Aplicaciones de soldadura láser
Los metales mediante soldadura láser se conectan principalmente cuando otros métodos de conexión son inútiles o problemáticos. El equipo para la conexión láser es muy costoso, así que cómprelo solo cuando esté convencido de que el trabajo no se puede hacer por otros métodos.
Entonces, el alcance de estos son :
- Fabricación de instrumentos y otros mecanismos precisos;
- producción de productos complejos a base de metales de bajo punto de fusión;
- producción de piezas de fundición;
- Fabricación de productos plásticos.
Dicha tecnología en la industria comenzó a usarse solo hace unos 20 años, y si existe la oportunidad, entonces puede comprar máquinas solo para el tipo estacionario, pero también un manual para soldar en casa.
Pros y contras
Los metales compuestos de láser tienen sus pros y sus contras. En cuanto a los beneficios, son los siguientes:
- el área del metal se calienta ligeramente, lo que reduce considerablemente su distorsión durante el funcionamiento;
- el rayo láser se transmite a través de fibra óptica, de modo que cae incluso en lugares difíciles de alcanzar;
- Los equipos láser pueden usarse no solo para soldar metales, sino también para su corte;
- Proporciona soldaduras de alta calidad;
- El proceso de soldadura proporciona un buen rendimiento y es fácil de controlar.
Pero la tecnología tiene sus inconvenientes:
- El equipo es muy caro;
- La máquina de soldar tiene baja eficiencia.
- El operador de instalación debe ser altamente calificado.
Pero, a pesar de las deficiencias, el láser es la única opción para garantizar una operación de soldadura precisa o la conexión de materiales fusibles.
Tipos de soldadura
La soldadura por láser puede ser de dos tipos :
Butt - en este caso no utilice aditivos ni flux. Se permite la unión mínima entre metales, no más de 0.2 mm. El mismo valor es el máximo para enfocar el rayo láser en la articulación. La soldadura se lleva a cabo mediante la penetración en “daga” del metal a través de todo el espesor, con una intensidad de radiación láser de hasta 1 mW / cm2. En este caso, la costura debe protegerse de la oxidación con argón o nitrógeno, y el helio lo protegerá de la descomposición de la radiación láser;- Superposición: las láminas de metal se superponen unas sobre otras, se conectan mediante una potente radiación. La soldadura se realiza con piezas de sujeción locales. El espacio libre máximo permitido entre las superficies metálicas durante el funcionamiento es de 0, 2 mm. Si es necesario mejorar la calidad de las piezas que se están uniendo, se utiliza una costura doble.
Tipos de láseres
Al soldar metales, se utilizan láseres de dos tipos :
- estado sólido
- gas
Se selecciona uno u otro tipo de láser dependiendo del propósito de usar el equipo.
Estado sólido
En este caso, el cuerpo activo es una varilla de rubí con vidrio y una mezcla de neodimio o de un granate de aluminio-itrio, que está dopado con neodimio o iterbio. La varilla se encuentra en la cámara de iluminación. Para excitar los átomos del cuerpo activo, aplique una lámpara de bombeo, que crea una luz potente parpadea.
En los extremos del cuerpo activo hay dos espejos :
- parcialmente transparente
- reflexivo
El rayo láser saldrá a través de un espejo parcialmente transparente, se reflejará repetidamente en la varilla de rubí y se amplificará por adelantado. Los láseres de estado sólido no son muy potentes, su potencia varía de 1 a 6 kW .
Usando estos láseres, solo se sueldan piezas pequeñas y no gruesas, la mayoría de las veces son objetos microelectrónicos, por ejemplo, cables delgados con un diámetro de 0.01 a 0.1 mm basado en nicrom, oro o tantalio. También se permite la soldadura por puntos de productos basados en láminas con un diámetro de punto del orden de 0.5–0.9 mm. De la misma manera, la costura del cátodo hermético se realiza en los cinescopios de los televisores modernos.
El cátodo es un tubo con una longitud de 2 mm, un diámetro de 1, 8 mm y un espesor de pared de 0, 04 mm . El fondo está soldado a un tubo de este tipo con un espesor de 0, 12 mm basado en una aleación de níquel-cromo. Tales productos pequeños se hierven debido al alto grado de enfoque del haz, así como a la dosis exacta de energía mediante el ajuste de la duración del pulso dentro de ciertos límites.
Gas
Los láseres de gas son más potentes, el cuerpo activo en ellos es la mezcla de gases . El gas se bombea fuera de los cilindros por medio de una bomba por medio de un tubo de descarga de gas. La excitación energética del gas se produce debido a una descarga eléctrica entre los electrodos. En los extremos del tubo de descarga hay espejos. Los electrodos están conectados a una fuente de alimentación y el láser mismo se enfría mediante un sistema de agua.
La principal desventaja de los equipos con bombeo longitudinal de gas es sus dimensiones. Pero los láseres de gas transversales son más compactos. La potencia total puede ser de 20 kW o más, por lo que puede conectar metales con un grosor de hasta 20 mm a alta velocidad, aproximadamente 60 m / h.
Los diseños más potentes - el gas . Usan gases para la operación, que se calientan a una temperatura de 1000 a 3000 K. El gas en ellos expira rápidamente a través de la boquilla Lavle, como resultado, se produce una expansión adiabática, y luego el gas se enfría en la zona del resonador. Cuando se enfrían, las moléculas excitadas alcanzan un nivel de energía más bajo y se emite una radiación coherente. El bombeo puede ocurrir con el uso de otro láser u otras fuentes de energía poderosas. Los diseños potentes permiten la soldadura a una velocidad de aproximadamente 200 m / h de acero con un espesor de 35 mm.
La soldadura con láser se realiza en condiciones atmosféricas, no es necesario crear un vacío, es necesario proteger el metal fundido del aire. Los gases como el argón son de uso común. El proceso se caracteriza por el hecho de que, debido al alto poder térmico de la viga en la superficie del producto que se va a soldar, el metal se evapora intensamente. Los vapores se ionizan, como resultado de lo cual el haz se dispersa y se tamiza.
Por lo tanto, en términos del uso de equipos de alta potencia, también se suministra gas supresor de plasma a la zona de soldadura, además del gas protector. Por lo general, son helio, que es mucho más liviano que el argón y no dispersarán el haz. Para simplificar el proceso, debe usar mezclas de gases especiales con supresión de plasma y función de protección. En este caso, el quemador debe suministrar gas para que pueda expulsar el vapor ionizado.
Durante la operación, el haz entra lentamente en la parte y empuja el metal fundido de la piscina de soldadura hacia la pared posterior del cráter. Esto proporciona una penetración de "daga" en condiciones de gran profundidad y un pequeño ancho de la costura .
Una gran concentración de energía en el haz permite alcanzar una alta velocidad, y también proporciona un buen ciclo térmico y una alta resistencia del metal de soldadura.
Máquinas de soldadura láser
Para este tipo de soldadura se usa equipo de tipo móvil y tipo compacto, y también se puede usar equipo de tamaño completo para conectar piezas de gran tamaño.
A menudo, para fines industriales, utilizan modelos de máquinas tales como :
- LAT-S: se utiliza para soldar con láser, así como para la deposición de metales. Tiene alta potencia, por lo que puede lograr un alto rendimiento en términos de rendimiento. Puede equiparse con tablas de coordenadas automáticas, por lo que puede manejar estructuras complejas a alta velocidad. La máquina incluye dos módulos. En el primero hay una fuente de alimentación y un dispositivo para enfriar el láser, y el segundo módulo es un marco móvil en el que se encuentra el emisor del láser. Dos módulos se mueven fácilmente debido a la presencia de ruedas en la base. Para el trabajo estacionario con una máquina, la inmovilidad es provista por un bloqueo mecánico especial;
- MUL-1: esta máquina es de tamaño pequeño y se utiliza para soldadura con láser y superficies de metales. También con su ayuda podrás soldar oro y plata. Puedes hacer joyas con esta máquina fácilmente y con alta precisión. A menudo, el equipo se utiliza para la reparación y producción de joyas. Las partes metálicas pequeñas se pueden soldar sin calentamiento fuerte, incluso se permite la conexión de marcos de anteojos. El dispositivo es conveniente porque hay suficiente voltaje para trabajar a 220 V. Dependiendo del modo seleccionado, la potencia del dispositivo es de 1.9 a 2.5 kW;
- LAT-400: se utiliza para conectar productos de gran tamaño. El sistema incluye un potente láser de estado sólido, una fuente de alimentación y un dispositivo de refrigeración. El láser tiene alta potencia y rendimiento, de modo que incluso un trabajo complejo se puede realizar a alta velocidad. El equipo está conectado a expensas de una red trifásica de 380 V. En la carga máxima, la potencia del dispositivo es de aproximadamente 13 kW. La unidad está equipada con un sistema mecanizado, que es impulsado por un motor de CC. Esto facilita el movimiento del cabezal láser en tres planos.
La soldadura láser manual se realiza con el uso de tales dispositivos:
- WELD-WF es un dispositivo portátil que le permite trabajar incluso en lugares de difícil acceso. Incluye un manipulador conectado a la fibra. La radiación láser generada se transmite a través de la fibra. Dado que existe la presencia de retroalimentación, al utilizar el aparato, puede obtener la junta de la más alta calidad en comparación con el equipo que no tiene tales opciones. El dispositivo tiene una potencia de solo 1, 5 kW y funciona a 220 V. Es adecuado para varias reparaciones, cuando el desmontaje es difícil o requiere mucho tiempo;
- La CLW120 es una máquina de mano con baja potencia, que es ideal para trabajos que requieren precisión de joyero, así como para soldadura láser por puntos. Además, se puede utilizar para combinar metales ferrosos y no ferrosos, acero inoxidable o aleaciones de titanio. Potencia del equipo - 10 kW, requisitos de red - 220 V.
Casi todos los dispositivos anteriores están equipados con un binocular que protege la vista de los efectos negativos del rayo láser y, al mismo tiempo, ayuda a aumentar el objeto de procesamiento varias veces para que el trabajo se realice de manera cualitativa y precisa.