Soldagem a laser

Desafios e soluções para soldagem a laser de cobre

Desafios e soluções para soldagem a laser de cobre | Laserchina

A soldagem a laser é uma técnica de fabricação avançada que oferece precisão e eficiência. No entanto, quando se trata de cobre, este processo apresenta muitos desafios devido às propriedades inerentes do metal. A baixa taxa de absorção do cobre para lasers infravermelhos próximos à temperatura ambiente, a alta condutividade térmica e as taxas de absorção flutuantes apresentam obstáculos significativos. Nesta postagem do blog, vamos nos aprofundar nas dificuldades associadas à soldagem a laser de cobre, nos defeitos que surgem desses desafios e nos insights de LASERCHINA engenheiros sobre como lidar com essas questões.

Alta condutividade térmica e rápida dissipação de calor

A excepcional condutividade térmica do cobre, de 401 W/(m*K), não só facilita a rápida dissipação de calor, mas também complica o processo de soldagem a laser. Isto significa que quando um feixe de laser é aplicado ao cobre, grande parte da energia é perdida no resfriamento, em vez de contribuir para a profundidade da soldagem. Por exemplo, com uma entrada de 1000W, o cobre pode dissipar 400W, deixando apenas 600W para soldagem, em comparação com o aço que retém 920W. Para atingir uma profundidade de fusão comparável, o cobre requer mais que o dobro da potência do laser necessária para o alumínio e mais de cinco vezes a do aço. A alta condutividade térmica resulta em uma série de defeitos de soldagem, incluindo falta de fusão e aparência áspera em nível macro, e uma grande zona afetada pelo calor com desempenho degradado em nível micro. os engenheiros sugerem que, embora o pré-aquecimento seja frequentemente necessário para processos de soldagem de baixa densidade, como soldagem a arco, processos de alta densidade, como soldagem a laser, exigem potência ainda maior para manter a estabilidade.

Alta refletividade e baixa taxa de absorção

A alta refletividade do cobre e a baixa taxa de absorção da luz laser infravermelha apresentam outro obstáculo. O uso predominante de lasers de fibra, particularmente na faixa de comprimento de onda de 1030 a 1080 nm, resulta em apenas cerca de 3% do laser incidente sendo absorvido pelo cobre à temperatura ambiente. Esta baixa eficiência necessita de lasers de maior potência para uma soldagem eficaz, exacerbando a instabilidade durante o processo de soldagem. As estratégias para superar isso incluem otimizar os parâmetros do laser e explorar diferentes comprimentos de onda que possam interagir mais favoravelmente com o cobre.

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Taxa de absorção variável

A taxa de absorção do cobre varia dramaticamente durante o processo de soldagem, complicando ainda mais a soldagem a laser. À temperatura ambiente, o cobre sólido tem uma taxa de absorção inicial de cerca de 3%, aumentando lentamente para cerca de 8% a 1250K – um aumento de apenas 5%. No entanto, na estreita faixa de temperatura de 1250-1350K, a taxa de absorção salta para aproximadamente 15% e a condutividade térmica diminui drasticamente de 330 W/(mK) para cerca de 160 W/(mK). Essa mudança drástica resulta em um aumento significativo no acúmulo de calor, levando a defeitos como respingos e porosidade. os engenheiros enfatizam a importância do controle em tempo real para gerenciar essas flutuações e melhorar a qualidade da soldagem.

Conclusão

A soldagem a laser de cobre apresenta desafios distintos que exigem abordagens especializadas para garantir uniões de alta qualidade. A alta condutividade térmica, alta refletividade e flutuações significativas nas taxas de absorção exigem o uso de maior potência do laser e controle cuidadoso dos parâmetros de soldagem. Ao compreender esses desafios e implementar as soluções fornecidas pelos engenheiros, os fabricantes podem superar os obstáculos associados à soldagem a laser de cobre e alcançar resultados confiáveis ​​e eficientes. À medida que a tecnologia avança, novas otimizações em equipamentos e técnicas de laser continuarão a aprimorar as capacidades da soldagem de cobre em diversas aplicações industriais.

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