Laser bidezko soldadura laser prozesatzeko teknologiaren aplikazioaren alderdi garrantzitsuenetako bat da, baina baita XXI. mendeko soldadura teknologiarik deigarriena eta itxaropentsuena ere. Soldadura metodo tradizionalekin alderatuta, laser bidezko soldadurak abantaila asko ditu, soldadura kalitate handiagoa eta eraginkortasun azkarragoa. Gaur egun, laser bidezko soldadura teknologia asko erabili da fabrikazioan, hauts metalurgian, automobilgintzan, elektronika industrian, biomedikuntzan eta beste arlo batzuetan.
Soldadura-igerilekuaren eraketa-mekanismoaren arabera, laser bidezko soldadurak bi soldadura-mekanismo nagusi ditu: bero-eroapen bidezko soldadura eta sartze sakoneko (zulo txikiko) soldadura. Bero-eroapen bidezko soldadurak sortutako beroa piezara hedatzen da bero-transferentziaren bidez, soldaduraren gainazala urtuz, funtsean lurruntze-fenomenorik gabe, eta hori askotan erabiltzen da abiadura txikiko horma meheko osagaien soldaduran. Fusio sakoneko soldadurak materiala lurrundu eta plasma kopuru handia sortzen du. Bero handia dela eta, zuloak egongo dira urtutako igerilekuaren aurrealdean. Sartze sakoneko soldadurak pieza ondo soldatzea ahalbidetzen du, eta sarrera-energia handia da, soldadura-abiadura azkarra da, laser bidezko soldadura-modu erabiliena da.
Laser soldaduraren kalitatean eragina duten prozesu-parametro askok eragiten dute, hala nola potentzia-dentsitatea, laser pultsu-uhinaren forma, defokatze-prozesua, soldadura-abiadura eta laguntza-gasa putz egitea.
1. Laser potentziaren dentsitatea Potentziaren dentsitatea laser prozesamenduan parametro kritikoenetako bat da. Potentziaren dentsitate handiagoarekin, gainazaleko geruza irakite-punturaino berotu daiteke mikrosegundoko denbora-tarte batean, lurruntze-kantitate handia sortuz. Beraz, potentziaren dentsitate handia oso abantailagarria da materiala kentzeko prozesamenduetarako, hala nola zulatzeko, ebaketa egiteko eta grabatzeko. Potentziaren dentsitate txikia lortzeko, milisegundo batzuk behar dira gainazaleko tenperaturak irakite-punturaino iristeko, eta gainazaleko geruza lurrundu aurretik, beheko geruza urtze-punturaino iristen da, eta horrek errazten du fusio-soldadura ona sortzea. Beraz, bero-eroapeneko laser soldaduran, potentziaren dentsitate-tartea 104-106W/cm2 da.
2. Laser pultsu uhinaren forma
Laser pultsu uhinaren forma ez da soilik materiala kentzea eta urtzea bereizteko parametro garrantzitsua, baita prozesatzeko ekipamenduen bolumena eta kostua zehazteko parametro gakoa ere. Intentsitate handiko laser izpia materialaren gainazalera iristen denean, materialaren gainazalak laser energiaren % 60 ~ 90 islapena eta galera izango ditu, batez ere urrea, zilarra, kobrea, aluminioa, titanioa eta beste material batzuk islapen sendoa eta bero transferentzia azkarra direlako. Metal baten islapena denborarekin aldatzen da laser pultsu seinale baten zehar. Materialaren gainazaleko tenperatura urtze-puntura igotzen denean, islapen-maila azkar jaisten da, eta gainazala urtze-egoeran dagoenean, islapena balio jakin batean egonkortzen da.
3. Pultsuaren zabalera Pultsuaren zabalera pultsu laser bidezko soldaduraren parametro garrantzitsua da. Pultsuaren zabalera sartze-sakoneraren eta beroak eragindako eremuaren arabera zehazten da. Zenbat eta luzeagoa izan pultsuaren zabalera, orduan eta handiagoa izango da beroak eragindako eremua, eta sartze-sakonera handituko da pultsuaren zabaleraren 1/2 potentziarekin. Hala ere, pultsuaren zabaleraren igoerak gailur-potentzia murriztuko du, beraz, pultsuaren zabaleraren igoera normalean bero-eroapen bidezko soldadurarako erabiltzen da, eta horrek soldadura-tamaina zabal eta azalekoa lortzen du, batez ere xafla mehe eta lodien gainjartze-soldadurarako egokia. Hala ere, gailur-potentzia txikiagoak bero-sarrera gehiegi eragiten du, eta material bakoitzak sartzea maximizatzen duen pultsu-zabalera optimoa du.
4, laser bidezko soldadura desfokatzeak normalean desfokatze kopuru jakin bat behar du, puntuaren erdian dagoen laser fokuaren potentzia-dentsitatea altuegia baita, eta erraz lurruntzen da zuloetan. Potentzia-dentsitatearen banaketa nahiko uniformea da laser fokutik urrun dagoen plano bakoitzean. Bi desfokatze-metodo daude: desfokatze positiboa eta desfokatze negatiboa. Foku-planoa piezaren gainean badago, desfokatze positiboa da; bestela, desfokatze negatiboa da. Optika geometrikoaren teoriaren arabera, desfokatze-plano positibo eta negatiboen eta soldadura-planoaren arteko distantzia berdina denean, dagokion planoko potentzia-dentsitatea gutxi gorabehera berdina da, baina lortutako soldadura-putzuaren benetako forma desberdina da. Desfokatze negatiboaren kasuan, sartze handiagoa lor daiteke, eta hori urtutako putzuaren eraketa-prozesuarekin lotuta dago.
5, soldadura-abiadura Soldadura-abiadurak soldadura-gainazalaren kalitatea, sartzea, beroak eragindako eremua eta abar zehazten ditu. Soldadura-abiadurak denbora-unitateko bero-sarreran eragina izango du. Soldadura-abiadura motelegia bada, bero-sarrera handiegia da, eta ondorioz, pieza erre egingo da. Soldadura-abiadura azkarregia bada, bero-sarrera txikiegia da, eta ondorioz, pieza opakoa soldatzen da. Soldadura-abiadura murriztea normalean sartzea hobetzeko erabiltzen da.
6, laguntza-puzte babes-gasa laguntza-puzte babes-gasa ezinbesteko prozesua da potentzia handiko laser soldaduran. Alde batetik, metalezko materialak ihinztatzea eta fokatze-ispilua kutsatzea saihesteko; bestetik, soldadura-prozesuan sortutako plasma gehiegi fokatzea eta laserra materialaren gainazalera iristea saihesteko da. Laser soldadura prozesuan, helioa, argona, nitrogenoa eta beste gas batzuk erabili ohi dira urtutako putzua babesteko, soldadura-ingeniaritzako pieza oxidaziotik babesteko. Babes-gas motak, aire-fluxuaren tamainak eta puzte-angeluak bezalako faktoreek eragin handia dute soldaduraren emaitzan. Puzte-metodo desberdinek ere eragin handia dute soldaduraren kalitatean.
Helioak ez du erraz ionizatzen (ionizatzaile-energia handia du), eta horrek laserra leunki igarotzea eta izpi-energiak piezaren gainazalera oztoporik gabe iristea ahalbidetzen du. Laser bidezko soldaduran erabiltzen den babes-gas eraginkorrena da hau, baina prezioa nahiko garestia da. Argona merkeagoa eta dentsoagoa da, beraz, babes hobea du. Hala ere, tenperatura altuko metal-plasmak erraz ionizatzen du, eta horrela izpiaren zati bat piezatik babesten du, soldaduraren laser-potentzia eraginkorra murriztuz, baina soldadura-abiadura eta sartzea ere kaltetuz. Argonez babestutako soldadura-gainazalak helioz babestutakoak baino leunagoak dira. Nitrogenoa da babes-gas merkeena, baina ez da egokia altzairu herdoilgaitzezko soldadura mota batzuetarako, batez ere arazo metalurgikoengatik, hala nola xurgapenagatik, batzuetan gainjartze-eremuan poroak sortzen baititu.
Soldadura teknologia berri gisa, laser soldadurak energia dentsitate handiko, abiadura handiko, zehaztasun handiko, sartze sakoneko eta moldagarritasun handiko ezaugarriak ditu. Bere aplikazioa gero eta zabalagoa da, eta horrek ez du ekoizpen eraginkortasuna hobetu bakarrik, baita soldadura kalitatea ere. Laser soldadura teknologiak, zalantzarik gabe, paper garrantzitsuagoa izango du materialen prozesamenduaren arloan.
Argitaratze data: 2023ko martxoaren 28a
