A soldadura a laser pode unir uma variedade notável de materiais, mas quais são verdadeiramente excelentes? Este artigo explora as especificidades, abrangendo tudo, desde metais comuns, como o aço-carbono e o alumínio, a materiais mais complexos, como plásticos e ligas de cobre. Os leitores descobrirão os desafios e soluções únicos para cada material, fornecendo informações essenciais para selecionar os materiais e técnicas adequados para os seus projectos de soldadura a laser.
A soldadura a laser é o processo de utilização de impulsos de laser de alta energia para aquecer localmente uma pequena área de um material. A energia da radiação laser é transferida para o interior do material através da transferência de calor, fazendo com que o material derreta e forme uma poça de fusão específica, atingindo assim o objetivo da soldadura.
Uma máquina de soldadura a laser é um dispositivo utilizado para o processamento de materiais a laser. Com base no seu modo de funcionamento, pode ser classificada em quatro tipos: máquina de soldadura por molde a laser, máquina de soldadura automática máquina de soldadura por lasermáquina de soldadura por pontos a laser e máquina de soldadura por laser de transmissão de fibra ótica.
O soldadura a laser A máquina pode ser utilizada para soldar aço de matriz de S136, SKD-11, NAK80,8407,718,738, H13, P20, W302, 2344 e outros modelos, e o efeito de soldadura é bom.
O aço-carbono pode ser soldado eficazmente utilizando uma máquina de soldadura a laser, e a qualidade da soldadura depende da presença de impurezas. Para obter uma boa qualidade de soldadura, é necessário um pré-aquecimento quando o teor de carbono é superior a 0,25%.
Ao soldar aços com diferentes teores de carbono, a tocha de soldadura deve ser ligeiramente inclinada em direção ao material com baixo teor de carbono para garantir a qualidade da junta.
Devido à rápida velocidade de aquecimento e arrefecimento das máquinas de soldadura a laser, à medida que o teor de carbono aumenta, a suscetibilidade a fissuras de soldadura e os entalhes também aumentam.
Aços de médio e alto carbono e aços comuns aços de liga podem ser bem soldadas com um laser, mas é necessário um tratamento de pré-aquecimento e pós-soldadura para aliviar as tensões e evitar fissuras.
Em geral, soldadura de aço inoxidável é mais fácil obter uniões de alta qualidade do que com os métodos de soldadura tradicionais.
A elevada velocidade de soldadura e a pequena zona afetada pelo calor da soldadura a laser reduzem os riscos de sobreaquecimento e os efeitos negativos do grande coeficiente de expansão linear durante a soldadura de aço inoxidável, resultando em soldaduras sem defeitos como poros e inclusões.
Em comparação com o aço carbono, o aço inoxidável é mais fácil de obter soldaduras de penetração profunda e estreita devido à sua baixa condutividade térmica, elevada absorção de energia e fusão eficiente.
A soldadura de chapas finas com lasers de baixa potência pode resultar em uniões visualmente apelativas com soldaduras suaves e bonitas.
Soldadura de cobre e ligas de cobre podem resultar em problemas de fusão e penetração incompletas, exigindo assim a utilização de fontes de calor concentradas em energia e de alta potência e medidas de pré-aquecimento.
Quando a peça de trabalho é fina ou tem baixa rigidez estrutural e sem medidas para evitar a deformação, podem ocorrer grandes deformações após a soldadura. Além disso, quando a junta soldada estiver sujeito a restrições rígidas significativas, podem desenvolver-se tensões de soldadura.
A fissuração térmica é também um problema comum na soldadura do cobre e das ligas de cobre.
A porosidade é um defeito frequente no cobre e no cobre soldadura de ligas.
Laser tecnologia de soldadura pode ser aplicado a quase todos os termoplásticos e elastómeros termoplásticos, incluindo materiais comuns como PP, PS, PC, ABS, poliamida, PMMA, polioximetileno, PET e PBT.
No entanto, outros plásticos de engenharia, como o sulfureto de polifenileno (PPS) e os polímeros de cristais líquidos, não podem ser soldados diretamente utilizando a tecnologia laser devido à sua baixa transmitância laser.
Em geral, o negro de fumo é adicionado ao material de fundo para aumentar a sua capacidade de absorção de energia, permitindo-lhe cumprir os requisitos da soldadura por transmissão laser.
O principal desafio em soldadura de alumínio por laser e suas ligas é a sua elevada refletividade a 10,8µm de CO2 raios laser.
O alumínio é um excelente condutor de calor e eletricidade, e a sua elevada densidade de electrões livres faz dele um eficaz refletor de luz.
Com uma refletividade superficial inicial superior a 90%, soldadura de penetração profunda deve começar com menos de 10% da energia de entrada, exigindo uma potência de entrada elevada para assegurar a densidade de potência necessária no início da soldadura. Isto resulta na formação de pequenos orifícios.
As ligas de Mg têm uma densidade que é 36% inferior à do Al, o que as torna muito atractivas como materiais de elevada resistência específica.
Para explorar o seu potencial de soldadura, foram efectuados testes utilizando lasers YAG pulsados e lasers contínuos de CO2 lasers foram conduzidos.
Para a liga AZ31B-H244 (3.27% Al, 0.79% Zn) com uma espessura de placa de 1.8mm, as melhores condições de soldadura com o mínimo de defeitos foram uma potência média de 0.8 kW, duração do impulso de 5 ms, frequência de 120 Hz, velocidade de 300 mm/s, e um tamanho de foco de 0.42 mm.
Contínuo de CO2 A soldadura a laser produziu soldaduras com boa penetração.
Para a soldadura por laser de aços de baixa liga e alta resistência, a seleção adequada de parâmetros de soldadura pode resultar em juntas com propriedades mecânicas equivalentes às do metal de base.
O aço HY-130 é um aço de alta resistência de baixa liga representativo que, após têmpera e revenimentoO produto tem uma elevada resistência e é resistente à fissuração.
Utilização de métodos convencionais métodos de soldaduraNa soldadura, as estruturas da soldadura e da zona afetada pelo calor (ZTA) apresentam uma mistura de grãos grosseiros, alguns grãos finos e a estrutura original.
No entanto, a tenacidade e a resistência à fissuração na junta são inferiores às do metal de base, e as estruturas da soldadura e da ZTA são particularmente susceptíveis a fissuras a frio no seu estado de soldadura.
A soldadura a laser pode ser utilizada para unir uma vasta gama de materiais e pode mesmo ser utilizada para soldar metais dissimilares.
Estudos demonstraram que a soldadura a laser pode ser realizada entre várias combinações de metais dissimilares, tais como cobre-níquel, níquel-titânio, cobre-titânio, titânio-molibdénio, latão-cobre e aço de baixo carbono-cobre, sob certas condições.
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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