Imagine transformar chapas metálicas em estruturas de caixas robustas e esteticamente agradáveis com a precisão do laser. Este artigo explora a forma como os designs inovadores de chapas metálicas, especificamente utilizando juntas biseladas a 45°, melhoram a eficiência e a qualidade das caixas soldadas a laser. Os leitores descobrirão como a soldadura a laser minimiza a deformação, obtém soldaduras sem juntas e optimiza os processos de fabrico. Mergulhe nestas técnicas avançadas e veja como a engenharia moderna redefine a metalurgia tradicional, prometendo resultados mais fortes e mais refinados.
A soldadura a laser é altamente vantajosa devido à sua velocidade rápida, deformação mínima, soldaduras esteticamente agradáveis e elevada resistência. É amplamente utilizada em domínios como a aviação, os automóveis e a medicina.
Especificamente, a soldadura por fusão a laser é um processo de soldadura sem contacto que cria uma variedade de formas de cordão de soldadura com uma excelente consistência de cordão. Tem um enorme potencial em chapa metálica fabrico.
Este artigo centra-se na aplicação da conceção de chapas metálicas na soldadura a laser de estruturas de habitação com juntas chanfradas de 45° com flanges.
O corpo da caixa é feito de 1.5 mm de espessura Aço inoxidável 304 e tem dimensões de 200 mm × 200 mm × 115 mm. A caixa é dobrada em ângulos de 90°, 90° e 80° de baixo para cima.
A estrutura da caixa é ilustrada na figura 1.
A tabela 1 apresenta os parâmetros de soldadura a laser.
Figura 1 Diagrama esquemático da estrutura da caixa
| Processo de soldadura | Soldadura por condução térmica a laser |
|---|---|
| Potência (W) | 3000 |
| Velocidade (m / min) | 1.8 |
| Desfocagem (mm) | 10 |
Tabela 1 Parâmetros de soldadura a laser
No sistema tradicional processo de soldadura estruturas em caixa de aço inoxidável, é comum efetuar tratamentos de lixagem e polimento após a soldadura, de modo a obter um produto final esteticamente mais agradável. No entanto, estes procedimentos subsequentes podem ser incómodos e demorados, e podem também resultar em deformação e penetração da soldadura.
A soldadura a laser, por outro lado, oferece vantagens significativas na soldadura de chapas metálicas, tais como velocidades de soldadura rápidas, deformação mínima e cordões de soldadura visualmente apelativos. Como tal, encontrar formas de aplicar as vantagens da soldadura a laser, incluindo a sua estreita zona afetada pelo calor da soldadura e de alta precisão, a soldadura de estruturas de caixas tornou-se uma questão premente a resolver.
Nas estruturas em caixa de aço inoxidável soldadas, a soldadura de filete da caixa constitui uma parte significativa do processo global de soldadura.
Para obter uma costura de soldadura a laser redonda, optimizámos a quantidade de sobreposição na técnicas de soldadura, conforme ilustrado nas Figuras 2 e 3. Nestas figuras, t representa a espessura da placa, a é a quantidade de sobreposição, b é a posição do centro do laser na secção transversal da placa e α representa o ângulo de inclinação do laser.
Figura 2 Melhoria de soldadura em ângulo sobreposição da costura
Figura 3 Sobreposição da soldadura a laser
A quantidade optimizada de sobreposição é soldada utilizando a soldadura por condução térmica a laser. A distância de desfocagem é definida com precisão para 10,00 mm e a precisão de focagem é mantida a 0,01 mm através da utilização de um sistema de focagem automático.
Com a ajuda de uma câmara CCD de alta ampliação, o valor b pode ser posicionado com precisão, resultando numa soldadura a laser redonda sem a necessidade de fio de enchimento, como se mostra na Figura 4b.
Este método de otimização para a quantidade de sobreposição é mais adequado para placas com uma espessura de 3 mm ou menos, em que os valores de a, b e α são determinados pelo valor de t.
Figura 4 Diagrama esquemático da otimização da quantidade de sobreposição e do efeito real da soldadura a laser
Nas estruturas de caixas de aço inoxidável soldadas, a otimização da ranhura de alívio do canto é crucial, uma vez que tem um impacto direto na eficácia da estrutura inferior da caixa.
Nos processos de soldadura tradicionais, são normalmente utilizadas ranhuras de alívio de cantos rectangulares ou arredondados. No entanto, essas ranhuras de alívio dos cantos podem facilmente resultar em soldadura de passagem ou em soldadura insuficiente quando se utiliza o laser técnicas de soldadura.
O diagrama esquemático da ranhura de alívio do canto é ilustrado na figura 5.
Figura 5 Diagrama esquemático da ranhura de libertação de cantos
Utilizando a soldadura a laser do relevo do canto processo de ranhura bloco, a estrutura do produto pode ser optimizada.
Com a soldadura a laser, é possível obter um efeito de soldadura completo e arredondado, quase sem necessidade de tratamento secundário e reduzindo consideravelmente o tempo de processamento subsequente, como demonstrado nas Figuras 6 e 7.
Fig. 6 Diagrama esquemático da conceção da soldadura a laser da ranhura de libertação do canto
Figura 7 Efeito real da soldadura a laser da ranhura de libertação do canto
Na estrutura em caixa feita de aço inoxidável soldado, a interface em bisel de 45° da flange tem dificuldade em fechar firmemente devido à quantidade de deformação por flexão, como ilustrado em A na Figura 8. Este problema representa um desafio significativo para a soldadura a laser.
Por conseguinte, a conceção da interface tem um impacto direto na qualidade da soldadura da estrutura da caixa. Além disso, existirá um intervalo considerável em B, o que dificulta a gestão da soldadura direta a laser.
Figura 8 Diagrama esquemático antes da otimização
Para resolver este problema, optimizámos a estrutura do armário. No processo de conceção, foi removida uma parte do metal da superfície do degrau e foram alargadas duas superfícies de degrau mais pequenas, conforme ilustrado na Figura 9a.
Durante o desdobramento, a porção previamente cortada é compensada utilizando a superfície da extremidade como referência, como mostra a Figura 9b e 9c.
Em B, na Figura 8, duas superfícies escalonadas são alternativamente alargadas para aumentar a quantidade de compensação metálica, o que compensa a lacuna criada nessa área. Esta solução é ilustrada na figura 9d.
Figura 9 Diagrama esquemático do conceção de chapas metálicas da interface da flange biselada a 45 °
A figura 10 demonstra o resultado da processo de soldadura por laser.
Como mostra a Figura 10a, a interface é hermeticamente fechada, cumprindo os requisitos da processo de soldadura por laser. A superfície do cordão de soldadura é lisa e esteticamente agradável, com uma transição natural e sem afundamentos ou defeitos de soldadura visível.
Além disso, como mostra a Figura 8, o espaço em B também é bem preenchido, demonstrando a eficácia da solução de otimização implementada.
Figura 10 Efeito da soldadura por laser na interface do chanfro de 45 ° da flange
À medida que o processo de soldadura continua a evoluir, os conceção de chapas metálicas Os sistemas de soldadura a laser tornar-se-ão gradualmente obsoletos. Do mesmo modo, à medida que a soldadura a laser for sendo mais amplamente adoptada na indústria da chapa metálica, haverá necessidade de novos sistemas de soldadura a laser. soldadura de chapas metálicas soluções de design. É imperativo desenvolver e introduzir designs inovadores que sejam mais adequados às capacidades e limitações do processo de soldadura a laser.
Como fundador da MachineMFG, dediquei mais de uma década da minha carreira à indústria metalúrgica. A minha vasta experiência permitiu-me tornar-me um especialista nos domínios do fabrico de chapas metálicas, maquinagem, engenharia mecânica e máquinas-ferramentas para metais. Estou constantemente a pensar, a ler e a escrever sobre estes assuntos, esforçando-me constantemente por me manter na vanguarda da minha área. Deixe que os meus conhecimentos e experiência sejam uma mais-valia para a sua empresa.
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