1. Introducció
La soldadura làser ocupa una posició important en la fabricació industrial amb una alta precisió i una alta eficiència. No obstant això, a la recerca d'una major eficiència de soldadura i una connexió de material més gruixuda, la soldadura làser de potència tradicional {{1- s'ha trobat amb colls d'ampolla. Els plomalls de plasma forts, les piscines fosques violentament i les salts limiten la nova expansió de la seva aplicació. En aquest context, els investigadors han dirigit la seva atenció cap a un entorn especial de procés - al buit. La tecnologia de soldadura per làser de buit combina els làsers d’alimentació d’alçada- amb entorns de pressió baixa - per aconseguir una major profunditat de penetració. Amb el ràpid desenvolupament de làsers de potència alts - en els darrers anys, aquesta tecnologia ha publicat una nova vida, mostrant un gran valor de la investigació i potencial d'aplicació.
2. Comparació entre soldadura làser al buit i soldadura làser
En comparació amb la soldadura làser tradicional en un entorn atmosfèric, la soldadura làser al buit o baixa - L’entorn de pressió experimentarà canvis fonamentals en el seu procés físic i l’efecte de soldadura. L’avantatge més significatiu és l’augment fort de la profunditat de soldadura. Una gran quantitat de dades experimentals demostren que a mesura que la pressió ambiental disminueix, la profunditat de penetració de soldadura augmentarà significativament i, en determinades condicions, pot arribar a arribar dues vegades o fins i tot més que en un entorn atmosfèric. Aquesta millora té un interval de "pressió crítica", generalment entre 0,1 kPa i 10 kPa. Quan la pressió ambiental és inferior a aquest llindar, la tendència creixent de la profunditat de penetració es saturarà o fins i tot disminuirà lleugerament. Per tant, la soldadura làser al buit pot aconseguir una profunditat de penetració d’uns 50 mm a una potència làser de 16 kW, que està molt més enllà de la soldadura en l’entorn atmosfèric i arriba a un nivell similar al de la soldadura de feixos d’electrons, però el grau de buit requerit és de dos ordres de magnitud inferior al de la soldadura de feixos electrònics. Al mateix temps, la geometria de la soldadura també s’optimitza molt, cada cop més profunda i estreta, formant una morfologia de soldadura profunda i paral·lela similar a la de la soldadura de feixos d’electrons. Aquest efecte d’aprofundiment és particularment evident quan la soldadura a velocitats baixes a mitjanes (aproximadament 3,0 m/min o menys), i quan la velocitat de soldadura supera els 4 m/min, la influència de la pressió ambient es fa insignificant.
L’entorn de buit soluciona fonamentalment el problema de plomall de plasma en la soldadura làser de potència tradicional -. En la soldadura tradicional, el vapor metàl·lic generat per l’acció del làser i el material formarà una ploma de plasma de brillantor elevada -, que es dispersarà, refrigirà i absorbirà el làser incident, formant un “efecte blindant”, reduint així l’energia efectiva que arribi a la peça i afecta la profunditat de la meloditat i l’estabilitat del procés. En un entorn de buit, a mesura que la pressió ambiental disminueix de 101 kPa (pressió atmosfèrica), la mida i la brillantor del plomall plasmàtic disminueixen bruscament. Quan la pressió baixa fins a 10 kPa, la forta luminescència i el fenomen espatllat desapareixen bàsicament; Quan la pressió es redueix encara més a 0,1 kPa, el plomall plasmàtic és gairebé completament suprimit i invisible a la vista nua. La desaparició del plasma significa que l’energia làser es pot transmetre a la profunditat de la peça de manera més estable i eficaç, fent que tot el procés de soldadura sigui més estable.
Aquesta millora de l’estabilitat del procés es reflecteix directament en l’optimització del comportament dinàmic de la piscina fos i del forat, que en última instància condueix a un salt en la qualitat de la soldadura. Les observacions de la càmera de velocitat alta - van trobar que, en condicions de buit, el diàmetre mitjà de l'entrada del forat de la clau va disminuir i la piscina fos de superfície es va fer més estreta i més estable. X - Ray Real - Les observacions de temps van revelar que la profunditat del forat de la clau al buit va augmentar significativament i que l'angle d'inclinació de la paret del forat de la clau va augmentar. El flux de piscines més estable i la piscina fos redueix enormement els defectes de soldadura com els porus i el saló causats per un col·lapse del forat de clau o fluctuacions violentes a la piscina fos, obtenint així soldadures poroses de qualitat, densa i no-.
3. Aplicació de soldadura làser al buit
A partir dels seus avantatges significatius del procés estable, sense capes de soldadura i alta qualitat de la soldadura, tot i que la tecnologia de soldadura per làser de buit encara es troba en les primeres etapes de l’aplicació, ha mostrat un gran potencial en els camps de fabricació de precisió de demanda d’alta - com la indústria de l’automoció. És molt adequat per a la fabricació de components de propulsió automobilística. Algunes institucions d’investigació i empreses d’Alemanya l’han aplicat amb èxit a la producció massiva de components de transmissió com ara bastidors planetàries, tal com es mostra a la figura. Es poden obtenir articulacions.
A més, aquesta tecnologia també ha aconseguit grans avenços en el camp de la soldadura de plaques gruixudes, obrint una nova manera per a una soldadura de placa gruixuda eficient - per a la soldadura làser, que s’utilitza principalment per a estructures de placa fina. La soldadura làser al buit és capaç de soldar plaques gruixudes de diversos materials com ara acer estructural, acer inoxidable, níquel - aliatges, aliatges de titani i fins i tot aliatges de coure. La investigació demostra que amb una potència làser de 16 kW, es pot soldar una placa d'acer S690QL de 50 mm de gruix i un aliat de 38 mm de níquel - es pot soldar a poca velocitat d'una sola forma, amb una bona formació de soldadura. Aquesta potent capacitat li permet desafiar directament la posició de la soldadura de feixos d’electrons en el camp de la soldadura de plaques gruixudes, i també té avantatges addicionals com ara els requisits inferiors de buit i no hi ha problemes de protecció de radiació de raigs x {10}.
La tecnologia de soldadura per làser de buit supera efectivament els colls d'ampolla com la interferència de plasma i la piscina fos inestable a la tradicional - soldadura de potència situant soldadura làser en un entorn de pressió baixa -. L’avantatge més significatiu d’aquesta tecnologia és que pot augmentar molt la penetració de soldadura, que normalment pot arribar a més del doble del de l’entorn atmosfèric, i formar soldadures profundes i paral·leles similars a la soldadura de feixos d’electrons, mentre que el grau de buit requerit és molt inferior al de la soldadura de feixos d’electrons. Aquest salt de rendiment es deu a la supressió efectiva del plomall de plasma per l’entorn de buit, millorant així l’ús d’energia i l’estabilitat del procés; Al mateix temps, el comportament dinàmic del forat i la piscina més estable també redueix considerablement defectes com els porus i les esquitxades i obté soldadures de més qualitat. Amb aquests avantatges, la soldadura per làser de buit s’ha aplicat amb èxit a la fabricació de precisió de components de propulsor automobilístic i a la soldadura única - de plaques gruixudes de diversos materials, mostrant el potencial de desafiar la soldadura de feixos d’electrons.
