Laser bidezko soldaduralaser izpi jarraituak edo pultsatuak erabiliz lor daiteke. Printzipioaklaser bidezko soldaduraBero-eroapen bidezko soldadura eta laser bidezko soldadura sakonean bana daiteke. Potentzia-dentsitatea 104~105 W/cm2 baino txikiagoa denean, bero-eroapen bidezko soldadura da. Une honetan, sartze-sakonera txikia da eta soldadura-abiadura motela; potentzia-dentsitatea 105~107 W/cm2 baino handiagoa denean, metalaren gainazala "zuloetan" ahurra da beroaren ondorioz, sartze-sakoneko soldadura sortuz, eta horrek soldadura-abiadura azkarra eta alderdi-erlazio handia ditu ezaugarri. Eroapen termikoaren printzipioalaser bidezko soldadurahau da: laser erradiazioak prozesatu beharreko gainazala berotzen du, eta gainazaleko beroa barrualdera hedatzen da eroapen termikoaren bidez. Laser pultsuaren zabalera, energia, potentzia maximoa eta errepikapen maiztasuna bezalako laser parametroak kontrolatuz, pieza urtzen da urtutako putzu espezifiko bat osatzeko.
Laser bidezko soldadura sakonak, oro har, laser izpi jarraitu bat erabiltzen du materialen konexioa osatzeko. Bere prozesu fisiko metalurgikoa oso antzekoa da elektroi-izpi bidezko soldadurarekin, hau da, energia-bihurketa mekanismoa "giltza-zulo" egitura baten bidez osatzen da.
Laser erradiazioaren eraginpean, potentzia-dentsitate nahikoa altuarekin, materiala lurrundu egiten da eta zulo txikiak sortzen dira. Lurrunez betetako zulo txiki hau gorputz beltz baten antzekoa da, eraso-izpiaren ia energia guztia xurgatzen baitu. Zuloaren oreka-tenperatura 2500 gradura iristen da.°C. Beroa tenperatura altuko zuloaren kanpoko hormaren bidez transferitzen da, zuloa inguratzen duen metala urtzea eraginez. Zulo txikia izpiaren irradiazioaren pean horma-materialaren etengabeko lurrunketak sortutako tenperatura altuko lurrunaz betetzen da. Zulo txikiaren hormak metal urtuz inguratuta daude, eta metal likidoa material solidoz inguratuta dago (soldadura-prozesu konbentzional gehienetan eta laser bidezko soldaduran, energia lehenik piezaren gainazalean metatzen da eta gero barrura garraiatzen da transferentzia bidez). Zuloaren hormaren kanpoko likido-fluxua eta horma-geruzaren gainazal-tentsioa zuloaren barrunbean etengabe sortutako lurrun-presioarekin fasean daude eta oreka dinamikoa mantentzen dute. Argi-izpia etengabe sartzen da zulo txikian, eta zulo txikiaren kanpoko materiala etengabe isurtzen ari da. Argi-izpia mugitzen den heinean, zulo txikia beti dago fluxu-egoera egonkorrean.
Hau da, zulo txikia eta zuloaren horma inguratzen duen metal urtua aurrera egiten dute pilotu-izpiaren aurreranzko abiadurarekin. Metal urtuak zulo txikia kendu ondoren geratzen den hutsunea betetzen du eta horren arabera kondentsatzen da, eta soldadura sortzen da. Hori guztia hain azkar gertatzen da, ezen soldadura-abiadurak erraz irits daitezke minutuko hainbat metrora.
Potentzia-dentsitatearen, eroankortasun termikoko soldaduraren eta sartze sakoneko soldaduraren oinarrizko kontzeptuak ulertu ondoren, nukleo-diametro desberdinen potentzia-dentsitatearen eta fase metalografikoen analisi konparatiboa egingo dugu jarraian.
Merkatuan dauden laser nukleo diametro ohikoenetan oinarritutako soldadura esperimentuen konparaketa:
Nukleo diametro desberdineko laserren foku-puntuaren potentzia-dentsitatea
Potentzia-dentsitatearen ikuspuntutik, potentzia beraren pean, zenbat eta txikiagoa izan nukleoaren diametroa, orduan eta handiagoa izango da laserraren distira eta orduan eta kontzentratuagoa izango da energia. Laserra labana zorrotz batekin alderatzen bada, zenbat eta txikiagoa izan nukleoaren diametroa, orduan eta zorrotzagoa izango da laserra. 14um-ko nukleo-diametroko laserraren potentzia-dentsitatea 100um-ko nukleo-diametroko laserrarena baino 50 aldiz handiagoa da, eta prozesatzeko gaitasuna handiagoa da. Aldi berean, hemen kalkulatutako potentzia-dentsitatea batez besteko dentsitate sinple bat besterik ez da. Benetako energia-banaketa gutxi gorabeherako banaketa gaussiarra da, eta erdiko energia batez besteko potentzia-dentsitatearen hainbat aldiz handiagoa izango da.
Laser energiaren banaketaren diagrama eskematikoa nukleo diametro desberdinekin
Energia banaketa diagramaren kolorea energia banaketa da. Zenbat eta gorriagoa izan kolorea, orduan eta energia handiagoa. Energia gorria energia kontzentratzen den lekua da. Nukleo diametro desberdineko laser izpien laser energia banaketaren bidez, ikus daiteke laser izpiaren aurrealdea ez dela zorrotza eta laser izpia zorrotza dela. Zenbat eta txikiagoa izan, orduan eta energia puntu batean kontzentratuago egon, orduan eta zorrotzagoa da eta orduan eta indartsuagoa da bere barneratze gaitasuna.
Nukleo diametro desberdineko laserren soldadura efektuen konparaketa
Nukleo-diametro desberdinak dituzten laserren konparaketa:
(1) Esperimentuak 150 mm/s-ko abiadura, foku-posizioko soldadura erabiltzen ditu, eta materiala 1 serieko aluminioa da, 2 mm-ko lodierakoa;
(2) Zenbat eta handiagoa izan nukleoaren diametroa, orduan eta handiagoa izango da urtze-zabalera, orduan eta handiagoa izango da beroak eragindako eremua eta orduan eta txikiagoa izango da unitate-potentziaren dentsitatea. Nukleoaren diametroa 200um-tik gorakoa denean, ez da erraza sartze-sakonera lortzea erreakzio handiko aleazioetan, hala nola aluminioan eta kobrean, eta sartze sakon handiagoa lor daiteke potentzia handiarekin soilik;
(3) Nukleo txikiko laserrek potentzia-dentsitate handia dute eta energia handiko eta beroak eragindako eremu txikiak dituzten materialen gainazalean zuloak azkar zulatu ditzakete. Hala ere, aldi berean, soldaduraren gainazala zakarra da, eta zuloa erortzeko probabilitatea handia da abiadura txikiko soldaduran, eta zuloa itxita egoten da soldadura-zikloan. Zikloa luzea da, eta akatsak eta poroak bezalako akatsak gertatzeko joera dute. Abiadura handiko prozesatzeko edo ibilbide oszilazionala duen prozesatzeko egokia da;
(4) Nukleo-diametro handiko laserrek argi-puntu handiagoak eta energia sakabanatuagoa dute, eta horrek egokiagoak bihurtzen ditu laser-gainazalen birurtzea, estaldura, erreketa eta beste prozesu batzuetarako.
Argitaratze data: 2023ko urriaren 6a
