Processo de Soldagem a Laser – Parâmetros
Um sistema de soldagem a laser é composto por um laser, fibra óptica de transmissão, cabeça colimadora/focalizadora ou galvanômetro, entre outros. A luz proveniente da fibra óptica é divergente e precisa ser colimada em luz paralela por meio de uma lente colimadora, sendo posteriormente focalizada por uma lente focalizadora (efeito de lupa). Os principais parâmetros ajustados durante a depuração do processo a laser incluem: potência, velocidade, quantidade de desfocagem e gás de proteção.
Geralmente falando, antes de determinar os parâmetros de uma peça trabalhada, é necessário determinar primeiro a velocidade de processamento. Isso exige comunicação com o cliente para definir a velocidade com base nas suas necessidades. Por exemplo, se houver requisitos quanto ao tempo de ciclo de produção e à produção total, a velocidade aproximada pode ser determinada por meio de um cálculo reverso. Em seguida, ajustes no processo podem ser realizados com base nessa velocidade.
Geralmente, uma velocidade excessiva resultará em uma característica em forma de V, conforme mostrado na imagem.
Potência: Refere-se à potência da soldagem a laser, normalmente ajustada por meio da forma de onda. A soldagem a laser é um processo de conversão de energia que envolve a entrada e absorção de calor. Portanto, o controle da forma de onda e da potência exige ampla experiência. Diferentes materiais, espessuras, tipos de solda e equipamentos variam todos entre si. Para atingir um desempenho ideal, é necessário prestar atenção cuidadosa à energia; alterações na forma de onda afetam a variação da energia por unidade. Normalmente, esse parâmetro está incluído no software, podendo ser monitorado para acumular conhecimento sobre como diferentes materiais influenciam as variações de energia. O controle de trincas é, em geral, mais dependente da experiência. As características metalográficas correspondentes à potência na soldagem de costura reta são a profundidade e a largura da solda. Se a profundidade e a largura da solda forem muito pequenas, aumente a energia; se forem excessivamente grandes, reduza a energia.
Diferentes níveis de potência afetam diretamente a profundidade de fusão, conforme mostrado na figura, que é um diagrama metalográfico da profundidade de fusão em diferentes níveis de energia.
Energia insuficiente frequentemente resulta em soldas parciais ou incompletas, conforme ilustrado na imagem. Apenas uma leve camada superficial se funde, com uma penetração muito rasa, tornando difícil atender aos requisitos do processo.
Desfocagem: Em primeiro lugar, a energia por unidade do feixe a laser não é uniforme em todas as posições. A energia está mais concentrada no ponto focal, resultando no menor diâmetro do ponto (área de ação do laser menor, energia mais concentrada). Portanto, todos os ajustes de parâmetros só têm significado após a determinação do ponto focal. Encontrar o ponto focal é, portanto, uma tarefa crucial e tecnicamente exigente.
Gás de proteção: Existem muitos tipos de gases de proteção. Nas linhas de produção industriais, o nitrogênio é geralmente utilizado para controlar os custos, enquanto o argônio é o principal gás empregado em laboratórios. O hélio e outros gases inertes também são utilizados. Geralmente, esses dois últimos são comumente empregados em situações especiais. Como a soldagem a laser é um processo de reação violenta e de alta temperatura, o metal funde e evapora. O metal é extremamente reativo em altas temperaturas, e, ao entrar em contato com o oxigênio, sofre uma reação violenta, resultando em grande quantidade de respingos e numa superfície de solda irregular e áspera. Portanto, o gás de proteção é utilizado para criar um ambiente livre de oxigênio em uma pequena área (próxima à poça de fusão), evitando reações de oxidação violentas que causariam soldas de baixa qualidade e uma superfície externa áspera.
Se o gás protetor for excessivamente grande, ele soprará a poça fundida; se for muito pequeno, não conseguirá proteger eficazmente a poça fundida contra o oxigênio. É necessário ajustá-lo com flexibilidade, de acordo com as condições reais de trabalho no local.
