1. Exemplos de aplicação
1) Placa de emenda
Na década de 1960, a Toyota Motor Company adotou pela primeira vez a tecnologia de chapas soldadas sob medida. Consiste em unir duas ou mais chapas por soldagem e, em seguida, estampá-las. Essas chapas podem ter diferentes espessuras, materiais e propriedades. Devido às exigências cada vez maiores em relação ao desempenho e às funções dos automóveis, como economia de energia, proteção ambiental, segurança na condução, etc., a tecnologia de soldagem sob medida tem atraído cada vez mais atenção. A soldagem de chapas pode utilizar soldagem por pontos, soldagem por resistência, etc.soldagem a laser, soldagem a arco de hidrogênio, etc. Atualmente,soldagem a laserÉ utilizado principalmente em pesquisas e na produção estrangeira de blanks soldados sob medida.
Ao comparar os resultados dos testes e dos cálculos, observou-se uma boa concordância, verificando a correção do modelo da fonte de calor. A largura da solda sob diferentes parâmetros de processo foi calculada e otimizada gradualmente. Finalmente, adotou-se uma relação de energia entre os feixes de 2:1, com os feixes duplos dispostos em paralelo. O feixe de maior energia foi posicionado no centro da solda, enquanto o feixe de menor energia foi posicionado na chapa mais espessa. Isso permite reduzir efetivamente a largura da solda. Quando os dois feixes estão dispostos a 45 graus um do outro, eles atuam respectivamente na chapa mais espessa e na chapa mais fina. Devido à redução do diâmetro efetivo do feixe de aquecimento, a largura da solda também diminui.
2) Alumínio, aço e metais diferentes
O presente estudo chega às seguintes conclusões: (1) À medida que a razão de energia do feixe aumenta, a espessura do composto intermetálico na mesma área da interface solda/liga de alumínio diminui gradualmente e a distribuição torna-se mais regular. Quando RS=2, a espessura da camada de IMC na interface situa-se entre 5 e 10 micrômetros. O comprimento máximo do IMC livre em forma de agulha é de aproximadamente 23 micrômetros. Quando RS=0,67, a espessura da camada de IMC na interface é inferior a 5 micrômetros e o comprimento máximo do IMC livre em forma de agulha é de 5,6 micrômetros. A espessura do composto intermetálico é significativamente reduzida.
(2)Quando se utiliza laser de feixe duplo paralelo para soldagem, a camada de composto intermetálico (IMC) na interface solda/liga de alumínio apresenta maior irregularidade. A espessura da camada de IMC na interface solda/liga de alumínio próxima à interface da junta aço/liga de alumínio é maior, atingindo um máximo de 23,7 micrômetros. À medida que a razão de energia do feixe aumenta, quando RS = 1,50, a espessura da camada de IMC na interface solda/liga de alumínio permanece maior do que a espessura do composto intermetálico na mesma área obtida com o feixe duplo em série.
3. Junta em T de liga de alumínio-lítio
Com relação às propriedades mecânicas de juntas soldadas a laser da liga de alumínio 2A97, pesquisadores estudaram a microdureza, as propriedades de tração e as propriedades de fadiga. Os resultados dos testes mostram que: a zona de solda da junta soldada a laser da liga de alumínio 2A97-T3/T4 apresenta um amolecimento severo. O coeficiente é em torno de 0,6, o que está principalmente relacionado à dissolução e à subsequente dificuldade na precipitação da fase de reforço; o coeficiente de resistência da junta da liga de alumínio 2A97-T4 soldada com laser de fibra IPGYLR-6000 pode atingir 0,8, mas a plasticidade é baixa, enquanto a junta soldada com laser de fibra IPGYLS-4000 apresenta um coeficiente de resistência superior.soldagem a laserO coeficiente de resistência das juntas de liga de alumínio 2A97-T3 soldadas a laser é de aproximadamente 0,6; defeitos de porosidade são a origem das trincas de fadiga em juntas de liga de alumínio 2A97-T3 soldadas a laser.
No modo síncrono, de acordo com as diferentes morfologias cristalinas, a zona fundida (ZF) é composta principalmente por cristais colunares e cristais equiaxiais. Os cristais colunares apresentam uma orientação de crescimento epitaxial (ZFE), e suas direções de crescimento são perpendiculares à linha de fusão. Isso ocorre porque a superfície do grão da ZFE é uma partícula de nucleação pré-existente, e a dissipação de calor nessa direção é a mais rápida. Portanto, o eixo cristalográfico primário da linha de fusão vertical cresce preferencialmente, enquanto as laterais são restringidas. À medida que os cristais colunares crescem em direção ao centro da solda, a morfologia estrutural se altera e dendritas colunares são formadas. No centro da solda, a temperatura da poça de fusão é alta, a taxa de dissipação de calor é a mesma em todas as direções e os grãos crescem equiaxialmente em todas as direções, formando dendritas equiaxiais. Quando o eixo cristalográfico primário das dendritas equiaxiais é exatamente tangente ao plano da amostra, grãos com formato semelhante a flores podem ser observados na análise metalográfica. Além disso, devido ao superresfriamento dos componentes locais na zona de solda, bandas de grãos finos equiaxiais geralmente aparecem na área da junta soldada em modo síncrono em T, e a morfologia dos grãos nessas bandas difere da morfologia dos grãos na zona de soldagem equiaxial (ZSE). Como o processo de aquecimento na soldagem por transferência térmica em modo heterogêneo (TSTB-LW) difere do processo na soldagem por transferência térmica em modo síncrono (TSTB-LW), há diferenças evidentes na macromorfologia e na microestrutura. A junta em T na soldagem por transferência térmica em modo heterogêneo (TSTB-LW) passa por dois ciclos térmicos, apresentando características de dupla poça de fusão. Há uma linha de fusão secundária evidente dentro da solda, e a poça de fusão formada pela soldagem por condução térmica é pequena. No processo de soldagem por transferência térmica em modo heterogêneo (TSTB-LW), a penetração profunda da solda é influenciada pelo processo de aquecimento da soldagem por condução térmica. As dendritas colunares e equiaxiais próximas à linha de fusão secundária apresentam menos contornos de subgrãos e se transformam em cristais colunares ou celulares, indicando que o processo de aquecimento da soldagem por condutividade térmica tem um efeito de tratamento térmico nas soldas de penetração profunda. Além disso, o tamanho de grão das dendritas no centro da solda por condutividade térmica é de 2 a 5 micrômetros, muito menor do que o tamanho de grão das dendritas no centro da solda de penetração profunda (5 a 10 micrômetros). Isso está principalmente relacionado ao aquecimento máximo das soldas em ambos os lados. A temperatura está relacionada à taxa de resfriamento subsequente.
3) Princípio da soldagem por revestimento de pó a laser de feixe duplo
4)Alta resistência da junta de solda
No experimento de soldagem por deposição de pó a laser com feixe duplo, como os dois feixes de laser são distribuídos lado a lado em ambos os lados do fio-guia, o alcance do laser e do substrato é maior do que na soldagem por deposição de pó a laser com feixe único, e as juntas de solda resultantes são perpendiculares ao fio-guia. A direção do fio é relativamente alongada. A Figura 3.6 mostra as juntas de solda obtidas por soldagem por deposição de pó a laser com feixe único e com feixe duplo. Durante o processo de soldagem, independentemente de ser um feixe duplo ou não, o feixe de laser pode ser utilizado para determinar a direção do feixe.soldagem a lasermétodo ou feixe únicosoldagem a laserNo método de soldagem a laser de feixe duplo, uma determinada poça de fusão é formada sobre o material base por meio de condução de calor. Dessa forma, o metal fundido do material base na poça de fusão pode formar uma ligação metalúrgica com o pó de liga autofundente fundido, realizando assim a soldagem. Ao usar um laser de feixe duplo para soldagem, a interação entre o feixe de laser e o material base ocorre entre as áreas de ação dos dois feixes de laser, ou seja, a interação entre as duas poças de fusão formadas pelo laser sobre o material. Dessa forma, a nova área de fusão resultante é maior do que a obtida com um único feixe de laser.soldagem a laser, portanto, as juntas de solda obtidas por feixe duplosoldagem a lasersão mais fortes do que feixe únicosoldagem a laser.
2. Alta soldabilidade e repetibilidade
No feixe únicosoldagem a laserNo experimento, como o centro do ponto focalizado do laser atua diretamente sobre o fio da microponte, este fio possui requisitos muito elevados em termos de...soldagem a laserParâmetros do processo, como distribuição irregular da densidade de energia do laser e espessura irregular do pó da liga, podem levar à quebra do fio durante a soldagem e até mesmo à vaporização do fio de ligação. No método de soldagem a laser de feixe duplo, como os centros dos pontos focais dos dois feixes de laser não atuam diretamente sobre os microfios de ligação, os requisitos rigorosos para os parâmetros do processo de soldagem a laser dos fios de ligação são reduzidos, e a soldabilidade e a repetibilidade são significativamente aprimoradas.
Data da publicação: 17 de outubro de 2023
