La soldadura per deposició làser és un procés complex que requereix molta preparació abans d'encendre el làser.
Aquests són alguns dels passos clau implicats en el procés.
Pas 1 - Preparació de la superfície
Les palanxes i lingots metàl·lics tenen recobriments superficials protectors. Aquests recobriments solen ser olis utilitzats per evitar l'oxidació, el revestiment metàl·lic o els òxids (en el cas de l'alumini).
Heu d'eliminar els compostos i impureses no desitjats del metall i endurir la superfície; una superfície més rugosa dóna lloc a una millor adhesió del metall durant la soldadura. Els petits cops i cavitats de la superfície proporcionen excel·lents punts d'ancoratge perquè s'hi adhereixi el metall d'aportació fos.
Pas 2: lliurament de metall de farciment
El metall d'aportació, generalment una pols metàl·lica fina, flueix d'un broquet d'aire amb un gas inert (nitrogen o argó). Els gasos inerts eviten l'oxidació, eliminen les impureses superficials no desitjades i mantenen les soldadures netes i sense escòries.
Fer pols metàl·liques fines i consistents és un procés costós. La creació de la pols metàl·lica sol requereix més esforç que la soldadura per deposició làser.
Per tant, moltes màquines de deposició làser utilitzen cables metàl·lics prims. El cable es pot alimentar manualment o automàticament mitjançant un motor i un sistema de rodets prop del capçal làser.
Cal tenir en compte que, quan es solda, el metall de farciment pot ser el mateix que la peça de treball, mentre que el recobriment de la superfície pot ser diferent.
Pas 3: Escalfament làser local
Un sistema CNC precís dirigeix un raig làser d'alta potència a la ubicació desitjada. El làser fon la superfície de la peça i el metall de farciment entrant en menys d'un segon.
El feix làser introdueix una quantitat fixa d'energia a la peça de treball i l'àrea de deposició d'energia està controlada per la potència de la font làser i el diàmetre del punt. El diàmetre del punt làser és la mida del punt de contacte entre el làser i la peça de treball.
Una mida més gran del punt significa que l'energia està més repartida i més temps es triga a fondre la superfície. El diàmetre del punt més petit significa que tota l'energia del làser es concentra en un punt petit, reduint el temps de fusió.
Una mida de punt més petita significa una major precisió i temps de soldadura més ràpids. També minimitza la deformació del material perquè la calor es concentra en un punt i no s'irradia cap excés de calor a l'entorn circumdant.
Pas 4 - Capes i passades múltiples
La deposició làser de metall (LMD) no es limita a la soldadura, també s'utilitza sovint per crear components des de zero. Després de la passada làser inicial, el capçal làser passa per una altra ronda i diposita una nova capa de material a la part superior de la primera capa. Repetiu aquest procés fins a arribar a l'alçada desitjada.
Per a la fabricació additiva, les capes continuen fins que es construeix la peça completa. En canvi, la soldadura només requereix una o dues capes.
El gruix de la capa i el nombre de capes ajuden a controlar la quantitat de metall dipositat.
Pas 5: refredament i solidificació
Com que la calor està localitzada, la zona soldada també es refreda relativament ràpidament, gairebé immediatament després que el làser surti del lloc.
El procés LMD consisteix a dipositar energia directament en un petit punt de la peça. Els punts de contacte més petits fan que l'energia s'utilitza de manera més eficient, de manera que el làser es pot moure més ràpidament.
Un làser més ràpid significa menys energia total i calor dipositats a la peça de treball. Menys calor dipositat significa un refredament més ràpid. El refredament ràpid aporta l'efecte secundari addicional d'una millor microestructura.
7 Avantatges de la soldadura per deposició làser
La deposició làser de metalls (LMD) és l'acumulació de molts anys d'investigació sobre tecnologia de fabricació additiva. Tots els aspectes de la deposició làser de metalls estan dissenyats amb un objectiu en ment: la millora dels processos tradicionals.
Aquests són alguns dels avantatges més importants que la soldadura per deposició làser aporta als processos de fabricació moderns.
1. Temps de soldadura més ràpid
El làser d'alta potència fon la peça ràpidament i el controlador CNC mou ràpidament el capçal làser d'un punt a un altre, donant lloc a temps de soldadura increïblement ràpids.
L'alimentació automàtica de la taula permet una soldadura contínua sense cap parada durant el procés. La soldadura controlada per ordinador també minimitza els errors, estalviant més temps a la planta de producció.
La gestió i l'optimització de diversos paràmetres de deposició de metall làser de procés millora l'eficiència de la soldadura i redueix el temps de producció.
2. Major precisió i control
Gairebé totes les màquines de deposició làser de metalls estan automatitzades i controlades per ordinador, excepte alguns models portàtils. L'alta precisió i el control permeten soldadures més complexes a velocitats més ràpides.
Pocs soldadors experimentats poden igualar la precisió i la precisió de les màquines de soldadura per làser automatitzades.
3. Soldadures de major qualitat
Les partícules de pols fines del material de farciment omplen els buits de manera més eficient, donant lloc a una soldadura més forta. Com que tot està premesurat i controlat per un ordinador, la quantitat de metall dipositat és exactament el que es necessita, el que significa que la piscina fosa es manté constant durant tot el procés.
A més, s'utilitzen dolls interns per evitar la formació d'escòries i l'oxidació del metall i per eliminar petits fragments de metall vaporitzat.
4. Zero distorsió de la font de calor
Els processos de soldadura tradicionals introdueixen grans quantitats de calor no desitjada al material base. Una petita quantitat de calor es transfereix a la junta de soldadura i la resta es filtra a l'entorn circumdant, fent que el metall es deformi (deforma).
La deposició làser de metall és un procés extremadament precís en què el raig làser fon només una petita part de la peça i res més. El procés és tan eficient que sovint s'utilitza per a soldadures de superfície completa perquè no cal preocupar-se per la distorsió del material.
La soldadura superficial és el procés de recobrir un material amb un altre material (o materials) per millorar l'acabat de la superfície i la resistència al desgast.
5. Compatibilitat de materials més àmplia
La soldadura es fa més difícil a mesura que es passa a materials de major qualitat i més rars. El procés tradicional és adequat per a materials comuns com ara ferro, coure, acer inoxidable i fins i tot aliatges d'alumini. Però hi ha casos especials per tractar amb metalls durs com el tungstè, metalls volàtils com el magnesi i metalls tous com l'or.
La deposició làser de metall admet una gran varietat de metalls, aliatges i fins i tot algunes ceràmiques. Amb LMD podeu soldar els següents materials.
Aliatge de níquel
Carbur de tungstè
aliatge de magnesi
ferro colat
Aliatge d'alumini
Aliatge a base de cobalt
Aliatge de titani
coure
Acer
etc.
6. Reduir els residus materials
La soldadura làser minimitza els residus de material. La pols metàl·lica s'introdueix a la peça a una velocitat d'alimentació controlada per evitar la deposició excessiva o inferior. A diferència de la soldadura tradicional que utilitza una barra de farciment, la soldadura per deposició làser utilitza filferro continu i partícules de pols.
Utilitzeu només la quantitat necessària de farciment i reserveu la resta per a la següent soldadura.
7. Reduir el treball de postprocessament
Com que la deposició làser de metall produeix soldadures més netes, sovint, ni tan sols cal fer cap postprocessament. No cal raspallar la peça amb filferro, eliminar l'excés de bassals o redreçar les deformacions durant la soldadura.
La reducció del postprocessament pot estalviar molt de temps a la planta de producció i augmentar significativament la productivitat.