldagem e garantindo a qualidade da soldagem.
Devido às vantagens da soldagem instantânea detecnologia de soldagem a laser, possui uma gama muito ampla de perspectivas de aplicação. No processo de aplicação prática detecnologia de soldagem a laser, quando o feixe de laser ilumina diretamente a superfície do material metálico, ele não afeta a superfície do material metálico fora da área de irradiação, portanto, não causa maiores danos à superfície do material metálico durante o processo de soldagem e, após a conclusão do processo de soldagem, não há necessidade de processamento de superfície relacionado, o que tornatecnologia de soldagem a laser é particularmente adequado para processar a superfície de várias peças de precisão, para que operações de soldagem mais difíceis também possam ser realizadas rapidamente.
Além disso, nas especificações técnicas de soldagem anteriores, geralmente é estipulado que os requisitos de material para todos os materiais de soldagem devem ser os mesmos e comtecnologia de soldagem a laser, não há necessidade de grandes restrições quanto ao material do material de soldagem, portanto, mesmo que seja um material de soldagem com materiais diferentes,tecnologia de soldagem a laser pode ser usado para facilitar a soldagem. Pode-se dizer que o desenvolvimento e a ampla aplicação da tecnologia de soldagem a laser não apenas superaram efetivamente os problemas da tecnologia de soldagem tradicional, como também reduziram a dificuldade das operações de soldagem tradicionais.
Após mais de meio século de desenvolvimento detecnologia de soldagem a laser, seu nível técnico também se tornou cada vez mais perfeito e gradualmente tem sido amplamente utilizado em mais e mais campos industriais.
Nos campos de aplicação da indústria aeroespacial, instrumentação eletrônica, fabricação de máquinas, metalurgia do ferro e do aço, fabricação de automóveis, equipamentos médicos e outras indústrias,tecnologia de soldagem a laser está desempenhando uma função cada vez mais importante. Por exemplo, na produção de peças automotivas,tecnologia de soldagem a laser pode ser usado para processar e produzir as partes cobertas do veículo, e países avançados como os Estados Unidos e o Japão também aplicaramtecnologia de soldagem a laser para a produção de peças de aviação em um ambiente de nitrogênio puro.