A saldatura laser hè unu di l'aspetti impurtanti di l'applicazione di a tecnulugia di trasfurmazione laser, ma ancu a tecnulugia di saldatura più attraente è promettente di u XXI seculu. In paragone cù i metudi di saldatura tradiziunali, a saldatura laser hà parechji vantaghji, una qualità di saldatura più alta è una efficienza più rapida. Attualmente, a tecnulugia di saldatura laser hè stata largamente aduprata in a fabricazione, a metallurgia di e polveri, l'industria automobilistica, l'industria elettronica, a biomedicina è altri campi.
Sicondu u mecanismu di furmazione di a piscina di saldatura, a saldatura laser hà dui meccanismi di saldatura basi: a saldatura à conduzione termica è a saldatura à penetrazione profonda (picculi fori). U calore generatu da a saldatura à conduzione termica hè diffusu à a pezza per via di u trasferimentu di calore, in modu chì a superficia di a saldatura sia sciolta, basicamente senza fenomenu di vaporizazione, chì hè spessu adupratu in a saldatura di cumpunenti à parete sottile à bassa velocità. A saldatura à fusione profonda vaporizza u materiale è forma una grande quantità di plasma. A causa di u grande calore, ci saranu fori in a parte anteriore di a piscina fusa. A saldatura à penetrazione profonda pò saldà a pezza cumpletamente, è l'energia d'ingressu hè grande, a velocità di saldatura hè rapida, hè a modalità di saldatura laser più aduprata.
Ci sò parechji parametri di prucessu chì affettanu a qualità di a saldatura laser, cum'è a densità di putenza, a forma d'onda di l'impulsu laser, a sfocatura, a velocità di saldatura è u gasu di soffiu ausiliariu.
1. Densità di putenza laser A densità di putenza hè unu di i parametri più critici in u trattamentu laser. Cù una densità di putenza più alta, u stratu superficiale pò esse riscaldatu finu à u puntu di ebullizione in un intervallu di tempu di microsecondi, generendu una grande quantità di vaporizazione. Dunque, l'alta densità di putenza hè assai vantaghjosa per u trattamentu di rimozione di materiale, cum'è a punzonatura, u tagliu è l'incisione. Per una bassa densità di putenza, ci vole parechji millisecondi per chì a temperatura superficiale righjunghji u puntu di ebullizione, è prima chì u stratu superficiale si vaporizzi, u stratu inferiore righjunghji u puntu di fusione, ciò chì facilita a furmazione di una bona saldatura à fusione. Dunque, in a saldatura laser à conduzione termica, l'intervallu di densità di putenza hè 104-106W/cm2.
2. Forma d'onda di l'impulsu laser
A forma d'onda di l'impulsu laser ùn hè micca solu un parametru impurtante per distingue a rimuzione di materiale da a fusione di materiale, ma ancu un parametru chjave per determinà u vulume è u costu di l'equipaggiu di trasfurmazione. Quandu u raghju laser d'alta intensità ghjunghje à a superficia di u materiale, a superficia di u materiale avarà una riflessione è una perdita di energia laser di 60 ~ 90%, in particulare l'oru, l'argentu, u rame, l'aluminiu, u titaniu è altri materiali cù una forte riflessione è un trasferimentu di calore rapidu. A riflettanza di un metallu varia cù u tempu durante un signale d'impulsu laser. Quandu a temperatura di a superficia di u materiale hè elevata à u puntu di fusione, a riflettività diminuisce rapidamente, è quandu a superficia hè in u statu di fusione, a riflessione si stabilizza à un certu valore.
3. Larghezza di l'impulsu A larghezza di l'impulsu hè un parametru impurtante di a saldatura laser pulsata. A larghezza di l'impulsu hè stata determinata da a prufundità di penetrazione è da a zona affettata da u calore. Più longa hè a larghezza di l'impulsu, più grande hè a zona affettata da u calore, è a prufundità di penetrazione aumenta cù a mità di a putenza di a larghezza di l'impulsu. Tuttavia, l'aumentu di a larghezza di l'impulsu riducerà a putenza di piccu, dunque l'aumentu di a larghezza di l'impulsu hè generalmente adupratu per a saldatura à conduzione termica, risultendu in una dimensione di saldatura larga è superficiale, particularmente adatta per a saldatura à sovrapposizione di piastre sottili è spesse. Tuttavia, una putenza di piccu più bassa si traduce in un apportu di calore eccessivu, è ogni materiale hà una larghezza di l'impulsu ottimale chì massimizza a penetrazione.
4, a saldatura laser cù defocus richiede di solitu una certa quantità di defocus, perchè u focu laser à u centru di a densità di putenza di u puntu hè troppu altu, faciule per evaporà in i buchi. A distribuzione di a densità di putenza hè relativamente uniforme in ogni pianu luntanu da u focu laser. Ci sò dui metudi di defocusing: defocusing pusitivu è defocusing negativu. Se u pianu focale hè situatu sopra à a pezza, hè un defocusing pusitivu; altrimenti, hè un defocusing negativu. Sicondu a teoria di l'ottica geometrica, quandu a distanza trà i piani di defocusing pusitivu è negativu è u pianu di saldatura hè uguale, a densità di putenza nantu à u pianu currispundente hè apprussimatamente a stessa, ma a forma reale di u bagnu di saldatura ottenuta hè diversa. In u casu di defocusing negativu, si pò ottene una maggiore penetrazione, chì hè ligata à u prucessu di furmazione di u bagnu fusu.
5, velocità di saldatura A velocità di saldatura determina a qualità di a superficia di saldatura, a penetrazione, a zona affettata da u calore, ecc. A velocità di saldatura influenzerà l'apportu di calore per unità di tempu. Se a velocità di saldatura hè troppu lenta, l'apportu di calore hè troppu grande, cù a cunsequenza chì u pezzu di travagliu si brusgia. Se a velocità di saldatura hè troppu rapida, l'apportu di calore hè troppu chjucu, cù a cunsequenza chì u pezzu di travagliu si salda opacu. A riduzione di a velocità di saldatura hè generalmente aduprata per migliurà a penetrazione.
6, u gasu protettivu di soffiu ausiliariu U gasu protettivu di soffiu ausiliariu hè un prucessu essenziale in a saldatura laser d'alta putenza. Da una parte, per impedisce à i materiali metallichi di sputtering è inquinà u specchiu di focalizazione; Da l'altra parte, hè per impedisce à u plasma generatu in u prucessu di saldatura di focalizà troppu è impedisce à u laser di ghjunghje à a superficia di u materiale. In u prucessu di saldatura laser, l'eliu, l'argon, l'azotu è altri gasi sò spessu usati per prutege u bagnu fusu, in modu chì a pezza sia prutetta da l'ossidazione in l'ingegneria di saldatura. Fattori cum'è u tipu di gasu protettivu, a dimensione di u flussu d'aria è l'angulu di soffiu anu una grande influenza nantu à u risultatu di a saldatura. Diversi metudi di soffiu anu ancu una certa influenza nantu à a qualità di a saldatura.
L'eliu ùn si ionizza micca facilmente (hà una alta energia ionizzante), ciò chì permette à u laser di passà senza intoppi è à l'energia di u fasciu di ghjunghje à a superficia di a pezza senza impedimenti. Questu hè u gasu protettivu u più efficace utilizatu in a saldatura laser, ma u prezzu hè relativamente caru. L'argon hè più economicu è più densu, dunque hà una prutezzione megliu. Tuttavia, hè facilmente ionizatu da u plasma metallicu à alta temperatura, pruteggendu cusì una parte di u fasciu da a pezza, riducendu a putenza laser efficace di a saldatura, ma dannendu ancu a velocità è a penetrazione di a saldatura. E superfici di e saldature prutette da l'argon sò più lisce di quelle prutette da l'eliu. L'azotu hè u più economicu cum'è gasu protettivu, ma ùn hè micca adattatu per certi tipi di saldatura di l'acciaiu inox, principalmente per via di prublemi metallurgichi, cum'è l'assorbimentu, chì qualchì volta crea pori in a zona di sovrapposizione.
Cum'è una nova tecnulugia di saldatura, a saldatura laser hà e caratteristiche di alta densità d'energia, alta velocità, alta precisione, penetrazione profonda è forte adattabilità. A so applicazione hè sempre più larga, ciò chì pò micca solu migliurà l'efficienza di a pruduzzione, ma ancu migliurà a qualità di a saldatura. A tecnulugia di saldatura laser ghjucherà certamente un rolu più impurtante in u campu di a trasfurmazione di i materiali.
Data di publicazione: 28 di marzu di u 2023
