Dos tipos de dispositivos de soldadura láser que debe conocer

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Dispositivo de soldadura híbrido por arco láser y modo de proceso

La tecnología de soldadura híbrida por láser se refiere a una tecnología de soldadura híbrida que combina láser y otros métodos de soldadura. Su ventaja es que puede aprovechar al máximo las ventajas de cada método de soldadura y superar algunas deficiencias. Por ejemplo, debido a que la relación precio-potencia de la soldadura por láser es demasiado grande, cuando la penetración profunda y la soldadura de alta velocidad de placas gruesas, para evitar el uso de costosos láseres de alta potencia, se pueden combinar láseres de baja potencia con soldadura convencional con protección de gas para soldadura compuesta.

Dispositivo de soldadura láser

Equipo de soldadura híbrido por arco láser

Tan pronto como apareció la soldadura híbrida láser-arco, atrajo la atención de muchos trabajadores de soldadura, por lo que el trabajo de I + D se llevó a cabo uno tras otro. Hay muchas formas de equipos de soldadura híbridos por arco láser. La Figura 3.1 (a) muestra el sistema de soldadura híbrido láser-MIG / MAG. El sistema de soldadura híbrido consta de las siguientes partes.

• Cabezal de soldadura híbrido Laser-MIG / MAG, como se muestra en la Figura 1.1 (b).
• Sistema de soldadura MIG / MAG (incluye fuente de alimentación, mecanismo de alimentación de alambre y carrete de alambre de soldadura).
• Láser y su sistema de conducción, enfoque y transmisión de luz.
• Robot de soldadura y su caja de control.
• Control remoto.

Además, hay gas protector, banco de trabajo, sistema de control, etc.

El hibrido soldadura El cabezal, también conocido como pistola de soldadura híbrida, es un componente que combina el rayo láser y la fuente de calor del arco, a través del cual la posición relativa entre los dos se puede ajustar de manera flexible (como la distancia entre los filamentos ópticos, el ángulo entre los filamentos ópticos, la secuencia de láseres y arcos, etc.), la realización del acoplamiento eficaz de las dos fuentes de calor es un componente clave del equipo de soldadura híbrido.

Dispositivo de soldadura láser

Se han lanzado al mercado sopletes de soldadura compuestos comerciales, como el soplete de soldadura compuesto coaxial de Mitsubishi Heavy Industries de Japón y el soplete de soldadura compuesto de Fronius de Austria que se pueden conectar fácilmente al robot [Figura 1.2 (a)], y la investigación y el desarrollo del Instituto de Investigación Fraunhofer en Alemania Antorcha de soldadura híbrida paraxial láser-MIG basada en el principio de "boquilla integrada" [Figura 1.2 (b)], la antorcha de soldadura está firmemente sujeta por tuberías, y el exterior del láser y El arco está protegido por una manga circular de cobre refrigerada por agua. El ángulo entre el láser y la antorcha de soldadura MIG es de 15 ℃ ~ 30 ℃, puede hacer que las dos fuentes de calor se acerquen al máximo, reduciendo así el volumen de la pistola de soldadura compuesta, haciendo que el uso de la pistola de soldadura sea más flexible, y fácil de realizar soldadura automática tridimensional.

In addition to the conventional hybrid welding system, the researchers also developed a synchronous modulation laser-arc hybrid welding system (HybSy). The system has the following characteristics: laser arc control mechatronics, the process synergy is further expanded, the welding speed is faster, the application range of processing materials is wider, and the three-dimensional processing ability is stronger. The test results show that when surfacing 6mm thick medium-strength steel plates, Under the same process conditions, HybSy is 40% higher than conventional hybrid welding penetration.Laser Welding Device

Modo de trabajo de soldadura híbrida por arco láser

Para la soldadura híbrida láser-MIG, de acuerdo con las diferentes relaciones de entrada de calor de las dos fuentes de calor, el mecanismo físico y el modo de proceso también son diferentes. Según el tamaño de la potencia del láser en la soldadura híbrida, la soldadura híbrida por arco láser se puede clasificar en tres categorías; Compuesto de arco láser de 100 vatios, compuesto de arco láser de 1000 vatios y compuesto de arco láser de 10,000 vatios.

Soldadura híbrida por arco láser de 100 vatios

Muestra principalmente las características de la soldadura por arco, no se producen pequeños agujeros durante el proceso de soldadura. La energía láser de baja potencia desempeña principalmente el papel de estabilizar y comprimir el arco y mejorar la utilización de la energía del arco, evitando el fenómeno de deriva del arco que ocurre en las condiciones de alta velocidad de soldadura en la soldadura MIG general, y puede suprimir la aparición de defectos tales como joroba y socavación, mejorando así en gran medida La velocidad de soldadura es más adecuada para la soldadura de alta velocidad de placas delgadas. Este tipo de modo de soldadura híbrido tiene un bajo costo y ha atraído cada vez más atención.

Soldadura híbrida por arco láser de 10.000 vatios

Mostrar principalmente las características de la soldadura de penetración profunda con láser, la soldadura tiene una relación de aspecto más grande. Es difícil realizar una soldadura flexible en todas las posiciones con la combinación de CO de alta potencia de 10,000 vatios₂ soldadura láser y MIG. Las principales direcciones de aplicación son la soldadura a medida de grandes placas de barco planas y la soldadura de nervaduras. Debido a la gran inversión en equipos (más de diez millones de yuanes), es temporalmente difícil popularizarlos y aplicarlos a gran escala.

Soldadura híbrida de arco láser de 1000 vatios

Tiene las características de la soldadura por láser y la soldadura por arco y puede aprovechar al máximo las ventajas de ambas. Se utiliza principalmente para compuestos láser-MIG. Es adecuado para aleación de aluminio, aleación de magnesio, acero al carbono, acero inoxidable, acero de baja aleación de alta resistencia, acero de ultra alta resistencia y otros materiales. Para la soldadura de placas medianas y gruesas, la inversión en equipos de soldadura híbridos de arco-láser a nivel de kilovatios es moderada, tiene buena adaptabilidad a diferentes estructuras de soldadura y tiene una amplia gama de perspectivas de aplicación. Es una tecnología de fuente de calor híbrida de arco láser que cumple con las condiciones nacionales de mi país.

Proceso de soldadura por láser

La soldadura fuerte con láser es una tecnología de soldadura fuerte en la que el láser se utiliza como fuente de calor para calentar el material de fibra y fundirlo. La característica principal de la soldadura fuerte con láser es utilizar la alta densidad de energía del láser para lograr un calentamiento rápido de áreas locales o pequeñas para completar el proceso de soldadura fuerte. La Figura 1.3 muestra la forma de la junta y el método de alimentación de alambre de soldadura fuerte con láser.

According to the different heating temperatures, laser welding is divided into soft soldering and brazing. Solder whose liquidus temperature is lower than 450℃ is called soft soldering, which is mainly used for the connection of printed circuit boards and electronic components; solder whose liquidus temperature is higher than 450℃ and lower than the melting point of the base metal for brazing, it is mainly used for the connection of structural steel and galvanized steel. Laser brazing also has advantages in the connection of non-ferrous metals. Most of the non-ferrous metals have higher reflectivity to the laser, and the thermal conductivity of the material is higher. Laser melting and welding require higher power. Laser brazing of silver, copper, nickel, gold, aluminum, and other non-ferrous metals has good results. The brazing seam structure is small and joint performance is good.Laser Welding Device

The brazing filler metal during laser fiber welding can be preset or wire feeding. The brazing heating temperature is low, and the requirement of laser power density is low, so the defocusing method is generally used for heating. In this way, the power density can be reduced, and the spot size and shape can be adjusted according to the size of the brazing seam. Laser brazing joints usually adopt two methods: crimping butt joint and lap joint. In the case of crimping butt joints, the feeding of the solder from the laser front end is conducive to the stability of the brazing process; in the case of lap joints, the feeding of the solder horizontally from the bottom of the side is conducive to the stability of the brazing process.Laser Welding Device

Soldadura por láser Puede utilizar un solo haz o haces dobles. El haz doble se puede obtener mediante dos láseres independientes o mediante un divisor de haz láser. La soldadura fuerte de doble haz puede controlar el tiempo de irradiación y la posición de manera más flexible y conveniente, y controlar mejor el proceso de soldadura fuerte. En la Figura 1.4 se muestra el modo de irradiación con láser de superposición, tope y tope de engarzado de soldadura por láser de doble haz.

En el caso de superposición de láser de doble haz, un haz de láser calienta y derrite el alambre de soldadura, y el otro haz de láser calienta y llena el espacio para aumentar la temperatura del material base, promover la humectación y extensión de la fibra y aumentar la fuerza de la articulación. En el caso del acoplamiento, se irradian y calientan dos rayos láser por superposición, además de mejorar la efectividad del calentamiento de la soldadura, el área cercana a la unión también se calienta y calienta al mismo tiempo, lo que promueve la humectación, esparcimiento y distribución uniforme del material de la aguja.

Los principales parámetros tecnológicos de la soldadura fuerte con láser son los siguientes.

• Potencia láser. Ambos CO₂ El láser y el láser YAG se pueden utilizar para la soldadura fuerte con láser, y sus características respectivas durante la soldadura fuerte son las mismas que las de la soldadura por fusión con láser.
• Diámetro de la mancha. La soldadura fuerte con láser generalmente usa un punto desenfocado, y el tamaño del punto depende del ancho de la costura de soldadura fuerte.
• Velocidad de soldadura fuerte. De acuerdo con los requisitos reales de soldadura fuerte, depende de la potencia del láser. Cuanto mayor sea la potencia del láser, más rápida será la velocidad de soldadura.
• Velocidad de alimentación de alambre. Su tamaño se considera principalmente relleno de costura de soldadura fuerte y buena formación. La velocidad de alimentación de alambre debe coincidir con la velocidad de soldadura fuerte, y la velocidad de alimentación de alambre debe aumentarse mientras se aumenta la velocidad de soldadura fuerte.

Además, el ángulo de incidencia del láser, el ángulo de alimentación del alambre, la forma de la soldadura y el tamaño también son parámetros procesados de la soldadura fuerte con láser.

Cuando se suelda fuerte con láser, la elección del metal de aportación, el fundente y el gas protector de soldadura fuerte es básicamente la misma que la de la soldadura fuerte convencional. En la mayoría de los casos, la soldadura fuerte con láser se puede realizar sin flujo ni gas protector.

La clave para la soldadura fuerte con láser es controlar razonablemente la distribución de la potencia del láser. El rayo láser converge en la soldadura y la temperatura de la soldadura es demasiado alta, lo que conduce a una fusión demasiado rápida. La temperatura insuficiente del material base hace que la soldadura no moje bien el material base, lo que afecta el efecto de relleno y deteriora la formación de la costura de soldadura fuerte. El rayo láser se concentra en el material base. La temperatura de la soldadura puede ser demasiado baja para reducir la fluidez o la actividad de la soldadura. El material base puede sobrecalentarse y fundirse, haciendo que la soldadura entre directamente en el baño fundido para formar una soldadura por fusión. La fase frágil formada también afecta el rendimiento de la junta de soldadura fuerte.

La soldadura por láser se utiliza principalmente para la conexión de componentes electrónicos y circuitos integrados de placas de circuito impreso. La radiación láser se utiliza para calentar los cables del circuito integrado y el calor se transfiere al sustrato a través de la soldadura o la soldadura preestablecida. Cuando se alcanza la temperatura de soldadura, el fundente y la soldadura se funden, y el sustrato y los cables se humedecen para formar una conexión. Los láseres YAG se utilizan principalmente para la soldadura láser de circuitos integrados.

El láser semiconductor es un convertidor directo de electrones-fotones con capacidad de modulación directa. La conversión de láser pulsado y láser continuo se puede realizar ajustando la potencia de salida. La longitud de onda de salida del láser semiconductor es de 808 nm, que es más corta que la del láser YAG, lo que favorece la absorción del láser por la soldadura y mejora la eficiencia de calentamiento. La característica de la soldadura fuerte con láser de semiconductores es que no tendrá un efecto térmico en los componentes que se van a soldar y el campo de temperatura del láser se limita al rango de los cables. La fluidez de la soldadura se puede controlar eficazmente, evitando el puente de soldadura entre los cables de paso fino.

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