Como ferramenta de procesamento avanzada, o láser está a desempeñar un papel cada vez máis importante no campo da soldadura industrial. Aínda que a tecnoloxía tradicional de soldadura por láser pode controlar estes defectos ata certo punto, o seu efecto adoita estar limitado por parámetros e procesos de soldadura fixos. Nos últimos anos, a aparición da tecnoloxía de soldadura por oscilación láser proporciona unha nova solución para o control dos defectos de soldadura. Ao introducir a oscilación do raio láser durante o proceso de soldadura, a tecnoloxía pode mellorar significativamente as características dinámicas do baño de soldadura, optimizando así a calidade da soldadura. A tecnoloxía de soldadura por oscilación láser baséase principalmente no control preciso do raio láser e da tecnoloxía de oscilación para lograr unha soldadura eficiente e de alta calidade.
Mellorar a aparencia:
Durante oproceso de soldadura, o raio láser oscila de forma rápida e precisa para cubrir toda a área de soldadura. Cando o raio se move ao longo da dirección da soldadura, oscila en varias formas, como círculo, figura 8 e hélice. Chen et al. utilizaron láser de oscilación para soldar aliaxes de aluminio diferentes e, en comparación coa soldadura láser sen oscilación, a morfoloxía da soldadura frontal e traseira da soldadura láser de oscilación mellorou significativamente. Ademais, a soldadura láser de oscilación transversal úsase para aumentar a adaptabilidade da folga da ranura. Nalgunhas pezas de conexión condutivas, é necesario expandir a área de sobrecorrente, tamén é necesario expandir a superficie de conexión metálica e tamén é necesario oscilar a soldadura láser para facer que a superficie de conexión metálica se converta en "U".
1. (a) e (b) estatísticas da morfoloxía da sección transversal da soldadura e do tamaño da soldadura en diferentes modos de oscilación; (c) formación da superficie superior da soldadura en diferentes modos de oscilación.
Mellorar a mala fusión das paredes laterais:
O defecto de non fusión da parede lateral é doado de producirse na soldadura láser tradicional de fenda estreita de placas de grosor medio, causado pola distribución desigual da enerxía láser na boca, a entrada de calor no centro da ranura é grande e a entrada de calor na parede lateral da ranura é pequena, o que non pode formar unha boa combinación. A medida clave para resolver o defecto da parede lateral non fusionada é aumentar a entrada de calor á parede lateral. No proceso de soldadura láser, pódese conseguir unha distribución de enerxía máis razoable do raio láser na superficie da peza a través da oscilación do raio. Cando cambia a anchura da ranura, a amplitude da oscilación do raio axústase para que coincida coa anchura da ranura, para formar unha entrada de calor eficaz á parede lateral.
2. Imaxe macroscópica da soldadura desde a primeira capa (L1) ata a sétima capa (L7) para soldadura láser con ou sen oscilación.
Reducir os defectos de porosidade:
O mecanismo de inhibición da oscilación do láser nos poros de soldadura pódese atribuír á mellora da estabilidade dos buratos pequenos e á mellora da fluidez do metal líquido. A figura 3 mostra o comportamento do fluxo da piscina fundida mostrada polas partículas trazadoras durante o proceso de soldadura. A oscilación do feixe de luz fai que o pequeno burato forme un movemento de axitación rotacional de alta frecuencia e alta velocidade, o que promove o desbordamento de burbullas e ten un efecto de "atrapamento" nos poros solidificados. Ao mesmo tempo, a oscilación do feixe de luz aumenta a área do pequeno burato e reduce a probabilidade de que a súa inestabilidade colapse para formar burbullas.
3. (a) e (b) traxectorias das partículas trazadoras durante a soldadura; área de abertura do burato da fechadura: (c) sen láser oscilante (d) láser oscilante.
Reducir defectos de fenda:
A fisura térmica é un tipo de defecto formado no proceso de soldadura debido á interacción da tensión interna e os factores metalúrxicos, que adoita atoparse na zona afectada pola calor (ZAT) da soldadura. A formación destas fisuras está relacionada coa vulnerabilidade do material a altas temperaturas, a tensión de soldadura e a composición química do material. A tecnoloxía tradicional de soldadura láser pode producir fisuras térmicas no proceso de soldadura, principalmente polas seguintes razóns: en primeiro lugar, debido á alta entrada de enerxía da soldadura láser, o que resulta nun rápido quecemento e arrefriamento da área de soldadura, o que resulta nun gran gradiente térmico e tensión térmica; en segundo lugar, a reacción metalúrxica no proceso de soldadura pode levar á segregación de elementos de impureza con baixo punto de fusión, formando unha fase fráxil e aumentando a sensibilidade das fisuras. Finalmente, a rápida solidificación do material pode levar á heteroxeneidade da microestrutura, e a dirección de crecemento dos cristais columnares é desde o baño fundido cara ao centro, como se mostra na Figura 4. Neste caso, a sensibilidade á fisura aumenta significativamente.
4. Modo de solidificación por soldadura láser (a) soldadura láser convencional (b) soldadura láser oscilante.
A tecnoloxía de soldadura láser oscilante pode reducir ou eliminar eficazmente a aparición de gretas quentes mediante a introdución do feixe láser oscilante. Durante o proceso de soldadura láser oscilante, a oscilación periódica do feixe láser pode promover o fluxo de metal na piscina fundida, mellorando así a uniformidade da microestrutura, e o gran medra coaxialmente no centro da piscina fundida, como se mostra na Figura 5. Estes grans coaxiais actúan como unha barreira protectora para evitar a propagación de gretas e actúan como unha capa de illamento térmico para evitar unha maior propagación de gretas. Ao mesmo tempo, o láser oscilante axuda a reducir a formación de fases fráxiles debido á segregación dos compoñentes, o que reduce o risco de gretas térmicas.
5. (A) Características da microestrutura de solidificación das soldaduras por láser convencionais (B) Características da microestrutura de solidificación das soldaduras por láser oscilante (CCW).
En comparación coa soldadura por autofusión láser, a tecnoloxía de soldadura láser oscilante foi recoñecida como unha forma eficaz de reducir a tendencia á porosidade e mellorar defectos como a non fusión das paredes laterais. Debido ao efecto de axitación do feixe no baño fundido, ten vantaxes significativas para mellorar o axuste do oco, a uniformidade da microestrutura e o refinamento do gran. A aplicación da tecnoloxía de soldadura láser oscilante pode facer que a soldadura láser sexa máis amplamente utilizada e pódese conseguir unha soldadura de precisión eficiente con láser para pezas máis grandes e soldaduras máis anchas, é dicir, relaxa o proceso básico e a precisión de montaxe do produto.
Data de publicación: 21 de febreiro de 2025
