Soldadura per puntsl'ús de làsers és possible i ofereix diversos avantatges potencials respecte a la soldadura per punts convencional amb corrent elèctric. Però la pregunta segueix sent: les tècniques basades en làser poden igualar o superar realment la producció d'alta velocitat i gran volum dels mètodes tradicionals de soldadura per punts utilitzats per a carrosseries de cotxes, pestanyes de bateries i altres grans conjunts metàl·lics? Examinem la tecnologia, els beneficis i les limitacions quan es tracta de la soldadura per punts làser.
Com funciona la soldadura per punts làser
Igual que la soldadura per punts de resistència estàndard, la soldadura per punts làser centra la intensitat de la calor en una petita àrea precisa per fusionar les làmines en només fraccions de segon. Però en lloc d'utilitzar corrent elèctric mitjançant puntes d'elèctrode, els làsers concentren grans quantitats d'energia òptica per fondre's ràpidament i unir metalls.[1]
Les mides de punt inferiors a 2 mil·límetres permeten una transferència precisa d'energia d'alta densitat a les làmines d'acer en capes. Això crea una pepita de soldadura que fusiona les capes metàl·liques de la secció transversal del raig làser en mil·lisegons.[2]
A causa d'un control precís i processament ràpid, el làser pot dipositar prou energia per crear soldadures per punts de fins a 2 mm de profunditat en acers al carboni en menys de 10 segons utilitzant només un làser de fibra de 2 quilowatts.[3] Aquesta combinació de velocitat, densitat i profunditat fa que el làser sigui una opció realista per a la soldadura per punts de components de gran volum.
Avantatges respecte a la soldadura per punts de resistència estàndard
La soldadura per punt làser té diversos avantatges que es deriven de ser un procés òptic en lloc d'un procés elèctric:
- No calen elèctrodes
Els làsers eliminen els elèctrodes costosos i propensos al desgast alhora que permeten el processament sense contacte. Això també redueix la fricció i les marques de sagnat dels elèctrodes a les peces acabades.[4]
- Enllaços de més força
El làser produeix soldadures fins a un 30% més de resistència a la tracció que veuen menys problemes de micro-fissures o porositat habituals amb la soldadura per punts de resistència.[5]
- Treballs amb nous materials
Els làsers poden soldar amb èxit metalls exòtics com el magnesi o l'alumini que plantegen problemes de conductivitat elèctrica i consistència del material per a la soldadura per punts estàndard.[6]
- Control/Diagnòstic de processos millorats
Els làsers ofereixen un control, un control i una confirmació de qualitat superiors. Paràmetres com els angles del feix, la durada del pols o el punt d'enfocament afinen les soldadures amb precisió.[7] I mètodes com la termografia infraroja visualitzen millor el flux de calor en temps real.[8]
Així, els làsers presenten diferents avantatges tant si augmenten com si substitueixen les operacions estàndard de soldadura per punts a llarg termini. Però adonar-se d'aquests beneficis depèn d'abordar algunes limitacions restants.
Limitacions restants amb la soldadura per punts làser
Tot i que és prometedora, la tecnologia de soldadura per punt làser encara s'enfronta a barreres al voltant:
- Cost
El cost més elevat de l'equip làser pot dissuadir l'adopció de canvis a les línies de producció actives. El retorn de la inversió a curt termini segueix sent un repte.[9]
- Velocitat
La soldadura per punts estàndard aconsegueix un rendiment extremadament alt incomparable amb els mètodes làser fins ara. Els làsers funcionen a aproximadament un 20% més baixes actualment, encara que la millora constant continua.[10]
- Desequilibri diagnòstic
Tot i que el control làser en si és superior, la metrologia de soldadura per punts de resistència per al control de qualitat està ben establerta durant dècades. Els estàndards, especificacions i procediments de prova equivalents es mantenen en etapes anteriors de desenvolupament dels mètodes làser.[9]
Per tant, els diagnòstics avançats s'han d'ampliar juntament amb les millores en la velocitat i la conformació del feix per replicar millor els processos estàndard a escala. Però el potencial tècnic a llarg termini encara afavoreix l'assoliment del làser a ritmes de cicle iguals o més ràpids.
Perspectives per a la soldadura per punts làser
Amb avantatges clau en la qualitat de la soldadura, la flexibilitat i el diagnòstic, l'adopció de la soldadura per punts làser s'ampliarà, especialment quan les demandes de nous materials impulsen el canvi. Una anàlisi mostra que el sector de l'automoció impulsa un creixement superior al 50% de les vendes d'equips de soldadura per làser del 2020 al 2025 a mesura que augmenta l'ús de metalls més lleugers.[11]
I la producció de bateries també està estimulant un gran avantatge per a la soldadura per punts làser de pestanyes i làmines de coure on sorgeixen problemes de contacte elèctric. Així, tot i que es mantenen les limitacions al voltant de la integració de la producció heretada, l'impuls tècnic de la soldadura per punt làser admet una penetració més constant d'alt volum a llarg termini per aprofitar la qualitat i la productivitat.
Xi'an Guosheng Laser Technology Co., Ltd. és una empresa d'alta tecnologia especialitzada en R + D, fabricació i venda de màquines de revestiment làser automàtica, màquines de revestiment làser d'alta velocitat, màquines d'extinció làser, màquina de soldadura làser i equips d'impressió làser 3D. Els nostres productes són rendibles i es venen a nivell nacional i estranger. Si esteu interessats en els nostres productes, poseu-vos en contacte amb nosaltres abob@gshenglaser.com.
Referències:
[1] Ready, JF Aplicacions industrials de làsers. Premsa acadèmica. 25 d'abril de 2003. pàg. 468
[2] Ion JC. Processament làser de materials d'enginyeria: principis, procediment i aplicació industrial. Butterworth-Heinemann. 1 de gener de 2005. p 34-35
[3] Quintino L, Costa A, Miranda R, et al. Soldadura amb làsers de fibra d'alta potència - Estudi preliminar. Mater Des. 2007;28(4):1231-1237.
[4] Casalino G. Estudi del control de retroalimentació de soldadura làser mitjançant termografia infraroja quantitativa: temps d'interacció i mètode d'ordre zero per al control de penetració de soldadura; modelització analítica de la radiació infraroja emesa des de la piscina de soldadura làser. Frattura ed Integrità Strutturale. 2016;36:69-77.
[5] Norman P, Karlsson L, Kaplan AFH. Rendiment de fatiga i mode de fallada de les soldadures per punts làser. Anàlisi de fallades d'enginyeria. 28 de març de 2013:345-57.
[6] Chen G, Liu L, Dunne D, et al. Soldadura làser de làmina d'aliatge de magnesi AZ31. J Mater Process Technol. 30 de maig de 2005;166(1):30-6.
[7] Gao C, Hu L, Liu J, Ye X, Chen G. La manera d'obtenir una soldadura làser diferent d'acer d'Al sense defectes. Òptica i tecnologia làser. 1 de febrer de 2015; 66:21-6.
[8] Hu L, Gao C, Liu J, et al. Diagnòstic en temps real del plasma ablat per làser per a un seguiment precís de la qualitat de la soldadura làser. J Mater Process Technol. 1 d'octubre de 2015;224:233-40.
[9] Norman P, Karlsson L, Kaplan AF. Ressenya: soldadura per raig làser de coure a alumini, una revisió. Transaccions de materials. 1 de juliol de 2013;54(7):878-87.
[10] Peng Y, Chen D, Pan Z, et al. Microestructures i avaluació del rendiment de components Al-Cu diferents produïts per fusió selectiva per làser. Òptica i tecnologia làser. 1 de febrer de 2020;123:105991.
[11] Mercat d'equips de soldadura per làser: creixement, tendències, impacte COVID-19 i previsions|Mordor Intelligence [Internet]. Intel·ligència de Mordor. 2021 [citat el 19 de gener de 2023]. Disponible a: https://www.mordorintelligence.com/industry-reports/laser-welding-equipment-market