Durante el proceso de soldadura láser manual, el haz láser es enfocado por el sistema óptico para formar una región de alta densidad de energía en la superficie de la pieza de trabajo o dentro del material. La posición de enfoque determina la distribución de energía por unidad de área, la morfología del charco de fusión y la calidad de formación de la soldadura, y es uno de los parámetros clave del proceso que afecta la estabilidad de la soldadura y la calidad de la soldadura.
La posición de enfoque generalmente se referencia a la superficie de la pieza de trabajo como el punto cero y se puede clasificar en enfoque positivo, enfoque negativo y estados desenfocados.
1. Características de soldadura con el enfoque en la superficie de la pieza de trabajo (Enfoque cero)
Cuando el enfoque láser se encuentra en la superficie de la pieza de trabajo, el diámetro del punto láser es mínimo y la densidad de energía es máxima. La eficiencia de acoplamiento entre el láser y el material es alta.
Las características de soldadura son las siguientes:
Inicio rápido del charco de fusión y proceso de soldadura estable
Cordón de soldadura estrecho con límites claros
Profundidad de penetración concentrada y alta eficiencia de utilización de energía
Adecuado para materiales delgados y aplicaciones de soldadura de precisión
En la soldadura láser manual, mantener el enfoque en la superficie requiere una alta estabilidad operativa. Las variaciones en la altura de la antorcha durante la soldadura pueden causar fácilmente fluctuaciones en la profundidad de penetración y la morfología de la soldadura.
2. Fenómenos de soldadura en condiciones de enfoque positivo
El enfoque positivo se refiere a la condición donde el enfoque láser se posiciona por debajo de la superficie de la pieza de trabajo, lo que significa que el punto focal se encuentra dentro del material.
Los fenómenos de soldadura incluyen:
Densidad de energía láser máxima que ocurre dentro del material
Mayor profundidad de penetración y mayor relación profundidad-ancho
Pronunciado efecto de ojo de cerradura con mayor penetración longitudinal de la soldadura
Charco de fusión superficial relativamente constreñido y una apariencia de soldadura más estrecha
El enfoque positivo es adecuado para la soldadura de placas medianas a gruesas o aplicaciones que requieren una mayor penetración. En la soldadura manual, el enfoque positivo mejora la tolerancia del proceso; sin embargo, una profundidad de enfoque excesiva puede conducir a una fusión superficial insuficiente o a una formación incompleta de la soldadura.
3. Fenómenos de soldadura en condiciones de enfoque negativo
El enfoque negativo se refiere a la condición donde el enfoque láser se encuentra por encima de la superficie de la pieza de trabajo, lo que significa que el haz láser comienza a divergir antes de llegar al material.
Los fenómenos de soldadura incluyen:
Diámetro del punto ampliado y densidad de energía reducida
Mayor ancho de soldadura y menor profundidad de penetración
Efecto de ojo de cerradura debilitado o eliminado
Mejora de la suavidad superficial del cordón de soldadura
En condiciones de enfoque negativo, la distribución de la energía láser es más uniforme, lo que la hace adecuada para la soldadura por solapamiento de placas delgadas y aplicaciones con altos requisitos de apariencia superficial. En la soldadura láser manual, un enfoque negativo moderado ayuda a reducir las salpicaduras y a suprimir el quemado.
4. Características de soldadura en condiciones desenfocadas
El desenfoque se refiere a la condición donde el enfoque se posiciona lejos de la superficie de la pieza de trabajo, independientemente de si está en la dirección positiva o negativa, lo que resulta en una reducción significativa de la densidad de energía.
Las características de soldadura incluyen:
Dificultad para formar o mantener un charco de fusión estable
Penetración insuficiente y alto riesgo de falta de fusión
Cordones de soldadura anchos y poco profundos con formación suelta
Alta sensibilidad del proceso de soldadura a las variaciones de la velocidad de desplazamiento
Las condiciones desenfocadas generalmente no son adecuadas para la soldadura estable y se utilizan principalmente en procesos especiales de baja entrada de calor o de calentamiento superficial. En la soldadura láser manual, el desenfoque excesivo reduce significativamente la consistencia de la soldadura.
5. Comparación de los efectos de soldadura en diferentes estados de enfoque
En comparación con el enfoque ubicado en la superficie de la pieza de trabajo:
El enfoque positivo mejora la penetración y la capacidad de soldadura, adecuado para aplicaciones que requieren alta resistencia estructural
El enfoque negativo aumenta el ancho de la soldadura, mejora la apariencia superficial y reduce el riesgo de concentración excesiva de energía
El desenfoque disminuye la densidad de energía general y es desfavorable para la soldadura estable
En aplicaciones prácticas, la posición de enfoque debe ajustarse en combinación con el tipo de material, el grosor de la placa, la velocidad de soldadura y la potencia del láser.
6. Significado del proceso de la posición de enfoque en la soldadura láser manual
La soldadura láser manual exige mucho a la estabilidad operativa y a la tolerancia del proceso. La selección adecuada de la posición de enfoque juega un papel fundamental en los siguientes aspectos:
Mejorar la estabilidad de la soldadura y reducir el impacto del movimiento del operador
Equilibrar la profundidad de penetración y la formación del cordón de soldadura
Reducir las salpicaduras y la aparición de defectos de soldadura
Mejorar la adaptabilidad en condiciones de soldadura complejas
El ajuste de la posición de enfoque se logra típicamente a través del control de la altura de la antorcha o el ajuste del sistema de enfoque y es un paso fundamental en la optimización del proceso de soldadura láser manual.