¿Cuáles son las ventajas y desventajas de la tecnología de soldadura láser?

1. Se puede minimizar el aporte de calor, el rango de cambios metalográficos en la zona afectada por el calor es pequeño y la deformación causada por la conducción del calor también es mínima.

Se han verificado los parámetros del proceso de soldadura de una sola pasada de 2,32 mm de espesor, lo que puede reducir el tiempo necesario para la soldadura de placas gruesas e incluso ahorrar el uso de metal de aportación.

3. No es necesario utilizar electrodos y no hay necesidad de preocuparse por la contaminación o daño de los electrodos. Y como no se trata de un proceso de soldadura por contacto, se puede minimizar el desgaste y la deformación de la máquina.

4. El rayo láser es fácil de enfocar, alinear y guiar mediante instrumentos ópticos, puede colocarse a una distancia adecuada de la pieza de trabajo y puede redirigirse entre máquinas u obstáculos alrededor de la pieza de trabajo. Debido a las limitaciones de espacio mencionadas anteriormente, no pueden entrar en juego otras reglas de soldadura.

5. La pieza de trabajo se puede colocar en un espacio cerrado (bajo el control de una bomba de vacío o ambiente interno de gas).

6. El rayo láser se puede enfocar en un área pequeña y puede soldar piezas pequeñas y poco espaciadas.

7. La gama de materiales soldables es muy amplia, pudiendo también unirse entre sí diversos materiales heterogéneos.

8. Es fácil realizar soldadura de alta velocidad con automatización y también puede controlarse de forma digital o por computadora.

9. Al soldar materiales finos o alambres de diámetro fino, no habrá problemas de reflujo como en la soldadura por arco.

10. No se ve afectado por los campos magnéticos (tanto la soldadura por arco como la soldadura por haz de electrones son fáciles) y puede alinear con precisión las piezas de soldadura.

11. Se pueden soldar dos metales con diferentes propiedades físicas (como diferentes resistencias).

12. Sin vacío y sin protección radiológica.

13. Si se utiliza soldadura de perforación, la relación profundidad-ancho de la soldadura puede alcanzar 10:1.

14. El dispositivo se puede cambiar para transmitir el rayo láser a múltiples estaciones de trabajo.

Desventajas de la soldadura láser

1. La posición de la soldadura debe ser muy precisa y debe estar dentro del rango de enfoque del rayo láser.

2. Cuando la pieza soldada requiera un fijador, se debe asegurar que la posición final de la pieza soldada esté alineada con el punto de soldadura sobre el que impactará el rayo láser.

3. El espesor máximo soldable es limitado y las piezas de trabajo con un espesor de penetración superior a 19 mm no son adecuadas para la soldadura láser en la línea de producción.

4. La soldabilidad de materiales con alta reflectividad y alta conductividad térmica como el aluminio, el cobre y sus aleaciones se cambiará mediante láser.

5. Al soldar con rayos láser de media y alta energía, se debe utilizar un controlador de plasma para expulsar el gas ionizado alrededor del baño fundido para garantizar la reproducción de la soldadura.

6. La eficiencia de conversión de energía es demasiado baja, normalmente inferior a 10.

7. La soldadura se solidifica rápidamente y pueden producirse poros y fragilidad.

8. El equipo es caro.

Con el fin de eliminar o reducir los defectos de la soldadura láser y aprovechar mejor este excelente método de soldadura, se han propuesto algunos procesos de soldadura híbridos con otras fuentes de calor y láseres, incluyendo principalmente láser y arco, láser y Soldadura híbrida por plasma, láser y fuente de calor por inducción, soldadura por haz láser dual y soldadura láser multihaz. Además, se han propuesto varias medidas de proceso auxiliares, como la soldadura con alambre de relleno por láser (se puede subdividir en soldadura con alambre frío y soldadura con alambre caliente), soldadura láser mejorada asistida por campo magnético externo, soldadura láser que utiliza gas protector para controlar la profundidad. del baño fundido, soldadura por fricción-agitación asistida por láser, etc.

(1) Densidad de potencia. La densidad de potencia es uno de los parámetros más críticos en el procesamiento láser. Con una alta densidad de potencia, la capa superficial se puede calentar hasta el punto de ebullición en un rango de tiempo de microsegundos, lo que produce una gran cantidad de vaporización. Por lo tanto, una alta densidad de potencia es beneficiosa para procesos de eliminación de material como punzonado, corte y grabado. Para densidades de potencia bajas, la capa superficial tarda milisegundos en alcanzar el punto de ebullición, mientras que la capa inferior alcanza el punto de fusión antes de que la capa superficial se vaporice, lo que facilita la formación de una buena soldadura. Por lo tanto, en la soldadura por láser conductivo, la densidad de potencia está en el rango de 10 4 ~ 10 6 W/cm 2.

(2) Forma de onda del pulso láser. La forma de onda del pulso láser es un tema importante en la soldadura láser, especialmente en la soldadura de placas delgadas. Cuando un rayo láser de alta intensidad incide en la superficie del material, entre el 60% y el 98% de la energía del láser en la superficie del metal se reflejará y se perderá, y la reflectividad cambia con la temperatura de la superficie. La reflectividad del metal cambia significativamente durante el pulso del láser.

(3) Ancho de pulso láser. El ancho de pulso es uno de los parámetros importantes de la soldadura por láser de pulso. No solo es diferente de la eliminación y fusión del material, sino que también es un parámetro clave que determina el costo y el volumen del equipo de procesamiento.

(4) El impacto del desenfoque en la calidad de la soldadura. La soldadura láser generalmente requiere un cierto grado de separación porque la densidad de potencia en el centro del punto en el foco del láser es demasiado alta y puede evaporarse fácilmente en los agujeros. La densidad de potencia se distribuye de manera relativamente uniforme en cada plano alejado del foco láser. Existen dos métodos de desenfoque: desenfoque positivo y desenfoque negativo. Cuando el plano focal está por encima de la pieza de trabajo, el desenfoque es positivo y viceversa. Según la teoría de la óptica geométrica, cuando la distancia entre los planos de desenfoque positivo y negativo y el plano de soldadura es igual, la densidad de potencia en los planos correspondientes es aproximadamente la misma, pero las formas resultantes del baño fundido son en realidad diferentes. Cuando el desenfoque es negativo se puede obtener una mayor profundidad de penetración, lo que está relacionado con el proceso de formación del baño fundido. Los experimentos muestran que el material comienza a derretirse después de ser calentado por el láser durante 50 a 200 us, formando metal líquido y provocando una vaporización diferencial para formar vapor a presión local. El vapor se expulsa a una velocidad extremadamente alta y emite una luz blanca deslumbrante. Al mismo tiempo, la alta concentración de vapor hace que el metal líquido se mueva hacia el borde del baño fundido, formando una depresión en el centro del baño fundido. Cuando se produce un desenfoque negativo, la densidad de potencia dentro del material es mayor que en la superficie, lo que tiende a provocar una fusión y vaporización más fuertes, lo que permite que la energía luminosa se transmita más profundamente al material. Por lo tanto, en aplicaciones prácticas, cuando se requiere una gran profundidad de penetración, se utiliza un desenfoque negativo; cuando se sueldan materiales delgados, se recomienda utilizar un desenfoque positivo.

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La tecnología de las máquinas de soldadura láser se ha utilizado ampliamente en campos de fabricación de alta precisión, como automóviles, barcos, aviones y ferrocarriles de alta velocidad, mejorando enormemente la calidad de vida de las personas. Liderando la industria de electrodomésticos hacia la era del trabajo de precisión.

Especialmente después de que la tecnología de soldadura sin costura de 42 metros creada por Volkswagen mejorara enormemente la integridad y estabilidad de la carrocería del automóvil, Haier Group, la empresa líder en electrodomésticos, lanzó grandiosamente la primera lavadora producida con tecnología de soldadura láser sin costura. . Este tipo de electrodoméstico valora el progreso científico y tecnológico para la gente, y la tecnología láser avanzada puede traer grandes cambios a la vida de las personas. A medida que se sigue consolidando el estatus global de la marca de lavadoras, su papel de liderazgo en la industria comienza a demostrarse plenamente. Pero con el apoyo de la tecnología de las máquinas de soldadura láser, la industria de los electrodomésticos se someterá a reformas más profundas. Según el personal de Haier RD, el proceso de fabricación del cilindro interior de las lavadoras automáticas en el mercado adopta principalmente el proceso de "enganche a presión". Habrá espacios o irregularidades en las costuras del cilindro interior, lo que resultará en una baja resistencia del mismo. barril y desgaste innecesario en la ropa. Para mejorar aún más la confiabilidad y el refinamiento del cilindro interior, las lavadoras Haier utilizaron las industrias automotriz y de construcción naval como materiales de referencia para aplicar tecnología de soldadura láser sin costura a los nuevos productos de las lavadoras Yunli, evitando la aparición de grietas e irregularidades en el Barril interior y mejora integral de la fiabilidad del producto, cuidado de la ropa. Debido a la mejora en la resistencia del cilindro interior, la velocidad máxima de la lavadora de potencia uniforme durante el proceso de deshidratación también es 25 veces mayor que la de las lavadoras automáticas comunes. La eficiencia de la deshidratación mejora considerablemente, consumiendo menos energía y ahorrando tiempo. .

Además, se informa que la "tecnología de máquina de soldadura láser de alta potencia" desarrollada conjuntamente por la industria de construcción naval chino-alemana garantiza la seguridad del barco y fortalece aún más la estructura del casco en el campo de la aviación; , la tecnología de soldadura láser sin costuras también se utiliza ampliamente en la fabricación de motores de aviones. Al mismo tiempo, la tecnología de soldadura láser sin costuras del fuselaje de aleación de aluminio puede reemplazar los remaches, reduciendo el peso del fuselaje en un 20%. El tren de alta velocidad de China también ha introducido la tecnología de soldadura láser sin costuras, que no sólo mejora el rendimiento de seguridad, sino que también reduce en gran medida el ruido, brindando a los pasajeros un ambiente de viaje silencioso y cómodo.

Con el desarrollo integral de la ciencia y la tecnología, la continua consolidación y aplicación de la tecnología de las máquinas de soldadura láser también ha llevado a la industria mundial de electrodomésticos a una nueva era. La nueva tecnología no es sólo una actualización de productos, sino también la exhibición y aplicación de más tecnologías.

1. La tecnología de soldadura láser Bland personalizada se ha utilizado ampliamente en la fabricación de automóviles en el extranjero. Según las estadísticas, en el año 2000 había más de 100 líneas de producción de soldadura láser soldadas a medida en todo el mundo, con una producción anual de 70 millones de piezas en bruto soldadas a medida para autopartes, y continúa creciendo rápidamente. Los modelos nacionales e importados incluyen Passat, Buick, Audi, etc. También se utilizan algunas estructuras en blanco cortadas. En Japón, la soldadura por láser de CO2 ha reemplazado a la soldadura a tope por chispa para unir bobinas laminadas en la industria siderúrgica.

En la investigación sobre soldadura de placas ultrafinas, no se pueden soldar láminas con un espesor inferior a 100 micrones, pero la soldadura láser YAG con una forma de onda de potencia de salida especial ha tenido éxito, lo que muestra las amplias perspectivas de la soldadura láser. Japón también desarrolló con éxito la soldadura láser YAG por primera vez en el mundo para reparar tubos delgados de generadores de vapor de reactores nucleares. Su Baorong y otros también desarrollaron tecnología de soldadura láser de engranajes en China.

2. En el campo de la pulvimetalurgia, con el continuo desarrollo de la ciencia y la tecnología, muchas industrias tienen requisitos especiales para los materiales, y los materiales fabricados mediante métodos de fundición y fundición ya no pueden satisfacer las necesidades. Debido a sus propiedades especiales y ventajas de fabricación, los materiales pulvimetalúrgicos están reemplazando a los materiales tradicionales de fundición y fundición en algunas áreas, como la fabricación de automóviles, aviones y herramientas y herramientas de corte. Con el desarrollo de los materiales pulvimetalúrgicos, el problema de su conexión con otras piezas se ha vuelto cada vez más prominente, lo que limita la aplicación de materiales pulvimetalúrgicos. A principios de la década de 1980, la soldadura láser entró en el campo del procesamiento de materiales pulvimetalúrgicos con sus ventajas únicas, abriendo nuevas perspectivas para la aplicación de materiales pulvimetalúrgicos. Por ejemplo, el método de soldadura fuerte comúnmente utilizado en la conexión de materiales de pulvimetalurgia se utiliza para soldar diamante. Debido a la baja fuerza de unión y la amplia zona afectada por el calor del material de soldadura fuerte, especialmente el material de soldadura fuerte no puede adaptarse a los requisitos de alta temperatura y alta temperatura. fuerza y ​​se derrite. La soldadura láser puede mejorar la resistencia de la soldadura y la resistencia a altas temperaturas.

3. En la industria del automóvil, a finales de la década de 1980, los láseres de kilovatios se utilizaban con éxito en la producción industrial. Hoy en día, las líneas de producción de soldadura láser han aparecido a gran escala en la industria de fabricación de automóviles. de los destacados logros de la industria de fabricación de automóviles. Los fabricantes de automóviles europeos, como los suecos Audi, Mercedes-Benz, Volkswagen y Volvo, fueron los primeros en utilizar la soldadura láser de techos, carrocerías y marcos laterales ya en los años 1980. En la década de 1990, General Motors, Ford y Chrysler en Estados Unidos introdujeron la soldadura láser en la fabricación de automóviles. Aunque empezó tarde, se desarrolló rápidamente. La italiana Fiat utiliza soldadura láser en la soldadura y el ensamblaje de la mayoría de los conjuntos de placas de acero, y las japonesas Nissan, Honda y Toyota Motor Corporation utilizan tecnología de soldadura y corte láser en la fabricación de paneles de carrocería. Los componentes soldados por láser de acero de alta resistencia se utilizan cada vez más en la fabricación de carrocerías de automóviles debido a su excelente rendimiento. Según las estadísticas del mercado metálico estadounidense, a finales de 2002 el consumo de estructuras de acero soldadas por láser alcanzará las 70.000 toneladas, tres veces más que en 1998. De acuerdo con las características de los grandes lotes y el alto grado de automatización en la industria automotriz, los equipos de soldadura láser se están desarrollando hacia alta potencia y multicanal. En términos de tecnología, los Laboratorios Nacionales Sandia en los Estados Unidos y Pratt Witney realizaron conjuntamente una investigación sobre la adición de polvo metálico y alambre durante la soldadura láser. El Instituto de Tecnología Aplicada de Vigas de Bremen, Alemania, ha llevado a cabo una extensa investigación sobre la soldadura láser de estructuras de carrocerías de aleación de aluminio. Se cree que agregar rellenos a las soldaduras puede ayudar a eliminar las grietas en caliente, aumentar la velocidad de soldadura y resolver problemas de tolerancia. La línea de producción desarrollada se puso en marcha en la fábrica de Mercedes-Benz.

4. La soldadura láser en la industria electrónica se ha utilizado ampliamente en la industria electrónica, especialmente en la industria de la microelectrónica. Debido a que la soldadura láser tiene las ventajas de una zona pequeña afectada por el calor, una rápida concentración de calor y un bajo estrés térmico, muestra ventajas únicas en el embalaje de circuitos integrados y carcasas de dispositivos semiconductores. En el desarrollo de dispositivos de vacío también se ha aplicado la soldadura láser, como electrodos de enfoque de molibdeno y anillos de soporte de acero inoxidable, componentes de filamentos catódicos de calentamiento rápido, etc. El espesor de las láminas onduladas elásticas de paredes delgadas en sensores o termostatos es de 0,05 a 0,1 mm, lo que es difícil de resolver con métodos de soldadura tradicionales. La soldadura TIG es fácil de penetrar, la estabilidad del plasma es pobre y hay muchos factores que influyen, por lo que la soldadura láser tiene buenos efectos y se usa ampliamente.

5. La soldadura láser de tejidos biológicos biomédicos se inició en los años 1970. Klink et al. y Jain [13] utilizaron con éxito el láser para soldar las trompas de Falopio y los vasos sanguíneos y demostraron sus ventajas, lo que llevó a más investigadores a intentar soldar varios tejidos biológicos y extenderlos a otros tejidos. La investigación sobre nervios de soldadura láser en el país y en el extranjero se centra principalmente en la longitud y dosis de onda del láser, la recuperación funcional y la selección de la soldadura láser. Además de la investigación básica sobre la soldadura láser de pequeños vasos sanguíneos y la piel, Liu también estudió la soldadura del conducto biliar común en ratas. En comparación con los métodos de sutura tradicionales, la soldadura láser tiene las ventajas de una anastomosis rápida, sin reacción de cuerpo extraño durante el proceso de curación, manteniendo las propiedades mecánicas de la parte soldada y permitiendo que el tejido reparado crezca de acuerdo con sus propiedades biomecánicas originales. Se utilizará más ampliamente en biomedicina en el futuro.

6. Otros campos En otras industrias, la soldadura por láser también está aumentando gradualmente, especialmente en China, donde se sueldan materiales especiales. Por ejemplo, soldadura láser de aleación de titanio BT20, aleación HEl30, baterías de iones de litio, etc. El fabricante alemán de maquinaria para vidrio Glamaco Coswig ha desarrollado una nueva tecnología de soldadura láser para vidrio plano en cooperación con el Instituto Conjunto IFW de Experimentación Tecnológica y de Materiales.

Contraer y editar las ventajas de la soldadura híbrida en esta sección

La tecnología de soldadura híbrida láser tiene claras ventajas. Para el híbrido láser, las ventajas son las siguientes: mayor penetración/mayor capacidad de soldadura de espacios; la tenacidad de la soldadura es mejor y la adición de materiales auxiliares puede afectar la estructura reticular de la soldadura. No se produce hundimiento en la parte posterior de la soldadura cuando se quema; tiene una gama más amplia de aplicaciones con la ayuda de tecnología alternativa al láser, se requiere menos inversión; Para la soldadura láser MIG con protección de gas inerte, las ventajas son las siguientes: mayor velocidad de soldadura; gran profundidad de soldadura; alta resistencia de la costura de soldadura; pequeña protuberancia de soldadura; Por lo tanto, el proceso de producción de todo el sistema es estable y la tasa de utilización del equipo es buena; la carga de trabajo de la preparación posterior a la costura y el procesamiento de la costura de soldadura es pequeña, el tiempo de producción de la soldadura es corto, el costo es bajo y la eficiencia de la producción; es alto; tiene buen rendimiento de configuración del equipo óptico.

El coste de inversión de la soldadura híbrida láser en equipos eléctricos es relativamente alto. A medida que el mercado se expanda aún más, el precio de los equipos eléctricos también disminuirá y la tecnología de soldadura híbrida con láser se utilizará en más campos. Al menos la tecnología de soldadura híbrida con láser es una tecnología de soldadura que es muy adecuada para soldar materiales de aleación de aluminio y se convertirá en la principal herramienta de producción de soldadura durante mucho tiempo.

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La tecnología láser y las industrias manufactureras extranjeras están relativamente desarrolladas. Ya en la década de 1980, comenzaron a estudiar cómo aplicar la tecnología láser moderna a la fabricación tradicional. Los países occidentales como la Unión Europea, Estados Unidos y Japón en Asia se han desarrollado rápidamente con su avanzada fuerza científica y tecnológica y su buena base manufacturera, con orientación y apoyo financiero razonables del gobierno. Especialmente después de entrar en el nuevo siglo, han podido ver la aplicación de la tecnología de soldadura láser en muchas industrias manufactureras y otras, incluida la industria electrónica, la industria de la construcción naval, la industria automotriz, etc., y pueden ver la aplicación de la tecnología moderna de soldadura láser. . Los estándares industriales para la tecnología de soldadura se han formado inicialmente y pueden aplicarse dentro de un rango razonable y controlable. Al mismo tiempo, para mejorar aún más la eficiencia de la soldadura y permitir que la tecnología de soldadura láser se aplique mejor a la producción en masa moderna, especialmente a la fabricación y construcción a gran escala, los países desarrollados occidentales han estado estudiando activamente cómo mejorar la eficiencia de la soldadura láser en En los últimos años, la investigación sobre láseres de alta potencia ha promovido y realizado aún más la realización de la tecnología de soldadura láser de alta potencia, haciéndola verdaderamente aplicable a la fabricación a gran escala, la construcción e incluso los campos militares para fabricar submarinos y buques de guerra.

En la actualidad, el Instituto de Investigación de Soldadura de Harbin está a la vanguardia de la investigación nacional de tecnología de soldadura láser. En los últimos años, además de seguir ampliando y desarrollando nuevos tipos y equipos de soldadura láser, también hemos imitado y aprendido activamente de los últimos avances en investigación extranjera y hemos buscado constantemente avances y desarrollos en tecnología de soldadura láser de alta potencia. Los últimos resultados de la investigación muestran que han superado con éxito los problemas de soldadura de componentes a gran escala en mi país, lo que sin duda marca un gran avance en el campo de la tecnología de soldadura láser en mi país y sienta las bases para importantes aplicaciones en proyectos a gran escala. en el futuro. Además, la investigación de mi país sobre la tecnología de soldadura láser todavía se concentra en los campos de la soldadura láser con hilo caliente y la soldadura de metales diferentes, que son los temas más recientes en la investigación de la tecnología moderna de soldadura láser. Sin embargo, otros países han logrado avances en campos de investigación relacionados, especialmente Alemania, que inicialmente dominó las habilidades y métodos de soldadura de metales diferentes. En el futuro, si nuestro país quiere ser verdaderamente competente en la aplicación y dominio de la tecnología de soldadura láser y aplicarla a más campos e industrias, sin duda necesitará superar los temas anteriores y mejorar y optimizar aún más la tecnología de soldadura láser.

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Como combinación de tecnología moderna y tecnología tradicional, la soldadura láser es particularmente única en comparación con la tecnología de soldadura tradicional, y sus campos y niveles de aplicación. son más amplios. Puede mejorar en gran medida la eficiencia y precisión de la soldadura. Su densidad de potencia es alta y la energía se libera rápidamente, mejorando así la eficiencia del trabajo. Al mismo tiempo, su punto de enfoque es más pequeño, lo que sin duda mejora la adhesión entre los materiales cosidos y no causará daños ni deformaciones en los materiales.

La aparición de la tecnología de soldadura láser ha llegado a áreas donde la tecnología de soldadura tradicional no se puede aplicar. Simplemente puede cumplir con diversos requisitos de soldadura de diferentes materiales, metales y no metales y, debido al poder de penetración y la refracción del propio láser, puede hacerlo. Se puede utilizar de acuerdo con la velocidad de la luz misma. La trayectoria de carrera logra un enfoque aleatorio dentro de un rango de 360 ​​​​grados, lo que sin duda es inimaginable con el desarrollo de la tecnología de soldadura tradicional. Además, debido a que la soldadura láser puede liberar una gran cantidad de calor en un corto período de tiempo para lograr una soldadura rápida, tiene bajos requisitos ambientales y se puede realizar a temperatura ambiente normal sin la necesidad de un ambiente de vacío o protección de gas. Después de décadas de desarrollo, la gente tiene la mejor comprensión y comprensión de la tecnología láser. Se ha expandido gradualmente desde el campo militar inicial al campo civil moderno, y la aparición de la tecnología de soldadura láser ha ampliado aún más el alcance de la aplicación de la tecnología láser. En el futuro, la tecnología de soldadura láser no solo se podrá utilizar en automóviles, acero, fabricación de instrumentos y otros campos, sino también en campos militares, médicos y otros, especialmente en el campo médico. Con su alto calor, alta integración y características higiénicas, puede usarse mejor en diagnóstico y tratamiento clínico como neurología y medicina reproductiva. Sus propias ventajas de precisión también se aplicarán a industrias de fabricación de instrumentos de mayor precisión, beneficiando así continuamente el desarrollo de la humanidad y la sociedad. [1]