Montaxe de soldadura
1. Espazo e desalineamento da montaxe
A calidade da montaxe é crucial para garantir a calidade da soldadura. Uns espazos ou desalineamentos excesivos na montaxe poden causar facilmente defectos como queimaduras, unha mala formación da soldadura e unha penetración incompleta. O espazo de montaxe para as unións de filete e a tope debe ser o máis pequeno posible. A táboa 8-2 enumera os requisitos para os espazos e os desalineamentos na soldadura autóxena láser manual.
Para garantir as dimensións da peza de traballo, reducir a deformación e evitar o desalineamento da área a soldar debido á deformación torsional durante a soldadura, adoita ser necesaria a soldadura por puntos antes de soldar. Para a soldadura por puntos de montaxe úsase o mesmo método de proceso que a soldadura formal. A lonxitude das soldaduras por puntos é de 20 a 30 mm e os requisitos de calidade para as soldaduras por puntos (por exemplo, profundidade de penetración e anchura) son inferiores aos da soldadura formal. Xeralmente úsase unha velocidade de desprazamento máis rápida para a soldadura por puntos que para a soldadura formal. Co fin de garantir unha conexión fiable das soldaduras por puntos, as soldaduras por puntos deben ser planas, longas e delgadas, e non deben ser excesivamente grandes, anchas ou altas. As soldaduras por puntos tamén requiren unha protección adecuada para evitar a oxidación.
3. Accesorios e abrazaderas
A soldadura láser úsase principalmente parasoldadura de placa finaNa soldadura de placas finas, a soldadura realízase normalmente na parte frontal da peza, cunha fusión suficiente na parte traseira para conseguir unha soldadura posterior ben formada. Para a selección de parámetros: unha baixa entrada de calor pode causar unha fusión incompleta na parte traseira; unha alta entrada de calor, ao tempo que garante unha penetración completa na parte traseira, pode levar á queimadura debido á gravidade do metal fundido ou a unha anchura de fusión desproporcionada en relación co grosor da peza. Para evitar a queimadura, se a peza permite a suxeición, débense usar accesorios para suxeitar a peza durante a soldadura de placas finas, premendo a parte frontal e colocando unha placa de soporte de cobre ou aceiro inoxidable na parte traseira. Isto evita cambios nos ocos de montaxe ou desalineamento causados pola deformación da soldadura e evita o colapso térmico. Cando a peza ten unha disipación de calor desigual entre as rexións debido a razóns estruturais, o uso de accesorios para equilibrar a disipación de calor tamén é eficaz, co obxectivo de formar soldaduras con dimensións uniformes tanto na parte frontal como na traseira.
Selección de parámetros de soldadura
En xeral, os parámetros de soldadura láser inclúen a potencia do láser, o ancho do pulso do láser, a cantidade de desenfoque, a velocidade de soldadura e o gas de protección.
1. Potencia láser
Existe unha densidade de potencia láser limiar na soldadura láser. Por debaixo deste limiar, a profundidade de penetración é superficial; unha vez alcanzada ou superada, a profundidade de penetración aumenta significativamente. O plasma xérase só cando a densidade de potencia láser na peza de traballo supera o limiar, o que indica unha soldadura de penetración profunda estable. Por debaixo do limiar, só se produce a fusión superficial (soldadura por condución térmica estable). Preto da condición crítica para a formación de buratos de chave, a penetración profunda e a soldadura por condución térmica altérnanse, o que resulta nun proceso inestable con grandes flutuacións na profundidade de penetración. A potencia do láser é un dos parámetros máis críticos no procesamento láser e un determinante clave da profundidade de penetración da soldadura. Para un diámetro de punto enfocado fixo, a densidade de potencia do láser é proporcional á potencia do láser: unha maior potencia aumenta a profundidade de penetración e a velocidade de soldadura. Non obstante, unha potencia excesiva provoca un grave sobrequecemento da piscina fundida, aumenta o ancho da soldadura e a zona afectada pola calor (ZAT) e leva a máis salpicaduras, que poden contaminar a lente de soldadura. Cunha potencia elevada, a capa superficial pode quentarse ata o punto de ebulición e vaporizarse significativamente en microsegundos, o que a fai ideal para procesos de eliminación de material como a perforación, o corte e o gravado. Con menor potencia, a superficie tarda milisegundos en alcanzar o punto de ebulición e a capa subxacente fúndese antes da vaporización da superficie, o que facilita unha boa soldadura por fusión.
2. Ancho de pulso láser
A anchura do pulso láser, ou "anchura do pulso", é un parámetro clave na soldadura por láser pulsado. Está determinada pola profundidade de penetración e a zona de influencia da calor (HAZ): as anchura de pulso máis longa aumenta a HAZ e a profundidade de penetración aumenta coa raíz cadrada da anchura do pulso. Non obstante, as anchura de pulso máis longas reducen a potencia máxima, polo que se usan xeralmente para a soldadura por condución térmica, formando soldaduras anchas e pouco profundas, especialmente axeitadas para unións de solape de placas delgadas e grosas. Non obstante, unha potencia máxima baixa provoca unha entrada de calor excesiva e cada material ten unha anchura de pulso óptima para unha profundidade de penetración máxima.
3. Selección da cantidade de desenfoque
A posición do punto enfocado é fundamental parasoldadura por fusión láserCando o foco está por riba da superficie da peza, a profundidade de penetración é pequena, o que dificulta a soldadura por penetración profunda. Cando o foco está por debaixo da superficie, a densidade de potencia dentro da peza é maior que na superficie, o que promove unha fusión e vaporización máis fortes, o que permite que a enerxía se transfira máis profundamente á peza e aumenta a profundidade de penetración. Hai dous modos de desenfoque: desenfoque positivo (plano de enfoque por riba da peza) e desenfoque negativo (plano de enfoque por debaixo da peza). Na práctica, para placas grosas que requiren unha gran profundidade de penetración, úsase o desenfoque negativo, co foco do láser normalmente de 1 a 2 mm por debaixo da superficie da peza. Para placas delgadas, prefírese o desenfoque positivo, co foco de 1 a 1,5 mm por riba da superficie.
4. Velocidade de soldadura
Con outros parámetros fixos, a profundidade de penetración diminúe a medida que aumenta a velocidade de soldadura, mentres que a eficiencia mellora. As velocidades excesivamente altas non cumpren os requisitos de penetración; as velocidades excesivamente baixas provocan sobrefusión, soldaduras anchas, sobrequecemento de zonas hábiles e unha maior tendencia a fisuras en quente.soldadura por láser pulsado, a velocidade tamén está determinada pola frecuencia máxima do pulso e a superposición de puntos requirida: cada punto de pulso posterior debe superpoñerse ata certo punto. Polo tanto, para unha potencia láser e un grosor de material determinados, existe un rango de velocidade óptimo, dentro do cal se consegue a máxima profundidade de penetración a unha velocidade específica.
5. Gas de protección
Os gases inertes úsanse a miúdo para protexer o baño fundido durante a soldadura por láser. Aínda que algúns materiais poden non requirir protección contra a oxidación superficial, a maioría das aplicacións si. Tradicionalmente, o Ar, o N₂ e o He úsanse para a soldadura por láser de aliaxes de aluminio para evitar a oxidación. Teoricamente, o He é o máis lixeiro coa maior enerxía de ionización, pero a baixa potencia e altas velocidades, o plasma é débil, o que minimiza as diferenzas entre os gases. Os estudos mostran que, nas mesmas condicións, o N₂ induce máis facilmente a formación de buratos de cerradura debido ás reaccións exotérmicas co Al; os compostos ternarios de Al-NO resultantes teñen unha maior absorción do láser. Non obstante, o N₂ puro forma fases fráxiles de Al-N e poros nas soldaduras. Os gases inertes, ao ser lixeiros, escapan sen causar poros, o que fai que os gases mesturados sexan máis eficaces. Recentemente, aumentou a investigación sobre a soldadura por láser de Al utilizando mesturas de Ar-O₂ e N₂-O₂.
6. Absorción de materiais
A absorción material da enerxía láser depende de propiedades como a absortividade, a reflectividade, a condutividade térmica, a temperatura de fusión e a temperatura de evaporación, sendo a absortividade a máis crítica. Os factores que afectan á absortividade inclúen:
Resistividade eléctrica: Para superficies puídas, a absortividade é proporcional á raíz cadrada da resistividade, que varía coa temperatura.
Estado da superficie: Afecta significativamente á absortividade e, polo tanto, aos resultados da soldadura.
Consellos de funcionamento e tabús para a soldadura láser de fibra manual
1. Evitar a radiación do arco
Soldadoras láser de fibra portátilesEmpregar láseres de fibra de clase 4 que emitan radiación de (1080 ± 3) nm cunha potencia de saída superior a 1000 W (dependendo do modelo). A exposición directa ou indirecta pode danar os ollos ou a pel. Aínda que invisible, o feixe pode causar danos irreversibles na retina ou na córnea. Usar sempre lentes de seguridade láser certificadas cando o láser estea en funcionamento. Nunca mirar directamente o cabezal de saída mentres o láser estea acendido, mesmo con lentes de seguridade.
2. Configuración dos parámetros de soldadura
Axuste unha potencia láser baixa na pantalla táctil (como se mostra na Figura 8-2). Coloque a boquilla de cobre do cabezal de soldadura contra a peza e prema o interruptor da tocha para emitir láser para soldar. Parámetros típicos: frecuencia láser 5000 Hz, velocidade do galvanómetro 300–600, retardo do gas >100 ms, ciclo de traballo do 100 % para emisión continua. Axuste o ancho da soldadura en función dos espazos de montaxe; a potencia é axustable de 0 a 1000 W (0–100 % do máximo). Despois de introducir os parámetros, prema en "Aceptar" e garde para que a configuración teña efecto.
4. Non aumente excesivamente a velocidade de soldadura
As soldaduras fórmanse movendo a fonte láser (véxase a Figura 8-3). A profundidade e a anchura dependen da velocidade e da potencia, con velocidades típicas de 1 a 3 m/min, o que produce superficies lisas e sen incrustacións cunha relación de aspecto <1. Para correntes e tensións fixas, o cambio de velocidade afecta directamente á entrada de calor, alterando a penetración e a anchura. As velocidades excesivamente altas provocan un quecemento insuficiente, o que leva a unha penetración reducida, anchura estreita, socavado, poros e penetración incompleta.
Limpeza mecánica: Empregar cepillos de aceiro inoxidable ou rodas pneumáticas para eliminar os óxidos ata conseguir un acabado branco brillante. Soldar inmediatamente despois do pulido; volver pulir se a soldadura se atrasa máis de 36 horas.
Limpeza química: Eliminar os óxidos mediante reaccións químicas (os métodos varían segundo o material). A táboa 8-3 enumera os métodos de limpeza química para aliaxes de aluminio. Eliminar o aceite/po con solventes orgánicos (gasolina, alcohol isopropílico) mergullándoos, limpandoos e secando.
5. Minimizar a porosidade
Os poros de hidróxeno son comúns na soldadura láser de aliaxes de aluminio. Redúceos eliminando a humidade superficial, o aceite e os óxidos. Ampliar o tempo de arrefriamento da masa fundida (aumentando o ancho do pulso) axuda aos gases a escapar, xa que o ciclo térmico rápido da soldadura láser limita a liberación de gas. Evita as posicións de foco ou desenfoque negativo, onde as reaccións intensas da masa fundida e a vaporización da aliaxe aumentan a porosidade; usa unha enerxía máis suave mediante un desenfoque axustado para reducir a vaporización.
6. Preste atención á postura de suxeición da lanterna
As lanternas láser manuais (véxase a Figura 8-4) son máis pesadas que as lanternas TIG e teñen cables grosos, o que provoca fatiga do operador. Para soldaduras prolongadas, suxeite a lanterna con ambas as mans, manteña a boquilla en contacto coa peza de traballo, aliñe visualmente a soldadura e tire da lanterna constantemente cara a vostede. Axuste a postura segundo a posición de soldadura para minimizar a fatiga e o número de xuntas.
7. Previr lesións por láser
Un funcionamento incorrecto pode causar accidentes. Siga estas regras:
Nunca mire fixamente o cabezal de saída do láser durante o funcionamento.
Non usarláseres de fibraen ambientes escuros/con pouca luz.
Nunca apunte a lanterna a persoas cando o dispositivo estea activo.
Empregar barreiras metálicas a menos de 3 m da zona de soldadura.
Restrinxir o acceso á zona de soldadura só aos operarios.
Usar equipamento de protección (lentes, máscaras e luvas homologadas). Nunca mirar fixamente o cabezal de saída mentres o láser estea acendido, mesmo con lentes.
Manexe a tocha e o cable con coidado (radio de curvatura mínimo > 200 mm).
Desactiva a tecla de emisión láser cando non estea en uso.
Asegúrese da calidade da boquilla para unha protección eficaz do gas:
Paredes interiores lisas, concéntricas co láser.
Substitúa as boquillas deformadas canto antes para manter un movemento constante da tocha.
O tamaño da abertura da boquilla (véxase a Figura 8-6) afecta á calidade da soldadura: as aberturas máis grandes aumentan o fluxo de gas, o que acelera a solidificación e aumenta os riscos de porosidade/fendas.
8. Evitar altas velocidades para aliaxes sensibles ás fisuras
Soldadura láser manualusa sopletes galvanómetros oscilantes autóxenos e sen fíos. As altas velocidades reducen a penetración, estreitan as soldaduras, provocan cortes socavados e interrompen a cobertura do gas de protección, o que empeora a protección. Usa velocidades máis baixas para aliaxes sensibles ás fisuras.
9. Garantir a calidade das xuntas
As diferenzas de temperatura e a soldadura sen fío poden causar queimaduras, cráteres ou gretas de cráter. Solde continuamente para minimizar as paradas; se as paradas son inevitables (por exemplo, cambios de posición, soldadura segmentada), reduza lixeiramente a velocidade (10 mm) antes de parar para evitar cráteres. Volva comezar 20 mm detrás do cráter anterior para maior solapamento e calidade.
10. Siga o movemento correcto da tocha
Tire da antorcha cara a si mesmo (de lonxe a preto) sen oscilación lateral. Manteña unha velocidade constante mentres vixía a formación consistente da soldadura. Para a soldadura vertical, use o desprazamento cara abaixo (non cara arriba) para aproveitar a solidificación rápida e garantir un movemento constante.
11. Evitar cortes socavados, pequenos filetes e colapso nas soldaduras de solape
Para soldaduras de solape, axuste o ángulo de incidencia do láser para que o galvanómetro cubra 2/3 da placa vertical (véxase a Figura 8-7). Isto funde a placa vertical (como recheo) e 1/3 da placa base por condución térmica, formando unha soldadura de tamaño suficiente despois do arrefriamento. As soldaduras de solape deficientes debilitan a resistencia da unión, reducen a resistencia ás gretas ou provocan fallos estruturais; evite as socavacións.
12. Reducir a reflectividade na soldadura de aliaxe de aluminio
O aluminio reflicte entre o 60 e o 98 % da enerxía do láser. A reflectividade diminúe bruscamente no punto de fusión e estabilízase cando está fundido. A absortividade diminúe ao aumentar o ángulo de incidencia; a absorción máxima prodúcese a incidencia normal (axuste para a protección da lente). Reduza a reflectividade eliminando os óxidos mediante limpeza mecánica/química.
13. Uso axeitado do gas de protección
O gas de protección afecta á formación, penetración e ancho da soldadura. A maioría dos gases melloran a calidade, pero poden ter inconvenientes:
Ar: baixa enerxía de ionización, alta formación de plasma (o que reduce a eficiencia do láser) pero inerte, de baixo custo e denso, cubrindo eficazmente o charco fundido (ideal para uso xeral).
N₂: Enerxía de ionización moderada (reduce o plasma mellor que o Ar), pero reacciona co aluminio/aceiro ao carbono para formar nitruros fráxiles, o que reduce a tenacidade (non se recomenda para estes materiais). Apto para aceiro inoxidable, onde os nitruros melloran a resistencia.
14. Caudal de gas de protección
O gas é expulsado a través da boquilla a unha presión específica. O deseño hidrodinámico da boquilla e o diámetro de saída son críticos: o suficientemente grandes como para cubrir a soldadura, pero restrinxidos para evitar o fluxo turbulento (que aspira aire e causa porosidade). Para a soldadura láser manual, o caudal típico é de 7 L/min. Un caudal excesivo move contaminantes no baño fundido, comprometendo a pureza do gas; seleccione o caudal correcto.
15. Posición do enfoque láser
Posición de enfoque: Punto máis pequeno, maior enerxía: úsase parasoldadura por puntosou baixo consumo de enerxía, requisitos mínimos de tamaño de punto (véxase a Figura 8-8).
Desenfoque negativo: punto máis grande (aumenta coa distancia do foco): axeitado para soldadura continua de penetración profunda e soldadura por puntos profundos.
Desenfoque positivo: punto máis grande (aumenta coa distancia do foco): axeitado para o selado de superficies ou a soldadura continua de baixa penetración.
Control para a soldadura de penetración total: Un lixeiro cambio de cor na parte traseira indica boa calidade; as marcas/penetracións evidentes provocan salpicaduras ou ranuras profundas na soldadura continua. Axuste o foco, a enerxía e a forma de onda segundo as mostras. Use puntos máis pequenos para materiais máis delgados para evitar queimaduras.
Data de publicación: 21 de agosto de 2025
