Macchine per saldatura laser indispensabili per le fabbriche di lamiera
Come professionista nel settore della lamiera, so quanto sia fondamentale investire nelle attrezzature giuste. Uno degli strumenti indispensabili per qualsiasi lattoniere è macchine per saldatura laserQueste macchine offrono precisione, velocità ed efficienza senza pari, rendendole essenziali per migliorare la produttività e ottenere risultati di alta qualità. In questo articolo, vi spiegherò perché. macchine per saldatura laser sono indispensabili e come possono rivoluzionare i tuoi processi di lavorazione dei metalli.
Sommario
Macchine per saldatura laser
La saldatura laser è un nuovo tipo di saldatura, principalmente per materiali a pareti sottili e componenti di precisione, con i vantaggi di facilità d'uso, estetica impeccabile e alta velocità. Come piccole macchine essenziali per fabbriche e abitazioni, le saldatrici laser sono diventate molto popolari negli ultimi anni. In questo articolo, presenteremo le saldatrici laser in dettaglio da diverse angolazioni per aiutarvi a comprendere meglio e ad acquistare le saldatrici laser.
Principio di funzionamento
La saldatura laser utilizza impulsi laser ad alta energia sul materiale in una piccola area di riscaldamento locale. L'energia della radiazione laser avviene per conduzione termica verso la diffusione interna del materiale. Il materiale si fonde formando una specifica pozza di fusione. Si tratta di un nuovo tipo di metodo di saldatura, principalmente per la saldatura di materiali a pareti sottili, componenti di precisione, saldatura a punti, saldatura di testa, saldatura a pacco, saldatura di tenuta, ecc., con elevato rapporto profondità/larghezza, larghezza di saldatura ridotta, piccola zona termicamente alterata, piccola deformazione, elevata velocità di saldatura, cordone di saldatura piatto e bello, nessun trattamento o solo un semplice trattamento dopo la saldatura, cordone di saldatura di alta qualità, nessuna porosità, controllo preciso, piccolo punto focalizzato, elevata precisione di posizionamento, facile da automatizzare. La saldatura è facile da automatizzare.
Tipi principali
Le macchine per saldatura laser sono spesso chiamate anche macchine per saldatura laser a feedback negativo di energia, macchine per saldatura laser a freddo, macchine per saldatura laser ad argon, apparecchiature per saldatura laser, ecc. In base al metodo di funzionamento, possono essere spesso suddivise in bruciatori laser per stampi (apparecchiature per saldatura laser manuali), macchine per saldatura laser automatiche, macchine per saldatura laser per gioielli, macchine per saldatura laser a punti, macchine per saldatura laser a trasmissione in fibra ottica, macchine per saldatura a specchio vibrante, macchine per saldatura portatili, ecc. Le apparecchiature per saldatura laser speciali sono le saldatrici a sensore, le saldatrici laser per lamiere di acciaio al silicio e le saldatrici laser a tastiera. Le forme saldabili sono: punti, linee, cerchi, quadrati o qualsiasi forma piatta disegnata con il software AUTOCAD.
Parametri chiave
La densità di potenza è uno dei parametri più critici nella lavorazione laser. Con un'elevata densità di potenza, lo strato superficiale può essere riscaldato fino al punto di ebollizione in un intervallo di tempo di microsecondi, producendo un'elevata quantità di vapori. Pertanto, le elevate densità di potenza sono vantaggiose per i processi di asportazione di materiale come punzonatura, taglio e incisione. Per densità di potenza inferiori, occorrono diversi millisecondi affinché la temperatura dello strato superficiale raggiunga il punto di ebollizione e lo strato inferiore raggiunga il punto di fusione prima che lo strato superficiale vaporizzi, facilitando la formazione di una buona saldatura per fusione. Pertanto, nella saldatura laser a conduzione, la densità di potenza è compresa tra 104 e 106 W/m².
La forma d'onda dell'impulso è un aspetto importante nella saldatura, soprattutto per la saldatura di lamiere sottili. Quando un fascio ad alta intensità viene diretto sulla superficie del materiale, l'energia riflessa dalla superficie metallica viene persa e la velocità di riflessione varia con la temperatura superficiale. La riflettività del metallo varia considerevolmente durante la durata di un impulso.
La larghezza dell'impulso è uno dei parametri importanti della saldatura a impulsi, sia in termini di rimozione e fusione del materiale, sia come parametro chiave per determinare il costo e le dimensioni dell'attrezzatura di lavorazione.
L'effetto del volume fuori fuoco è dovuto all'elevata densità di potenza al centro del punto focale del laser, che tende a evaporare in un foro. La densità di potenza è distribuita in modo relativamente uniforme su tutti i piani lontani dal punto focale del laser. Esistono due tipi di defocalizzazione: defocalizzazione positiva e defocalizzazione negativa. Il piano focale si trova sopra il pezzo in lavorazione per la defocalizzazione positiva, e viceversa per la defocalizzazione negativa. Secondo la teoria dell'ottica geometrica, quando la distanza positiva e negativa tra il piano focale e il piano di saldatura sono uguali, il piano corrispondente della densità di potenza è approssimativamente lo stesso, ma in pratica la forma del bagno di fusione ottenuto è diversa. Con la defocalizzazione negativa, si può ottenere una maggiore profondità di fusione, correlata al processo di formazione del bagno di fusione.
Caratteristiche vantaggiose
La saldatrice laser presenta un elevato grado di automazione e un processo di saldatura semplice. Il metodo di funzionamento senza contatto soddisfa i requisiti di pulizia e tutela ambientale. L'utilizzo di saldatrici laser aumenta l'efficienza del pezzo in lavorazione, garantendo un aspetto gradevole, saldature di piccole dimensioni, ampie profondità di saldatura e un'elevata qualità di saldatura. Le saldatrici laser sono ampiamente utilizzate per la lavorazione di protesi dentarie, la saldatura di tastiere, la saldatura di acciaio al silicio, la saldatura di sensori, la saldatura di tappi di chiusura per batterie e molto altro. Tuttavia, le saldatrici laser presentano dei limiti in questi ambiti a causa del loro costo elevato e dell'elevata precisione richiesta per l'assemblaggio del pezzo.
Aree di applicazione
Produzione
La tecnologia di saldatura laser è ampiamente utilizzata nella produzione automobilistica estera. Secondo le statistiche del 2000, la portata globale della saldatura laser a taglio di lamiere grezze superava il 100%, la produzione annua di componenti per auto saldati a lamiere grezze ammontava a 70 milioni di pezzi e continua a crescere a un ritmo sostenuto. Anche la produzione nazionale dei modelli introduttivi utilizza alcune strutture a taglio di lamiere grezze. In Giappone, la saldatura laser a CO2 viene utilizzata al posto della saldatura a scintillio per la giunzione di bobine di acciaio laminato nell'industria siderurgica e la ricerca sulla saldatura di lamiere ultrasottili, come i fogli con uno spessore di 100 micron o inferiore, non è ancora possibile. Tuttavia, la saldatura laser YAG con una speciale forma d'onda di potenza in uscita ha avuto successo, a dimostrazione del grande futuro della saldatura laser. Il Giappone ha inoltre sviluppato con successo la saldatura laser YAG, per la prima volta al mondo, per la riparazione di tubi sottili di generatori di vapore in reattori nucleari, ecc. In Giappone, viene anche sviluppata la tecnologia di saldatura laser per ingranaggi.
Metallurgia delle polveri
Con il continuo sviluppo della scienza e della tecnologia, molte tecnologie industriali si adattano ai requisiti specifici dei materiali, e l'applicazione di metodi di fusione e colata per la produzione di materiali non è più in grado di soddisfare tali esigenze. Poiché i materiali derivati dalla metallurgia delle polveri presentano proprietà e vantaggi produttivi specifici, in alcuni settori come l'automotive, l'aeronautica, gli utensili e gli utensili da taglio, l'industria manifatturiera sta sostituendo i tradizionali materiali di fusione e colata. Con il crescente sviluppo dei materiali derivati dalla metallurgia delle polveri, la loro integrazione sta diventando sempre più importante in altri settori, limitandone così l'applicazione. All'inizio degli anni Ottanta, la saldatura laser, con i suoi vantaggi unici nel campo della lavorazione dei materiali derivati dalla metallurgia delle polveri, ha aperto nuove prospettive per l'applicazione di materiali derivati dalla metallurgia delle polveri, come l'uso di materiali derivati dalla metallurgia delle polveri comunemente utilizzati in combinazione con il metodo di brasatura a diamante. A causa della combinazione di bassa resistenza e ampia zona termicamente alterata, in particolare, non è possibile adattarsi alle alte temperature e ai requisiti di resistenza dovuti all'elevata fusione del materiale brasato. L'uso della saldatura laser può migliorare la resistenza della saldatura e la resistenza alle alte temperature.
Industria automobilistica
Alla fine degli anni '80, i laser di classe kilowatt furono utilizzati con successo nella produzione industriale e oggi le linee di saldatura laser sono apparse su larga scala nell'industria automobilistica, diventando una delle conquiste più importanti del settore. Le case automobilistiche europee furono le prime a utilizzare la saldatura laser per la saldatura di lamiere di tetto, carrozzeria e telaio laterale già negli anni '80 e negli anni '90 gli Stati Uniti si contesero l'introduzione della saldatura laser nella produzione automobilistica, che si sviluppò rapidamente nonostante un avvio tardivo. L'Italia ha utilizzato la saldatura laser nell'assemblaggio della maggior parte dei componenti in lamiera d'acciaio, mentre il Giappone utilizza il processo di saldatura e taglio laser nella produzione di rivestimenti per carrozzeria. Gli assemblaggi in acciaio ad alta resistenza saldati al laser, grazie alle loro eccellenti prestazioni nella produzione di carrozzerie, sono sempre più utilizzati; secondo le statistiche del mercato statunitense dei metalli, entro la fine del 2002 il consumo di strutture in acciaio saldate al laser raggiungerà le 70.000 tonnellate rispetto al 1998, con un incremento di tre volte. In base alle caratteristiche del settore automobilistico, l'elevato grado di automazione e le apparecchiature di saldatura laser ad alta potenza e multi-percorso sono caratterizzate da una direzione. Nel processo di ricerca congiunta del Sandia National Laboratory degli Stati Uniti e del PrattWitney sul processo di saldatura laser con aggiunta di metallo in polvere e filo metallico, il Bremen Institute of Applied Beam Technology tedesco ha condotto numerosi studi sull'uso della saldatura laser di scheletri in lega di alluminio, dimostrando che l'aggiunta di metallo d'apporto nella saldatura contribuisce a eliminare le cricche termiche, a migliorare la velocità di saldatura e a risolvere il problema della tolleranza. La linea sviluppata è già in produzione in fabbrica.
Industria elettronica
La saldatura laser è ampiamente utilizzata nell'industria elettronica, in particolare in quella microelettronica. Grazie alla ridotta zona termicamente alterata, alla rapida concentrazione del calore e al basso stress termico, la saldatura laser viene utilizzata nel confezionamento di circuiti integrati e alloggiamenti per dispositivi a semiconduttore, dimostrando una superiorità unica. La saldatura laser è stata utilizzata anche nello sviluppo di dispositivi sotto vuoto, come poli di focalizzazione in molibdeno con anelli di supporto in acciaio inossidabile e gruppi di filamenti catodici a riscaldamento rapido. Sensori o regolatori di temperatura in lamiera ondulata elastica a parete sottile con spessore di 0,05-0,1 mm, difficile da risolvere con i metodi di saldatura tradizionali, saldabile tramite saldatura TIG, scarsa stabilità al plasma, influenzata da molti fattori e con un ottimo effetto di saldatura laser, ampiamente utilizzato.
Biomedico
La saldatura laser dei tessuti biologici è iniziata negli anni '70, con la saldatura laser di tube di Falloppio e vasi sanguigni e il successo della superiorità dimostrata, tanto che sempre più ricercatori si sono cimentati nella saldatura di una varietà di tessuti biologici, estendendosi alla saldatura di altri tessuti. La ricerca sulla saldatura laser dei nervi, in patria e all'estero, si è concentrata sulla lunghezza d'onda del laser, sulla dose e sul suo recupero funzionale, nonché sulla selezione dei materiali per la saldatura laser e su altri aspetti della ricerca. Liu Tongjun ha condotto la saldatura laser di piccoli vasi sanguigni e pelle e altre ricerche di base basate su studi di saldatura sul dotto biliare comune dei ratti. Rispetto ai metodi di sutura tradizionali, la saldatura laser presenta i vantaggi di una rapida anastomosi, dell'assenza di reazioni da corpo estraneo durante il processo di guarigione, del mantenimento delle proprietà meccaniche dell'area saldata e della crescita del tessuto riparato in conformità con le sue proprietà biomeccaniche originali.
Altre aree
In altri settori, la saldatura laser sta gradualmente prendendo piede, soprattutto nella saldatura di materiali speciali. La Cina ha condotto numerosi studi, come la saldatura laser della lega di titanio BT20, della lega HE130, delle batterie agli ioni di litio, ecc. La Germania ha sviluppato una nuova tecnologia per la saldatura laser del vetro piano.
Metodi di saldatura
La saldatura a resistenza viene utilizzata per saldare parti metalliche sottili, bloccando il pezzo saldato tra due elettrodi per fondere la superficie a contatto con gli elettrodi tramite una corrente elevata, ovvero riscaldando resistivamente il pezzo per eseguire la saldatura. Il pezzo si deforma facilmente e la saldatura a resistenza viene eseguita saldando entrambi i lati del giunto, mentre la saldatura laser viene eseguita da un solo lato. Gli elettrodi utilizzati nella saldatura a resistenza richiedono una manutenzione frequente per rimuovere ossidi e metallo aderente al pezzo, mentre la saldatura laser di giunti sovrapposti metallici sottili non tocca il pezzo. Inoltre, il raggio può penetrare anche in aree difficili da saldare con la saldatura convenzionale e la velocità di saldatura è elevata.
La saldatura ad arco di argon prevede l'uso di elettrodi non consumabili con gas di protezione, comunemente utilizzata per saldare pezzi sottili, ma la velocità di saldatura è più lenta e l'apporto di calore è molto maggiore rispetto alla saldatura laser, soggetta a deformazione.
La saldatura ad arco al plasma è simile alla saldatura ad arco ad argon, ma la torcia produce un arco compresso per aumentare la temperatura dell'arco e la densità di energia, che è più veloce e più profondo della saldatura ad arco ad argon, ma inferiore alla saldatura laser.
La saldatura a fascio di elettroni si basa su un flusso accelerato di elettroni ad alta densità energetica che colpiscono il pezzo, producendo un'enorme quantità di calore in una piccola area densa sulla superficie del pezzo, creando un effetto "piccolo foro" e realizzando così una saldatura a fusione profonda. I principali svantaggi della saldatura a fascio di elettroni sono la necessità di un ambiente ad alto vuoto per prevenire la dispersione di elettroni, la complessità dell'attrezzatura, le dimensioni e la forma del pezzo saldato limitate dalla camera a vuoto, i requisiti di qualità dell'assemblaggio del pezzo saldato sono rigorosi, è possibile implementare anche la saldatura a fascio di elettroni senza vuoto, ma a causa della dispersione di elettroni e della scarsa messa a fuoco i risultati ne risentono. La saldatura a fascio di elettroni presenta anche problemi di deflessione magnetica e di esposizione ai raggi X, poiché gli elettroni sono elettricamente carichi e possono essere influenzati dalla deflessione magnetica, quindi i pezzi saldati a fascio di elettroni devono essere smagnetizzati prima della saldatura. La saldatura laser non necessita di una camera a vuoto né di una smagnetizzazione preliminare del pezzo, può essere eseguita in atmosfera e non presenta problemi di protezione dai raggi X, quindi può essere utilizzata in linea e può saldare anche materiali magnetici.
