Puntuzko soldadura abiadura handiko eta kostu-eraginkorra den lotura-metodoa da. Egokia da hermetikotasunik behar ez duten gainjartze-junturekin xafla meheko osagaiak lotzeko. Puntuzko soldadura mota asko daude, hala nola erresistentzia-puntuzko soldadura, arku-puntuzko soldadura, itsasgarri-puntuzko soldadura,puntuzko soldadura konposatua, eta laser bidezko puntu soldadura. Gaur egun, erresistentzia puntu soldadura asko erabiltzen da ekoizpenean. Automobilgintza adibidetzat hartuta, 3.000 eta 4.000 soldadura puntu behar dira autoen karrozeria panelen osagaiak muntatzeko, eta horrek 250 eta 300 robot artean behar ditu, kontrol sistema eta bestelako ekipamendu osagarriekin batera. Hala ere, erresistentzia puntu soldadurak malgutasun eskasa du. Garapen ekonomiko azkarrarekin, automobilgintzako osagaien forma geometrikoen eta egituren eguneratze zikloa oso laburra bihurtu da. Produktu eta modelo berrien eguneratzeak puntu soldadura teknologia mota berri bat behar du, eraginkorra eta malgua dena. Hori dela eta, laser bidezko puntu soldadura teknologia pixkanaka arretaren foku bihurtu da eta automobilgintza industria ekoizpenean asko aplikatuko dela espero da. Aeroespazialaren arloan, laser bidezko puntu soldadura ere teknologia alternatibo gisa probatzen ari da. Denbora luzez, aeroespazial produktuen gainjartze junturek errematxatzea erabili izan dute, eta horrek ekoizpen prozesu asko eta lan karga handia dakar. Aluminio aleazioak, titanio aleazioak eta material konposatuak bezalako material berrien aplikazio gero eta handiagoarekin, soldadura teknologia berriak hartzea ohiko lotura metodoak ordezkatzeko joera nagusi bihurtu da. Horrek ez du ekoizpen-eraginkortasuna hobetzen bakarrik, baita egitura-pisua murrizten ere eta egitura-diseinuaren eskakizun berriak betetzen ditu, eta hori oso garrantzitsua da aeroespazioko produktuentzat. Laser bidezko puntu-soldaduraren zehaztasun handiak eta malgutasun handiak abantaila nabarmenak ematen dizkio ekoizpen praktikoan, batez ere hegazkingintzako industrian, non erresistentzia-puntu-soldadura eta errematxatzea bezalako prozesu tradizionalak ordezka ditzakeen.
I. Laser puntuko soldaduraren definizioa eta ezaugarriak
Definizioa
Laser bidezko puntu bidezko soldadurak piezak urtu eta lotzeko prozesuari egiten dio erreferentzia, laser pultsu bakarra (t > 1ms) edo posizio berean laser pultsu-serie bat erabiliz.
Puntuzko laser soldadura funtsean antzekoa da beste laser soldadura prozesuekin; desberdintasun bakarra da ez dagoela desplazamendu erlatiborik laser izpiaren eta piezaren artean puntuzko soldaduran zehar. Puntuzko laser soldadura bi motatan banatzen da: eroapen termikoko soldadura eta giltza-zulo bidezko soldadura. Eroapen termikoko puntuzko soldaduran, laserrak metala urtu besterik ezin du egin, lurrundu gabe. Metodo hau egokiagoa da 0,5 mm baino gutxiagoko lodiera duten metalak soldatzeko, hala nola osagai elektronikoen Nd:YAG laser puntuzko soldadura. Giltza-zulo bidezko laser puntuzko soldaduran, laserra zuzenean sar daiteke materialaren barnealdean giltza-zulotik, laser energiaren erabilera-tasa handituz eta sartze-sakonera handiagoa lortuz. Erresistentzia-puntuzko soldadura tradizionalak piezak urtzen ditu soldadura-puntuak sortzeko korronte elektrikoak sortutako erresistentzia-beroa erabiliz, eta laser puntuzko soldaduraren bero-iturria laser erradiaziotik dator, eta horrek soldadura-puntu forma nabarmen desberdinak sortzen ditu.
Laser bidezko puntu soldaduraren parametro erregulagarrien artean, oro har, laser potentzia, puntu soldadura denbora eta defokatze kopurua daude. Pultsu modua erabiliz puntu soldadura egiteko, parametroen artean pultsu uhinaren forma, maiztasuna eta lan zikloa ere badaude. Horien artean, laser potentziak soldadura puntuaren sartze sakoneran eragiten du batez ere, puntu soldadura denborak, berriz, eragin handiagoa du soldadura puntuaren alboko tamainan. Oro har, zenbat eta luzeagoa izan laser ekintza denbora, orduan eta handiagoa izango da soldadura puntuaren goiko eta beheko gainazalen tamaina eta fusio gainazalaren tamaina. Defokatze kopuruaren aldaketek batez ere piezaren gainazalean eragiten duen puntuaren diametroan eta energia dentsitatean eragiten dute, eta, beraz, eragin nabarmena dute soldadura puntuaren forma orokorrean.
Ezaugarriak
- Laserra bero-iturri gisa erabiliz, puntuzko soldadurak abiadura handia, zehaztasun handia, bero-sarrera txikia eta piezaren deformazio minimoa eskaintzen ditu.
- Puntuzko soldadura posizioen askatasun maila asko hobetu da, posizio guztietako puntuzko soldadura ahalbidetuz eta erraz gauzatuzalde bakarreko puntuzko soldadura, horrela produktuen diseinuaren askatasuna nabarmen handituz.
- Laser bidezko puntu bidezko soldadurak junturen tamainari dagokionez eskakizun gutxi ditu. Junturen gainjartze-kopurua eta soldadura-puntuen arteko distantzia bezalako parametroetan murrizketa minimoak daude, eta ez dago korronte-shuntingaren eragina kontuan hartu beharrik.
- Lodiera desberdineko plakak, material desberdinak eta material bereziak (aluminio aleazioak, xafla galbanizatuak) soldatzeko, laser bidezko puntuzko soldadurak errendimendu hobea du puntuzko soldadura metodo tradizionalak baino.
- Ez du laguntza-ekipo handirik behar, produktuen aldaketetara azkar egokitu daiteke eta merkatuaren eskaerei erantzuten die.
II. Laser bidezko soldaduraren akatsen azterketa
Pitzadurak, poroek eta hondoratzeak dira laser bidezko soldaduran akats ohikoenak, eta banan-banan aztertzen dira jarraian.
1. Pitzadurak
Pitzadurak gainazaleko pitzaduretan eta luzetarako pitzaduretan banatzen dira. Laser bidezko soldaduran berotze- eta hozte-tasak oso azkarrak dira, eta horrek tenperatura-gradiente handia sortzen du berotutako eremuaren eta inguruko metalaren artean, eta horrek erraz eragiten du pitzadurak sortzea. Pitzaduren agerpena materialarekin estuki lotuta dago; adibidez, aluminiozko aleazioek altzairu herdoilgaitzak baino joera askoz handiagoa dute laser bidezko soldaduran pitzatzeko. Pitzadurak sortzea murrizteko metodo eraginkor bat pultsu-uhinaren forma optimizatzea da, metalaren solidotze-prozesuaren hozte-tasa kontrolatzeko eta barne-tentsioa murrizteko.
2. Poroak
Laser bidezko puntu-soldaduren akats porotsuak (poroak) poro txikietan eta poro handietan bana daitezke. Poro txikiak batez ere metalaren solidotzean zehar hidrogenoaren disolbagarritasuna gutxitzeagatik sortzen dira, baita giltza-zuloan metala azkar lurruntzeagatik eta urtutako putzuaren asalduragatik ere. Poro handiak batez ere laser bidezko puntu-soldaduran zehar hozte-tasa azkarregiaren ondorio dira, eta horrek ez du denbora nahikorik uzten giltza-zuloaren inguruko metalak betetzeko. Oro har, poro txikiak sortzeko joera dute pultsu luzeko puntu-soldaduran, eta poro handiak, berriz, pultsu laburreko puntu-soldaduran.
Laser bidezko puntu-soldaduran poroak agertzeko aukera gehien duten bi tokitan agertzen da: bata soldadura-puntuaren erdian dagoen fusio-eremuaren ondoan dago, eta bestea soldaduraren erroan. X izpien bidez hartutako urtze-irudiek erakusten dute fusio-eremuaren ondoko poroak batez ere giltza-zuloa ixten denean lepoa estutzeagatik sortzen direla; soldaduraren erroko poroei dagokienez, batez ere giltza-zuloa erortzean sortzen dira, giltza-zuloa eratu ondoren laserra azkar desagertzen delako.
3. Erortzea
Holdura fenomeno nabaria da laser bidezko soldaduran. Soldadura puntuaren gainazaleko erdiko hondoratzea eta inguruko metalaren metaketa metalaren lurrunketak sortutako atzerakada-indarraren ondorioz gertatzen dira, metal likidoa soldadura puntuaren gainazalera bultzatzen baitu. Hozte-prozesuan, gainazalean metatutako metala azkar solidotzen da eta ezin da guztiz bete. Horrez gain, metalaren lurruntze azkarrak eta zipriztinak eragindako material-galera erdiko hondoratzean laguntzen duen beste faktore bat da. Pultsu-denborak eragin handia du bai soldadura puntuaren gainazalaren hondoratzean, bai poroen eraketan. Soldadura puntu egokiak lor daitezke pultsu-uhinaren forma eta denbora optimizatuz.
4. Desfokatze-kopuruak soldadura-puntuetan duen eragina
Desfokatze-kopuruaren aldaketek zuzenean aldatzen dituzte orbanaren diametroa eta energia-dentsitatea. Desfokatze-kopurua norabide negatiboetan zein positiboan handitzen denean, orbanaren diametroa handitzen dela eta energia-dentsitatea gutxitzen dela esan nahi du. Laser bidezko soldaduran, erlazio jakin bat dago orbanaren diametroaren eta laserrak proba-piezaren gainean eratutako hasierako giltza-zuloaren tamainaren artean, energia-dentsitateak urtutako putzuaren hedapen-tasa zehazten duen bitartean. Desfokatze-kopuruaren balio absolutua txikia denean, laser orbanaren diametroa txikia da, laser potentzia-dentsitatea handia da, eta soldadura-puntuko urtutako putzuaren hedapen-tasa azkarra da, baina hasierako giltza-zuloaren diametroa txikia da. Aitzitik, desfokatze-kopurua handia denean, hasierako giltza-zuloaren diametroa handia da, baina urtutako putzuaren hedapen-tasa moteldu egiten da, eta ondoriozko soldadura-puntuaren tamaina ez da handia izango. Beraz, desfokatze-kopurua aldatzean, orbanaren diametroaren eta soldadura-puntuaren gainazaleko potentzia-dentsitatearen efektu orokorrak soldadura-puntuaren tamaina zehazten du.
III. Laser puntuko soldadura teknologiaren aplikazioa
Puntuzko laser bidezko soldadurak abiadura handia, sartze-sakonera handia, deformazio minimoa ditu ezaugarri, eta giro-tenperaturan edo baldintza berezietan egin daiteke soldadura-ekipo sinple batekin. Gainera, maiztasun handiko pultsu-laserrak (segundoko 40 pultsu baino maiztasun handiagoa dutenak) laser bidezko soldaduraren aplikazio zabala ahalbidetu du mikro eta osagai txikien muntaketan eta soldaduran, ekoizpen automatizatu masiboan. Beroak eragindako eremu txiki bat behar duten osagai elektroniko txikiak soldatzean —adibidez, beira eta metalaren arteko konexioa, zirkuitu erdieroale beroarekiko sentikorretan junturen konexioa eta kableetan metal desberdinen arteko konexioa—, puntuzko laser bidezko soldadura abantailagarriagoa da puntuzko soldadura-prozesu tradizionalak baino (adibidez, erresistentzia-puntuzko soldadura), kutsadurarik gabeko soldadura-puntuekin eta soldadura-kalitate handiarekin. 6-60 irudiak puntuzko laser bidezko soldaduraren aplikazio-adibide bat erakusten du automobilen faroen ekoizpenean: 500W-ko egoera solidoko pultsu-laser batek lau soldadura-puntu antzeko sortzen ditu pultsu-maiztasun oso altuarekin.
Mikroegituretan pultsu-energia handia erabiliz zehaztasun handiko puntuzko soldadura egitean, Nd:YAG laser pultsatuak abantaila tekniko eta ekonomikoak dituzte. Puntuzko soldadura industrialaren aplikazio gehienetan, batez ere 50W-ko batez besteko potentzia eta 2kW-ko pultsu-potentzia baino handiagoa duten egoera solidoko laser pultsatuak erabiltzen dira. Laserrak zuzenean eragin diezaioke piezari zuntz optikoen edo fokatze-lente konbinatuen bidez.
Laser bidezko puntuzko soldadura material sorta zabal batean aplika daiteke. Adibidez, Li bateriak puntuzko soldaduran, Nd erabiliz:YAG laser puntuko soldadura teknologiaMetal desberdinak konektatzea TIG soldadura eta erresistentzia puntuzko soldadura baino eraginkorragoa da. Bereziki, zuntz optikoak erabiltzen direnez ekoizpenean laserrak transmititzeko, komenigarria da azkar eta malgutasunez mugitzea lan-mahaien artean.
Laburbilduz, laser bidezko soldadurak ezaugarri hauek ditu:
- Laser potentzia handitzen den heinean, soldadura puntuaren gainazalaren diametroa gora eta behera aldatzen da, fusio gainazalaren eta beheko gainazalaren diametroa, berriz, poliki handitzen da. Soldadura puntuaren zeharkako sekzioaren formaren aldaketa ez da nabaria. Iraupena handitzen den heinean, soldadura puntuaren tamaina azkar handitzen da, eta fusio gainazalaren diametroaren aldaketa-tasa goiko eta beheko gainazal diametroena baino handiagoa da. Desfokatze kantitatearen aldaketak eragin handia du soldadura puntuaren tamainan. Zuzenean aldatzen ditu puntuaren diametroa eta laser potentzia dentsitatea, eta bi faktore hauen eragin osoak soldadura puntuaren tamaina zehazten du.
- Sartze osoa gertatzen bada, laser bidezko soldadura puntuaren gainazalean hondoratze nabarmena dago. Laser potentzia eta iraupena handitzen diren heinean, soldadura puntuaren gainazaleko hondoratze sakonera handitzen da. Iraupena edo tartearen tamaina handia denean, beheko gainazalak ere koska bat erakuts dezake.
- Hutsuneak handitzen diren heinean, soldadura-puntuaren deformazio orokorra, erdiko hondoratzea eta koska nabarmenak dira. Fusio-gainazala uzkurtu egiten da, eta indarra azkar gutxitzen da. Gaur egun, erresistentzien, baterien eta elektronikaren arloan, bi puntu aldi berean soldatzeko prozesua erabiltzen da normalean, normalean bi laser argi-iturri dituen diseinua hartzen duena.
Argitaratze data: 2025eko urriaren 27a
