Relação entre a penetração da soldadura a laser e a energia da linha de soldadura!

Devido à presença de poros dentro dos materiais de metalurgia do pó, sua força de ligação é muito menor do que a dos materiais de fundição. Sob a condição de garantir a penetração da soldagem, a entrada mínima de energia da linha deve ser usada para reduzir a zona afetada pelo calor de soldagem. 

A energia da linha de soldagem é a energia por unidade de comprimento do laser atuando na direção da soldagem, que é um parâmetro importante para saber se a energia é efetivamente usada. As condições do processo de penetração total da soldagem de penetração profunda a laser, a curva de penetração total estão relacionadas à espessura da placa. Para chapas grossas, a curva de soldagem de penetração profunda estável deve incluir a curva de penetração total. A fim de estudar a influência da energia da linha de soldagem nos resultados da soldagem, a relação entre a entrada de energia por unidade de comprimento de soldagem a laser de materiais em pó de Co (doravante denominada energia da linha) e a profundidade de fusão é investigada. A energia W da linha de soldagem (unidade kj/cm) é definida como W = P / v

Onde P é a potência do laser incidente na superfície da peça e v é a velocidade de soldagem.

O laser de CO2 EFA51 e o sistema de focalização f/5 foram usados para conduzir experimentos em placas de amostra co-sinterizadas puras com espessuras de 3 mm e 4 mm, respectivamente. A chama de plasma acima do pequeno orifício é comprimida por gás He soprado lateralmente, e o fluxo de gás está em um ângulo de 45o em relação à superfície da peça de trabalho. O sopro principal do gás argônio protege a poça fundida, e a solda traseira com largura uniforme na parte traseira é considerada uma solda totalmente penetrada.

A entrada de calor para soldagem de penetração total é uma função da potência do laser e da velocidade de soldagem. Quando a potência do laser é constante, uma velocidade de soldagem com entrada mínima de calor pode ser obtida. Da mesma forma, quando a velocidade de soldagem é constante, uma potência mínima de entrada de calor também pode ser obtida. À medida que a potência do laser e a velocidade de soldagem aumentam em uma certa proporção, uma solda estreita e profunda pode ser obtida e a entrada de calor diminui. À medida que a velocidade de soldagem diminui e a potência aumenta, a penetração da solda torna-se mais rasa.

A potência do laser da máquina de solda a laser é considerada de 0,8-1,3 kW, a velocidade de soldagem e a quantidade de desfocagem são ajustadas e a espessura da placa é de 3 mm e#39; para obter penetração total, e uma série de energia de linha sob condições de penetração total são obtidas. Os resultados mostram que quando a potência do laser é de 1,2 kW, a energia da linha W tem um valor mínimo, no qual v=15 mm/s, W=0,8 kj/cm, e a relação profundidade-largura da solda é a maior. Outros experimentos sob a condição de energia de linha de 0,6 kj / cm descobriram que a penetração da solda muda com a potência do laser. Sob as mesmas condições de entrada de energia de linha, a penetração da solda aumenta com o aumento da potência do laser, enquanto a largura da solda permanece quase inalterada. Portanto, para o método de soldagem baseado no efeito pinhole, aumentar a densidade de potência do laser tem um efeito mais óbvio no aumento da penetração da solda do que reduzir a velocidade de soldagem.

Escaneando a solda na superfície de uma amostra de 4 mm de espessura, verifica-se que existem vários pontos dispersos correspondentes entre a penetração da solda e a energia da linha. A curva de envelope de energia da linha de solda, ou seja, a curva da energia mínima da linha, é mostrada na figura. A expressão matemática da curva de envelope é obtida por meio de cálculo e análise

H = -0. 32 + 3.6W0.25

Onde, H é a profundidade de penetração da soldagem (mm) e W é a energia da linha (k/cm).

Os dados de um determinado parâmetro em uma soldagem real que cai nessa curva podem ser considerados um bom estado de parâmetro. Se os dados selecionados estiverem abaixo da curva de envelope na figura, pode-se considerar que a eficiência de utilização de energia deste sistema de soldagem é baixa, o que requer análise se é causada pelo sistema de transmissão a laser ou sistema de foco e outros fatores. Vale a pena notar que na maioria das soldagens de penetração profunda a laser reais, os dados selecionados estão ligeiramente abaixo da curva na figura, mas esses parâmetros de soldagem ainda são aceitáveis. Para soldagem de penetração profunda a laser, alta potência e alta velocidade podem melhorar a utilização efetiva do laser, e o uso de maior potência do laser pode obter uma faixa de posição de foco maior para soldagem de penetração profunda estável. Claro, esse aumento na potência do laser tem um certo limite, porque a potência excessiva do laser aumenta a absorção do laser pelo plasma, o que reduz a profundidade de penetração. De fato, quando a potência do laser é muito pequena, uma energia de linha maior pode ser obtida reduzindo a velocidade de soldagem.

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