Máquinas de soldadura láser imprescindibles para fábricas de chapa metálica
Como profesional de la industria de la chapa metálica, sé lo crucial que es invertir en el equipo adecuado. Una de las herramientas imprescindibles para cualquier fábrica de chapa metálica es... máquinas de soldadura láserEstas máquinas ofrecen precisión, velocidad y eficiencia inigualables, lo que las hace esenciales para mejorar la productividad y lograr resultados de alta calidad. En este artículo, te explicaré por qué. máquinas de soldadura láser son indispensables y cómo pueden revolucionar sus procesos de metalurgia.
Tabla de contenido
Máquinas de soldadura láser
La soldadura láser es un nuevo tipo de soldadura, principalmente para materiales de paredes delgadas y piezas de precisión, con las ventajas de su fácil manejo, costuras de soldadura impecables y alta velocidad. Como máquina pequeña esencial para fábricas y hogares, las máquinas de soldadura láser se han vuelto muy populares en los últimos años. En este artículo, presentaremos las máquinas de soldadura láser en detalle desde diferentes perspectivas para ayudarle a comprender mejor y comprar máquinas de soldadura láser.
Principio de funcionamiento
La soldadura láser es el uso de pulsos láser de alta energía sobre el material en un área pequeña de calentamiento local. La energía de la radiación láser es a través de la conducción de calor a la difusión interna del material. El material se funde para formar un baño de fusión específico. Es un nuevo tipo de método de soldadura, principalmente para la soldadura de materiales de paredes delgadas, piezas de precisión, soldadura por puntos, soldadura a tope, soldadura de pila, soldadura de sellado, etc., con una alta relación profundidad-ancho, pequeño ancho de soldadura, pequeña zona afectada por el calor, pequeña deformación, alta velocidad de soldadura, costura de soldadura plana y hermosa, sin tratamiento o solo un tratamiento simple después de la soldadura, costura de soldadura de alta calidad, sin porosidad, control preciso, pequeño punto enfocado, alta precisión de posicionamiento, fácil de lograr automatización La soldadura es fácil de automatizar.
Tipos principales
Las máquinas de soldadura láser también se denominan máquinas de soldadura láser de retroalimentación negativa de energía, máquinas de soldadura láser en frío, máquinas de soldadura láser de argón, equipos de soldadura láser, etc. Según su método de trabajo, se dividen en: quemador de molde láser (equipo de soldadura láser manual), máquina de soldadura láser automática, máquina de soldadura láser para joyería, máquina de soldadura láser por puntos, máquina de soldadura láser de transmisión de fibra óptica, máquina de soldadura por espejo vibratorio, máquina de soldadura portátil, etc. Entre los equipos de soldadura láser especiales se encuentran las máquinas de soldadura con sensor, las máquinas de soldadura láser de láminas de acero al silicio y las máquinas de soldadura láser de teclado. Las formas soldables son: puntos, líneas, círculos, cuadrados o cualquier forma plana dibujada con el software AUTOCAD.
Parámetros clave
La densidad de potencia es uno de los parámetros más críticos en el procesamiento láser. Con una alta densidad de potencia, la capa superficial puede calentarse hasta el punto de ebullición en microsegundos, produciendo una gran cantidad de vapor. Por lo tanto, las densidades de potencia altas son beneficiosas para procesos de eliminación de material como punzonado, corte y grabado. Con densidades de potencia más bajas, la temperatura de la capa superficial tarda varios milisegundos en alcanzar el punto de ebullición y la capa inferior alcanza el punto de fusión antes de que la capa superficial se vaporice, lo que facilita la formación de una buena soldadura por fusión. Por lo tanto, en la soldadura láser por conducción, la densidad de potencia se encuentra en el rango de 104 a 106 W/㎡.
La forma de onda del pulso es un aspecto importante en la soldadura, especialmente en la soldadura de láminas delgadas. Cuando se dirige un haz de alta intensidad a la superficie del material, se pierde la energía que se refleja en la superficie metálica y la tasa de reflexión varía con la temperatura superficial. La reflectividad del metal varía considerablemente a lo largo de un pulso.
El ancho de pulso es uno de los parámetros importantes de la soldadura por pulsos, tanto en términos de eliminación y fusión de material, como también como un parámetro clave para determinar el costo y el tamaño del equipo de procesamiento.
El efecto del volumen desenfocado se debe a la alta densidad de potencia en el centro del punto en el punto focal del láser, que tiende a evaporarse en un agujero. La densidad de potencia se distribuye de forma relativamente uniforme en todos los planos alejados del punto focal del láser. Hay dos tipos de desenfoque: desenfoque positivo y desenfoque negativo. El plano focal se encuentra por encima de la pieza de trabajo para el desenfoque positivo y viceversa para el desenfoque negativo. Según la teoría de la óptica geométrica, cuando el positivo y el negativo del plano de enfoque y la distancia del plano de soldadura son iguales, el plano correspondiente de la densidad de potencia es aproximadamente el mismo, pero en la práctica la forma del baño de fusión obtenido es diferente. Con el desenfoque negativo, se puede obtener una mayor profundidad de fusión, lo que está relacionado con el proceso de formación del baño de fusión.
Características ventajosas
La máquina de soldadura láser ofrece un alto grado de automatización y un proceso de soldadura sencillo. Su funcionamiento sin contacto cumple con los requisitos de limpieza y protección ambiental. El uso de máquinas de soldadura láser aumenta la eficiencia de la pieza de trabajo, lo que resulta en una apariencia atractiva, cordones de soldadura pequeños, grandes profundidades de soldadura y una alta calidad de soldadura. Las máquinas de soldadura láser se utilizan ampliamente para el procesamiento de prótesis dentales, la soldadura de teclados, la soldadura de acero al silicio, la soldadura de sensores, la soldadura de tapas de sellado de baterías y muchas otras aplicaciones. Sin embargo, las máquinas de soldadura láser presentan limitaciones en estas áreas debido a su alto costo y la alta precisión requerida para el ensamblaje de la pieza.
Áreas de aplicación
Fabricación
La tecnología de soldadura láser se utiliza ampliamente en la fabricación de automóviles en el extranjero. Según las estadísticas del año 2000, el alcance global de la producción de soldadura láser de corte en blanco superó las 100 líneas de producción, y la producción anual de componentes automotrices de placas en blanco soldadas alcanzó los 70 millones de piezas, cifra que continúa creciendo a un ritmo acelerado. La producción nacional de los modelos de introducción también utiliza algunas estructuras de corte en blanco. En Japón, la soldadura láser de CO2 se utiliza en lugar de la soldadura a tope por chispa para la conexión de bobinas de acero laminado en la industria siderúrgica. Si bien la investigación sobre la soldadura de placas ultrafinas, como láminas con un espesor de placa de 100 micras o menos, no se puede soldar, la soldadura láser YAG con una forma de onda de potencia de salida especial ha tenido éxito, lo que demuestra el amplio futuro de la soldadura láser. Japón también ha desarrollado con éxito la soldadura láser YAG, por primera vez en el mundo, para la reparación de tubos delgados de generadores de vapor en reactores nucleares, etc. En Japón también se está implementando la tecnología de soldadura láser para engranajes.
Metalurgia de polvos
Con el continuo desarrollo de la ciencia y la tecnología, muchas tecnologías industriales, dadas las particularidades de los materiales, han impedido que la fundición y la colada sean suficientes para su fabricación. Debido a las propiedades especiales y las ventajas de fabricación de los materiales pulvimetalúrgicos, en sectores como la automoción, la aeronáutica, las herramientas y las herramientas de corte, la industria manufacturera está reemplazando los materiales tradicionales de fundición y colada. Con el creciente desarrollo de los materiales pulvimetalúrgicos, su uso se ha vuelto cada vez más relevante en otros ámbitos, lo que ha limitado su aplicación. A principios de los años ochenta, la soldadura láser, con sus ventajas únicas en el procesamiento de materiales pulvimetalúrgicos, abrió nuevas perspectivas para su aplicación. Por ejemplo, el uso de materiales pulvimetalúrgicos, comúnmente utilizados en la soldadura fuerte con diamante, debido a su baja resistencia mecánica y amplia zona de influencia térmica, dificulta la adaptación a altas temperaturas y exigencias de resistencia, debido a la alta fusión del material de soldadura. La soldadura láser puede mejorar la resistencia de la soldadura y la resistencia a altas temperaturas.
Industria automotriz
A finales de la década de 1980, los láseres de clase kilovatio se emplearon con éxito en la producción industrial, y hoy en día, las líneas de soldadura láser han aparecido a gran escala en la industria automotriz, convirtiéndose en uno de los logros más destacados de la industria. Los fabricantes europeos de automóviles fueron los primeros en utilizar la soldadura láser para la soldadura de chapa metálica de techos, carrocerías y marcos laterales ya en la década de 1980, y en la década de 1990, Estados Unidos compitió por introducir la soldadura láser en la industria automotriz, que se desarrolló rápidamente a pesar de su inicio tardío. Italia utilizó la soldadura láser en el ensamblaje de la mayoría de los componentes de chapa de acero, mientras que Japón utiliza el proceso de soldadura y corte láser en la fabricación de revestimientos de carrocería. Los ensamblajes de acero de alta resistencia soldados por láser, gracias a su excelente rendimiento en la fabricación de carrocerías, se utilizan cada vez más. Según las estadísticas del mercado metalúrgico estadounidense, a finales de 2002, el consumo de estructuras de acero soldadas por láser alcanzó las 70.000 toneladas en comparación con 1998, lo que representa un aumento del triple. Según las características de la industria automotriz, el alto grado de automatización de los equipos de soldadura láser de alta potencia y trayectoria múltiple. En el proceso de investigación conjunta del Laboratorio Nacional Sandia de Estados Unidos y PrattWitney sobre la soldadura láser con la adición de metal en polvo y alambre metálico, el Instituto de Tecnología de Rayos Aplicada de Bremen, Alemania, ha realizado numerosos estudios sobre el uso de la soldadura láser en el esqueleto de carrocerías de aleación de aluminio. La adición de metal de aportación en la soldadura ayuda a eliminar el agrietamiento térmico, mejorar la velocidad de soldadura y resolver el problema de la tolerancia. La línea desarrollada ya está en producción en la fábrica.
Industria electrónica
La soldadura láser se utiliza ampliamente en la industria electrónica, especialmente en la microelectrónica. Gracias a su pequeña zona afectada por el calor, la rápida concentración de calor y la baja tensión térmica, se utiliza en el encapsulado de circuitos integrados y carcasas de dispositivos semiconductores, mostrando una superioridad única. La soldadura láser también se ha utilizado en el desarrollo de dispositivos de vacío, como polos de enfoque de molibdeno con anillos de soporte de acero inoxidable y conjuntos de filamentos catódicos de calentamiento rápido. Los sensores o controladores de temperatura en la lámina corrugada elástica de pared delgada, con un espesor de 0,05-0,1 mm, son difíciles de resolver con los métodos de soldadura tradicionales, la soldadura TIG es fácil de soldar, la estabilidad del plasma es baja, el impacto de muchos factores y el uso de la soldadura láser tienen un efecto muy bueno, ampliamente utilizado.
Biomédica
La soldadura láser de tejidos biológicos comenzó en la década de 1970, con la soldadura láser de trompas de Falopio y vasos sanguíneos y el éxito de la superioridad demostrada, por lo que más investigadores intentan soldar una variedad de tejidos biológicos, y se extendió a la soldadura de otros tejidos. La investigación sobre la soldadura láser de nervios, tanto a nivel nacional como internacional, se ha centrado en la longitud de onda del láser, la dosis y su recuperación funcional, así como en la selección de materiales de soldadura láser y otros aspectos de la investigación. Liu Tongjun realizó la soldadura láser de pequeños vasos sanguíneos y piel, y otras investigaciones básicas basadas en estudios de soldadura en el conducto biliar común de ratas. En comparación con los métodos de sutura tradicionales, la soldadura láser tiene las ventajas de una anastomosis rápida, sin reacción a cuerpos extraños durante el proceso de curación, manteniendo las propiedades mecánicas del área soldada y el crecimiento del tejido reparado de acuerdo con sus propiedades biomecánicas originales.
Otras áreas
En otras industrias, la soldadura láser está en auge, especialmente en la soldadura de materiales especiales. China ha realizado numerosos estudios, como la soldadura láser de aleaciones de titanio BT20, HEl30 y baterías de iones de litio, entre otras. Alemania ha desarrollado una nueva tecnología para la soldadura láser de vidrio plano.
Métodos de soldadura
La soldadura por resistencia se utiliza para soldar piezas metálicas delgadas. Para ello, se sujeta la pieza soldada entre dos electrodos, fundiendo la superficie en contacto con estos mediante una alta corriente, es decir, calentando la pieza por resistencia para realizar la soldadura. La pieza se deforma fácilmente, por lo que la soldadura por resistencia se realiza soldando ambos lados de la unión, mientras que la soldadura láser se realiza solo por un lado. Los electrodos utilizados en la soldadura por resistencia requieren un mantenimiento frecuente para eliminar los óxidos y el metal adherido a la pieza, mientras que la soldadura láser de juntas de solape de metal delgado no toca la pieza. Además, el haz puede penetrar en zonas difíciles de soldar con soldadura convencional, y la velocidad de soldadura es rápida.
La soldadura por arco de argón es el uso de electrodos no consumidores con gas protector, comúnmente utilizados para soldar piezas delgadas, pero la velocidad de soldadura es más lenta y el aporte de calor es mucho mayor que la soldadura láser, propensa a la deformación.
La soldadura por arco de plasma es similar al arco de argón, pero la antorcha produce un arco comprimido para aumentar la temperatura del arco y la densidad de energía, que es más rápida y profunda que la soldadura por arco de argón, pero inferior a la soldadura láser.
La soldadura por haz de electrones se basa en un flujo acelerado de electrones de alta densidad energética que inciden en la pieza de trabajo, lo que produce una gran cantidad de calor en una pequeña área densa en la superficie de la pieza, creando un efecto de "agujero pequeño" y, por lo tanto, implementando una soldadura de fusión profunda. Las principales desventajas de la soldadura por haz de electrones son la necesidad de un entorno de alto vacío para evitar la dispersión de electrones, la complejidad del equipo, el tamaño y la forma de la pieza soldada están limitados por la cámara de vacío, los estrictos requisitos de calidad del ensamblaje de la pieza soldada, y la soldadura por haz de electrones sin vacío también se puede implementar, pero debido a la dispersión de electrones y un enfoque deficiente, los resultados se ven afectados. La soldadura por haz de electrones también presenta problemas de deflexión magnética y rayos X, ya que los electrones están cargados eléctricamente y pueden verse afectados por la deflexión magnética, por lo que las piezas de trabajo de soldadura por haz de electrones deben desmagnetizarse antes de soldar. La soldadura láser no requiere cámara de vacío ni desmagnetización previa de la pieza de trabajo, se puede realizar en la atmósfera y no tiene problemas de protección contra rayos X, por lo que se puede operar en línea y también puede soldar materiales magnéticos.
