A soldadura é un proceso de unir dous ou máis metais mediante a aplicación de calor. Normalmente, a soldadura implica quentar un material ata o seu punto de fusión para que o metal base se funda e encha os ocos entre as unións, formando unha conexión forte. A soldadura láser é un método de conexión que utiliza o láser como fonte de calor.
Tomemos como exemplo a batería de alimentación de caixa cadrada: o núcleo da batería está conectado por láser a través de varias partes. Durante todo o proceso de soldadura láser, a forza da conexión do material, a eficiencia da produción e a taxa de defectos son tres cuestións que preocupan máis á industria. A forza da conexión do material pode reflectirse na profundidade e anchura de penetración metalográfica (estreitamente relacionadas coa fonte de luz láser); a eficiencia da produción está relacionada principalmente coa capacidade de procesamento da fonte de luz láser; a taxa de defectos está relacionada principalmente coa selección da fonte de luz láser; polo tanto, este artigo analiza as máis comúns no mercado. Realízase unha comparación sinxela de varias fontes de luz láser, coa esperanza de axudar aos desenvolvedores de procesos.
Porquesoldadura láseré esencialmente un proceso de conversión de luz a calor, no que participan varios parámetros clave: calidade do feixe (BBP, M2, ángulo de diverxencia), densidade de enerxía, diámetro do núcleo, forma de distribución de enerxía, cabezal de soldadura adaptativo, procesamento. As xanelas de proceso e os materiais procesables úsanse principalmente para analizar e comparar fontes de luz láser destas direccións.
Comparación de láseres monomodo-multimodo
Definición de modo único e modo múltiple:
O modo único refírese a un único patrón de distribución da enerxía láser nun plano bidimensional, mentres que o multimodo refírese ao patrón de distribución de enerxía espacial formado pola superposición de múltiples patróns de distribución. Xeralmente, o tamaño do factor de calidade do feixe M2 pódese usar para xulgar se a saída do láser de fibra é monomodo ou multimodo: M2 inferior a 1,3 é un láser monomodo puro, M2 entre 1,3 e 2,0 é un láser cuasi-monomodo (poucos modos) e M2 superior a 2,0 para láseres multimodo.
Porquesoldadura láseré esencialmente un proceso de conversión de luz a calor, no que participan varios parámetros clave: calidade do feixe (BBP, M2, ángulo de diverxencia), densidade de enerxía, diámetro do núcleo, forma de distribución de enerxía, cabezal de soldadura adaptativo, procesamento. As xanelas de proceso e os materiais procesables úsanse principalmente para analizar e comparar fontes de luz láser destas direccións.
Comparación de láseres monomodo-multimodo
Definición de modo único e modo múltiple:
O modo único refírese a un único patrón de distribución da enerxía láser nun plano bidimensional, mentres que o multimodo refírese ao patrón de distribución de enerxía espacial formado pola superposición de múltiples patróns de distribución. Xeralmente, o tamaño do factor de calidade do feixe M2 pódese usar para xulgar se a saída do láser de fibra é monomodo ou multimodo: M2 inferior a 1,3 é un láser monomodo puro, M2 entre 1,3 e 2,0 é un láser cuasi-monomodo (poucos modos) e M2 superior a 2,0 para láseres multimodo.
Como se mostra na figura: a figura b mostra a distribución de enerxía dun único modo fundamental, e a distribución de enerxía en calquera dirección que pase polo centro do círculo ten a forma dunha curva gaussiana. A imaxe a mostra a distribución de enerxía multimodo, que é a distribución espacial de enerxía formada pola superposición de varios modos láser individuais. O resultado da superposición multimodo é unha curva de punta plana.
Láseres monomodo comúns: IPG YLR-2000-SM, SM é a abreviatura de Single Mode. Os cálculos usan un foco colimado 150-250 para calcular o tamaño do punto de enfoque, a densidade de enerxía é de 2000 W e a densidade de enerxía do foco úsase para a comparación.
Comparación entre monomodo e multimodosoldadura láserefectos
Láser monomodo: diámetro de núcleo pequeno, alta densidade de enerxía, forte capacidade de penetración, pequena zona afectada pola calor, similar a un coitelo afiado, especialmente axeitado para soldar placas delgadas e soldadura de alta velocidade, e pódese usar con galvanómetros para procesar pezas pequenas e pezas altamente reflectantes (pezas extremadamente reflectantes) orellas, pezas de conexión, etc., como se mostra na figura anterior, o monomodo ten un burato de chave máis pequeno e un volume limitado de vapor metálico interno de alta presión, polo que xeralmente non ten defectos como poros internos. A baixas velocidades, a aparencia é rugosa sen soprar aire protector. A altas velocidades, engádese protección. A calidade do procesamento do gas é boa, a eficiencia é alta, as soldaduras son lisas e planas e a taxa de rendemento é alta. É axeitado para soldadura por apilado e soldadura por penetración.
Láser multimodo: diámetro de núcleo grande, densidade de enerxía lixeiramente inferior á do láser monomodo, coitelo roma, burato de fechadura máis grande, estrutura metálica máis grosa, relación profundidade-ancho menor e, coa mesma potencia, a profundidade de penetración é un 30 % inferior á do láser monomodo, polo que é axeitado para o seu uso no procesamento de soldaduras a tope e no procesamento de placas grosas con grandes ocos de montaxe.
Contraste láser de anel composto
Soldadura híbrida: o feixe láser de semicondutores cunha lonxitude de onda de 915 nm e o feixe láser de fibra cunha lonxitude de onda de 1070 nm combínanse no mesmo cabezal de soldadura. Os dous feixes láser distribúense coaxialmente e os planos focais dos dous feixes láser pódense axustar de forma flexible, de xeito que o produto teña ambos os semicondutoressoldadura lásercapacidades despois da soldadura. O efecto é brillante e ten a profundidade da fibrasoldadura láser.
Os semicondutores adoitan usar un punto de luz grande de máis de 400 µm, que é o principal responsable de prequecer o material, fundir a superficie do material e aumentar a taxa de absorción do láser de fibra do material (a taxa de absorción do láser do material aumenta a medida que aumenta a temperatura).
Láser de anel: Dous módulos láser de fibra emiten luz láser, que se transmite á superficie do material a través dunha fibra óptica composta (fibra óptica de anel dentro de fibra óptica cilíndrica).
Dous feixes láser con punto anular: o anel exterior é responsable de expandir a abertura do burato da fechadura e fundir o material, e o láser do anel interior é responsable da profundidade de penetración, o que permite unha soldadura con salpicaduras ultrabaixas. Os diámetros do núcleo de potencia do láser do anel interior e exterior pódense combinar libremente, e o diámetro do núcleo pódese combinar libremente. A xanela de proceso é máis flexible que a dun só feixe láser.
Comparación dos efectos da soldadura circular composta
Dado que a soldadura híbrida é unha combinación de soldadura por condutividade térmica de semicondutores e soldadura por penetración profunda de fibra óptica, a penetración do anel exterior é menos profunda, a estrutura metalográfica é máis nítida e delgada; ao mesmo tempo, a aparencia é de condutividade térmica, a piscina fundida ten pequenas flutuacións, un amplo rango e a piscina fundida é máis estable, reflectíndose nun aspecto máis suave.
Dado que o láser de anel é unha combinación de soldadura de penetración profunda e soldadura de penetración profunda, o anel exterior tamén pode producir unha profundidade de penetración, o que pode expandir eficazmente a abertura do burato da fechadura. A mesma potencia ten unha maior profundidade de penetración e unha metalografía máis grosa, pero ao mesmo tempo, a estabilidade do baño fundido é lixeiramente menor que a flutuación do semicondutor de fibra óptica é lixeiramente maior que a da soldadura composta e a rugosidade é relativamente grande.
Data de publicación: 20 de outubro de 2023
