Máquinas de soldadura láser

Densidad de potencia del láser:La densidad de potencia del láser se refiere a la potencia del láser por unidad de área.
Densidad de potencia (W/c㎡)=4*Energía del pulso láser (J)/πDiámetro del punto (cm)²*Ancho(s) del pulsoDiámetro del punto (mm)=[Longitud focal de enfoque (mm)/Longitud focal de colimación del cabezal láser (mm)]*Diámetro del núcleo de la fibra óptica (mm) 1 cm=10 mm=10000 um

Potencia del láser:Soldadura láser en presencia de un umbral de densidad de energía láser 104-106W/cm², por debajo de este valor, la absorción de energía láser por parte del metal solo puede provocar un aumento de la temperatura de la superficie del material, pero mantiene la fase sólida sin cambios, una vez que se alcanza o se supera el valor, la profundidad de fusión aumentará sustancialmente. Solo cuando la densidad de potencia del láser en la pieza de trabajo supera el valor umbral (dependiente del material), se genera un plasma, lo que marca la estabilización de la profundidad de la soldadura por fusión. Si la potencia del láser alcanza el valor umbral, solo se produce fusión superficial en la pieza de trabajo, es decir, la soldadura se realiza en un tipo de conducción de calor constante. Cuando la densidad de potencia del láser está cerca de 106 W/cm², que es la condición crítica para la formación de pequeños orificios, la soldadura por fusión profunda y por conducción de calor se producen alternativamente, y el proceso de soldadura se vuelve inestable, lo que provoca grandes fluctuaciones en la profundidad de penetración. En la soldadura por fusión profunda con láser, la potencia del láser controla tanto la profundidad de penetración como la velocidad de soldadura. La profundidad de la soldadura está directamente relacionada con la densidad de potencia del haz y es una función de la potencia del haz incidente y del punto focal del haz. En general, para un diámetro dado del haz láser, la profundidad de penetración aumenta a medida que aumenta la potencia del haz.

Forma de onda del ancho del pulso láser:En términos generales, cuando el láser comienza a actuar sobre la superficie del material procesado, la reflectividad es alta, y cuando la temperatura de la superficie del material aumenta hasta el punto de fusión, la reflectividad disminuye rápidamente. Cuando la temperatura de la superficie del material está en el estado de fusión, la reflectividad se estabiliza en un valor determinado. Entonces, al soldar material con alta reflectividad, si se mantiene una onda cuadrada (la energía requerida es mucho mayor que la del acero inoxidable), el comienzo de la etapa de reflectividad del cobre es alta, la mayor parte de la luz se refleja, la segunda etapa de la temperatura del cobre aumenta la reflectividad disminuye, el cobre comienza a absorber energía, si este tiempo sigue siendo una energía muy alta, la temperatura del cobre puede calentarse hasta el punto de ebullición, lo que resulta en la ocurrencia de inestabilidad de la soldadura, por lo que es necesario utilizar un pre-pico con una disminución lenta en la forma de onda.

Desenfoque de la cantidad:El desenfoque es la distancia desde la superficie de la pieza soldada hasta el punto más pequeño del haz láser enfocado durante la soldadura. Hay dos tipos de desenfoque: desenfoque positivo y desenfoque negativo. Como se muestra en la figura, el plano focal ubicado sobre la pieza de trabajo es desenfoque positivo y viceversa es desenfoque negativo. Cambiar la cantidad de desenfoque puede cambiar el tamaño del punto de calentamiento del láser y la condición de incidencia del haz. Una sola cantidad de desenfoque es demasiado grande para hacer que el diámetro del punto sea más grande, reducir la densidad de potencia sobre el punto, de modo que se reduce la profundidad de fusión. La cantidad de desenfoque no solo afecta el tamaño del diámetro del punto en la superficie de la pieza de trabajo, sino que también afecta la dirección de incidencia del haz, el modo de soldadura, etc., y por lo tanto tiene un mayor impacto en la forma de la soldadura, el baño fundido y el área de la sección transversal.

Velocidad de soldadura:La velocidad de soldadura afecta la entrada de calor por unidad de tiempo. Si la velocidad de soldadura es demasiado lenta, la entrada de calor será demasiado grande, lo que provocará que la pieza de trabajo se queme; si la velocidad de soldadura es demasiado rápida, la entrada de calor será demasiado pequeña, lo que provocará que la pieza de trabajo se queme. Con una determinada potencia del láser, aumenta la velocidad de soldadura, la entrada de calor disminuye, la profundidad de la soldadura disminuye. La reducción adecuada de la velocidad de soldadura puede aumentar la profundidad de la fusión, pero si la velocidad de soldadura es demasiado baja, la profundidad de la fusión no aumentará, sino que hará que aumente el ancho de la masa fundida.

Gas protector:El proceso de soldadura láser a menudo utiliza gases inertes para proteger el baño de fusión, cuando algunos materiales de soldadura no se preocupan por la oxidación de la superficie no se puede tener en cuenta la protección, pero para la mayoría de las aplicaciones se utilizan a menudo helio, argón, nitrógeno y otros gases para la protección, de modo que la pieza de trabajo en el proceso de soldadura de la oxidación. La segunda función del uso de gases protectores es proteger la lente de enfoque de la contaminación por vapor de metal y la pulverización de gotas de líquido. Especialmente en la soldadura láser de alta potencia, debido a que su eyección se vuelve muy fuerte, en este momento para proteger la lente es muy necesario. La tercera función del gas protector es disipar el plasma El blindaje generado por la soldadura láser de alta potencia es muy eficaz. El vapor de metal absorbe el rayo láser y se ioniza en una nube de plasma, y ​​el gas protector alrededor del vapor de metal también se ioniza debido al calor. Si hay demasiado plasma, el rayo láser es consumido en cierta medida por el plasma. El plasma está presente en la superficie de trabajo como una segunda fuente de energía, lo que hace que la profundidad de fusión sea menor y la superficie del baño de soldadura más amplia. El efecto de la nube de plasma sobre la profundidad de la fusión es más pronunciado en la zona de baja velocidad de soldadura. Su efecto disminuye cuando se aumenta la velocidad de soldadura.

Materiales de soldadura:La absorción del haz láser por el material depende de algunas propiedades importantes del material, como la tasa de absorción, la reflectividad, la conductividad térmica, la temperatura de fusión, la temperatura de evaporación, etc., de las cuales la más importante es la tasa de absorción. Los factores que afectan la absorción del haz láser por parte del material incluyen dos aspectos: en primer lugar, el coeficiente de resistencia eléctrica del material, después de medir la tasa de absorción de la superficie pulida del material, se descubre que la tasa de absorción del material es proporcional a la raíz cuadrada del coeficiente de resistencia eléctrica, que varía con la temperatura; en segundo lugar, el estado de la superficie del material (o el grado de acabado) tiene un efecto más importante en la tasa de absorción del haz, lo que tendrá un efecto significativo en el efecto de la soldadura.