Gráfico de espessura e velocidade de soldadura a laser

Última atualização:
26 de fevereiro de 2024

Índice

A soldadura a laser é uma técnica precisa e eficiente utilizada para unir materiais, especialmente metais, com feixes de laser de elevada densidade de energia. O processo é apreciado pela sua capacidade de produzir soldaduras fortes com o mínimo de deformação do material circundante. Os parâmetros que regem o processo são fundamentais para o sucesso das operações de soldadura a laser: a espessura do material a soldar e a velocidade a que a soldadura é efectuada. Estes parâmetros são cuidadosamente calibrados para maximizar a resistência e a integridade da soldadura, optimizando simultaneamente a eficiência operacional.

Uma tabela de espessura e velocidade de soldadura a laser serve como um guia essencial para técnicos e engenheiros, fornecendo-lhes as informações necessárias para selecionar os parâmetros de soldadura correctos com base no tipo de material e na aplicação específica. Ao ajustar a potência do laser, a qualidade do feixe e a velocidade de soldadura, os utilizadores podem controlar a profundidade de penetração e a qualidade geral da soldadura. A natureza da soldadura a laser permite uma elevada relação profundidade/largura, o que resulta numa soldadura concentrada com exposição limitada ao calor do material circundante, mantendo assim a integridade estrutural dos componentes envolvidos.

Gráfico de potência, espessura e velocidade de soldadura a laser

Material1000 watts1500 watts2000 Watts
SUS (aço inoxidável)0,5 mm-3 mm0,5 mm-4 mm0,5 mm-5 mm
Fe (ferro)0,5 mm-3 mm0,5 mm-4 mm0,5 mm-5 mm
AI (alumínio)0,5 mm-2 mm0,5 mm-3 mm0,5 mm-4 mm
Cu (latão)0,5 mm-3 mm0,5mm-6mm0,5 mm-8 mm
Chapa galvanizada0,5 mm-3 mm0,5 mm-4 mm0,5 mm-5 mm
Aço carbono0,5 mm-3 mm0,5 mm-4 mm0,5 mm-5 mm

Aço inoxidável

Aço inoxidávelPotência do laser(W)Potência(W)Velocidade(mm/s)Frequência(kHz)Foco(mm)
1mm5002680052
1,5 mm50034075052
2mm100060080052
2,5 mm100073070052
3mm100086072053

Alumínio

AlumínioPotência do laser(W)Potência(W)Velocidade(mm/s)Frequência(kHz)Foco(mm)
1mm500480700201
1,5 mm1000560800201
2mm1000780800202
2,5 mm1000920800202
3mm15001150800202

Latão

LatãoPotência do laser(W)Potência(W)Velocidade(mm/s)Frequência(kHz)Foco(mm)
1mm1000900600303
1,5 mm15001100600304
2mm15001350500304
2,5 mm20001600500305
3mm20001850500306

Cobre

CobrePotência do laser(W)Potência(W)Velocidade(mm/s)Frequência(kHz)Foco(mm)
1mm1000650600300
1,5 mm1000850600300
2mm15001100500300
2,5 mm15001400500300
3mm20001750500300

Aço macio

Aço macioPotência do laser(W)Potência(W)Velocidade(mm/s)Frequência(kHz)Foco(mm)
1mm500300500200
1,5 mm500370500200
2mm500480600201
2,5 mm1000600600201
3mm1000760700202

Chapa galvanizada

Chapa galvanizadaPotência do laser(W)Potência(W)Velocidade(mm/s)Frequência(kHz)Foco(mm)
1mm500320600200
1,5 mm500460600201
2mm1000600500202
2,5 mm1000800700203
3mm1000960650203

Fundamentos da soldadura por laser

A soldadura a laser revolucionou as técnicas de união industrial, oferecendo precisão a alta velocidade e a capacidade de unir uma variedade de materiais.

Processo de soldadura a laser

A soldadura a laser é uma técnica de soldadura por feixe de alta energia em que um feixe de laser é focado numa pequena área para criar uma zona de fusão. A energia do feixe é absorvida pelos materiais, levando-os a fundir-se e a fundir-se uma vez arrefecidos. Este método pode soldar materiais a velocidades até 2 polegadas por segundo para chapas finas, tais como invólucros de detonadores de airbags com 0,01 polegadas de espessura.

  • Aspectos fundamentais:
    • Foco do feixe: Concentrado num pequeno ponto para atingir temperaturas elevadas.
    • Interação de materiais: Absorve a energia do laser, provocando a fusão e o derretimento.
    • Velocidade e espessura: A velocidade de soldadura e a espessura do material aplicável dependem da potência de saída do laser e das propriedades do material.

Tipos de lasers para soldadura

Ao selecionar um laser para soldadura, a escolha depende do tipo de material e da precisão necessária.

  1. Lasers de onda contínua (CW): Emitem um feixe de laser constante e são adequados para soldaduras profundas e soldadura de cordão a alta velocidade. Comum para materiais até e para além de 0,25 polegadas de espessura.
  2. Lasers pulsados: Emitem energia laser em impulsos e são preferidos para um controlo preciso da profundidade da soldadura em materiais finos.
  • Lasers comuns:
    • Laser de fibra: Conhecida pela sua flexibilidade e eficácia, é geralmente utilizada na soldadura fina e de alta velocidade.
    • Laser CO2: Oferece uma penetração profunda e é tradicionalmente utilizado para materiais mais espessos e resistentes.

Considerações sobre o material

Ao efetuar uma soldadura a laser, é necessário ter em conta tanto a natureza dos materiais a unir como as diferentes espessuras que apresentam. Estes aspectos são cruciais para determinar os parâmetros de soldadura a laser adequados.

Metais e ligas

Diferentes metais e ligas têm propriedades distintas que afectam a sua absorção de energia laser, um fator crítico na soldadura a laser. Por exemplo, aço inoxidável é normalmente soldada com laser devido às suas características de absorção favoráveis. Por outro lado, materiais altamente reflectores como alumínio requerem uma tipos de lasercomo os lasers de fibra, para conseguir uma soldadura eficaz. A adição de determinados aditivos para materiais pode também influenciar a absorção e o processo de soldadura.

Gama de espessuras de material

A espessura do material afecta diretamente a potência laser necessária:

  • Para placas finas (<1,0 mm)É necessária uma potência laser inferior e os parâmetros diferem significativamente dos utilizados para materiais mais espessos.
  • Placas mais grossas exigem uma potência laser mais elevada para obter penetração e resistência na soldadura. Existe uma relação proporcional entre a espessura e a potência:
Espessura do materialPotência aproximada do laser
< 1,0 mmBaixa potência
1,0 mm - 5,0 mmPotência média
> 5,0 mmAlta potência

É importante ajustar os parâmetros do laser, tais como a largura de oscilação e velocidade de soldadurapara corresponder à gama de espessura específica para obter resultados óptimos.

Parâmetros de soldadura a laser

A seleção dos parâmetros de soldadura a laser é fundamental para obter uniões de alta qualidade com a resistência e precisão necessárias. Estes parâmetros incluem definições de potência do laser, velocidade de soldadura e posição do foco, que devem ser cuidadosamente equilibrados para se adequarem ao material e à espessura a soldar.

Definições de potência laser

Para a soldadura a laser, a potência necessária aumenta com a espessura do material. As seguintes directrizes podem ser utilizadas como ponto de partida:

  • Materiais < 1,0 mm de espessura: Definições de potência mais baixas.
  • Materiais > 1,0 mm de espessura: Poderão ser necessárias definições de potência mais elevadas.

O ajuste da potência é essencial para evitar a queima em materiais mais finos ou a falta de penetração em materiais mais espessos.

Velocidade de soldadura

A velocidade de soldadura deve ser calibrada para garantir resultados consistentes:

  • Velocidades rápidas podem levar a uma falta de fusão, enquanto que velocidades demasiado lentas podem causar distorção ou entrada excessiva de calor.
  • A velocidade ideal varia, mas uma gama inicial comum é de cerca de 5 a 10 m/min.

As velocidades também terão de ser reduzidas à medida que a espessura do material aumenta, assegurando uma penetração total sem defeitos.

Posição de foco

A posição do foco influencia a geometria do cordão e a qualidade geral da soldadura:

  • Para aço estrutural como o S235JR, os ajustes à posição do foco podem alterar significativamente o perfil do cordão de soldadura e a penetração.
  • Uma posição focal óptima assegura uma distribuição equilibrada da energia, um controlo preciso da zona afetada pelo calor e uma relação adequada entre a profundidade e a largura da soldadura.

Ao definir cuidadosamente estes parâmetros, a soldadura a laser permite obter uniões fortes e precisas com uma distorção mínima do material.

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