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Come funziona la saldatura laser?

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Come funziona la saldatura laser?

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La saldatura laser può essere realizzata con un raggio laser continuo o pulsato; il principio della saldatura laser può essere suddiviso in saldatura a conduzione termica e saldatura a penetrazione profonda. La densità di potenza è inferiore a 104~105 W/cm2 per la saldatura a conduzione termica, quando la profondità della fusione è bassa, la velocità di saldatura è lenta; se la densità di potenza è superiore a 105~107 W/cm2, la superficie metallica viene concavizzata in un "buco" dal calore, formando una saldatura a penetrazione profonda, con una velocità di saldatura veloce, le caratteristiche di un grande rapporto profondità/larghezza.

Il principio della saldatura laser a conduzione termica è che la radiazione laser riscalda la superficie da lavorare e il calore superficiale si diffonde all'interno attraverso la conduzione termica.

Le saldatrici laser per la saldatura degli ingranaggi e la saldatura di lamiere metalliche prevedono principalmente la saldatura laser a penetrazione profonda.

La saldatura laser a penetrazione profonda utilizza generalmente un raggio laser continuo per unire i materiali e il processo fisico metallurgico è molto simile a quello della saldatura a fascio elettronico, ovvero il meccanismo di conversione dell'energia avviene attraverso una struttura "Key-hole". In presenza di una densità di irradiazione laser sufficientemente elevata, il materiale evapora e si forma un piccolo foro. Questo piccolo foro riempito di vapore è come un corpo nero che assorbe quasi tutta l'energia del fascio incidente e la temperatura di equilibrio all'interno della cavità del foro raggiunge circa 2500 0C. Il calore viene trasferito dalla parete esterna di questo foro ad alta temperatura, causando la fusione del metallo che circonda la cavità del foro. Il foro è riempito di vapore ad alta temperatura generato dall'evaporazione continua del materiale della parete sotto l'irradiazione del fascio, e le quattro pareti del foro sono circondate da metallo fuso e il metallo liquido è circondato da materiale solido (mentre nella maggior parte dei processi di saldatura convenzionali e nella saldatura a conduzione laser, l'energia viene prima depositata sulla superficie del pezzo e poi trasferita all'interno per trasferimento). Il flusso di liquido e la tensione superficiale della parete all'esterno delle pareti del foro sono mantenuti e bilanciati dinamicamente con la pressione del vapore continuamente generata all'interno della cavità del foro. Il fascio entra continuamente nel piccolo foro, il materiale all'esterno del foro scorre continuamente e il foro è sempre in uno stato di flusso stabile mentre il fascio si muove. In altre parole, il piccolo foro e il metallo fuso che circonda le pareti del foro avanzano con la velocità di avanzamento del fascio, e il metallo fuso riempie il vuoto lasciato dopo l'allontanamento del foro e si condensa con esso, formando la saldatura. Tutto questo avviene così rapidamente che la velocità di saldatura può raggiungere facilmente diversi metri al minuto.