Durante o processo de soldagem a laser portátil, o feixe de laser é focado pelo sistema óptico para formar uma região de alta densidade de energia na superfície da peça ou no interior do material.A posição de foco determina a distribuição da energia por unidade de área, a morfologia do reservatório fundido e a qualidade da formação da costura da soldadura, e é um dos parâmetros-chave do processo que afetam a estabilidade da soldadura e a qualidade da soldadura.
A posição de foco é geralmente referenciada à superfície da peça como o ponto zero e pode ser classificada em foco positivo, foco negativo e estados desfocados.
1Características de solda com foco na superfície da peça (Focus zero)
Quando o foco do laser está localizado na superfície da peça de trabalho, o diâmetro do ponto do laser é mínimo e a densidade de energia é máxima.A eficiência de acoplamento entre o laser e o material é elevada.
As características de solda são as seguintes:
Iniciação rápida de poças fundidas e processo de solda estável
Secção de soldadura estreita com limites claros
Profundidade de penetração concentrada e elevada eficiência de utilização da energia
Adequado para materiais finos e aplicações de solda de precisão
Na soldagem a laser portátil, a manutenção do foco na superfície requer alta estabilidade operacional.As variações na altura da tocha durante a solda podem facilmente causar flutuações na profundidade de penetração e na morfologia da solda.
2Fenômenos de solda em condições de foco positivo
O foco positivo refere-se à condição em que o foco do laser está posicionado abaixo da superfície da peça, o que significa que o ponto focal está localizado dentro do material.
Os fenômenos de solda incluem:
Densidade máxima de energia do laser no interior do material
Maior profundidade de penetração e maior relação profundidade/largura
Efeito de buraco-chave pronunciado com maior penetração da soldagem longitudinal
Relativamente estreita superfície do reservatório fundido e uma aparência de soldadura mais estreita
O foco positivo é adequado para a soldagem de chapas de espessura média a alta ou para aplicações que requerem maior penetração.profundidade de foco excessiva pode levar a fusão superficial insuficiente ou formação incompleta de soldadura.
3Fenômenos de solda em condições de foco negativo
O foco negativo refere-se à condição em que o foco do laser está localizado acima da superfície da peça de trabalho, o que significa que o feixe de laser começa a divergir antes de atingir o material.
Os fenômenos de solda incluem:
Diâmetro de ponto aumentado e densidade energética reduzida
Ampliação da largura da solda e diminuição da profundidade de penetração
Efeito do buraco da fechadura enfraquecido ou eliminado
Melhoria da suavidade da superfície da costura da soldadura
Sob condições de foco negativo, a distribuição de energia do laser é mais uniforme, tornando-o adequado para soldagem de disco fino e aplicações com altos requisitos de aparência da superfície.Para a solda a laser portátil, um foco negativo moderado ajuda a reduzir as salpicaduras e a suprimir a queima.
4Características de solda em condições desfocadas
Desfoque refere-se à condição em que o foco está posicionado longe da superfície da peça, independentemente de estar na direção positiva ou negativa,resultando numa redução significativa da densidade energética.
As características de solda incluem:
Dificuldade em formar ou manter um reservatório fundido estável
Penetração insuficiente e elevado risco de falta de fusão
Secções de soldadura largas e rasas com formação solta
Alta sensibilidade do processo de soldagem às variações de velocidade
As condições desfocadas são geralmente inadequadas para a soldagem estável e são usadas principalmente em processos especiais de baixo calor ou aquecimento de superfície.Desfoque excessivo reduz significativamente a consistência da soldagem.
5Comparação dos efeitos de solda em diferentes estados de focagem
Comparado com o foco situado na superfície da peça:
Foco positivo melhora a capacidade de penetração e soldagem, adequado para aplicações que exigem alta resistência estrutural
O foco negativo aumenta a largura da solda, melhora a aparência da superfície e reduz o risco de concentração excessiva de energia
Desfoque reduz a densidade de energia geral e é desfavorável para a soldagem estável
Em aplicações práticas, a posição de foco deve ser ajustada em combinação com o tipo de material, espessura da placa, velocidade de soldagem e potência do laser.
6Importância do processo da posição de foco na soldagem a laser portátil
A soldagem a laser portátil impõe altas exigências de estabilidade operacional e tolerância ao processo.
Melhorar a estabilidade da solda e reduzir o impacto do movimento do operador
Equilíbrio da profundidade de penetração e da formação da costura da soldadura
Reduzir a ocorrência de salpicamentos e defeitos de solda
Melhoria da adaptabilidade em condições complexas de solda
O ajuste da posição de foco é normalmente conseguido através do controle da altura da tocha ou do ajuste do sistema de foco e é um passo fundamental na otimização do processo de soldagem a laser portátil.