A tecnologia de união a laser, ou tecnologia de soldagem a laser, utiliza um feixe de laser de alta potência para focalizar e regular a irradiação da superfície do material. A superfície do material absorve a energia do laser e a converte em energia térmica, causando o aquecimento e a fusão localizados do material, seguidos pelo resfriamento e solidificação, resultando na união de materiais homogêneos ou diferentes. O processo de soldagem a laser requer uma densidade de potência do laser de 104até 108W/cm2Comparada aos métodos de soldagem tradicionais, a soldagem a laser apresenta as seguintes vantagens.
A tecnologia de união a laser, ou tecnologia de soldagem a laser, utiliza um feixe de laser de alta potência para focalizar e regular a irradiação da superfície do material. A superfície do material absorve a energia do laser e a converte em energia térmica, causando o aquecimento e a fusão localizados do material, seguidos pelo resfriamento e solidificação, resultando na união de materiais homogêneos ou diferentes. O processo de soldagem a laser requer uma densidade de potência do laser de 104até 108W/cm2Comparada aos métodos de soldagem tradicionais, a soldagem a laser apresenta as seguintes vantagens.
1-nuvem de plasma, 2-material em fusão, 3-orifício de fechadura, 4-profundidade de fusão
Devido à existência do orifício, o feixe de laser, após irradiar o interior do orifício, aumentará a absorção do laser pelo material e promoverá a formação da poça de fusão após dispersão e outros efeitos. Os dois métodos de soldagem são comparados a seguir.
A figura acima ilustra o processo de soldagem a laser do mesmo material e da mesma fonte de luz. O mecanismo de conversão de energia ocorre apenas através do orifício, onde o metal fundido próximo à parede do orifício se move com o avanço do feixe de laser. O metal fundido empurra o orifício, preenchendo o espaço vazio deixado para trás, e após a condensação, forma-se a solda.
Se o material a ser soldado for um metal diferente, a existência de diferenças nas propriedades térmicas terá um grande impacto no processo de soldagem, como diferenças nos pontos de fusão, condutividade térmica, capacidade térmica específica e coeficientes de expansão dos diferentes materiais, resultando em tensão de soldagem, deformação de soldagem e alterações nas condições de cristalização do metal da junta soldada, causando uma diminuição nas propriedades mecânicas da solda.
Portanto, de acordo com as diferentes características do cenário de soldagem, o processo de soldagem evoluiu para soldagem a laser com material de enchimento, brasagem a laser, soldagem a laser de feixe duplo, soldagem a laser de compósitos, etc.
Soldagem a laser com enchimento de arame
No processo de soldagem a laser de ligas de alumínio, titânio e cobre, devido à baixa absorção da luz laser (<10%) nesses materiais, o plasma fotogerado apresenta certo bloqueio da luz laser, facilitando a formação de respingos e levando à geração de defeitos como porosidade e trincas. Além disso, a qualidade da soldagem também é afetada quando a distância entre as peças é maior que o diâmetro do ponto de solda durante a deposição por pulverização catódica de chapas finas.
Na resolução dos problemas acima, um melhor resultado de soldagem pode ser obtido utilizando o método de material de enchimento. O material de enchimento pode ser arame ou pó, ou pode-se utilizar um método de enchimento pré-definido. Devido ao pequeno ponto focalizado, a solda torna-se mais estreita e apresenta uma forma ligeiramente convexa na superfície após a aplicação do material de enchimento.
Brasagem a laser
Ao contrário da soldagem por fusão, que funde as duas peças a serem soldadas simultaneamente, a brasagem adiciona um material de enchimento com um ponto de fusão mais baixo do que o material base à superfície de solda, funde o material de enchimento para preencher a lacuna a uma temperatura inferior ao ponto de fusão do material base e superior ao ponto de fusão do material de enchimento e, em seguida, condensa-se para formar uma solda sólida.
A brasagem é adequada para dispositivos microeletrônicos sensíveis ao calor, placas finas e materiais metálicos voláteis.
Além disso, pode ser classificada ainda como brasagem branda (<450 °C) e brasagem dura (>450 °C), dependendo da temperatura à qual o material de brasagem é aquecido.
Soldagem a laser de feixe duplo
A soldagem com feixe duplo permite o controle flexível e conveniente do tempo e da posição da irradiação a laser, ajustando assim a distribuição de energia.
É utilizado principalmente para soldagem a laser de ligas de alumínio e magnésio, soldagem de emendas e sobreposições de chapas para automóveis, brasagem a laser e soldagem por fusão profunda.
O feixe duplo pode ser obtido por dois lasers independentes ou pela divisão do feixe com um divisor de feixe.
Os dois feixes podem ser uma combinação de lasers com diferentes características no domínio do tempo (pulsado vs. contínuo), diferentes comprimentos de onda (infravermelho médio vs. comprimentos de onda visíveis) e diferentes potências, que podem ser selecionadas de acordo com o material processado.
4. Soldagem a laser de compósitos
Devido ao uso do feixe de laser como única fonte de calor, a soldagem a laser com fonte de calor única apresenta baixa taxa de conversão e utilização de energia. A interface entre o material base e a peça soldada é propensa a desalinhamentos, poros, fissuras e outras imperfeições. Para solucionar esse problema, é possível utilizar as características de aquecimento de outras fontes de calor para melhorar o aquecimento do laser na peça, técnica geralmente chamada de soldagem a laser composta.
A principal forma de soldagem composta a laser é a soldagem composta de laser e arco elétrico, cujo efeito 1 + 1 > 2 é o seguinte.
após o feixe de laser próximo ao arco aplicado,a densidade eletrônica é significativamente reduzida, a nuvem de plasma gerada pela soldagem a laser é diluída, o quepode melhorar significativamente a taxa de absorção do laser., enquanto o pré-aquecimento do arco no material base aumentará ainda mais a taxa de absorção do laser.
2. a alta utilização de energia do arco e o totalA utilização de energia será aumentada..
3. A área de atuação da soldagem a laser é pequena, o que facilita o desalinhamento do ponto de soldagem, enquanto a ação térmica do arco é grande, o que pode...reduzir o desalinhamento da porta de soldagemAo mesmo tempo, oA qualidade da soldagem e a eficiência do arco são aprimoradas.devido ao efeito de focalização e direcionamento do feixe de laser sobre o arco.
4. A soldagem a laser, com alta temperatura de pico, grande zona afetada pelo calor, resfriamento rápido e velocidade de solidificação, gera facilmente fissuras e poros; enquanto a zona afetada pelo calor do arco é pequena, o que pode reduzir o gradiente de temperatura, o resfriamento e a velocidade de solidificação.Pode reduzir e eliminar a formação de poros e fissuras..
Existem duas formas comuns de soldagem composta por laser-arco: soldagem composta por laser-TIG (como mostrado abaixo) e soldagem composta por laser-MIG.
Existem também outras formas de soldagem, como a soldagem a laser e a soldagem a arco de plasma, bem como a soldagem composta a laser e por fonte de calor indutiva.
Sobre o MavenLaser
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Data da publicação: 13/01/2023
