Proceso de soldadura por láser: parámetros
Un sistema de soldadura por láser consta de un láser, una fibra óptica de transmisión, una cabeza de colimación y enfoque o un galvanómetro, etc. La luz procedente de la fibra óptica es divergente y debe ser colimada en luz paralela mediante una lente colimadora, y posteriormente enfocada mediante una lente de enfoque (efecto de lupa). Los parámetros clave durante la puesta a punto del proceso láser incluyen: potencia, velocidad, cantidad de desenfoque y gas protector.
En términos generales, antes de determinar los parámetros de una pieza de trabajo, primero debe definirse la velocidad de procesamiento. Esto requiere comunicarse con el cliente para establecer dicha velocidad según sus necesidades. Por ejemplo, si existen requisitos respecto al tiempo de ciclo de producción y la producción total, puede determinarse aproximadamente la velocidad mediante un cálculo inverso. Posteriormente, se pueden realizar ajustes en el proceso basándose en este valor.
En general, una velocidad excesiva dará lugar a una característica en forma de V, tal como se muestra en la imagen.
Potencia: Esto se refiere a la potencia de soldadura por láser, que normalmente se ajusta mediante la forma de onda. La soldadura por láser es un proceso de conversión de energía que implica la entrada y absorción de calor. Por lo tanto, controlar la forma de onda y la potencia requiere una amplia experiencia. Dichos parámetros varían según el material, el espesor, el tipo de soldadura y el equipo utilizado. Para lograr un rendimiento óptimo, es fundamental prestar mucha atención a la energía; los cambios en la forma de onda afectan la variación de la energía por unidad. Normalmente, este ajuste está incluido en el software, lo que permite monitorearlo y acumular conocimientos sobre cómo afectan los distintos materiales los cambios energéticos. El control de grietas suele requerir aún más experiencia. Las características metalográficas asociadas a la potencia en la soldadura de costura recta son la profundidad y el ancho de la soldadura. Si la profundidad y el ancho de la soldadura son demasiado pequeños, debe aumentarse la energía; si son excesivos, debe reducirse la energía.
Diferentes niveles de potencia afectan directamente la profundidad de fusión, como se muestra en la figura, que es un diagrama metalográfico de la profundidad de fusión a distintos niveles de energía.
Una energía insuficiente suele provocar soldaduras parciales o incompletas, como se observa en la imagen. Solo se funde ligeramente una capa superficial, con una penetración muy reducida, lo que dificulta cumplir con los requisitos del proceso.
Desenfoque: En primer lugar, la energía por unidad del haz láser no es uniforme en todas las posiciones. La energía está más concentrada en el punto focal, lo que produce el tamaño de mancha más pequeño (área de acción del láser más reducida y energía más concentrada). Por lo tanto, todos los ajustes de parámetros solo tienen sentido una vez determinado el punto focal. Encontrar dicho punto es, por tanto, una tarea crucial y técnicamente exigente.
Gas de protección: Existen muchos tipos de gases de protección. En las líneas de producción industriales, normalmente se utiliza nitrógeno para controlar los costos, mientras que el argón es el gas principal empleado en los laboratorios. También se utilizan helio y otros gases inertes. Por lo general, estos dos últimos se emplean comúnmente en situaciones especiales. Dado que la soldadura por láser es un proceso de reacción violenta y de alta temperatura, el metal se funde y evapora. El metal es extremadamente reactivo a altas temperaturas y, al entrar en contacto con oxígeno, experimenta una reacción violenta, lo que provoca una gran cantidad de salpicaduras y una superficie de soldadura rugosa e irregular. Por lo tanto, el gas de protección se utiliza para crear un entorno libre de oxígeno en una zona reducida (cerca de la piscina de fusión), con el fin de evitar reacciones de oxidación violentas que causarían soldaduras deficientes y una superficie exterior rugosa.
Si el gas protector es demasiado abundante, desplazará la piscina fundida; si es demasiado escaso, no podrá proteger eficazmente la piscina fundida del oxígeno. Es necesario ajustarlo de forma flexible según las condiciones de trabajo in situ.
