Principio de soldadura de penetración profunda de la máquina de soldadura láser

La profunda soldadura de penetración deMáquina de soldadura por láserPor lo general, utiliza haz láser continuo de fibra para completar la conexión de los materiales. El proceso físico metalúrgico es muy similar a la soldadura por haz de electrones, es decir, el mecanismo de conversión de energía se completa a través de la estructura de \"ojo de la cerradura\". Bajo la irradiación con láser de densidad potencia suficientemente alta, el material se evapora y forma a los pequeños agujeros. Este agujero lleno de vapor es como un cuerpo negro, absorbiendo casi toda la energía del haz incidente.

La temperatura del equilibrio en la cavidad alcanza aproximadamente 2500 ° C. El calor se transfiere desde la pared exterior de la cavidad de alta temperatura para derretir el metal alrededor de la cavidad. Los orificios pequeños se llenan con vapor de alta temperatura, que se produce mediante la evaporación continua del material de la pared bajo la irradiación del haz de radiación. Las cuatro paredes del orificio pequeño están rodeadas de metal fundido, y el metal líquido está rodeado de materiales sólidos (en la mayoría de los procesos de soldadura convencionales y la soldadura con conducción con láser, la energía se deposita primero en la superficie de la pieza de trabajo y luego se transmite a su superficie) .

El flujo de líquido fuera de la pared de los poros y la tensión superficial de la capa de pared mantiene un balance dinámico con la presión de vapor generada continuamente en la cavidad. El haz de luz ingresa continuamente el orificio pequeño, y el material fuera del orificio pequeño fluye continuamente.

Con el movimiento de la viga, el pequeño agujero está siempre en un estado de flujo estable. En otras palabras, el pequeño agujero y el metal fundido que rodean la pared del orificio avanzan hacia adelante a la velocidad de avance del haz guiado, y el metal fundido llena el espacio dejado por el orificio pequeño y se condensa para formar una soldadura. Todos los procesos anteriores ocurren tan rápido que la velocidad de soldadura puede alcanzar fácilmente unos pocos metros por minuto.

Los principales parámetros del proceso de soldadura por penetración profunda láser.

(1) Potencia láser. Hay un umbral de densidad de energía láser en la soldadura por láser. Por debajo de este valor, la profundidad de penetración es muy superficial. Una vez que se alcanza o se excede este valor, la profundidad de penetración se incrementará enormemente. Solo cuando la densidad de potencia láser en la pieza de trabajo excede el umbral (relacionado con el material), se generará plasma, que marca el progreso de la soldadura por penetración profunda estable. Si la potencia láser es más baja que el umbral, solo se produce la fusión de la superficie de la pieza de trabajo, es decir, la soldadura se realiza con un tipo de conductividad térmica estable.

Cuando la densidad de potencia láser está cerca de la condición crítica para formar orificios pequeños, la soldadura de penetración profunda y la soldadura de conducción se convertirán alternativamente en procesos de soldadura inestables, lo que resultará en grandes fluctuaciones en la penetración. En la soldadura por penetración profunda con láser, la potencia láser controla simultáneamente la profundidad de penetración y la velocidad de soldadura. La penetración de la soldadura está directamente relacionada con la densidad de la energía del haz y es una función del enfoque de la potencia del haz de incidentes y el haz. En términos generales, para un rayo láser con un determinado diámetro, la profundidad de penetración aumenta a medida que aumenta la potencia del haz.

(2) enfoque de haz. El tamaño del punto de vista es una de las variables más importantes en la soldadura por láser, ya que determina la densidad de potencia. Pero para los láseres de alta potencia, aunque hay muchas técnicas de medición indirectas, su medición sigue siendo un problema difícil.

El tamaño del punto de límite de difracción de enfoque de la viga se puede calcular de acuerdo con la teoría de la difracción de la luz, pero debido a la aberración de la lente de enfoque, el tamaño de punto real es mayor que el valor calculado. El método de medición real más simple es el método de perfil isotérmico, que utiliza papel grueso para quemarse y penetrar en una placa de polipropileno para medir el punto focal y el diámetro de la perforación. Este método debe practicarse a través de la medición para dominar el tiempo de acción de la potencia láser y del haz.