¿Qué defectos de soldadura pueden ocurrir en la soldadura láser? ¿Cómo resolverlo?

La soldadura láser se utiliza ampliamente en diversas industrias debido a sus ventajas de alta eficiencia, alta precisión, buen efecto y fácil integración de la automatización. Desempeña un papel importante en la producción y fabricación industrial, incluidas las industrias militar, médica, aeroespacial, de nuevas energías y otras. Sin embargo, cualquier método de procesamiento, si no se comprenden adecuadamente sus principios y procesos, puede producir defectos o productos defectuosos, y la soldadura láser no es una excepción. Para maximizar el valor de la soldadura láser y producir un producto de calidad con una apariencia impecable, es importante comprender estos errores y aprender a evitarlos.

Principios de la soldadura por láser

La soldadura por láser es una de las aplicaciones importantes de la tecnología de procesamiento de materiales por láser. La soldadura láser opera en dos modos fundamentalmente diferentes: soldadura de conducción limitada y soldadura de agujeros profundos. La conducción de calor se lleva a cabo durante el proceso de soldadura, es decir, la radiación láser calienta la superficie y el calor de la superficie se difunde hacia el interior a través de la conducción de calor. Al controlar el ancho del pulso del láser, la energía, la potencia máxima y la frecuencia de repetición, la fusión del elemento y otros parámetros, se forma un baño de fusión específico en la superficie del metal. El calor derrite el material para crear un cordón de soldadura entre las dos superficies, completando la soldadura.
La soldadura láser tiene una alta precisión de soldadura y calidad de soldadura. Dado que el láser en sí mismo genera muy poco calor, la costura de soldadura producida después de la soldadura láser también es relativamente pequeña, lo que hace que la soldadura láser sea especialmente adecuada para materiales más delgados, como la electrónica o los sellos de vidrio/metal. Mientras que cuando se sueldan materiales más gruesos, se producen soldaduras estrechas y profundas entre piezas de bordes cuadrados. Además, el láser puede alcanzar temperaturas increíblemente altas (miles de grados Celsius), por lo que puede producir soldaduras muy fuertes y duraderas que pueden soportar temperaturas extremas y entornos hostiles.

Defectos comunes de soldadura en soldadura láser y cómo solucionarlos

La soldadura láser tiene las ventajas de alta eficiencia, alta precisión, buen efecto, fácil automatización, integración, etc., pero una operación incorrecta también puede provocar defectos graves de calidad en los productos. Solo al comprender bien estos defectos, se puede aprovechar al máximo el valor de la soldadura láser y se pueden procesar productos con una apariencia hermosa y de alta calidad. Los siguientes son 8 defectos de soldadura que a menudo ocurren en la soldadura por láser.

Porosidad

Los poros son uno de los defectos que tienden a ocurrir en la soldadura láser. La porosidad en la soldadura láser puede deberse a la contaminación de la placa o de la superficie o a una limpieza previa insuficiente, como grasa, aceite, óxidos, vapor de agua absorbido, residuos de fluidos de corte, etc. El baño de soldadura láser es profundo y angosto, y la velocidad de enfriamiento es rápido. El gas generado en el baño líquido fundido no tiene tiempo de escapar debido a la contaminación de la superficie y es fácil formar poros. Sin embargo, la soldadura láser se enfría rápidamente y los poros producidos son generalmente más pequeños que en la soldadura por fusión tradicional.
Para evitar la porosidad en la soldadura láser:

asegure un gas de protección adecuado: use un gas de protección de alta calidad (generalmente una mezcla de argón o helio) para proporcionar una protección adecuada contra los gases atmosféricos.
optimice el flujo de gas: configure el flujo y la dirección de gas de protección adecuados para proteger eficazmente el área de soldadura en la mayor medida posible.
Limpie la superficie de la pieza de trabajo: limpie a fondo la superficie a soldar para eliminar cualquier contaminante como aceite, grasa, óxido o suciedad para evitar que quede gas atrapado. Utilice métodos de limpieza apropiados, como limpieza con disolventes, limpieza mecánica o limpieza química, según sea necesario.
Preparación adecuada de la junta: asegúrese de que la junta se ajuste y alinee correctamente para evitar crear espacios donde el gas pueda quedar atrapado. Si corresponde, utilice técnicas de retropurga para evitar que quede gas atrapado.

Vender a menor precio que

Un socavado es una ranura o depresión formada en el borde de una soldadura. Por lo general, causado por una entrada de calor o velocidad de soldadura excesivas. Cuando la velocidad de soldadura es demasiado rápida, el metal líquido detrás del pequeño orificio en el centro de la soldadura no tiene tiempo para redistribuirse y se solidificará en ambos lados de la soldadura para formar una muesca.
Para evitar muescas en la soldadura láser:

Optimización de los parámetros del láser: ajuste la potencia del láser, la duración del pulso y la posición de enfoque para lograr una entrada de calor adecuada. Evite usar una potencia demasiado alta o soldar demasiado rápido, ya que esto puede causar sobrecalentamiento y socavación.
Mantenga una velocidad de soldadura constante: controle el movimiento del rayo láser o la pieza de trabajo para mantener una velocidad de desplazamiento constante. Los cambios rápidos de velocidad pueden causar una distribución desigual del calor y la formación de muescas.
Diseño y ajuste adecuados de la unión: asegúrese de que la preparación de la unión sea adecuada, incluido el ajuste preciso, el ángulo de biselado adecuado y la tolerancia de espacio adecuada. Mantener un ajuste perfecto ayuda a evitar el derretimiento excesivo de los bordes y reduce el socavado.

Grietas de soldadura

Las grietas en caliente de soldadura se refieren a las grietas generadas en el área de alta temperatura cuando el metal en la zona de soldadura y afectada por el calor se enfría hasta cerca de la línea solidus durante el proceso de soldadura. Generalmente se pueden dividir en grietas de alta temperatura y grietas de baja temperatura. Durante el proceso de soldadura por láser, debido a la pequeña entrada de calor del láser, la deformación después de la soldadura es pequeña y la tensión generada por la soldadura también es pequeña, por lo que generalmente no se producen grietas a alta temperatura. Sin embargo, debido a los diferentes materiales y la selección incorrecta de los parámetros del proceso, las grietas por alta temperatura aparecerán en forma de defectos.
Para evitar grietas en la soldadura:

controlar la entrada de calor: Optimice los parámetros del láser para controlar la entrada de calor y reducir el estrés térmico. Evite la acumulación excesiva de calor y las velocidades de enfriamiento rápidas, que pueden provocar grietas. Esto se puede lograr ajustando la potencia del láser y la duración del pulso o usando técnicas de modelado de pulso.
Precalentamiento y tratamiento térmico posterior a la soldadura: el precalentamiento de la pieza de trabajo antes de soldar ayuda a reducir los gradientes térmicos y las tensiones y mejora la soldabilidad. Las técnicas de tratamiento térmico posteriores a la soldadura, como el recocido o el alivio de tensiones, también se pueden utilizar para aliviar las tensiones residuales, mejorar las propiedades mecánicas y reducir el riesgo de agrietamiento.
Selección del material de relleno: utilice un material de relleno con la composición y ductilidad adecuadas para que coincida con el material base para minimizar el riesgo de agrietamiento.

Fusión incompleta o falta de penetración.

La fusión incompleta, o penetración incompleta, ocurre cuando el metal de soldadura no se fusiona completamente con la madera o penetra en todo el espesor de la junta.
Para evitar una fusión incompleta o no penetrada:

optimice los parámetros del láser: ajuste la potencia del láser, la duración del pulso y la posición de enfoque para lograr una fusión y penetración del material adecuadas. Una configuración de mayor potencia o el ajuste de la posición de enfoque pueden ayudar a lograr una penetración más profunda.
Preparación y montaje de juntas: Asegúrese de que el diseño y el montaje de las juntas sean adecuados. Se deben seleccionar ángulos de ranura, tolerancias de separación y técnicas de preparación de juntas para promover una fusión y penetración adecuadas.
Ajuste la velocidad de soldadura: Ajuste la velocidad de soldadura para permitir suficiente entrada de calor y penetración en la unión. La optimización de la velocidad de soldadura garantiza que la energía del láser interactúe completamente con el material.

Chapoteo

Las salpicaduras producidas por la soldadura láser pueden afectar gravemente a la calidad de la superficie de la costura de soldadura. Después de soldar, pueden aparecer muchas partículas metálicas en la superficie de la pieza de trabajo o material, lo que no solo afecta la apariencia sino que también afecta el uso. Cuando la salpicadura es grave, también contaminará y dañará la lente.
Para evitar salpicaduras en la soldadura láser:

optimice el enfoque y la posición del rayo láser: ajuste correctamente la posición y la forma del enfoque del rayo láser para lograr una soldadura estable y precisa. Evite la desalineación o el enfoque inestable del rayo láser, lo que puede causar salpicaduras.
Utilice el gas de protección y el caudal adecuados: elija la composición y el caudal de gas de protección adecuados para proporcionar una protección adecuada. El gas de protección ayuda a prevenir la oxidación y la contaminación del baño de soldadura y reduce las salpicaduras. El flujo de gas debe ajustarse de acuerdo con los requisitos de soldadura.
Limpie la superficie de la pieza de trabajo: Limpie a fondo la superficie de la pieza de trabajo y elimine cualquier contaminación que pueda causar la formación de salpicaduras.

Deformación

La deformación se refiere a la deformación o flexión de una estructura soldada o pieza de trabajo debido al proceso de soldadura.
Para evitar la deformación de la soldadura láser:

Use la técnica correcta de fijación y sujeción: Fije la pieza de trabajo o la estructura para minimizar el movimiento o la deformación durante la soldadura. El apoyo y la alineación adecuados de la pieza de trabajo ayudan a mantener la estabilidad dimensional.
precalentamiento de la pieza de trabajo: considere precalentar la pieza de trabajo para reducir los gradientes térmicos y minimizar la distorsión.
Enfriamiento controlado: implemente técnicas de enfriamiento controlado, como el uso de disipadores de calor o accesorios, para regular las tasas de enfriamiento y minimizar los gradientes térmicos.

Problemas con la zona afectada por el calor (ZAT)

La soldadura láser crea una zona afectada por el calor altamente concentrada alrededor de la soldadura. La zona afectada por el calor sufre ciclos térmicos y cambios microestructurales que pueden resultar en una resistencia reducida y cambios en la dureza del material.
Para evitar problemas de ZAT:

Optimización de los parámetros del láser: ajuste los parámetros del láser para minimizar el tamaño y la profundidad de la zona afectada por el calor. Esto incluye controlar la potencia del láser, la duración del pulso y el enfoque del haz.
Uso de técnicas de barrido u oscilación: El uso de técnicas de barrido u oscilación permite una distribución más uniforme del calor y reduce la concentración de calor en áreas específicas, minimizando así los problemas asociados con las zonas afectadas por el calor.
Realice un tratamiento térmico posterior a la soldadura: aplique los procesos de tratamiento térmico posterior a la soldadura adecuados, como el recocido o el alivio de tensiones, para refinar la microestructura y reducir los problemas asociados con la zona afectada por el calor. El tratamiento térmico ayuda a restaurar las propiedades del material en la zona afectada por el calor.

Colapso de soldadura

El colapso de la soldadura por láser se refiere a la deformación interna o hundimiento de la costura de soldadura durante el proceso de soldadura. Esto puede suceder por una variedad de razones, como una potencia de láser demasiado alta, un control insuficiente del baño de fusión, un soporte de material insuficiente, un ensamblaje de juntas inadecuado, una gestión térmica deficiente, problemas de selección de materiales y falta de control y monitoreo del proceso.
Para evitar el colapso de la soldadura:

optimice los parámetros del láser: reduzca la potencia del láser o la densidad de energía para evitar la fusión excesiva de los materiales circundantes. Ajuste la potencia del láser, la duración del pulso y la forma del haz para lograr un equilibrio entre la penetración y evitar la fusión excesiva que podría provocar el colapso.
Soporte adecuado del material: Proporcione el soporte adecuado del material durante la soldadura utilizando accesorios, plantillas o abrazaderas para sujetar la pieza de trabajo en su lugar y brindar estabilidad. Considere usar varillas de soporte o disipadores de calor para disipar el calor y brindar soporte adicional para las juntas.
asegure un ensamblaje adecuado de la junta: El ensamblaje adecuado de la junta ayuda a evitar el colapso. Asegúrese de que las superficies de contacto estén preparadas y alineadas correctamente antes de soldar. Mejore la resistencia y la estabilidad de las juntas implementando técnicas adecuadas de diseño de juntas y preparación de bordes.
Administre la entrada de calor: controle la entrada de calor y administre adecuadamente los ciclos térmicos. Optimice las estrategias de exploración o movimiento para distribuir uniformemente el calor y evitar el sobrecalentamiento localizado. Implemente técnicas de precalentamiento o enfriamiento controlado para minimizar los gradientes térmicos y reducir el riesgo de colapso.
Selección y compatibilidad de materiales: seleccione los materiales apropiados y los parámetros de soldadura mutuamente compatibles. Tenga en cuenta las propiedades del material, como la conductividad térmica y el punto de fusión, para garantizar una transferencia de calor adecuada y evitar una fusión localizada excesiva.
Monitoreo y control del proceso: implemente un sistema de control y monitoreo del proceso en tiempo real para detectar signos de colapso o desviaciones de los parámetros de soldadura deseados. Utilice mecanismos de retroalimentación durante la soldadura para ajustar los parámetros del láser, la velocidad de escaneo o el soporte del material. Adopte tecnologías avanzadas como sistemas de control adaptativo o control de retroalimentación de circuito cerrado para lograr condiciones de soldadura uniformes y estables.
Garantice un control adecuado del baño de fusión: controle el tamaño y la forma del baño de fusión ajustando los parámetros del láser y la velocidad de escaneo. Utilice técnicas de soldadura adecuadas, como soldadura de ojo de cerradura o soldadura en modo de conducción, para garantizar una formación estable y controlada del baño de soldadura.

Resumir

Por supuesto, se pueden asociar otros defectos con la soldadura por láser. Además de los problemas técnicos operativos, algunos defectos pueden provocar cambios en las propiedades del material. Solo al comprender correctamente los defectos que pueden ocurrir en el proceso de soldadura por láser y las causas de los diferentes defectos, podemos resolver el problema de soldadura anormal de una manera más específica.
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