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Gráfico de velocidade de soldadura a laser portátil

Última atualização:
26 de março de 2024

Índice

Os processos de soldadura por laser, principalmente para a soldadura de chapas metálicas, podem ser classificados com base no tipo de laser em soldadura por laser contínuo de fibra ou soldadura por laser de impulsos YAG. O princípios do laser A soldadura pode ser dividida em soldadura por condução e soldadura por laser de penetração profunda.

Com uma densidade de potência inferior a 104~105 W/cm2A soldadura por condução é considerada uma soldadura por condução, caracterizada por uma penetração superficial e uma velocidade de soldadura lenta. Quando a densidade de potência excede 105~107 W/cm2A soldadura por penetração profunda é conhecida pela sua velocidade de soldadura rápida e pela elevada relação profundidade/largura.

O princípio da soldadura a laser por condução consiste em que a radiação laser aqueça a superfície a ser processada. O calor da superfície difunde-se para o interior através da condução térmica. Ao controlar os parâmetros do laser, como a largura do impulso, a energia, a potência de pico e a taxa de repetição, a peça de trabalho funde-se, formando uma poça de fusão específica, o que a torna adequada para a soldadura de placas finas.

As máquinas de soldadura a laser utilizadas na soldadura de engrenagens e na soldadura metalúrgica de chapas finas envolvem principalmente a soldadura a laser de penetração profunda.

Quadro 1 Portátil Espessura de soldadura a laser Gráfico de velocidade

LaserCWPotência3000WPistola de mão: Colimação/Focagem F60/F150
Diâmetro do núcleo50umGás de proteçãoAzoto/ArCaudal de gás8-10L/min
Material da folhaEspessura (mm)Potência (W)Ciclo de trabalho (%)Frequência (Hz)Focagem (mm)Amplitude de oscilaçãoFrequência de oscilaçãoVelocidade de alimentação do fio/diâmetro do fioProfundidade de fusão (mm)
Aço inoxidável16001002000-1.5210015mm/s, fio 0,8mm1
1.58001002000-2210013mm/s, fio 1,0mm1.5
210001002000-228012mm/s, fio 1,0mm2
315001002000-238010mm/s, fio 1,2mm2.5
420001002000-33607mm/s, fio 1,2mm3
528001002000-33505mm/s, fio 1,6mm3.5
Aço carbono160010020000210015mm/s, fio 0,8mm1
2100010020000210015mm/s, fio 1,0mm2
31500100200002.510015mm/s, fio 1,2mm2.5
420001002000038013mm/s, fio 1,2mm3
525001002000136013mm/s, fio 1,6mm3.5
630001002000236010mm/s, fio 1,6mm4
Liga de alumínio (Série 5)150010010000210015mm/s, fio 1,0mm1
21000100100002.58013mm/s, fio 1,2mm1.5
315001001000-12.57012mm/s, fio 1,2mm2
420001001000-136010mm/s, fio 1,6mm2.5
528001001000-23.5607mm/s, fio 1,6mm3

Princípio da Soldadura a Laser de Penetração Profunda

O princípio da soldadura por penetração profunda a laser envolve a utilização de um feixe contínuo de laser de fibra para unir materiais. Este processo físico metalúrgico é muito semelhante ao da soldadura por feixe de electrões, em que o mecanismo de conversão de energia é realizado através de uma estrutura de "buraco de fechadura".

Sob a elevada densidade de potência do laser, o material vaporiza-se e forma um buraco de fechadura. Este buraco de fechadura cheio de vapor actua como um corpo negro, absorvendo quase toda a energia do feixe incidente, com a temperatura de equilíbrio no interior da cavidade a atingir cerca de 2500°C.

O calor é transferido das paredes da cavidade a alta temperatura, fundindo o metal que envolve a cavidade. O buraco da fechadura é preenchido com vapor de alta temperatura gerado pela vaporização contínua do material da parede sob o laser, com metal fundido em torno das paredes do buraco da fechadura e material sólido em torno do metal fundido (ao contrário da maioria dos processos de soldadura convencionais e da soldadura por condução a laser, em que a energia é primeiro depositada na superfície da peça de trabalho e depois transferida para o interior).

O fluxo de líquido no exterior das paredes do orifício e a tensão superficial da camada da parede equilibram-se dinamicamente com a pressão contínua do vapor no interior da cavidade. O feixe entra continuamente no buraco da fechadura, o material fora do buraco da fechadura flui continuamente e, à medida que o feixe se move, o buraco da fechadura permanece num estado de fluxo estável.

Ou seja, o buraco da fechadura e o metal fundido que rodeia as paredes do buraco avançam à velocidade do feixe principal, preenchendo o vazio deixado pelo buraco da fechadura em movimento com metal fundido, que depois solidifica, formando a soldadura. Todo este processo ocorre tão rapidamente que as velocidades de soldadura podem facilmente atingir vários metros por minuto.

Factores que afectam a velocidade de soldadura das máquinas de soldadura a laser

A importância da densidade de potência
A densidade de potência é um fator essencial para determinar a velocidade de soldadura das máquinas de soldadura a laser. Uma maior densidade de potência pode levar a uma soldadura mais rápida, porque significa que mais energia é concentrada na área de soldadura, facilitando a fusão mais rápida e a formação de poças. Por conseguinte, a otimização da densidade de potência é uma forma eficaz de aumentar a velocidade de soldadura a laser.

O impacto do diâmetro do feixe de laser na velocidade de soldadura
O diâmetro do feixe de laser é outra consideração crítica. Geralmente, um diâmetro de feixe laser mais pequeno pode proporcionar uma maior densidade de potência, permitindo velocidades de soldadura mais rápidas. Ajustar o diâmetro do feixe laser para se adequar a diferentes materiais e tarefas de soldadura é uma estratégia fundamental para melhorar a eficiência da soldadura.

Diferenças no tipo de material e na espessura
Diferentes materiais reagem de forma diferente aos lasers, e a espessura do material afecta diretamente a velocidade de soldadura. Alguns materiais podem ser mais facilmente aquecidos por lasers, enquanto materiais mais finos podem ser aquecidos e soldados mais rapidamente. Por conseguinte, ao elaborar um plano de soldadura, é fundamental ter em conta o tipo e a espessura do material para obter velocidades de soldadura ideais.

Ajustar as definições da velocidade de soldadura
Os operadores das máquinas de soldadura a laser podem controlar de forma flexível o processo de soldadura, ajustando a velocidade de soldadura. Aumentar a velocidade de soldadura significa que a máquina de soldadura a laser avança mais numa unidade de tempo, atingindo uma velocidade de soldadura mais elevada. No entanto, isto exige que os operadores tenham um conhecimento profundo dos parâmetros de soldadura para garantir que a qualidade da soldadura não é comprometida.

A importância do gás de soldadura e das condições atmosféricas
A soldadura a laser requer frequentemente a utilização de um gás de proteção, como o árgon, para evitar que o oxigénio entre na área de soldadura e cause oxidação. A qualidade e a composição das condições atmosféricas também afectam a velocidade de soldadura. A manutenção da atmosfera adequada é crucial para a estabilidade e eficiência da soldadura a laser.

Regulação da potência laser e do comprimento de onda
A potência e o comprimento de onda do laser são factores-chave que afectam a velocidade de soldadura. Uma potência laser mais elevada permite normalmente velocidades de soldadura mais rápidas. Além disso, o ajuste do comprimento de onda do laser pode adaptar-se melhor às características de absorção de diferentes materiais, melhorando assim a eficiência da soldadura.

Seleção da forma da cabeça de soldadura e da configuração do ponto de soldadura
A forma e a configuração do ponto de laser da máquina de soldadura também têm um impacto significativo na velocidade de soldadura. Diferentes formas e configurações podem exigir diferentes parâmetros de soldadura, pelo que a escolha da forma adequada da cabeça de soldadura requer uma análise cuidadosa dos requisitos específicos de soldadura.

Ajuste do ângulo e da direção de soldadura
O ângulo e a direção da cabeça de soldadura são também factores que afectam a velocidade de soldadura. O ajuste adequado do ângulo e da direção de soldadura pode conseguir uma distribuição mais uniforme do calor, melhorando a velocidade de soldadura.

Aplicação de materiais e equipamentos auxiliares
A utilização de materiais e equipamentos auxiliares adequados, tais como auxiliares de soldadura ou dispositivos de aquecimento auxiliares, pode melhorar a condução térmica e a formação de poças durante o processo de soldadura, afectando assim a velocidade de soldadura. A aplicação destes meios auxiliares em tarefas de soldadura específicas pode ser uma forma eficaz de aumentar a eficiência.

Considerações sobre a conceção da soldadura
A conceção e a forma geométrica da soldadura são factores importantes que afectam a velocidade de soldadura. As formas de soldadura complexas podem exigir tempos de soldadura mais longos, pelo que a conceção racional da soldadura antes da soldadura pode otimizar a velocidade de soldadura.

Otimização do comprimento focal do laser
A distância focal de uma máquina de soldadura a laser, que é a distância entre o foco e a superfície da peça de trabalho, pode otimizar os efeitos de soldadura e aumentar a velocidade de soldadura. A seleção correcta da distância focal é crucial para utilizar plenamente o desempenho da máquina de soldadura a laser.

O impacto do pré-tratamento da peça de trabalho
O estado e o pré-tratamento da superfície da peça de trabalho têm um impacto direto na velocidade de soldadura. Uma superfície limpa e um pré-tratamento adequado podem melhorar a absorção e a transmissão da energia laser, afectando assim a velocidade de soldadura.

A necessidade de controlo da temperatura
A temperatura ambiente e a temperatura inicial da peça de trabalho durante o processo de soldadura são factores que devem ser considerados. Em alguns casos, podem ser necessárias medidas de arrefecimento ou aquecimento para manter uma temperatura adequada, assegurando assim um equilíbrio entre a velocidade e a qualidade da soldadura.

Vários factores influenciam a velocidade de soldadura das máquinas de soldar a laserincluindo a densidade de potência, o diâmetro do feixe laser, o tipo e a espessura do material, bem como as definições da velocidade de soldadura. Ao ajustar estes parâmetros, os operadores podem obter melhores resultados de soldadura. Além disso, os materiais auxiliares, a forma da cabeça de soldadura e a otimização da distância focal do laser também desempenham um papel fundamental na influência da velocidade de soldadura. O efeito colaborativo destes factores proporciona uma maior flexibilidade à tecnologia de soldadura a laser, conduzindo a indústria transformadora para um futuro eficiente e preciso.

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