Cabezal de soldadura láser: Comprender los patrones de soldadura, las costuras y los pros y los contras | MachineMFG

Cabezal de soldadura láser: Comprender los patrones de soldadura, las costuras y los pros y los contras

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Tecnología de cabezal láser

La aplicación de cabezal láser La tecnología en la industria manufacturera es un tema de investigación en varios países.

Con la creciente demanda de alta eficacia, protección del medio ambiente y automatización en el desarrollo industrial, el uso de la tecnología de cabezal láser se está generalizando rápidamente en diversos campos de la industria manufacturera.

Con esta base, la tecnología de cabezales de soldadura láser se está convirtiendo en un aspecto crucial de la aplicación de cabezales láser.

En soldadura láser es una parte importante de la aplicación de la tecnología de procesamiento de cabezales láser y se considera la tecnología de cabezales de soldadura más prometedora para el siglo XXI.

Los países europeos y americanos ya han integrado plenamente soldadura láser cabezas en la producción industrial desde finales del siglo pasado.

A medida que la fabricación industrial siga desarrollándose, las tecnologías de procesamiento eficientes, flexibles y respetuosas con el medio ambiente se verán cada vez más favorecidas.

El cabezal de soldadura láser utiliza un modo de enfoque del haz de alta energía, que permite soldadura de penetración profunda y soldadura rápida, entre otras formas que son difíciles de conseguir con los procesos de soldadura tradicionales.

Además, soldadura láser Los equipos de cabezal son muy flexibles e incorporan una madura tecnología de detección en línea en tiempo real, que permite una elevada automatización de la producción en serie.

En la actualidad, muchos soldadura láser Las líneas de producción de cabezales se han implantado en la producción industrial y han demostrado ser ampliamente utilizadas en la industria de transformación.

En general, soldadura láser son capaces de rendir en las mismas aplicaciones que los cabezales de soldadura tradicionales, pero con mayor calidad y mayor rapidez de procesamiento.

Proceso de soldadura con tecnología de cabezal láser

Proceso de soldadura con tecnología de cabezal láser

Es un método de soldadura que utiliza la energía radiante del cabezal láser.

El principio de funcionamiento consiste en excitar el medio activo del cabezal láser, como una mezcla de CO2 y otros gases o un cristal de granate de itrio y aluminio YAG, de una manera específica para hacer que oscile de un lado a otro dentro del resonador. Esto produce un haz de radiación de excitación.

Cuando el haz entra en contacto con la pieza, su energía es absorbida, lo que provoca que la temperatura del material alcance su punto de fusión, permitiendo así que se produzca la soldadura.

1. Modo de soldadura del cabezal de soldadura láser

Los cabezales de soldadura láser pueden clasificarse en dos tipos: cabezales de soldadura por conducción de calor y cabezales de soldadura por penetración profunda.

Los cabezales de soldadura por conducción de calor difunden el calor en la pieza de trabajo a través de la transferencia de calor, haciendo que la fusión se produzca sólo en el superficie de soldadura. El interior de la pieza no se penetra completamente y la vaporización es mínima. Este tipo de soldadura El cabezal se utiliza principalmente para soldar a baja velocidad materiales de paredes finas.

Por otro lado, los cabezales de soldadura de penetración profunda no sólo funden completamente el material, sino que también provocan su evaporación, lo que da lugar a una gran cantidad de plasma. La gran cantidad de calor producido crea un ojo de cerradura en el extremo delantero del baño de fusión.

Los cabezales de soldadura por penetración profunda son actualmente los más utilizados para la soldadura por láser método de soldaduraya que son capaces de soldar completamente la pieza con una gran energía de entrada y una rápida velocidad de soldadura.

2. Forma, estructura y rendimiento de las cabezas soldadas por láser

Debido al pequeño punto focal producido por el cabezal láser, la zona afectada por el calor durante la soldadura es significativamente menor en comparación con la soldadura tradicional. métodos de soldadura. En la mayoría de los casos, la soldadura láser no requiere metal de aportación.

La superficie soldada debe tener un aspecto uniforme y liso, sin poros ni grietas visibles. Esto hace que la soldadura láser sea ideal para aplicaciones en las que el aspecto de la soldadura es un factor crítico. A pesar del pequeño punto focal, la soldadura láser se caracteriza por la alta densidad de energía del haz láser, que suele oscilar entre 103 y 108 W/cm2.

Durante el proceso de soldadura, el metal se calienta y se enfría rápidamente, lo que da lugar a un gran gradiente de temperatura alrededor del baño de fusión. Esto se traduce en una mayor resistencia de la soldadura en comparación con el metal base, pero con una plasticidad reducida.

Para mejorar aún más la calidad de la soldadura, pueden utilizarse tecnologías de cabezal de soldadura bifocal o compuesto.

3. Ventajas e inconvenientes de los cabezales soldados por láser

Sus ventajas únicas:

(1) La soldadura por láser produce resultados de alta calidad resistencia de la soldaduracon la capacidad de lograr una mayor relación de aspecto y velocidades de soldadura más rápidas.

(2) A diferencia de los métodos de soldadura tradicionales, la soldadura láser no requiere un entorno de vacío, lo que permite el control remoto y la automatización mediante el uso de lentes y fibras ópticas.

(3) El cabezal láser tiene una alta densidad de potencia, por lo que es ideal para soldar materiales difíciles como titanio y cuarzo, y puede soldar eficazmente materiales con propiedades diferentes.

Por supuesto, los cabezales soldados por láser también tienen sus desventajas:

(1) Los componentes del cabezal láser y del sistema de cabezal de soldadura son costosos, lo que se traduce en una inversión inicial y un coste de mantenimiento más elevados en comparación con los métodos de soldadura tradicionales, lo que se traduce en menores beneficios económicos.

(2) La eficiencia del cabezal de soldadura láser suele ser baja, oscilando entre 5% y 30%, debido a la baja tasa de absorción de materiales sólidos por el cabezal láser, especialmente después de generar plasma, ya que el plasma absorbe el láser.

(3) El pequeño foco del cabezal de soldadura láser exige una gran precisión del equipo y requiere el cumplimiento estricto de tolerancias estrictas para minimizar la desviación y el error de mecanizado.

Conclusión

A medida que el cabezal de soldadura láser se utiliza más y se produce comercialmente, el coste del equipo del cabezal láser ha disminuido significativamente.

Además, el avance de los cabezales láser de alta potencia y el desarrollo y aplicación de nuevas técnicas de soldadura de materiales compuestos han contribuido a mejorar la eficiencia de conversión de la soldadura láser, que antes era baja.

En un futuro próximo, es probable que los cabezales de soldadura láser sustituyan gradualmente a los métodos de soldadura tradicionales, como por ejemplo soldadura por arco y la soldadura por resistencia, y se ha convertido en el principal método de soldadura industrial.

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