Grafico della velocità di saldatura laser portatile

I processi di saldatura laser, principalmente per la saldatura delle lamiere, possono essere classificati in base al tipo di laser in saldatura laser continua a fibre o in saldatura laser a impulsi YAG. Il principi del laser La saldatura può essere suddivisa in saldatura a conduzione e saldatura laser a penetrazione profonda.

Con una densità di potenza inferiore a 104~105 W/cm²è considerata saldatura per conduzione, caratterizzata da una penetrazione poco profonda e da una bassa velocità di saldatura. Quando la densità di potenza supera i 105~107 W/cm²La superficie del metallo si riscalda e si immerge in una "cavità", creando una saldatura a penetrazione profonda, nota per la sua velocità di saldatura e l'elevato rapporto profondità/larghezza.

Il principio della saldatura laser a conduzione prevede che la radiazione laser riscaldi la superficie da lavorare. Il calore superficiale si diffonde verso l'interno per conduzione termica. Controllando i parametri del laser, come la larghezza dell'impulso, l'energia, la potenza di picco e la frequenza di ripetizione, il pezzo da saldare fonde, formando uno specifico bagno di fusione, adatto alla saldatura di lamiere sottili.

Le saldatrici laser utilizzate per la saldatura di ingranaggi e per la saldatura di lamiere sottili in ambito metallurgico prevedono principalmente la saldatura laser a penetrazione profonda.

Tabella 1 Palmare Spessore della saldatura laser Grafico della velocità

Principio della saldatura laser a penetrazione profonda

Il principio della saldatura laser a penetrazione profonda prevede l'utilizzo di un raggio laser a fibra continua per unire i materiali. Questo processo fisico metallurgico è molto simile a quello della saldatura a fascio di elettroni, dove il meccanismo di conversione dell'energia è realizzato attraverso una struttura a "buco di serratura".

Sotto l'alta densità di potenza del laser, il materiale vaporizza e forma un buco nella serratura. Questo buco della serratura pieno di vapore si comporta come un corpo nero, assorbendo quasi tutta l'energia del fascio incidente, con una temperatura di equilibrio all'interno della cavità di circa 2500°C.

Il calore viene trasferito dalle pareti della cavità ad alta temperatura, fondendo il metallo che circonda la cavità. Il foro della chiave è riempito di vapore ad alta temperatura generato dalla vaporizzazione continua del materiale della parete sotto il laser, con il metallo fuso che circonda le pareti del foro della chiave e il materiale solido intorno al metallo fuso (a differenza della maggior parte dei processi di saldatura convenzionali e della saldatura a conduzione laser, in cui l'energia viene prima depositata sulla superficie del pezzo e poi trasferita verso l'interno).

Il flusso di liquido all'esterno delle pareti del foro e la tensione superficiale dello strato parietale si bilanciano dinamicamente con la pressione continua del vapore all'interno della cavità. Il raggio entra continuamente nella cavità, il materiale all'esterno della cavità fluisce continuamente e, mentre il raggio si muove, la cavità rimane in uno stato di flusso stabile.

In altre parole, il foro della chiave e il metallo fuso che circonda le pareti del foro avanzano alla velocità della trave portante, riempiendo il vuoto lasciato dal foro della chiave in movimento con il metallo fuso, che poi si solidifica, formando la saldatura. L'intero processo avviene così rapidamente che la velocità di saldatura può raggiungere facilmente diversi metri al minuto.

Fattori che influenzano la velocità di saldatura delle saldatrici laser

L'importanza della densità di potenza
La densità di potenza è un fattore fondamentale nel determinare la velocità di saldatura delle saldatrici laser. Una maggiore densità di potenza può portare a una saldatura più rapida perché significa che l'energia si concentra maggiormente nell'area di saldatura, favorendo una fusione più rapida e la formazione di un pool. Pertanto, l'ottimizzazione della densità di potenza è un modo efficace per aumentare la velocità di saldatura laser.

L'impatto del diametro del fascio laser sulla velocità di saldatura
Il diametro del fascio laser è un'altra considerazione fondamentale. In genere, un diametro del fascio laser più piccolo può fornire una maggiore densità di potenza, consentendo velocità di saldatura più elevate. La regolazione del diametro del fascio laser per adattarlo ai diversi materiali e alle diverse operazioni di saldatura è una strategia chiave per migliorare l'efficienza della saldatura.

Differenze nel tipo di materiale e nello spessore
I diversi materiali reagiscono in modo diverso al laser e lo spessore del materiale influisce direttamente sulla velocità di saldatura. Alcuni materiali possono essere riscaldati più facilmente dal laser, mentre i materiali più sottili possono essere riscaldati e saldati più rapidamente. Pertanto, quando si elabora un piano di saldatura, è fondamentale considerare sia il tipo che lo spessore del materiale per ottenere velocità di saldatura ottimali.

Regolazione delle impostazioni della velocità di saldatura
Gli operatori delle saldatrici laser possono controllare in modo flessibile il processo di saldatura regolando la velocità di saldatura. Aumentare la velocità di saldatura significa in genere che la saldatrice laser si sposta più lontano nell'unità di tempo, ottenendo una velocità di saldatura più elevata. Tuttavia, questo richiede agli operatori una profonda conoscenza dei parametri di saldatura per garantire che la qualità della saldatura non venga compromessa.

L'importanza del gas di saldatura e delle condizioni atmosferiche
La saldatura laser richiede spesso l'uso di un gas di protezione, come l'argon, per evitare che l'ossigeno penetri nell'area di saldatura e provochi l'ossidazione. Anche la qualità e la composizione delle condizioni atmosferiche influiscono sulla velocità di saldatura. Il mantenimento di un'atmosfera adeguata è fondamentale per la stabilità e l'efficienza della saldatura laser.

Regolazione della potenza e della lunghezza d'onda del laser
La potenza e la lunghezza d'onda del laser sono fattori chiave che influenzano la velocità di saldatura. Una maggiore potenza del laser consente in genere di raggiungere velocità di saldatura più elevate. Inoltre, la regolazione della lunghezza d'onda del laser può adattarsi meglio alle caratteristiche di assorbimento dei diversi materiali, migliorando così l'efficienza della saldatura.

Selezione della forma della testa di saldatura e della configurazione del punto di saldatura
Anche la forma e la configurazione del punto laser della saldatrice influiscono in modo significativo sulla velocità di saldatura. Forme e configurazioni diverse possono richiedere parametri di saldatura diversi, pertanto la scelta della forma appropriata della testa di saldatura richiede un'attenta considerazione dei requisiti di saldatura specifici.

Regolazione dell'angolo e della direzione di saldatura
Anche l'angolo e la direzione della testa di saldatura sono fattori che influenzano la velocità di saldatura. Una corretta regolazione dell'angolo e della direzione di saldatura consente di ottenere una distribuzione più uniforme del calore, migliorando la velocità di saldatura.

Applicazione di materiali e attrezzature ausiliarie
L'utilizzo di materiali e attrezzature ausiliarie appropriate, come ausili per la saldatura o dispositivi di riscaldamento ausiliari, può migliorare la conduzione termica e la formazione di pozze durante il processo di saldatura, influenzando così la velocità di saldatura. L'applicazione di questi mezzi ausiliari in compiti di saldatura specifici può essere un modo efficace per aumentare l'efficienza.

Considerazione della progettazione delle saldature
Il design e la forma geometrica della saldatura sono fattori importanti che influenzano la velocità di saldatura. Forme di saldatura complesse possono richiedere tempi di saldatura più lunghi, pertanto una progettazione razionale della saldatura prima della stessa può ottimizzare la velocità di saldatura.

Ottimizzazione della lunghezza focale del laser
La lunghezza focale di una saldatrice laser, ovvero la distanza tra il fuoco e la superficie del pezzo, può ottimizzare gli effetti di saldatura e aumentare la velocità di saldatura. La scelta corretta della lunghezza focale è fondamentale per sfruttare appieno le prestazioni della saldatrice laser.

L'impatto del pretrattamento del pezzo
Le condizioni e il pretrattamento della superficie del pezzo hanno un impatto diretto sulla velocità di saldatura. Una superficie pulita e un pretrattamento adeguato possono migliorare l'assorbimento e la trasmissione dell'energia laser, influenzando così la velocità di saldatura.

La necessità di controllare la temperatura
La temperatura ambientale e la temperatura iniziale del pezzo durante il processo di saldatura sono fattori da tenere in considerazione. In alcuni casi, possono essere necessarie misure di raffreddamento o riscaldamento per mantenere una temperatura adeguata, garantendo così un equilibrio tra velocità e qualità della saldatura.

Diversi fattori influenzano la velocità di saldatura delle saldatrici laserTra questi, la densità di potenza, il diametro del fascio laser, il tipo e lo spessore del materiale e le impostazioni della velocità di saldatura. Regolando questi parametri, gli operatori possono ottenere risultati di saldatura migliori. Inoltre, anche i materiali ausiliari, la forma della testa di saldatura e l'ottimizzazione della lunghezza focale del laser svolgono un ruolo chiave nell'influenzare la velocità di saldatura. L'effetto collaborativo di questi fattori offre una maggiore flessibilità alla tecnologia di saldatura laser, guidando l'industria manifatturiera verso un futuro efficiente e preciso.