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¿Cómo funciona la soldadura láser?

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¿Cómo funciona la soldadura láser?

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La soldadura por láser se puede conseguir utilizando un rayo láser continuo o pulsado, el principio de la soldadura por láser se puede dividir en soldadura por conducción de calor y soldadura por penetración profunda de láser. La densidad de potencia es inferior a 104~105 W/cm2 para la soldadura por conducción de calor, cuando la profundidad de la fusión es poco profunda, la velocidad de soldadura es lenta; la densidad de potencia es superior a 105~107 W/cm2, la superficie del metal es cóncava en un "agujero" por el calor, formando una soldadura de penetración profunda, con una velocidad de soldadura rápida, las características de una gran relación profundidad-anchura.

El principio de la soldadura láser por conducción de calor es que la radiación láser calienta la superficie a procesar, y el calor de la superficie se propaga al interior a través de la conducción de calor.

Las máquinas de soldadura láser para la soldadura de engranajes y la soldadura de láminas metalúrgicas implican principalmente la soldadura por penetración profunda con láser.

La soldadura por penetración profunda con láser utiliza generalmente un rayo láser continuo para unir materiales, y el proceso físico metalúrgico es muy similar a la soldadura por haz de electrones, es decir, el mecanismo de conversión de energía se realiza a través de una estructura de "ojo de cerradura". Bajo una irradiación láser de densidad de potencia suficientemente alta, el material se evapora y se forma un pequeño agujero. Este pequeño agujero lleno de vapor es como un cuerpo negro que absorbe casi toda la energía del rayo incidente, y la temperatura de equilibrio dentro de la cavidad del agujero alcanza unos 2500 0C. El calor se transfiere desde la pared exterior de este agujero de alta temperatura, haciendo que el metal que rodea la cavidad del agujero se funda. El agujero se llena de vapor de alta temperatura generado por la evaporación continua del material de la pared bajo la irradiación del haz, y las cuatro paredes del agujero están rodeadas de metal fundido, y el metal líquido está rodeado de material sólido (mientras que en la mayoría de los procesos de soldadura convencionales y en la soldadura por conducción láser, la energía se deposita primero en la superficie de la pieza y luego se transfiere al interior por transferencia). El flujo de líquido y la tensión superficial de la pared fuera de las paredes del agujero se mantienen y se equilibran dinámicamente con la presión de vapor generada continuamente dentro de la cavidad del agujero. El rayo entra continuamente en el agujero pequeño, el material del exterior del agujero fluye continuamente, y el agujero está siempre en un estado estable de flujo mientras el rayo se mueve. Es decir, el pequeño orificio y el metal fundido que rodea las paredes del orificio avanzan con la velocidad de avance del haz conductor, y el metal fundido llena el vacío que queda después de que el orificio se aleja y se condensa con él, y se forma la soldadura. Todo esto ocurre tan rápidamente que la velocidad de soldadura puede alcanzar fácilmente varios metros por minuto.