1. Què estableix la velocitat de soldadura
La velocitat de soldadura làser no és un nombre únic. Depèn de cinc elements que interactuen:
Potència i mode làser. La potència més alta i el mode d'ona contínua en general permeten un desplaçament més ràpid que la micro-soldadura per pols o de baixa potència.
Material i gruix. Els aliatges densos o molt reflectants com l'alumini i el coure solen requerir velocitats més lentes que l'acer al carboni amb el mateix gruix. Les seccions més gruixudes requereixen més energia per unitat de longitud.
Disseny i ajust-de juntes. La soldadura làser autògena prefereix buits estrets. Com més recta i millor-s'ajusti l'articulació, més ràpid podreu córrer sense defectes.
Qualitat del feix i posició de focus. Un focus petit i estable al pla conjunt concentra l'energia i admet una velocitat més alta.
Gas de protecció i ajuda. L'elecció i el flux adequats del gas milloren l'expulsió de la massa fosa i la qualitat de la superfície, permetent velocitats més altes sense oxidació.
2. Intervals de velocitat típics amb soldadura làser de fibra
Els números següents són intervals representatius per als làsers de fibra d'ona contínua amb un bon ajust-i una protecció adequada. Els resultats reals depenen de la potència, l'òptica, la geometria de l'articulació i els objectius de qualitat.
Làmina fina de 0,2 a 1,0 mm
– Acer inoxidable o al carboni: uns 5 a 15 m per minut amb 1 a 3 kW.
– Aliatges d'alumini: uns 3 a 10 m per minut amb 2 a 4 kW a causa de la major reflectivitat.
– Micro-soldadura per pols per a peces electròniques o mèdiques: normalment per sota d'1 m per minut perquè es prioritza la precisió, no la velocitat.
Gruix mitjà d'1 a 3 mm
– Acer inoxidable i al carboni: aproximadament 1 a 5 m per minut amb 2 a 6 kW.
– Alumini: uns 0,8 a 3 m per minut amb 3 a 6 kW.
Placa gruixuda de 4 a 6 mm i més
– Acer de 4 a 6 mm: aproximadament de 0,5 a 2 m per minut amb 4 a 8 kW en mode forat.
– Seccions superiors a 6 mm: aproximadament de 0,2 a 1,0 m per minut amb 6 a 12 kW, depenent de l'accés a la junta i dels requisits de qualitat.
Nota de mode
- El mode de conducció (fosa poc profunda sense forat de pany complet) produeix excel·lents cosmètics però a velocitats màximes més baixes per a una penetració determinada.
- El mode Keyhole aconsegueix una penetració profunda a velocitats més altes, sempre que es mantingui l'estabilitat.
3. Eficiència en comparació amb la soldadura tradicional
Velocitat i temps de cicle
– Versus TIG: la soldadura làser és habitualment de 2 a 10 vegades més ràpida per a juntes i gruixos comparables perquè concentra energia i no requereix cap deposició de farciment.
– Versus MIG: el làser sovint funciona d'1,5 a 5 vegades més ràpid en làmines fines i mitjanes per a costures contínues. En soldadures de filet molt gruixudes amb grans espais, el MIG d'alta-deposició pot ser competitiu.
Entrada de calor i distorsió
– El làser utilitza una entrada de calor global més baixa per unitat de longitud, donant una zona afectada per la calor més petita-, menys distorsió i menys passos de redreçat o reelaboració.
Publica{0}}processament
– Les costures estretes i les superfícies netes redueixen o eliminen el mòlt i el polit, escurçant el temps de cicle aigües avall.
Treball i automatització
– Els làsers s'integren fàcilment amb CNC o robots, permetent un funcionament continu amb alta repetibilitat i menys intervenció de l'operador.
Consumibles i energia
– La soldadura per làser autògena no requereix filferro de farciment, flux ni grans volums de gas de protecció en molts casos, reduint l'ús de consumibles.
– Els làsers de fibra moderns tenen una alta eficiència elèctrica, de manera que l'energia per bona part sovint és menor un cop s'optimitzen els paràmetres.
Qualitat i rendiment
– L'alta estabilitat del feix i el control de potència de-bucle tancat poden millorar el rendiment del primer-pas, augmentant encara més el rendiment efectiu.
4. Quan els processos tradicionals encara poden ser preferibles
– Grans buits, mal ajust-amunt o soldadures de filet molt gruixudes poden afavorir MIG amb altes taxes de deposició o TIG de múltiples-passes.
– Els materials o recobriments que requereixen un comportament de pont o humectació més enllà del que pot proporcionar un làser autògen poden requerir soldadura per arc làser-de farciment o làser híbrid.
– Uns pressupostos de capital més baixos i uns volums de producció molt reduïts poden fer que els mètodes convencionals siguin més pràctics, malgrat les velocitats més lentes.
5. Passos pràctics per maximitzar la velocitat i l'eficiència de la soldadura làser
- Relaciona la potència del làser i la posició del focus amb la profunditat de l'articulació; mantenir el pla focal lleugerament per sota de la superfície superior per a una soldadura estable.
– Mantenir la neteja de les lents i de les finestres protectores per preservar la qualitat del feix.
– Control de la bretxa conjunta; a la làmina prima, mantingueu els espais normalment per sota de 0,1 mm per a una penetració constant a alta velocitat.
– Trieu el gas de protecció i flueixi amb cura; nitrogen o argó per a acers inoxidables, mescles d'heli per desafiar la conducció de calor o necessitats cosmètiques.
– Optimitzeu la planificació de trajectes, introduïu-entrant i sortint-, i utilitzeu el vacil·lació o l'oscil·lació del feix quan sigui necessari per tolerar petits buits sense sacrificar la velocitat.
– Valideu els paràmetres amb un disseny breu-de-assaigs d'experiments abans d'escalar a producció.
Conclusió
La soldadura per làser pot córrer des de menys d'1 m per minut en micro-soldadura polsada de precisió fins a més de 10 m per minut en làmines primes amb làsers de fibra d'ona contínua. En comparació amb el TIG i el MIG, normalment ofereix velocitats de desplaçament molt més altes, menor entrada de calor, menys post-processament i un potencial d'automatització superior. La selecció del mode, l'òptica, el gas i la fixació adequats permet als fabricants traduir la velocitat nominal en productivitat real mantenint una alta qualitat de soldadura.
-- Rayther Laser Lyra Zhang
https://www.raytherlasercutter.com/laser-welding-machine/laser-welder-welding-machine.html