Tabla de velocidades de soldadura láser manual

Los procesos de soldadura por láser, principalmente para la soldadura de chapas metálicas, pueden clasificarse en función del tipo de láser en soldadura por láser continuo de fibra o soldadura por láser pulsado YAG. El principios del láser La soldadura puede dividirse en soldadura por conducción y soldadura por láser de penetración profunda.

Con una densidad de potencia inferior a 104~105 W/cm², se considera soldadura por conducción, caracterizada por una penetración poco profunda y una velocidad de soldadura lenta. Cuando la densidad de potencia supera los 105~107 W/cm²En la soldadura por penetración profunda, la superficie del metal se calienta y se sumerge en una "cavidad", lo que da lugar a la soldadura por penetración profunda, conocida por su rápida velocidad de soldadura y su elevada relación profundidad/anchura.

El principio de la soldadura láser por conducción consiste en que la radiación láser calienta la superficie que se va a procesar. El calor de la superficie se difunde hacia el interior por conducción térmica. Controlando los parámetros del láser, como la anchura del pulso, la energía, la potencia máxima y la frecuencia de repetición, la pieza se funde, formando un baño de fusión específico, lo que la hace adecuada para soldar chapas finas.

Las máquinas de soldadura láser utilizadas para la soldadura de engranajes y la soldadura metalúrgica de chapas finas implican principalmente la soldadura láser de penetración profunda.

Tabla 1 Portátil Espesor de soldadura láser & Tabla de velocidades

Principio de la soldadura láser de penetración profunda

El principio de la soldadura por penetración profunda con láser consiste en utilizar un haz láser de fibra continua para unir materiales. Este proceso físico metalúrgico es muy similar al de la soldadura por haz de electrones, en el que el mecanismo de conversión de energía se realiza a través de una estructura de "ojo de cerradura".

Bajo la alta densidad de potencia del láser, el material se vaporiza y forma un ojo de cerradura. Este ojo de cerradura lleno de vapor actúa como un cuerpo negro, absorbiendo casi toda la energía del haz incidente, con lo que la temperatura de equilibrio dentro de la cavidad alcanza unos 2.500 °C.

El calor se transfiere desde las paredes de la cavidad a alta temperatura, fundiendo el metal que rodea la cavidad. El ojo de la cerradura se llena de vapor a alta temperatura generado por la vaporización continua del material de la pared bajo el láser, con metal fundido rodeando las paredes del ojo de la cerradura y material sólido alrededor del metal fundido (a diferencia de la mayoría de los procesos de soldadura convencionales y de la soldadura por conducción láser, en los que la energía se deposita primero en la superficie de la pieza y luego se transfiere hacia el interior).

El flujo de líquido fuera de las paredes del orificio y la tensión superficial de la capa de la pared se equilibran dinámicamente con la presión continua del vapor dentro de la cavidad. El rayo entra continuamente en el ojo de la cerradura, el material fuera del ojo de la cerradura fluye continuamente, y mientras el rayo se mueve, el ojo de la cerradura permanece en un estado de flujo estable.

Es decir, el orificio de la cerradura y el metal fundido que rodea las paredes del orificio avanzan a la velocidad del haz principal, llenando el vacío dejado por el orificio de la cerradura en movimiento con metal fundido, que luego se solidifica, formando la soldadura. Todo este proceso se produce tan rápidamente que la velocidad de soldadura puede alcanzar fácilmente varios metros por minuto.

Factores que afectan a la velocidad de soldadura de las máquinas de soldadura láser

La importancia de la densidad de potencia
La densidad de potencia es un factor fundamental para determinar la velocidad de soldadura de las máquinas de soldadura láser. Una mayor densidad de potencia puede conducir a una soldadura más rápida porque significa que se concentra más energía en la zona de soldadura, lo que facilita una fusión y una formación del baño más rápidas. Por lo tanto, optimizar la densidad de potencia es una forma eficaz de aumentar la velocidad de soldadura láser.

El impacto del diámetro del haz láser en la velocidad de soldadura
El diámetro del rayo láser es otra consideración crítica. Por lo general, un diámetro de rayo láser más pequeño puede proporcionar una mayor densidad de potencia, lo que permite velocidades de soldadura más rápidas. Ajustar el diámetro del haz láser para adaptarlo a distintos materiales y tareas de soldadura es una estrategia clave para mejorar la eficacia de la soldadura.

Diferencias en el tipo de material y el grosor
Los distintos materiales reaccionan de forma diferente a los láseres, y el grosor del material afecta directamente a la velocidad de soldadura. Algunos materiales pueden calentarse más fácilmente con el láser, mientras que los materiales más finos suelen poder calentarse y soldarse más rápidamente. Por lo tanto, a la hora de diseñar un plan de soldadura, es fundamental tener en cuenta tanto el tipo como el grosor del material para conseguir velocidades de soldadura óptimas.

Ajuste de la velocidad de soldadura
Los operarios de las máquinas de soldadura láser pueden controlar de forma flexible el proceso de soldadura ajustando la velocidad de soldadura. Aumentar la velocidad de soldadura suele significar que la soldadora láser se desplaza más en una unidad de tiempo, con lo que se consigue una mayor velocidad de soldadura. Sin embargo, esto requiere que los operarios conozcan a fondo los parámetros de soldadura para garantizar que la calidad de la soldadura no se vea comprometida.

La importancia del gas de soldadura y las condiciones atmosféricas
La soldadura por láser suele requerir el uso de un gas de protección, como el argón, para evitar que el oxígeno penetre en la zona de soldadura y provoque oxidación. La calidad y composición de las condiciones atmosféricas también afectan a la velocidad de soldadura. Mantener la atmósfera adecuada es crucial para la estabilidad y eficacia de la soldadura láser.

Regulación de la potencia y la longitud de onda del láser
La potencia y la longitud de onda del láser son factores clave que afectan a la velocidad de soldadura. Una mayor potencia del láser suele permitir velocidades de soldadura más rápidas. Además, el ajuste de la longitud de onda del láser puede adaptarse mejor a las características de absorción de los distintos materiales, mejorando así la eficacia de la soldadura.

Selección de la forma del cabezal de soldadura y de la configuración del punto
La forma y la configuración del punto láser de la máquina de soldar también influyen significativamente en la velocidad de soldadura. Diferentes formas y configuraciones pueden requerir diferentes parámetros de soldadura, por lo que la elección de la forma adecuada del cabezal de soldadura requiere una cuidadosa consideración de los requisitos específicos de soldadura.

Ajuste del ángulo y la dirección de soldadura
El ángulo y la dirección del cabezal de soldadura también son factores que afectan a la velocidad de soldadura. Un ajuste adecuado del ángulo y la dirección de soldadura puede lograr una distribución más uniforme del calor, mejorando la velocidad de soldadura.

Aplicación de materiales y equipos auxiliares
El uso de materiales y equipos auxiliares adecuados, como medios auxiliares de soldadura o dispositivos auxiliares de calentamiento, puede mejorar la conducción térmica y la formación de charcos durante el proceso de soldadura, lo que repercute en la velocidad de soldadura. La aplicación de estos medios auxiliares en tareas de soldadura específicas puede ser una forma eficaz de mejorar la eficiencia.

Consideración del diseño de la soldadura
El diseño y la forma geométrica de la soldadura son factores importantes que afectan a la velocidad de soldadura. Las formas de soldadura complejas pueden requerir tiempos de soldadura más largos, por lo que un diseño racional de la soldadura antes de soldar puede optimizar la velocidad de soldadura.

Optimización de la distancia focal del láser
La distancia focal de una máquina de soldadura láser, que es la distancia del foco a la superficie de la pieza de trabajo, puede optimizar los efectos de la soldadura y aumentar su velocidad. Seleccionar correctamente la distancia focal es crucial para aprovechar al máximo el rendimiento de la máquina de soldadura láser.

El impacto del pretratamiento de la pieza
El estado y el pretratamiento de la superficie de la pieza influyen directamente en la velocidad de soldadura. Una superficie limpia y un pretratamiento adecuado pueden mejorar la absorción y transmisión de la energía láser, lo que repercute en la velocidad de soldadura.

La necesidad de controlar la temperatura
La temperatura ambiental y la temperatura inicial de la pieza durante el proceso de soldadura son factores que deben tenerse en cuenta. En algunos casos, pueden ser necesarias medidas de refrigeración o calentamiento para mantener una temperatura adecuada, garantizando así un equilibrio entre la velocidad y la calidad de la soldadura.

Varios factores influyen en la velocidad de soldadura de las soldadoras láserEntre los parámetros que se pueden ajustar se incluyen la densidad de potencia, el diámetro del haz láser, el tipo y el grosor del material, así como la velocidad de soldadura. Ajustando estos parámetros, los operarios pueden conseguir mejores resultados de soldadura. Además, los materiales auxiliares, la forma del cabezal de soldadura y la optimización de la distancia focal del láser también desempeñan un papel clave en la velocidad de soldadura. El efecto de colaboración de estos factores proporciona una mayor flexibilidad a la tecnología de soldadura láser, impulsando a la industria manufacturera hacia un futuro eficiente y preciso.