Mikro eta pieza txikietarako soldadura metodoak Laser bidezko soldadura soldadura metodo eraginkor eta zehatza da, energia-dentsitate handiko laser izpi bat erabiltzen duena bero-iturri gisa. Laser materialak prozesatzeko teknologiaren aplikazio garrantzitsuenetako bat da. 1970eko hamarkadan, batez ere horma meheko materialak soldatzeko eta abiadura txikiko soldadura egiteko erabiltzen zen, eta soldadura prozesua bero-eroapen motakoa zen. Zehazki, laser erradiazioak piezaren gainazala berotzen du, eta gainazaleko beroa barrurantz barreiatzen da eroapen termikoaren bidez. Laser pultsuen zabalera, energia, potentzia maximoa eta errepikapen-maiztasuna bezalako parametroak kontrolatuz, pieza urtzen da urtutako putzu espezifiko bat osatzeko. Bere abantaila bereziei esker, arrakastaz aplikatu da...Pieza mikro eta txikien soldadura zehatza.Txinako laser bidezko soldadura teknologia munduko maila aurreratuenen artean dago. 12 metro koadro baino gehiagoko titaniozko aleaziozko osagai konplexuak laser bidez eratzeko teknologia eta gaitasuna ditu, eta hainbat hegazkingintza ikerketa proiektu nazionaletako prototipo eta produktuen fabrikazioan erabili da. 2013ko urrian, soldadura aditu txinatar batek Brook saria irabazi zuen, soldadura arloko sari akademiko gorena, eta horrek Txinako mundu mailako laser bidezko soldadura maila berretsi zuen.
## Garapenaren historia Munduko lehen laser izpia 1960an sortu zen flash lanpara batekin errubi kristalak kitzikatuz. Kristalaren gaitasun termikoak mugatuta, maiztasun baxuko pultsu-izpi oso laburrak baino ez zituen sortzen. Berehalako pultsu-energia maximoa 10^6 watt-era irits zitekeen arren, energia-irteera baxukoa zen oraindik. Neodimioz dopatutako itrio-aluminio granatezko (Nd:YAG) kristal-hagaxka batek, neodimioa (Nd) kitzikapen-elementu gisa erabiliz, 1-8 KW-ko potentzia duen uhin-luzera bakarreko laser izpi jarraitu bat sor dezake. YAG laserra, 1,06 μm-ko uhin-luzerarekin, laser prozesatzeko burura konekta daiteke zuntz optiko malgu baten bidez, ekipamendu-diseinu malgua eta 0,5-6 mm-ko lodierako piezak soldatzeko egokia izanik. CO₂ laserrak, karbono dioxidoa kitzikatzaile gisa erabiliz (10,6 μm-ko uhin-luzerarekin), 25 KW-ko irteera-energia lor dezake eta 2 mm-ko lodierako xaflen soldadura osoa egin dezake pase bakarrean. Oso erabilia izan da industria-sektoreko metalen prozesamenduan. 1980ko hamarkadaren erdialdean, laser bidezko soldadurak, teknologia berri gisa, arreta handia erakarri zuen Europan, Estatu Batuetan eta Japonian. 1985ean, ThyssenKrupp Steel AG-k (Alemania) eta Volkswagen AG-k (Alemania) elkarlanean aritu ziren munduko lehen laser bidezko soldadurako pieza hutsa arrakastaz erabiltzeko Audi 100-aren karrozerian. 1990eko hamarkadan, Europako, Ipar Amerikako eta Japoniako automobil-fabrikatzaile nagusiek laser bidezko soldadurako pieza hutsen teknologia erabiltzen hasi ziren automobilen karrozerien fabrikazioan. Laborategietako eta automobil-fabrikatzaileen esperientzia praktikoak frogatu du laser bidezko soldadurako pieza hutsak arrakastaz aplika daitezkeela automobilen karrozerien ekoizpenean. Laser bidezko soldadura pertsonalizatuak laser energia erabiltzen du hainbat altzairu, altzairu herdoilgaitz, aluminiozko aleazio eta abar automatikoki lotzeko eta soldatzeko, material, lodiera eta estaldura desberdinekin, plaka, profil edo sandwich panel integratu batean. Horrela, osagaien materialen errendimendu-eskakizun desberdinak betetzen dira, eta ekipamendu arina lortzen da, pisu arinekoa, egitura optimoa eta errendimendu onena duena. Europa eta Estatu Batuak bezalako herrialde garatuetan,laser bidezko soldaduraEz da garraio-ekipoen fabrikazio-industrian bakarrik erabiltzen, baita eraikuntzan, zubietan, etxetresna elektrikoen plaken soldadura ekoizpenean eta altzairuzko plaken soldaduran ere (ijezketa jarraituan plaken konexioa). Mundu osoan ezagunak diren laser bidezko soldadura enpresen artean daude Soudonic (Suitza), ArcelorMittal Group (Frantzia), ThyssenKrupp TWB (Alemania), Servo-Robot (Kanada) eta Precitec (Alemania). Laser bidezko soldadurako hutsen teknologiaren aplikazioa Txinan hasi berri da. 2002ko urriaren 25ean, Txinako laser bidezko soldadurako lehen ekoizpen-lerro komertzial profesionala ofizialki jarri zen martxan. Wuhan ThyssenKrupp Zhongren Laser Tailor Welding enpresak aurkeztu zuen ThyssenKrupp TWB-tik (Alemania). Geroago, Shanghai Baosteel Arcelor Laser Tailor Welding Co., Ltd., FAW Baoyou Laser Tailor Welding Co., Ltd. eta beste enpresa batzuk jarri ziren ekoizpenean bata bestearen atzetik. 2003an, atzerriko herrialdeek CO₂ laserrez betetzeko alanbrezko soldadura bikoitzeko habearekin konturatu ziren etaYAG laser bidezko betegarri-haria soldaduraA318 aluminiozko aleaziozko beheko horma-panelaren egiturarako. Teknologia honek errematxatutako egitura tradizionala ordezkatu zuen, hegazkinaren fuselajearen pisua % 20 murriztuz eta kostuaren % 20 aurreztuz. Gong Shuilik uste zuen laser bidezko soldadura teknologiak zeregin garrantzitsua izango zuela Txinako hegazkingintzako fabrikazio-industria tradizionalaren eraldaketan eta hobekuntzan. Berehala aurkeztu zen aurre-ikerketa proiektu batzuetarako, ikerketa talde bat antolatu zuen eta "izpi bikoitzeko laser soldadura" teknologia Txinako ikerketa proiektuetan sartzeko gidaritza hartu zuen. Hasieratik bertatik, teknologia hau hegazkinen fabrikazioan aplikatzea pentsatu zuen. Txinako aditu taldeak aurretiazko teknologia hegazkinen diseinu institutu bati jakinarazi zion eta izpi bikoitzeko laser soldaduraren abantailak eta bideragarritasuna sustatu zituen. Hainbat egiaztapen eta ebaluazio egin ondoren, diseinu institutuak teknologia hau hegazkin jakin baterako horma-panel saihetsdunen fabrikazioan aplikatzea erabaki zuen, hasierako helburua lortuz: "izpi bikoitzeko laser soldadura" teknologia hegazkinen fabrikazioan aplikatzea. Aleazio arinetarako laser bidezko soldadurako betegarri-hariaren doitasun-kontrola bezalako teknologia gakoetan aurrera egin zuen, laser bidezko betegarri-hariaren soldadura hibridoko gailu integratu eta berritzaile bat garatu zuen, Txinako lehen potentzia handiko laser bidezko betegarri-hariaren soldadura-plataforma ezarri zuen, T junturen soldadura sinkrono bikoitza eta alde bikoitza gauzatu zuen horma meheko egitura handietan, eta arrakastaz aplikatu zuen lehen aldiz hegazkintzako horma-panel saihetsdunen egitura-pieza gakoen soldadura-fabrikazioan, Txinako hegazkin berrien garapenean paper garrantzitsua jokatuz. 2003an, HG Laserrek emandako lehen eskala handiko lineako banda-soldadurako ekipamendu multzo osoak lineaz kanpoko onarpena gainditu zuen. Ekipamendu honek laser bidezko ebaketa, soldadura eta tratamendu termikoa integratzen ditu, HG Laser munduko laugarren enpresetako bat bihurtuz ekipamendu hori ekoizteko gai dena. 2004an, HG Laser Farley Laserlabek egindako "Potentzia handiko laser bidezko ebaketa, soldadura eta ebaketa-soldaketa prozesatzeko teknologia eta ekipamendu konbinatua" proiektuak Zientzia eta Teknologia Aurrerapen Sari Nazionaleko Bigarren Saria irabazi zuen, eta Txinan teknologia eta ekipamendu honen I+G gaitasuna duen laser enpresa bakarra bihurtu zen. Industria laserren industriaren garapen azkarrarekin, merkatuak laser prozesatzeko teknologiaren eskakizun handiagoak ezarri ditu. Laser teknologia pixkanaka aplikazio bakarretik aplikazio dibertsifikatuetara aldatu da. Laser prozesamenduari dagokionez, ez dago jada ebaketa edo soldadura bakarrera mugatuta. Ebaketa eta soldadura konbinatzen dituen laser prozesatzeko ekipamendu integratuen merkatuaren eskaera handitzen ari da, eta horrela laser ebaketa eta soldadura ekipamendu integratua sortu da. HG Laser Farley Laserlab-ek Walc9030 ebaketa eta soldadura makina integratua garatu du, 9×3 metroko formatu ultra-handiarekin, gaur egun munduko laser ebaketa eta soldadura ekipamendu integratuen formatu handiena dena. Walc9030 formatu handiko ebaketa eta soldadura ekipamendua da, integratzen duena...laser bidezko ebaketa eta laser bidezko soldadura funtzioak. Ebaketa-buru profesional batekin eta soldadura-buru batekin hornituta dago, eta bi prozesatzeko buruek habe bera partekatzen dute. Kontrol numerikoaren teknologiak elkarren artean interferentziarik ez izatea bermatzen du. Ekipamenduak ebaketa eta soldadura behar duten bi prozesu aldi berean burutu ditzake. Lehenik ebaki eta gero soldadura egin, edo lehenik soldadura egin eta gero ebaki artean libreki alda daiteke, laser bidezko ebaketa eta soldadura funtzioak ekipamendu bakarrarekin lortuz, ekipamendu gehigarririk behar izan gabe. Horrek ekipamenduen kostuak aurrezten dizkie aplikazioen fabrikatzaileei, prozesatzeko eraginkortasuna eta prozesatzeko tartea hobetzen ditu. Gainera, ebaketaren eta soldaduraren integrazioari esker, prozesatzeko zehaztasuna guztiz bermatuta dago, eta ekipamenduaren errendimendua eraginkorra eta egonkorra da. Horrez gain, plaken deformazio termikoaren zailtasunak gainditu ditu plaka ultra-handien neurrira egindako soldaduran eta bide optiko hegalari ultra-luzeak modu egonkorrean gauzatu ditu. 6 metroko luzera eta 1,5 metroko zabalera duten bi plaka lau soldatu ditzake aldi berean, eta soldatatutako gainazala leuna eta laua da post-prozesaketa gehigarririk gabe. Aldi berean, 3 metroko zabalera, 6 metro baino gehiagoko luzera eta 20 mm baino gutxiagoko lodiera duten plakak moztu ditzake formatze-prozesu bakarrean, bigarren mailako kokapenik gabe. Txinako Zientzien Akademiako Shenyang Automatizazio Institutuak nazioarteko lankidetza egin zuen IHI Korporazioarekin (Japonia). "Sarrera, digestioa, xurgapena eta berritze" izeneko garapen zientifiko eta teknologiko nazionalaren estrategia jarraituz, hainbat teknologia gako gainditu zituen.laser bidezko soldadura, 2006ko irailean garatu zuen Txinako laser bidezko soldadura ekoizpen-lerro osoen lehen multzoa, eta arrakastaz garatu zuen laser bidezko soldadura sistema robotiko bat, kurba planar eta espazialen laser soldadura lortuz. 2013ko urrian, soldadura-aditu txinatar batek Brook saria irabazi zuen, soldaduraren arloko sari akademiko gorena. Soldadura Institutuak (TWI, Erresuma Batua) urtero gomendatzen eta izendatzen ditu hautagaiak 120 herrialde baino gehiagotako 4.000 kide unitate baino gehiagotatik, eta azkenik sari hau aditu bati ematen dio soldaduraren edo loturaren zientzian eta teknologian eta haren aplikazio industrialean egindako ekarpen bikainak aitortzeko. Sari hau ez da Gong Shuili eta bere taldearen aitortza soilik, baita AVICek materialen lotura-teknologiaren aurrerapena sustatzeko duen eginkizunaren berrespena ere.
## Egitura-parametroak
### Laneko ekipamendua Osziladore optiko batez eta osziladore-barrunbearen bi muturretan dauden ispiluen artean kokatutako medio batez osatuta dago. Medioa energia handiko egoerara kitzikatzen denean, fase berean dauden argi-uhinak sortzen hasten da, eta hauek bi muturretan dauden ispiluen artean aurrera eta atzera islatzen dira, kateatze fotoelektriko efektu bat sortuz. Horrek argi-uhinak anplifikatzen ditu, eta energia nahikoa lortzen denean, laserra igortzen da. Laserra energia-iturri primarioak, hala nola energia elektrikoa, energia kimikoa, energia termikoa, argi-energia edo energia nuklearra, maiztasun optiko espezifikoetako (argi ultramorea, argi ikusgaia edo argi infragorria) erradiazio elektromagnetikoko izpi bihurtzen dituen gailu gisa ere defini daiteke. Bihurketa hau erraz egin daiteke zenbait medio solido, likido edo gaseosotan. Medio horiek atomo edo molekula moduan kitzikatzen direnean, ia fase berdina eta ia uhin-luzera bakarra duen argi-izpi bat sortzen dute: laserra. Fase berean dagoen propietateari eta uhin-luzera bakarrari esker, dibergentzia-angelua oso txikia da, eta distantzia luzean transmititu daiteke oso kontzentratu aurretik, soldadura, ebaketa eta tratamendu termikoa bezalako funtzioak emateko. ### Laserren sailkapena Soldatzeko erabiltzen diren bi laser mota nagusi daude, CO₂ laserrak eta Nd:YAG laserrak. CO₂ laserrak eta Nd:YAG laserrak begi hutsez ikusezinak diren infragorri argiak dira. Nd:YAG laserrak sortutako izpia batez ere infragorri hurbileko argia da, 1,06 μm-ko uhin-luzerarekin. Eroale termikoek xurgapen-tasa nahiko altua dute uhin-luzera horretako argiarentzat, eta metal gehienentzat, islagarritasuna % 20-30ekoa da. Infragorri hurbileko izpia 0,25 mm-ko diametrora fokatu daiteke lente optiko estandarrak erabiliz. CO₂ laserraren izpia 10,6 μm-ko uhin-luzerarekin infragorri urruneko argia da. Metal gehienek % 80-90eko islagarritasuna dute argi mota honetarako, beraz, lente optiko bereziak behar dira izpia 0,75-1,0 mm-ko diametrora fokatzeko. Nd:YAG laserren potentzia, oro har, 4.000-6.000 W ingurukoa izan daiteke, eta potentzia maximoa 10.000 W-ra iritsi da orain. Aldiz, CO₂ laserren potentzia erraz irits daiteke 20.000 W-ra edo are gehiagora. Potentzia handiko CO₂ laserrek islagarritasun handiaren arazoa konpontzen dute giltza-zulo efektuaren bidez. Argi-puntuak irradiatzen duen materialaren gainazala urtzen denean, giltza-zulo bat sortzen da. Lurrunez betetako giltza-zulo hau gorputz beltz baten antzekoa da, eta eraso-argiaren ia energia guztia xurgatzen du. Giltza-zuloaren barruko oreka-tenperatura 25.000 °C ingurura iristen da, eta islagarritasuna azkar jaisten da mikrosegundo gutxi batzuen buruan. CO₂ laserren garapen-fokua ekipamenduen garapenean eta ikerketan zentratzen den arren, jada ez da irteerako potentzia maximoa handitzea, baizik eta izpiaren kalitatea eta fokatze-errendimendua nola hobetu. Gainera, argona 10 kW-tik gorako potentzia duen CO₂ laser soldadurarako babes-gas gisa erabiltzen denean, plasma indartsua sortzen da askotan, eta horrek sartze-sakonera murrizten du. Beraz, plasmarik sortzen ez duen helioa askotan erabiltzen da potentzia handiko CO₂ laser soldadurarako babes-gas gisa. Diodo laser konbinazioen aplikazioa potentzia handiko Nd:YAG kristalak kitzikatzeko ikerketa eta garapen gai garrantzitsua da, laser izpien kalitatea asko hobetuko duena eta laser prozesamendu eraginkorragoa sortuko duena. Infragorri hurbileko eskualdean laserrak kitzikatzeko eta ateratzeko diodo zuzeneko sareak erabiltzeak 1 kW-ko batez besteko potentzia eta ia % 50eko fotokonbertsio-eraginkortasuna lortu ditu. Diodoek zerbitzu-bizitza luzeagoa ere badute (10.000 ordu), eta horrek laser ekipamenduen mantentze-kostua murrizten laguntzen du. Diodoz ponpatutako egoera solidoko laser (DPSSL) ekipamenduen garapena ere aurrera doa.
Argitaratze data: 2025eko abuztuak 27
