Principi e applicazioni della saldatura laser

La saldatura laser utilizza generalmente un raggio laser continuo per collegare i materiali. Il suo processo fisico metallurgico è molto simile a quello della saldatura a fascio di elettroni, ovvero il meccanismo di conversione dell'energia viene completato attraverso una struttura a "piccolo foro". Sotto l'irradiazione di un laser con densità di potenza sufficientemente elevata, il materiale evaporerà e formerà un piccolo foro.Questo piccolo foro pieno di vapore si comporta come un corpo nero, assorbendo quasi tutta l'energia del raggio di luce incidente. Il calore viene trasferito dalla parete esterna di questa cavità ad alta temperatura, fondendo il metallo che circonda il foro. In sostanza, si tratta di un processo di interazione del laser con materiale opaco. Il principio della saldatura laser è mostrato nella Figura 1.

Figura 1. Principio della saldatura laser

Ambito di applicazione di saldatura laser

Nella nostra azienda, nel settore della saldatura dei veicoli ferroviari in acciaio inox, la saldatura a punti dei componenti delle fiancate dei veicoli viene progressivamente sostituita con la saldatura laser. L'obiettivo è migliorare la precisione e l'efficienza operativa della saldatura, aumentare la velocità operativa dal 20% al 30% rispetto a quella attuale e ridurre i costi dal 20% al 30%. In genere, ogni veicolo ferroviario richiede da 7000 a 8000 saldature a punti, e la superficie lavorata dopo la saldatura a punti necessita di un successivo trattamento di rimozione del nero, che richiede molto tempo. La saldatura laser ha migliorato questi due problemi. Attualmente, la saldatura laser può soddisfare i requisiti di saldatura per giunti di testa, giunti sovrapposti e altre forme di giunzione di piastre di acciaio inossidabile entro 2.5 mm.

I vantaggi della saldatura laser sono l'elevata velocità di saldatura, il basso apporto di calore di saldatura, la piccola zona interessata dal calore, il piccolo stress di saldatura, la piccola deformazione del pezzo e la possibilità di ottenere una resistenza del giunto di alta qualità e un rapporto profondità-larghezza maggiore. Inoltre, è possibile saldare una varietà di materiali, come metalli refrattari e materiali con forte sensibilità al calore, può essere utilizzato anche per saldare materiali non metallici, come ceramica e vetro organico; ha una buona accessibilità e il raggio può raggiungere la posizione dove il metodo di saldatura generale non può saldare con l'assistenza dello specchio riflettente, particolarmente adatto per microparti e saldatura laser a lunga distanza. Non richiede il contatto diretto con il zona di saldatura e può passare attraverso mezzi trasparenti per saldare pezzi all'interno di contenitori sigillati, come la saldatura di materiali altamente tossici come la lega di berillio all'interno di contenitori sigillati in vetro.