Saldatura laser è una tecnologia che utilizza un raggio laser per fondere e unire materiali. Presenta i vantaggi di un'elevata densità energetica, concentrazione locale e piccolo impatto termico. Tuttavia, materiali diversi mostrano una diversa saldabilità durante la saldatura laser, che è strettamente correlata a molti fattori. Di seguito sono riportati diversi fattori principali:
I. Parametri laser
1. Potenza laser: se la potenza laser è troppo bassa, il materiale non può ricevere energia sufficiente per fondere, con conseguente formazione incompleta della saldatura. Una potenza laser eccessiva può portare a sovra-fusione, una zona termicamente alterata troppo ampia, la formazione di pori e crepe e influire sulla qualità della saldatura.
2. Diametro focale: la dimensione del punto focale può controllare la concentrazione e la dispersione dell'energia laser, influenzando così la profondità di saldatura e la qualità della saldatura. Più grande è la messa a fuoco, più grande è la zona termicamente alterata e meno profonda è la saldatura laser. Più piccola è la messa a fuoco, più concentrata è l'energia laser e più profonda è la saldatura.
3. Velocità di scansione: se la velocità di scansione è troppo elevata, l'energia laser non può essere completamente focalizzata, con conseguente saldature incomplete. Se la velocità di scansione è troppo bassa, può causare fusione eccessiva e una zona termicamente alterata troppo ampia, che influirà sulla qualità della saldatura.
4. Modalità del raggio laser: diverse modalità del raggio laser hanno un impatto sull'effetto di saldatura. Ad esempio, il raggio laser in modalità gaussiana ha un'elevata densità energetica e buone prestazioni di focalizzazione, rendendolo adatto per la saldatura di piccoli componenti. I raggi laser in modalità topologica sono adatti per la saldatura di aree ampie.
II. Proprietà dei materiali
Un punto aggiuntivo: il punto di fusione del materiale è uno dei fattori importanti che influenzano la saldatura laser. Viene utilizzata una bassa potenza laser quando il punto di fusione è alto e viene utilizzata un'elevata potenza laser quando il punto di fusione è alto. Questo può raggiungere una maggiore velocità ed efficienza di saldatura.
2. Conducibilità termica: i materiali con un'elevata conducibilità termica possono condurre il calore nell'ambiente circostante più rapidamente, riducendo così la zona termicamente alterata, riducendo al minimo la deformazione e l'impatto termico. Al contrario, i materiali con bassa conducibilità termica causeranno accumulo di calore durante la saldatura, aumentando la zona termicamente alterata.
3. Coefficiente di espansione termica: materiali diversi hanno coefficienti di espansione termica diversi, che possono influenzare le variazioni dimensionali e la generazione di stress durante il processo di saldatura.
4. Spessore del materiale: lo spessore del materiale influisce sulla profondità di penetrazione e sulla distribuzione termica dell'energia laser. I materiali più sottili vengono penetrati più facilmente dai laser, con conseguenti saldature più strette, mentre i materiali più spessi richiedono laser di potenza superiore.
5. Riflettività: quando si saldano materiali con elevata riflettività, è necessario adottare misure aggiuntive, come l'utilizzo di rivestimenti assorbenti appropriati o la regolazione dei parametri laser per garantire l'assorbimento e l'utilizzo dell'energia laser.
III. Controllo del processo di saldatura
1. Velocità di saldatura: se la velocità di saldatura è troppo elevata, può comportare una scarsa qualità della saldatura, una forma irregolare della saldatura e un aumento dei difetti di saldatura. Se la velocità di saldatura è troppo bassa, può causare fusione eccessiva, surriscaldamento sul bordo della saldatura, espansione della zona termicamente alterata e portare a problemi come deformazione della saldatura e crepe.
2. Regolazione della potenza di saldatura: una potenza laser appropriata può garantire la formazione e la stabilità del bagno di fusione, ma sia una potenza eccessivamente alta che bassa possono portare a un calo della qualità della saldatura.
3. Controllo della posizione del raggio laser: è molto importante garantire che il raggio laser sia posizionato con precisione all'interno dell'area target del giunto di saldatura. Un posizionamento errato del raggio laser può portare a giunti di saldatura incompleti o saldatura nella posizione sbagliata.
4. Portata del gas di protezione: il controllo della portata del gas di protezione è di grande importanza per ridurre le reazioni di ossidazione e prevenire la porosità.
5. Monitoraggio del processo di saldatura: il monitoraggio e il feedback in tempo reale durante il processo di saldatura possono aiutare gli operatori a identificare tempestivamente i potenziali problemi e ad apportare le modifiche corrispondenti.
IV. Condizioni ambientali
1. Temperatura e umidità: una temperatura ambiente più elevata può causare l'aumento della temperatura attorno al materiale, aumentare l'effetto di diffusione termica, espandere la zona termicamente alterata durante il processo di saldatura laser e portare alla deformazione del materiale circostante. Un ambiente ad alta umidità aumenterà il grado di ossidazione nell'area di saldatura, ridurrà il tasso di assorbimento del laser e renderà la saldatura laser più difficile.
2. Pulizia ambientale: durante il processo di saldatura, contaminanti come polvere e impurità nell'ambiente possono influire sulla trasmissione del raggio laser e sulla qualità della saldatura. I contaminanti possono causare la dispersione, l'assorbimento e la riflessione dell'energia laser, influenzando i risultati della saldatura. Pertanto, è molto importante mantenere l'area di saldatura pulita e ordinata.