Como profissional da indústria de chapas metálicas, sei como é crucial investir no equipamento certo. Uma das ferramentas indispensáveis para qualquer fábrica de chapas metálicas é máquinas de soldagem a laserEssas máquinas oferecem precisão, velocidade e eficiência incomparáveis, tornando-as essenciais para melhorar a produtividade e alcançar resultados de alta qualidade. Neste artigo, explicarei por que máquinas de soldagem a laser são indispensáveis e como elas podem revolucionar seus processos de usinagem.

Máquinas de solda a laser

A soldagem a laser é um novo tipo de soldagem, principalmente para materiais de paredes finas e peças de precisão, com as vantagens de fácil operação, belas costuras de soldagem e alta velocidade. Como uma pequena máquina essencial para fábricas e residências, as máquinas de soldagem a laser se tornaram muito populares nos últimos anos. Neste artigo, apresentaremos as máquinas de soldagem a laser em detalhes, sob diversos ângulos, para ajudar você a entender melhor e comprar máquinas de soldagem a laser.

Princípio de funcionamento

A soldagem a laser utiliza pulsos de laser de alta energia em materiais com aquecimento local em uma pequena área. A energia da radiação laser é transmitida por condução de calor para a difusão interna do material. O material é derretido para formar uma poça de fusão específica. É um novo tipo de método de soldagem, principalmente para soldagem de materiais de paredes finas, peças de precisão, soldagem a ponto, soldagem de topo, soldagem de pilha, soldagem de vedação, etc., com alta relação profundidade/largura, pequena largura de solda, pequena zona afetada pelo calor, pequena deformação, alta velocidade de soldagem, costura de solda plana e bonita, sem tratamento ou apenas tratamento simples após a soldagem, costura de solda de alta qualidade, sem porosidade, controle preciso, pequeno ponto focal, alta precisão de posicionamento, fácil automação. A soldagem é fácil de automatizar.

Tipos Principais

As máquinas de solda a laser também são frequentemente chamadas de máquinas de solda a laser com feedback negativo de energia, máquinas de solda a frio a laser, máquinas de solda a laser de argônio, equipamentos de solda a laser, etc. De acordo com seu método de trabalho, podem ser divididas em: queimador de molde a laser (equipamento de solda a laser manual), máquina de solda a laser automática, máquina de solda a laser para joias, máquina de solda a laser a ponto, máquina de solda a laser de transmissão por fibra óptica, máquina de solda por espelho vibratório, máquina de solda portátil, etc. Os equipamentos especiais de solda a laser são: máquina de solda por sensor, equipamento de solda a laser para chapa de aço silício, equipamento de solda a laser com teclado. As formas soldáveis são: pontos, linhas, círculos, quadrados ou quaisquer formas planas desenhadas pelo software AUTOCAD.

Parâmetros-chave

A densidade de potência é um dos parâmetros mais críticos no processamento a laser. Com uma alta densidade de potência, a camada superficial pode ser aquecida até o ponto de ebulição em um período de microssegundos, produzindo uma grande quantidade de vapores. Portanto, altas densidades de potência são benéficas para processos de remoção de material, como puncionamento, corte e gravação. Para densidades de potência mais baixas, leva vários milissegundos para que a temperatura da camada superficial atinja o ponto de ebulição e a camada inferior atinja o ponto de fusão antes que a camada superficial vaporize, facilitando a formação de uma boa solda por fusão. Portanto, na soldagem a laser por condução, a densidade de potência está na faixa de 104 a 106 W/㎡.

A forma de onda do pulso é uma questão importante na soldagem, especialmente na soldagem de chapas finas. Quando um feixe de alta intensidade é direcionado à superfície do material, a energia que será refletida pela superfície metálica é perdida e a taxa de reflexão varia com a temperatura da superfície. A refletividade do metal varia consideravelmente ao longo da duração de um pulso.

A largura do pulso é um dos parâmetros importantes da soldagem por pulso, tanto em termos de remoção e fusão de material, quanto como um parâmetro-chave na determinação do custo e do tamanho do equipamento de processamento.

O efeito do volume fora de foco é devido à alta densidade de potência no centro do ponto focal do laser, que tende a evaporar em um buraco. A densidade de potência é distribuída de forma relativamente uniforme em todos os planos distantes do ponto focal do laser. Existem dois tipos de desfocagem: desfocagem positiva e desfocagem negativa. O plano focal está localizado acima da peça de trabalho para desfocagem positiva e vice-versa para desfocagem negativa. De acordo com a teoria da óptica geométrica, quando o positivo e o negativo da distância do plano de foco e do plano de soldagem são iguais, o plano correspondente da densidade de potência é aproximadamente o mesmo, mas na prática a forma da poça de fusão obtida é diferente. Com a desfocagem negativa, uma maior profundidade de fusão pode ser obtida, o que está relacionado ao processo de formação da poça de fusão.

Características vantajosas

A máquina de solda a laser possui um alto grau de automação e um processo de soldagem simples. O método de operação sem contato atende aos requisitos de limpeza e proteção ambiental. O uso de máquinas de solda a laser aumenta a eficiência da peça de trabalho, resultando em uma bela aparência, pequenos cordões de solda, grandes profundidades de soldagem e alta qualidade de soldagem. As máquinas de solda a laser são amplamente utilizadas para processamento de dentaduras, soldagem de teclado, soldagem de aço silício, soldagem de sensores, soldagem de tampas de vedação de baterias e muito mais. No entanto, as máquinas de solda a laser apresentam limitações nessas áreas devido ao seu alto custo e à alta precisão necessária para a montagem da peça de trabalho.

Áreas de aplicação

Fabricação

A tecnologia de soldagem a laser é amplamente utilizada na fabricação de automóveis estrangeiros. De acordo com estatísticas, em 2000, o escopo global de linhas de produção de soldagem a laser de corte em branco era superior a 100, a produção anual de componentes automotivos soldados em chapas em branco era de 70 milhões de peças e continua a crescer a uma taxa elevada. A produção nacional dos modelos de introdução também utiliza algumas estruturas em branco cortadas. No Japão, a soldagem a laser de CO2 é usada em vez da soldagem de topo por flash para a conexão de bobinas de aço laminadas na indústria siderúrgica, e a pesquisa sobre soldagem de chapas ultrafinas, como folhas com espessura de chapa de 100 mícrons ou menos, não pode ser soldada, mas a soldagem a laser YAG com uma forma de onda de potência de saída especial é bem-sucedida, mostrando o amplo futuro da soldagem a laser. O Japão também desenvolveu com sucesso a soldagem a laser YAG pela primeira vez no mundo para o reparo de tubos finos de geradores de vapor em reatores nucleares, etc. No Japão, a tecnologia de soldagem a laser para engrenagens também está sendo realizada.

Metalurgia do Pó

Com o desenvolvimento contínuo da ciência e da tecnologia, muitas tecnologias industriais, devido aos requisitos especiais dos materiais, a aplicação de métodos de fundição e fundição para a fabricação de materiais não consegue atender às necessidades. Como os materiais da metalurgia do pó possuem propriedades especiais e vantagens de fabricação, em algumas áreas, como automotiva, aeronáutica, ferramentas e ferramentas de corte, a indústria de manufatura está substituindo os materiais tradicionais de fundição e fundição. Com o crescente desenvolvimento dos materiais da metalurgia do pó, a questão da conexão se tornou cada vez mais proeminente em outras áreas, de modo que a aplicação de materiais da metalurgia do pó é limitada. No início da década de 1980, a soldagem a laser, com suas vantagens únicas no campo do processamento de materiais da metalurgia do pó, abriu novas perspectivas para a aplicação de materiais da metalurgia do pó, como o uso de materiais da metalurgia do pó comumente usados em conjunto com o método de brasagem de diamante. Devido à combinação de baixa resistência e ampla zona afetada pelo calor, especialmente a incapacidade de se adaptar às altas temperaturas e aos requisitos de resistência causados pela alta fusão do material de brasagem, o uso da soldagem a laser pode melhorar a resistência da soldagem, bem como a resistência a altas temperaturas.

Indústria automotiva

No final da década de 1980, lasers da classe quilowatt foram usados com sucesso na produção industrial, e hoje as linhas de soldagem a laser surgiram em larga escala na indústria de fabricação automotiva, tornando-se uma das conquistas mais notáveis da indústria automotiva. Os fabricantes de automóveis europeus foram os primeiros a usar a soldagem a laser para soldagem de chapas metálicas de teto, carroceria e estrutura lateral já na década de 1980, e na década de 1990 os EUA competiram para introduzir a soldagem a laser na fabricação automotiva, que se desenvolveu rapidamente apesar de um início tardio. A Itália utilizou a soldagem a laser na montagem de soldagem da maioria dos componentes de chapa de aço, o Japão na fabricação de revestimentos de carroceria é usado no processo de soldagem e corte a laser. Conjuntos de aço de alta resistência soldados a laser, devido ao seu excelente desempenho na fabricação de carrocerias de automóveis, são cada vez mais usados, de acordo com as estatísticas do mercado de metais dos EUA, até o final de 2002, o consumo de estruturas de aço soldadas a laser atingirá 70.000 t do que em 1998, um aumento de três vezes. De acordo com as características do lote da indústria automotiva, com alto grau de automação, o equipamento de soldagem a laser é de alta potência e multidirecional. O Laboratório Nacional Sandia, dos Estados Unidos, e a PrattWitney realizam pesquisas conjuntas sobre o processo de soldagem a laser para adicionar metal em pó e arame metálico. O Instituto de Tecnologia Aplicada de Feixes de Bremen, da Alemanha, realizou um grande número de estudos sobre o uso da soldagem a laser em estruturas de carrocerias de liga de alumínio, demonstrando que a adição de metal de adição na solda ajuda a eliminar trincas térmicas, melhora a velocidade de soldagem e resolve o problema de tolerância. A linha desenvolvida já está em produção na fábrica.

Indústria Eletrônica

A soldagem a laser é amplamente utilizada na indústria eletrônica, especialmente na microeletrônica. Devido à pequena zona afetada pelo calor, à rápida concentração de aquecimento e ao baixo estresse térmico da soldagem a laser, ela é utilizada na embalagem de circuitos integrados e invólucros de dispositivos semicondutores, demonstrando superioridade única. A soldagem a laser também tem sido utilizada no desenvolvimento de dispositivos a vácuo, como postes de foco de molibdênio com anéis de suporte de aço inoxidável e conjuntos de filamentos catódicos de aquecimento rápido. Sensores ou controladores de temperatura em chapas onduladas elásticas de paredes finas com espessura de 0,05-0,1 mm, o uso de métodos de soldagem tradicionais é difícil de resolver, a soldagem TIG é fácil de soldar, a estabilidade do plasma é baixa, o impacto de muitos fatores e o uso da soldagem a laser é muito bom, amplamente utilizado.

Biomédica

A soldagem a laser de tecidos biológicos teve início na década de 1970, com a soldagem a laser de trompas de Falópio e vasos sanguíneos, e o sucesso e a superioridade demonstrados levaram mais pesquisadores a tentar soldar uma variedade de tecidos biológicos, estendendo-se à soldagem de outros tecidos. A pesquisa sobre soldagem a laser de nervos, no país e no exterior, concentrou-se no comprimento de onda do laser, na dose e na recuperação funcional, bem como na seleção de materiais de soldagem a laser e em outros aspectos da pesquisa. Liu Tongjun conduziu a soldagem a laser de pequenos vasos sanguíneos e pele, além de outras pesquisas básicas baseadas em estudos de soldagem no ducto biliar comum de ratos. Em comparação com os métodos tradicionais de sutura, a soldagem a laser apresenta as vantagens de anastomose rápida, ausência de reação de corpo estranho durante o processo de cicatrização, manutenção das propriedades mecânicas da área soldada e crescimento do tecido reparado de acordo com suas propriedades biomecânicas originais.

Outras áreas

Em outras indústrias, a soldagem a laser está aumentando gradualmente, especialmente na soldagem de materiais especiais. A China realizou diversos estudos, como soldagem a laser de ligas de titânio BT20, ligas HEl30, baterias de íons de lítio, etc. A Alemanha desenvolveu uma nova tecnologia para soldagem a laser de vidro plano.

Métodos de soldagem

A soldagem por resistência é usada para soldar peças metálicas finas, fixando a peça soldada entre dois eletrodos para fundir a superfície em contato com os eletrodos através de uma alta corrente, ou seja, por meio do aquecimento resistivo da peça para implementar a soldagem. A peça é facilmente deformada e a soldagem por resistência é realizada soldando ambos os lados da junta, enquanto a soldagem a laser é realizada apenas de um lado. Os eletrodos utilizados na soldagem por resistência precisam de manutenção frequente para remover óxidos e metal aderido à peça, enquanto a soldagem a laser de juntas sobrepostas de metal finas não toca a peça. Além disso, o feixe também pode penetrar em áreas de difícil soldagem com soldagem convencional e a velocidade de soldagem é rápida.

A soldagem a arco de argônio é o uso de eletrodos não consumidores com gás de proteção, comumente usados para soldar peças finas, mas a velocidade de soldagem é mais lenta e a entrada de calor é muito maior do que a soldagem a laser, propensa à deformação.

A soldagem a arco de plasma é semelhante à soldagem a arco de argônio, mas a tocha produz um arco comprimido para aumentar a temperatura do arco e a densidade de energia, que é mais rápido e profundo do que a soldagem a arco de argônio, mas inferior à soldagem a laser.

A soldagem por feixe de elétrons depende de um fluxo acelerado de elétrons de alta densidade de energia atingindo a peça de trabalho, produzindo uma enorme quantidade de calor em uma pequena área densa na superfície da peça de trabalho, criando um efeito de "pequeno furo" e, portanto, implementando uma solda de fusão profunda. As principais desvantagens da soldagem por feixe de elétrons são a necessidade de um ambiente de alto vácuo para evitar o espalhamento de elétrons, a complexidade do equipamento, o tamanho e a forma da peça soldada são limitados pela câmara de vácuo, a qualidade dos requisitos de montagem da peça soldada são rigorosos, a soldagem por feixe de elétrons sem vácuo também pode ser implementada, mas devido ao espalhamento de elétrons e ao foco ruim, os resultados são afetados. A soldagem por feixe de elétrons também tem problemas de deflexão magnética e raios X, pois os elétrons são eletricamente carregados e podem ser afetados pela deflexão magnética, portanto, as peças de trabalho de soldagem por feixe de elétrons precisam ser desmagnetizadas antes da soldagem. A soldagem a laser não requer câmara de vácuo nem desmagnetização prévia da peça de trabalho, pode ser realizada na atmosfera e não apresenta problemas de proteção contra raios X, podendo ser operada em linha e também soldar materiais magnéticos.

Vídeo Demonstração