Princípio da tecnologia de soldagem a laser

A soldagem a laser pode ser realizada por feixes de laser contínuos ou pulsados. O princípio da soldagem a laser pode ser dividido em soldagem por condução de calor e soldagem por penetração profunda a laser. Quando a densidade de potência é inferior a 104 ~ 105 W/cm2, é soldagem por condução de calor, na qual a profundidade de fusão é rasa e a velocidade de soldagem é lenta; quando a densidade de potência é superior a 105 ~ 107 W/cm2, a superfície metálica é aquecida e côncava em um "buraco", formando uma soldagem de penetração profunda, que possui as características de rápida velocidade de soldagem e grande relação profundidade-largura.
Entre eles, o princípio da soldagem a laser por condução de calor é: a radiação laser aquece a superfície a ser processada e o calor da superfície se difunde para o interior por meio da condução de calor. Ao controlar os parâmetros do laser, como largura, energia, potência de pico e frequência de repetição do pulso de laser, a peça de trabalho é derretida para formar uma poça fundida específica.
A máquina de solda a laser usada para soldagem de engrenagens e soldagem metalúrgica de placas finas envolve principalmente soldagem de penetração profunda a laser.
A soldagem de penetração profunda a laser geralmente usa um feixe de laser contínuo para completar a conexão dos materiais. Seu processo físico metalúrgico é muito semelhante ao da soldagem por feixe de elétrons, ou seja, o mecanismo de conversão de energia é completado através da estrutura “buraco de fechadura”. Sob irradiação laser com densidade de potência suficientemente alta, o material evapora e forma um buraco de fechadura. Este pequeno buraco cheio de vapor atua como um corpo negro, absorvendo quase toda a energia do feixe incidente. A temperatura de equilíbrio na cavidade do furo atinge cerca de 2.500 graus [1]. O calor é transferido da parede externa desta cavidade do furo de alta temperatura, derretendo o metal que envolve a cavidade do furo. O pequeno orifício é preenchido com vapor de alta temperatura gerado pela evaporação contínua do material da parede sob a irradiação do feixe. As quatro paredes do pequeno orifício circundam o metal fundido, e o metal líquido é cercado por materiais sólidos (na maioria dos processos de soldagem convencionais e na soldagem por condução a laser, a energia é primeiro depositada na superfície da peça de trabalho e depois transferida para o interior) . O fluxo de líquido fora da parede do furo e a tensão superficial da camada da parede mantêm um equilíbrio dinâmico com a pressão do vapor gerada continuamente na cavidade do furo. O feixe entra continuamente no pequeno orifício e o material fora do pequeno orifício flui continuamente. À medida que a viga se move, o pequeno orifício está sempre em um estado de fluxo estável. Ou seja, o pequeno furo e o metal fundido ao redor da parede do furo avançam com a velocidade de avanço do feixe principal. O metal fundido preenche a lacuna deixada após a remoção do pequeno orifício e condensa, e a solda é formada. Todos os processos acima acontecem tão rapidamente que a velocidade de soldagem pode facilmente atingir vários metros por minuto.