¿Qué materiales se pueden soldar con láser?

Soldadura láser de aleaciones de aluminio

La principal dificultad en la soldadura láser de aluminio y sus aleaciones reside en su alta reflectividad al láser de Co2 de longitud de onda de 10,8pon. haz. Alta reflectividad del rayo láser de Co2 a una longitud de onda de 8 pon. El aluminio es un buen conductor del calor y la electricidad. La alta densidad de electrones libres lo convierte en un buen reflector de la luz. La reflectividad de la superficie alcanza más de 90 al principio, es decir, la soldadura de penetración profunda debe comenzar con una entrada menor. superior al 10% de energía, lo que requiere una elevada potencia de entrada para asegurar la densidad de potencia necesaria al inicio de la soldadura y la generación de pequeños agujeros. Su absorción del haz aumenta rápidamente, llegando incluso a 90. Por lo tanto, el proceso de soldadura puede desarrollarse sin problemas. Al soldar aluminio y sus aleaciones. A medida que aumenta la temperatura, la solubilidad del hidrógeno en el aluminio aumenta drásticamente y el hidrógeno disuelto se convierte en fuente de defectos de soldadura. Hay muchos poros en la soldadura y pueden aparecer cavidades de raíz durante la soldadura de penetración profunda, lo que resulta en una mala formación del cordón de soldadura.

Recientemente, la soldadura láser de aleaciones Ming para automóviles ha recibido atención, se han llevado a cabo muchas discusiones y se ha estudiado la soldadura láser YAG de automóviles de aleación de aluminio. La soldadura láser YAG normalmente utiliza alambre con alto contenido de Si Al. Utilizando un láser YAG de fibra de 3kW para soldar 6 X Además, se llevaron a cabo pruebas de soldadura de varias juntas a tope, juntas superpuestas y juntas en forma de I de Taijin YAG para comparar su soldabilidad y resistencia a la tracción de las juntas bajo diversos gases protectores, y se realizaron pruebas YAG en materiales fundidos y materiales extruidos. Se discuten la soldadura, la generación de poros y la influencia de diversas condiciones de soldadura.

Soldadura por láser de aleaciones de magnesio

La densidad de las aleaciones de magnesio es un 36% menor que la del aluminio y ha llamado la atención como un material con alta resistencia específica. Por lo tanto, se realizaron pruebas de soldadura con láser YAG pulsado y láser continuo de C02. Para la aleación AZ31B-H244 (3,27Al, 0,79Zn) con un espesor de placa de 1,8 mm, las condiciones óptimas de soldadura con menos defectos son una potencia promedio de 0,8 kW, 5 ms. 120 Hz, 300 mm/s, tamaño de enfoque 0,42 mm, se obtuvo soldadura láser continua de CO2. Se obtuvieron buenas soldaduras de penetración con soldadura láser continua de CO2. También se midió la distribución de dureza de la zona de soldadura láser YAG y se encontró que la estructura HAZ era estrecha y casi no había ablandamiento.

Soldadura por láser de acero

(1) Acero de alta resistencia y baja aleación

Soldadura por láser de acero de alta resistencia y baja aleación, siempre que la soldadura Los parámetros seleccionados son apropiados, se pueden obtener uniones con propiedades mecánicas comparables a las del metal base. El acero HY-130 es un acero típico de baja aleación y alta resistencia.

Después del tratamiento de templado, tiene alta resistencia y alta resistencia al agrietamiento. Cuando se suelda mediante métodos de soldadura convencionales, las estructuras de soldadura y HAZ son de grano grueso y parte de los granos finos se amalgaman con la estructura original. La tenacidad y la interferencia de agrietamiento de la junta son mucho peores que las del metal base. La estructura metálica de la soldadura y la ZAC son especialmente sensibles al agrietamiento en frío en estado soldado. Las uniones soldadas con láser no solo tienen alta resistencia, sino que también tienen buena tenacidad y resistencia al agrietamiento. La razón de esto es la siguiente.

①La costura de soldadura láser es delgada y la estructura hermana HAZ es estrecha. En la prueba de impacto, las grietas no se propagan a lo largo de la estructura hermana soldada del IAZ, sino que a menudo se extienden hasta el material base. La observación del microscopio electrónico de barrido de la fractura por impacto ilustra completamente este punto. La mayor parte del área de la superficie de la fractura es el material base que no se ve afectado por el calor. Por lo tanto, una gran parte de la resistencia al agrietamiento de toda la junta en realidad la proporciona la base. material.

② A juzgar por la dureza y la distribución de microdureza de la unión, la dureza de la unión soldada con láser es mayor y el gradiente de dureza es más pronunciado, lo que indica que puede haber una mayor concentración de tensión. Pero en zonas de mayor dureza. Corresponde al tejido fino. El efecto de generación de bolas de alta dureza y estructura fina hace que la unión tenga suficiente resistencia y tenacidad.

③La estructura HAZ de la soldadura soldada con láser es principalmente martensita, que se produce por el secado cuando la velocidad de soldadura es rápida y la entrada de calor es pequeña. La fracción de masa de carbono en el acero HY-130 es muy pequeña (aproximadamente 0,1).

Debido a la rápida velocidad de enfriamiento durante el proceso de soldadura, el rendimiento práctico de la martensita con bajo contenido de carbono y la estructura formada es mejor que la mezcla de ferrita acicular y martensita producida en la soldadura por arco de protección y la soldadura por arco metálico con gas. Junto con el tamaño de grano más fino, el rendimiento de la junta es sin duda excelente.

④ Al utilizar la soldadura láser HY-130, los elementos nocivos de la naranja de soldadura se reducen enormemente, dando como resultado un efecto de purificación y mejorando la dureza de la unión.

(2) Acero inoxidable

El acero inoxidable austenítico se ha utilizado ampliamente debido a su buena resistencia a la corrosión y tenacidad a altas y bajas temperaturas. Este tipo de acero inoxidable se caracteriza por un alto contenido de elementos de aleación, una conductividad térmica de solo 1/3 del acero con bajo contenido de carbono y un gran coeficiente de expansión lineal, 1,5 veces mayor que el del acero con bajo contenido de carbono.

Al soldar acero inoxidable de níquel-cromo, el material tiene una alta tasa de absorción de energía y eficiencia de fusión. Cuando se utiliza soldadura láser, la velocidad de soldadura es rápida, lo que reduce el fenómeno de sobrecalentamiento de la soldadura de acero inoxidable y los efectos adversos de grandes coeficientes de expansión lineal. Las soldaduras no tienen defectos como poros e inclusiones, y la resistencia de la unión es equivalente a eso. del material base. Soldar placas delgadas con láser de baja potencia puede producir uniones de soldadura bien formadas, suaves y hermosas.

La soldadura láser de acero inoxidable se puede utilizar para soldar acero inoxidable en centrales nucleares, paquetes de combustible nuclear, etc., y también se puede utilizar en otras industrias como la industria química.

(3) Acero al carbono

Dado que las velocidades de calentamiento y enfriamiento durante la soldadura láser son muy rápidas, lo mismo ocurre cuando se suelda acero al carbono. A medida que aumenta el contenido de carbono, también aumenta la susceptibilidad a sufrir grietas y muescas en la soldadura.

Acero al silicio

La lámina de acero al silicio es un material electromagnético ampliamente utilizado. Para garantizar la continuidad de la línea de producción durante el proceso de laminación, la lámina de acero al silicio debe soldarse. pero el Si en el acero al silicio La fracción de masa del acero al silicio es relativamente alta (Li es aproximadamente 3, y el Si tiene un fuerte efecto de fortalecimiento de la profundidad sólida sobre los dos Fe, lo que aumenta la dureza y resistencia del acero al silicio, mientras que la plasticidad y tenacidad Disminuye bruscamente el endurecimiento por trabajo causado por el laminado en frío aumenta la resistencia. La dureza aumenta aún más. La conductividad térmica del acero al silicio es solo del 50% del hierro puro y es muy sensible al calor y es fácil de sobrecalentar. Una vez que los granos crecen, es difícil refinarlos mediante tratamiento térmico. Actualmente, el arco de argón se utiliza en la soldadura, el principal problema es la fragilidad de la unión soldada. doblado, por lo que se debe agregar un proceso de recocido a la llama después de la soldadura. Esto no solo aumenta la complejidad del proceso, sino que también reduce la productividad.

Soldadura de cobre y aleaciones de cobre

Cobre. y las aleaciones de cobre tienen una excelente conductividad eléctrica y térmica, buenas propiedades de procesamiento en frío y en caliente, y tienen alta resistencia a la oxidación y alta resistencia en aplicaciones eléctricas y electrónicas, energía eléctrica, industria química y otros sectores industriales. p> (1) Clasificación del cobre y las aleaciones de cobre

El cobre y las aleaciones de cobre se pueden dividir en cobre, latón, bronce y cobre rojo. El cobre rojo es cobre puro industrial con un contenido de cobre no inferior al 99,5. % el latón ordinario es una aleación binaria de cobre y zinc, con una superficie de color amarillo claro, cualquier latón que no contenga zinc ni níquel como componentes principales pero que contenga estaño, aluminio, silicio y otros elementos. El componente principal de la aleación de cobre se llama; el cobre blanco es una aleación de cobre y níquel con un contenido de níquel del 50

(2) Soldabilidad del cobre y las aleaciones de cobre

Soldadura de cobre y cobre Cuando se utiliza aleación de cobre, es fácil producir fenómenos no fusionados y no fusionados, por lo tanto, cuando el espesor de la pieza de trabajo es delgado o la rigidez estructural es pequeña, se debe usar una fuente de calor con energía concentrada y alta potencia junto con medidas de precalentamiento; Para evitar la deformación, se debe realizar el proceso de soldadura. Es fácil producir una gran deformación cuando la unión soldada está limitada por una gran rigidez, es fácil producir tensión de soldadura y la soldadura de cobre y aleaciones de cobre también es propensa a grietas térmicas. :

La perforación es común en la soldadura de cobre y aleaciones de cobre. Defectos, la perforación de la soldadura de cobre es principalmente perforación de hidrógeno. En términos generales, la soldadura de cobre y sus aleaciones tiene las siguientes características: ① El cobre tiene una gran conductividad térmica y calor. La capacidad y la entrada de calor durante la soldadura deben ser grandes si es necesario.

② El coeficiente de expansión lineal del cobre y la aleación de cobre es grande y la contracción por solidificación también es grande. La deformación es grande, la soldadura tiene alta rigidez y las grietas deben generarse fácilmente. Golpear suavemente inmediatamente después de la soldadura puede refinar los granos y reducir la tensión y la deformación residuales.

Algunas aleaciones de cobre, como el latón, a veces necesitan recocerse a 270^-560°C después de soldar para eliminar la tensión y evitar el "autoagrietamiento".

③ El cobre se oxida fácilmente en estado líquido, produciendo óxido cuproso (Cu20) y cobre para formar cristales de **** de bajo punto de fusión, que se distribuyen en los límites de los granos y han provocado grietas. El contenido de oxígeno del cobre para soldadura generalmente debe ser <0,03 y las partes importantes deben ser <0,01.

④ El cobre puede disolver una gran cantidad de hidrógeno en estado líquido. Durante el proceso de solidificación y enfriamiento, la solubilidad se reduce considerablemente. El hidrógeno también puede reaccionar con el óxido cuproso para producir vapor de agua, lo que puede provocar poros.

Debido a la alta conductividad térmica del cobre (más de 3 veces la del hierro), su gran coeficiente de expansión lineal (30 veces mayor que el del acero) y su gran valor de contracción por solidificación (1 veces mayor que el de acero) ), el oxígeno líquido tiene una alta actividad. La solubilidad del hidrógeno en él es grande por otras razones. Soldar cobre es bastante difícil. La naturaleza del cobre determina que producirá fuertes tensiones y deformaciones durante el proceso de soldadura, y se pueden formar fácilmente poros y grietas en la soldadura. Debido a su alta conductividad térmica, durante la soldadura de cobre se debe concentrar una fuerte fuente de calor (como láser, haz de electrones, haz de iones, etc.). Además, se requiere precalentamiento a altas temperaturas debido a la baja plasticidad y la alta conductividad térmica. Las soldaduras de cobre tienen características porosas obvias, causadas por la precipitación de gas durante el proceso de enfriamiento y cristalización del metal. El cobre tiene un punto de fusión relativamente bajo y una alta conductividad térmica, lo que acelera enormemente el enfriamiento y la soldadura. El proceso de cristalización dificulta así la realización rutinaria de la soldadura por arco. El gas involucrado o disuelto en la columna de arco precipitará fuera del metal de soldadura o cerca del área de la costura. El gas atrapado en el metal puede hacer que el gas fundido en el metal se sobresature o provoque poros. La formación de masa fundida sobresaturada puede provocar grietas. Esto se debe a que el cobre es menos plástico a altas temperaturas. La presión a medida que se extrae el gas de la masa fundida sobresaturada puede dañar el cobre. Los elementos de aleación afectan la solubilidad de los gases en el cobre líquido. Los estudios han demostrado que A1, S1 y Zn reducen la porosidad en las soldaduras de latón, mientras que Ma aumenta la porosidad. La investigación realizada por científicos soviéticos muestra que Zr, Ti, Be y Cr también pueden reducir los poros en las soldaduras de cobre. Debido a la baja resistividad y la alta conductividad térmica del latón, la soldadura por resistencia es difícil de formar un baño de soldadura estable y lograr una soldadura ideal, e incluso puede ser imposible soldar. La soldadura por láser generalmente refleja una fuerte reflexión del láser en el cobre y las aleaciones de cobre. También es difícil lograr una soldadura continua de penetración profunda.

Soldadura por láser de aleaciones resistentes al calor

Muchas aleaciones resistentes al calor a base de níquel y hierro se pueden soldar con láser pulsado y continuo, y se pueden obtener buenas soldaduras con láser. La soldadura láser de la aleación a base de hierro M-152 utilizada en motores aeroespaciales y tres aleaciones resistentes al calor a base de níquel (FK33, C263 y N75) demostró que las propiedades mecánicas de las uniones son casi equivalentes a las del metal base.

La aleación Dop-14 y la aleación Gop-26 son dos aleaciones resistentes al calor a base de iridio que se utilizan en la industria aeroespacial. Tienen altos puntos de fusión y una excelente resistencia a altas temperaturas y a la oxidación cuando se realiza soldadura con láser. El grano de la costura es muy fino, lo que puede eliminar el fenómeno de grietas en caliente causado por el fenómeno de polarización de las agujas metálicas en el límite del grano y obtener una soldadura sin grietas, lo cual es difícil de lograr con la soldadura por arco de tungsteno convencional. Soldadura por láser de metales diferentes La soldadura por láser de metales diferentes se refiere a la soldadura por láser de dos metales diferentes. La posibilidad de soldar metales diferentes y la resistencia de la unión dependen de las propiedades físicas de los dos metales, como el punto de fusión, el punto de ebullición, etc. Si los puntos de fusión y ebullición de los dos materiales están cerca, el rango de parámetros de soldadura láser que pueden formar una conexión más fuerte es mayor y el rango de parámetros de soldadura láser que pueden formar una buena estructura de aleación en la zona de fusión es mayor.

La soldadura láser se puede realizar en muchos tipos de metales diferentes. Las investigaciones muestran que metales diferentes como cobre-níquel, níquel-china, níquel-molibdeno, acero con bajo contenido de carbono-cobre, etc., pueden realizarse con láser. soldado bajo ciertas condiciones.