Ventajas y desventajas de la soldadura láser

Ventajas y desventajas de la soldadura láser

Ventajas y desventajas de la soldadura láser En los últimos años, gracias a la continua exploración e innovación de los investigadores científicos, la soldadura láser se ha utilizado ampliamente en esta sociedad. La razón por la que se puede utilizar ampliamente debe tener sus ventajas, pero junto con las ventajas también hay desventajas. Ventajas y desventajas de la soldadura láser 1

Ventajas

1. El rayo láser enfocado tiene una alta densidad de potencia y una velocidad de calentamiento rápida, y puede lograr soldadura de penetración profunda y soldadura de alta velocidad. Debido al pequeño rango de calentamiento del láser, bajo las mismas condiciones de potencia y espesor de soldadura, la velocidad de soldadura es rápida, la zona afectada por el calor es pequeña y la tensión y deformación de la soldadura son pequeñas.

2. El láser puede emitirse y transmitirse, y puede propagarse a una distancia considerable en el espacio con muy poca atenuación. Puede usarse para soldar a largas distancias o en ciertas partes inaccesibles el láser puede pasar a través de fibras ópticas. , prismas y otras ópticas. Método de transmisión de flexión, deflexión, enfoque, especialmente adecuado para piezas pequeñas, piezas inaccesibles o soldadura a larga distancia.

3. Una máquina láser se puede utilizar para diferentes tareas en múltiples estaciones. Se puede utilizar para soldar, cortar, alear y tratar térmicamente.

4. El láser tiene poca pérdida en la atmósfera y puede atravesar objetos transparentes como el vidrio. Es adecuado para soldar materiales altamente tóxicos como aleaciones en recipientes sellados hechos de vidrio. El láser no se ve afectado por el láser electromagnético. campos y no tiene protección contra rayos X, no se requiere protección de vacío.

5. Puede soldar materiales que son difíciles de soldar con métodos de soldadura ordinarios, como metales de alto punto de fusión, e incluso puede usarse para materiales no metálicos como cerámica y vidrio orgánico: sin tratamiento térmico. Se requiere después de la soldadura y es adecuado para algunos materiales que son sensibles al aporte de calor de la soldadura.

Desventajas

Aunque la soldadura láser tiene muchas de las ventajas anteriores, también se han encontrado muchas deficiencias en la aplicación práctica de la soldadura láser:

1. Blindaje de plasma problema . En la soldadura láser, el material base se calienta, se funde y se vaporiza para formar un orificio profundo. El orificio se llena con vapor metálico y el gas metálico interactúa con el láser para formar una nube de plasma. La nube de plasma tiene fuertes capacidades de absorción y reflexión, lo que reduce la tasa de absorción del láser por materiales metálicos y reduce la tasa de utilización de la energía láser. Además, cuando la nube de plasma es muy fuerte, también puede producir un efecto de lente negativo en el láser, afectando gravemente el efecto de enfoque del rayo láser.

2. Puenteos deficientes y requisitos de alta precisión de sujeción de la soldadura. El diámetro del punto láser es pequeño, el área de efecto térmico es pequeña y la capacidad de formación de puentes es deficiente. Requiere una gran planitud y precisión en el centrado de la junta soldada. Cuando se utiliza soldadura láser, el ancho del espacio de la costura de soldadura no puede ser superior a 0 o 2 mm; de lo contrario, el láser atraviesa demasiados espacios y la pérdida de energía es muy grande.

Al mismo tiempo, cuando la planitud en ambos lados de la junta es demasiado pobre, se producirá una desalineación de la soldadura, lo que afectará gravemente la calidad de la soldadura. Esto plantea, por un lado, elevadas exigencias en la preparación de uniones láser y, por otro lado, una sujeción precisa y elevados requisitos técnicos en materia de sujeción, lo que aumenta las exigencias del proceso y los costes de soldadura. Es técnicamente difícil en aplicaciones industriales.

3. La dureza de la soldadura es alta y la tendencia a soldar grietas en caliente es alta. La densidad de potencia de la soldadura láser es muy alta, el área de efecto térmico es muy pequeña y el calor de entrada también es muy pequeño. Por lo tanto, el área de soldadura producirá una temperatura máxima y un gradiente de temperatura muy altos y el metal fundido en la costura de soldadura. Se solidificará y encogerá rápidamente, lo que tendrá dos efectos:

Primero, la dureza de la soldadura es muy alta, en ocasiones puede ser mucho mayor que la del metal base, lo que limita su aplicación en industrias especiales como ésta. como barcos; en segundo lugar, para algunos metales; en segundo lugar, para algunas piezas metálicas, especialmente después de un procesamiento profundo, existe una tendencia a que se produzcan grietas calientes en la pieza de trabajo después de soldar metal con alta tensión mecánica.

4. Depresiones y poros. En el proceso de soldadura láser, generalmente no se utilizan materiales de relleno. Debido a la existencia de un espacio en la cara del extremo del metal base, el metal en el orificio de penetración profunda se calienta y se vaporiza y, a veces, habrá una depresión en la soldadura después. soldadura. Cuando la velocidad de soldadura es alta, el vapor de metal formado por la soldadura escapa de la soldadura y permanece en la soldadura que se funde y solidifica rápidamente, formando poros.

5. Es muy difícil soldar metales altamente reflectantes como el aluminio y el cobre.

El aluminio, el cobre y sus aleaciones tienen una alta reflectividad al láser, alcanzando una reflectividad superior a 90 al principio. La mayor parte de la energía del láser se refleja, lo que dificulta la formación de orificios de soldadura de penetración profunda.

6. Una desventaja muy fatal del uso de soldadura láser es el alto costo del equipo de soldadura y la baja utilización de energía láser. Por ejemplo, la eficiencia total del láser es inferior a 20. Además, el funcionamiento de láseres de alta potencia consume enormes cantidades de costoso gas He y aumenta considerablemente los costes de producción.

Sin embargo, la profundidad de penetración de la soldadura láser no es proporcional al aumento de la potencia del láser. Tomando como ejemplo la soldadura de acero con bajo contenido de carbono, la profundidad de penetración de la soldadura es aproximadamente proporcional a '0 o 6 veces' de la. fuerza. Con una potencia del láser de 20 KW, la profundidad de penetración máxima es de 15 a 20 mm, y cuando la potencia alcanza los 90 KW, la profundidad de penetración máxima es de solo 45 mm.

Las razones principales son:

1. Cuando la profundidad de penetración aumenta aún más, el metal fundido en la pared lateral de la junta de soldadura se juntará a través de la junta, dificultando el paso de el láser;

2. Soldadura láser de alta potencia La soldadura láser de alta potencia producirá una gran cantidad de plasma, y ​​la eliminación del plasma es cada vez más difícil y el blindaje del láser se vuelve cada vez más difícil. cada vez más grave. El espejo de salida del láser se estresa debido al aumento de temperatura y el rendimiento de captación de luz empeorará cada vez más, especialmente si se utiliza durante mucho tiempo, el impacto será aún mayor.

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En comparación con otras tecnologías de soldadura, las principales ventajas de la soldadura láser son:

1. Velocidad rápida y gran profundidad, pequeña deformación.

2. La soldadura se puede realizar a temperatura normal o en condiciones especiales, y el equipo de soldadura es sencillo de instalar. Por ejemplo, cuando un láser pasa a través de un campo electromagnético, el haz no se desviará; el láser se puede soldar en vacío, aire y ciertos ambientes de gas, y se puede soldar a través de vidrio o materiales que sean transparentes al haz.

3. Puede soldar materiales refractarios, como titanio, cuarzo, etc., y también puede soldar materiales disímiles con buenos resultados.

4. Enfoque láser, alta densidad de potencia, soldadura en equipos de alta potencia, la relación profundidad-ancho puede alcanzar 5:1, hasta 10:1.

5. Se puede realizar microsoldadura. Después del enfoque, el rayo láser puede obtener un punto muy pequeño y puede posicionarse con precisión, lo que puede aplicarse a la soldadura de micro y pequeños grupos de piezas de trabajo en producción automatizada en masa. (El punto de luz mínimo puede alcanzar 0,1 mm)

6. Puede soldar piezas de difícil acceso e implementar soldadura a larga distancia sin contacto, lo que tiene una gran flexibilidad. Especialmente en los últimos años, la aplicación de la tecnología de procesamiento láser YAG en la tecnología de transmisión de fibra óptica y la popularización de los láseres continuos de fibra óptica han permitido que la tecnología de soldadura láser se promueva y aplique más ampliamente, facilitando la integración de la automatización.

7. El rayo láser es fácil de dividir según el tiempo y el espacio, puede dividir la luz y puede realizar procesamiento simultáneo de múltiples haces y procesamiento de múltiples estaciones, lo que proporciona las condiciones para una soldadura más precisa.

Sin embargo, la soldadura láser también tiene ciertas limitaciones:

1. Los requisitos para la precisión del ensamblaje de la pieza soldada y el requisito de que la posición del haz en la pieza de trabajo no pueda desplazarse significativamente . Esto se debe a que el tamaño del punto después del enfoque láser es pequeño y la costura de soldadura es estrecha, lo que es adecuado para agregar materiales metálicos de aportación. Si la precisión del ensamblaje de la pieza de trabajo o la precisión del posicionamiento de la viga no cumplen con los requisitos, es fácil causar defectos de soldadura.

2. El costo de los láseres y los sistemas relacionados es alto y la inversión única es grande.

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Cuáles son las ventajas y desventajas de la máquina de soldadura láser

1. Método de soldadura láser de la máquina de soldadura láser

La soldadura láser se puede dividir en soldadura por conducción de calor y soldadura de penetración profunda. El primero propaga el calor al interior de la pieza de trabajo mediante conducción térmica y solo se funde la superficie de soldadura. No hay una penetración completa dentro de la pieza de trabajo y básicamente no hay vaporización. Se utiliza principalmente para paredes delgadas de baja velocidad. Soldadura de materiales; este último no sólo penetra completamente el material, sino que también lo vaporiza para formar una gran cantidad de plasma. Debido al alto calor, se producirá el fenómeno del ojo de cerradura en el extremo frontal del charco fundido.

La soldadura de penetración profunda puede penetrar completamente la pieza de trabajo. Tiene las características de una gran energía de entrada y una velocidad de soldadura rápida, y es el modo de soldadura láser más utilizado.

2. Forma de la soldadura y microestructura de la soldadura láser

Debido al pequeño tamaño del punto producido por el láser, la zona afectada por el calor alrededor de la soldadura es mucho más pequeña que la de la soldadura normal. procesos, y la soldadura láser generalmente no requiere metal de aportación, por lo que la superficie de soldadura es continua y uniforme, y la apariencia es hermosa. Los defectos superficiales como poros y grietas son ideales para aplicaciones que requieren perfiles de soldadura altos. Aunque el área enfocada es relativamente pequeña, la densidad de energía del rayo láser es alta (normalmente de 103 a 108 W/cm2).

Durante el proceso de soldadura, el metal se calienta y enfría muy rápidamente. El gradiente de temperatura alrededor del baño fundido es relativamente grande, por lo que la resistencia de la unión suele ser mayor que la resistencia del metal base. Por el contrario, la plasticidad articular es relativamente baja. Actualmente, las técnicas de soldadura bifocales o híbridas pueden mejorar la calidad de las uniones.

3. Ventajas y desventajas de la soldadura láser

La razón por la que la soldadura láser recibe tanta atención es porque tiene ventajas únicas:

1. La soldadura láser puede lograr una resistencia de unión de alta calidad y una gran relación de aspecto, y la velocidad de soldadura es más rápida.

2. Dado que la soldadura láser no requiere un entorno de vacío, el control remoto y la producción automatizada se pueden lograr a través de lentes y fibras ópticas.

3. El láser tiene una gran densidad de potencia, tiene un buen efecto de soldadura en materiales difíciles de soldar (como titanio, cuarzo, etc.) y puede soldar materiales de diferentes propiedades.

Por supuesto, la soldadura láser también tiene sus desventajas:

1. Los componentes del láser y del sistema de soldadura son relativamente caros, por lo que los costes de inversión inicial y mantenimiento son superiores a los de procesos de soldadura tradicionales, y los beneficios económicos son menores.

2. Debido a la baja tasa de absorción del láser por los materiales sólidos, especialmente después de la aparición del plasma (el plasma absorbe el láser), la eficiencia de conversión de la soldadura láser suele ser baja (generalmente de 5 a 30).

3. Debido al pequeño enfoque de la soldadura láser, la precisión del equipo de unión de la pieza de trabajo es baja, la desviación del equipo es pequeña y el error de procesamiento es grande.

Con la popularidad de la soldadura láser y la producción comercial de láseres, el precio de los equipos láser ha bajado significativamente. El desarrollo de láseres de alta potencia y el desarrollo y aplicación de nuevos métodos de soldadura híbrida también han mejorado las deficiencias de la baja eficiencia de conversión de la soldadura láser.

Se cree que en un futuro próximo la soldadura láser sustituirá paulatinamente a los procesos de soldadura tradicionales (como la soldadura por arco y la soldadura por resistencia). Conviértete en el principal método de soldadura industrial. Como material nuevo, el acero inoxidable se utiliza ampliamente en la industria aeroespacial, piezas de automóviles y otros campos debido a su resistencia a la corrosión y su formabilidad.

La aplicación de la soldadura láser en acero inoxidable ocupa un lugar muy importante, especialmente en la industria de la automoción, donde todas las carrocerías de los automóviles se conectan mediante soldadura.

Sin embargo, debido a la influencia de muchos factores, el problema de la deformación por soldadura de las placas de acero inoxidable es prominente y difícil de controlar, lo que no favorece el desarrollo sostenible de campos relacionados. Por lo tanto, es de gran importancia fortalecer la investigación sobre la deformación de placas de acero inoxidable por soldadura láser.

Los peligros de la deformación de la soldadura y los principales factores que afectan la deformación de la soldadura

Los principales factores que afectan la deformación de la soldadura son la corriente de soldadura, el ancho del pulso y la frecuencia. A medida que aumenta la corriente de soldadura, aumenta el ancho de la soldadura y se producen salpicaduras gradualmente, lo que provoca oxidación y deformación de la superficie de la soldadura, acompañada de rugosidad cuando el ancho del pulso alcanza un cierto nivel, el ancho del pulso aumenta, lo que provoca la resistencia; del punto de soldadura para aumentar.

El consumo de energía de transferencia de calor en la superficie del material también aumentará. La evaporación hará que el líquido salpique del charco fundido, lo que hará que el área de la sección transversal de la junta de soldadura se vuelva más pequeña, lo que afectará la resistencia de la junta de soldadura.

El efecto de la frecuencia de soldadura sobre la deformación por soldadura de placas de acero inoxidable está estrechamente relacionado con el espesor de las placas de acero. Para placas de acero inoxidable de 0 y 5 mm, cuando la frecuencia alcanza 2 Hz, la tasa de superposición de soldadura es alta; cuando la frecuencia alcanza 5 Hz, la costura de soldadura se quema gravemente, la zona afectada por el calor se ensancha y la deformación es grande. Se puede observar que es imperativo fortalecer el control efectivo de la deformación de la soldadura.