1. Introdução
In modern industrial manufacturing, laser welding technology, with its advantages of high precision and high energy density, is widely used for the joining of various materials. However, when dealing with high - reflectivity materials (such as copper, aluminum and their alloys), the laser welding process becomes complicated due to the high - reflectivity characteristics of the materials, which has many impacts on the welding effect. In - A exploração em profundidade do mecanismo de interação entre materiais de alta refletividade e máquinas de soldagem a laser é crucial para otimizar o processo de soldagem e melhorar a qualidade da soldagem .
2. características de altos materiais de refletividade e seu impacto na absorção de energia a laser
(2.1) Características reflexivas de altos materiais de refletividade
High - reflectivity materials (taking copper and aluminum as examples) have extremely high reflectivity for laser. In the infrared wavelength range (such as 1064nm) commonly used in laser welding, the reflectivity of aluminum can reach 80% - 90%, and the reflectivity of copper is even higher. This high - reflectivity characteristic makes it difficult for laser energy to be effectively absorbed by the materials. A large amount of laser energy is reflected, which not only causes energy waste but also may damage the optical components (such as focusing lenses, protective lenses, etc.) of the laser welding equipment, affecting the service life of the equipment.
(2.2) Impacto da absorção de energia no processo de soldagem
Devido à dificuldade na absorção inicial de energia, uma potência de laser mais alta é necessária para iniciar o processo de soldagem ao soldar materiais de alta refletividade. No entanto, uma potência excessivamente alta trará novos problemas, como a vaporização instantânea de materiais para formar uma nuvem de plasma. A nuvem de plasma refletirá e dispersará ainda mais o laser, resultando em flutuações na energia laser efetiva que chega à superfície do material, e problemas como penetração de solda instável e má formação da solda (como subcorte, elevação, porosidade e outros defeitos). Ao mesmo tempo, a instabilidade da absorção de energia também dificulta o controle da entrada de calor durante o processo de soldagem, afetando as propriedades mecânicas da união soldada.
3. Problemas e manifestações -chave na soldagem a laser de materiais de alta refletividade
(3.1) Defeitos de formação de solda
Problema de porosidade: During the welding of high - reflectivity materials, due to the instability of energy absorption, the melting and solidification processes of the materials are uneven, which easily makes it difficult for gases (such as moisture and air adsorbed on the material surface, or gases generated by metal vaporization during the welding process) to escape in time, forming porosities in the weld. Porosities will reduce the compactness and strength of the solda, afetando a qualidade do produto .
Largura de solda inconsistente e grau: A flutuação da energia do laser leva à instabilidade da área de fusão do material, e é difícil controlar a largura da solda uniformemente . Quando a energia local é muito alta, causará o derretimento excessivo da borda da solda, formando um defeito subconhecimento, que enfraquece a resistência e reduz a gordura do desempenho da fita {da junta)
(3.2) baixa estabilidade de soldagem
As características reflexivas dos materiais de alta refletividade tornam o feedback de energia no complexo do processo de soldagem a laser, que causa facilmente a instabilidade do processo de soldagem ., por exemplo, a luz refletida pode interferir no modo de oscilação do laser, causando flutuações na potência de saída do laser; ou devido à mudança dinâmica da nuvem de plasma, a interação entre o laser e o material é instável, resultando em problemas como interrupção de soldagem e soldas descontínuas, o que afeta seriamente a eficiência da produção e a consistência do produto .
4. Estratégias para lidar com problemas de soldagem a laser de materiais de alta refletividade
(4.1) Otimização de equipamentos e processos a laser
Comprimento de onda e ajuste de modo: Use laser wavelengths that are more suitable for the absorption of high - reflectivity materials, such as green light (532nm) or blue light (450nm). Compared with infrared light, the absorption rate of these short - wavelength lasers by high - reflectivity materials is significantly improved. At the same time, optimize the laser mode, such as using pulsed lasers Com alta potência de pico e use o efeito de "ablação" do material sob a ação do pulso para destruir a alta camada de refletividade na superfície do material e aumentar a absorção da energia subsequente do laser .
Otimização de parâmetros de potência e pulso: Defina razoavelmente parâmetros como potência do laser, largura de pulso e frequência ., por exemplo, para soldagem de liga de alumínio, use uma frequência de pulso apropriada para permitir um certo tempo de resfriamento para o material durante o intervalo de pulso para evitar o acúmulo excessivo da nuvem plasmática; Ajuste a largura do pulso para controlar a entrada de calor e reduzir a geração de defeitos de solda .
(4.2) Pré -tratamento de material e medidas auxiliares
Pré -tratamento da superfície: Perform processes such as grinding and sandblasting on the surface of high - reflectivity materials to remove the surface oxide layer and oil stains, reduce the surface reflectivity, and at the same time increase the surface roughness, which is conducive to the absorption of laser energy. A chemical coating method can also be used to apply an absorption layer on the material surface. During welding, the absorption layer first absorve a energia do laser e a converte em energia térmica para derreter o material, e o revestimento pode ser vaporizado ou participar da reação metalúrgica durante o processo de soldagem .
Aplicação de gases auxiliares: Selecione gases auxiliares apropriados (como argônio, hélio) . Por um lado, ele pode proteger a área de soldagem da oxidação; Por outro lado, pode efetivamente suprimir a nuvem de plasma ., por exemplo, o hélio possui uma energia de alta ionização, que pode reduzir a geração de plasma e fazer com que a energia do laser atinja a superfície do material de maneira mais estável; Ajuste razoavelmente a taxa de fluxo e o ângulo do gás auxiliar e também pode soprar as respingos e o plasma gerado durante a soldagem para melhorar o ambiente de soldagem .
(4.3) Real - Monitoramento de tempo e controle de loop
Use equipment such as high - speed cameras and photodetectors to monitor information such as the shape of the plasma cloud, weld formation, and laser energy reflection in real - time during the welding process. Through the established control model, adjust parameters such as laser power and scanning speed in real - time according to the monitoring data to realize the closed - loop control of the welding process and ensure the stability of the welding Qualidade . Por exemplo, quando é monitorado que a nuvem de plasma é muito espessa para afetar a transmissão a laser, reduz automaticamente a energia do laser ou ajuste a taxa de fluxo do gás auxiliar para restaurar a estabilidade do processo de soldagem .
5. Análise de caso - soldagem a laser de placas finas de liga de alumínio
Taking the welding of aluminum alloy thin plates (thickness 1mm) in an electronic device as an example, initially, infrared laser welding was used. Due to the high reflectivity of the material, a large number of porosities and uneven width problems appeared in the weld. Later, green light laser welding was adopted, combined with surface sandblasting pretreatment and argon assistance, Os parâmetros de pulso do laser foram otimizados (largura de pulso 200 °, frequência 50Hz) . Após a melhoria, a formação de solda foi boa, a taxa de porosidade foi reduzida de 15%para 3%para 3%, a resistência da solda atendeu aos requisitos do produto (a resistência da soldagem ‘» e a eficiência de produção aumentou sobre cerca de 20 anos e a eficiência (a eficiência da produção foi aumentada (a eficiência da produção (a eficiência da produção foi aumentada (a eficiência da produção (a eficiência da produção foi aumentada (a eficiência da produção (e a eficiência da produção (e a eficiência da produção (»
6. Conclusão
The high - reflectivity characteristics of high - reflectivity materials bring many challenges to the welding effect of laser welding machines, including problems such as difficulty in energy absorption, weld formation defects, and poor welding stability. However, through the optimization of laser equipment and processes (such as wavelength adjustment, parameter optimization), the application of material pretreatment and auxiliary measures (surface treatment, auxiliary Gas), e o monitoramento de tempo real e as estratégias de controle de loop, o efeito de soldagem a laser de materiais de alta refletividade podem ser efetivamente aprimorados .
Com o desenvolvimento contínuo da tecnologia a laser, ciência de materiais e tecnologia de controle, a soldagem a laser futura para materiais de alta refletividade será mais eficiente e estável, fornecendo suporte técnico mais confiável para a ampla aplicação de materiais de refletividade alta na fabricação industrial e promovendo o desenvolvimento de alta qualidade dos campos, como aeroospa, informações eletrônicas e nova energia {}}}}
-- Rayther Laser Jack Sun --