Como soldar cobre a laser?

O cobre tem condutividade elétrica incomparável e resistência à corrosão. No entanto, esse metal incrível pode ser difícil de trabalhar quando se trata de soldagem. Sua alta condutividade térmica e refletividade dificultam a incorporação usando métodos tradicionais. A soldagem a laser oferece uma solução poderosa para esses problemas, liberando o potencial do cobre com seu controle e foco precisos de calor.

Neste artigo, nós...#39; Exploraremos os desafios apresentados por este metal único, exploraremos os métodos de soldagem a laser mais eficazes e forneceremos o conhecimento para obter soldas confiáveis e de alta qualidade.

Desafios de soldagem de cobre

O cobre tem excelente energia laser, condutividade elétrica, condutividade térmica e resistência à corrosão. Devido a essas qualidades, o cobre tem uma ampla gama de aplicações em vários setores. No entanto, quando se trata de soldagem a laser, este metal versátil apresenta seu próprio conjunto de desafios devido às suas propriedades físicas e químicas únicas.

1. Condutividade térmica

O cobre tem a maior condutividade térmica entre outros metais de engenharia. O calor aplicado durante a soldagem evapora rapidamente em todo o material, dificultando a localização do calor necessário para formar uma poça de fusão forte. Isso pode resultar em fusão incompleta, soldas fracas e maior resistência a rachaduras.

2. Refletividade

O cobre também possui alta refletividade e soldas de alta qualidade, o que pode levar a outra camada de complexidade ao usá-lo. O feixe de laser reflete na superfície e reduz a energia absorvida pelo metal. Isso requer maior potência do laser, o que agrava ainda mais os problemas de evaporação térmica e causa defeitos de soldagem de cobre, como porosidade e taxas de respingos.

3. Oxidação

O cobre forma facilmente óxidos em altas temperaturas, representando um enorme desafio para a soldagem. Esses óxidos podem contaminar a solda, enfraquecer suas propriedades mecânicas e introduzir inclusões que destroem a integridade da solda. Se você quiser evitar esse problema, talvez seja necessário ter mais cuidado com suas técnicas de blindagem e seleção de fluxo.

Além dessas características-chave, muitos outros fatores contribuem para a dificuldade da soldagem de cobre. Seu alto coeficiente de expansão térmica pode causar empenamento e deformação durante a soldagem. Além disso, a disponibilidade de metais de adição adequados para brasagem é limitada, o que aumenta os desafios da brasagem.

Vantagens da soldagem a laser de cobre

A soldagem a laser tornou-se a tecnologia de escolha para unir componentes de cobre, pois oferece muitas vantagens em relação aos métodos tradicionais, como soldagem a arco ou soldagem. Alguns dos principais benefícios estão listados abaixo:

1. Soldas de alta qualidade

O fornecimento preciso de energia do processo de soldagem produz soldas limpas e fortes com distorção térmica mínima.

2. Processo de soldagem de penetração profunda

O feixe de laser focado da soldagem a laser permite uma penetração mais profunda da solda em comparação com os métodos tradicionais. Também é conhecido por aumentar a força e a resistência das articulações.

3. Processo de soldagem por condução de calor

O aquecimento localizado da soldagem de cobre minimiza a zona afetada pelo calor, reduzindo assim o empenamento e a rachadura.

4. Melhore a condutividade elétrica

O processo de soldagem de cobre ajuda a facilitar o controle preciso e a proteção contra gases inertes. Ao mesmo tempo, pode prevenir a oxidação e manter a excelente condutividade do cobre na área de solda.

Qual método de soldagem a laser é melhor para cobre?

Determinar o melhor método de soldagem a laser de cobre depende muito das preferências e requisitos do cliente. Abaixo estão alguns dos melhores métodos para soldagem de cobre:

1. Soldagem a laser de onda contínua (CW)

Entre outros processos de soldagem a laser, a soldagem a laser de onda contínua é adequada para soldagem de penetração profunda de seções de cobre espessas. Ao contrário de outras tecnologias de laser intermitente, os lasers CW fornecem um feixe contínuo de energia e um feixe estável.

vantagem:

Fornece entrada de calor consistente.

A velocidade de soldagem é alta e a eficiência é alta.

Bom controle de profundidade de soldagem.

deficiência:

A energia precisa ser cuidadosamente controlada para evitar entrada excessiva de calor e distorção.

Pode não ser adequado para fatias finas devido à alta penetração de calor.

2. Laser de diodo verde

Os lasers de diodo verde são mais adequados para unir chapas finas de cobre, microssoldagem e manufatura aditiva. Em vez dos amplos comprimentos de onda dos lasers tradicionais, eles emitem luz verde concentrada que é perfeitamente compatível com as técnicas de soldagem de cobre.

vantagem:

Devido ao comprimento de onda mais curto (aproximadamente 515 nanômetros).

A entrada de calor é reduzida em comparação com os lasers infravermelhos convencionais, minimizando a distorção e os respingos.

Controle preciso do tamanho da solda e da zona afetada pelo calor.

deficiência:

Potência limitada em comparação com outros tipos de lasers.

Tecnologia relativamente nova.

Os custos dos equipamentos são mais altos.

3. Laser de fibra

Os lasers de fibra surgiram como fortes concorrentes, oferecendo soluções versáteis e eficientes para soldagem de cobre. Esses lasers são mais adequados para uma variedade de espessuras de cobre e versatilidade de aplicação.

vantagem:

Alta potência e qualidade do feixe.

Adequado para seções finas e grossas.

Opções flexíveis de comprimento de onda (915 nm, 1064 nm) podem ser personalizadas para ligas de cobre específicas.

Design compacto e eficiente.

deficiência:

O cobre puro tem uma taxa de absorção mais baixa.

Requer otimização cuidadosa de parâmetros para evitar problemas relacionados à temperatura

4. Laser infravermelho

Os lasers infravermelhos são conhecidos por conectar componentes delicados, como fios e circuitos em smartphones, sensores e placas de circuito impresso. Eles também são usados para soldar abas de bateria, barramentos e trocadores de calor para veículos elétricos. Além disso, os lasers infravermelhos podem ser usados para criar estruturas leves e fortes para aeronaves e espaçonaves.

vantagem:

Em comparação com as tecnologias de laser mais recentes, os lasers infravermelhos oferecem uma opção mais acessível para soldagem de cobre.

A soldagem a laser infravermelho é uma tecnologia madura com infraestrutura estabelecida e equipamentos prontamente disponíveis.

Os lasers infravermelhos podem ser usados com uma variedade de técnicas de soldagem, incluindo soldagem por condução, soldagem por buraco de fechadura e soldagem por penetração profunda.

deficiência:

A alta entrada de calor pode causar respingos e porosidade na solda.

Este processo requer mais limpeza e pode afetar a força das articulações.

O grande HAZ e a distorção potencial tornam os lasers infravermelhos menos adequados para soldagem de alta precisão de chapas finas de cobre. 

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