Laser Soldaduraren Oinarriak
Laser bidezko soldadura kontakturik gabeko prozesua da, soldatzen ari diren piezen alde batetik soldadura-eremurako sarbidea behar duena.
• Soldadura laser argi biziak materiala azkar berotzen duenean sortzen da, normalean milisegundotan kalkulatzen dena.
• Hiru soldadura mota daude normalean:
– Eroapen modua.
– Eroapen/sartze modua.
– Sartze edo giltza-zulo modua.
• Eroapen moduko soldadura energia-dentsitate txikian egiten da, soldadura-pikorta sakon eta zabal bat sortuz.
• Eroapen/sartze modua energia-dentsitate ertainean gertatzen da, eta eroapen moduak baino sartze handiagoa erakusten du.
• Sartze- edo giltza-zulo moduko soldadura soldadura estu eta sakonek bereizten dute.
– Modu honetan, laser argiak lurrundutako materialaren harizpi bat eratzen du, “giltza-zulo” izenekoa, materialean sartzen dena eta laser argia materialean eraginkortasunez igortzeko hodia eskaintzen duena.
– Materialera energia zuzenean iristeko modu honek ez du eroapenaren mende sartzen denik, eta, beraz, materialaren barruko beroa minimizatzen du eta beroak eragindako eremua murrizten du.
Eroazioaren Soldadura
• Eroapen-loturak laser izpia fokatzen den prozesu-familia bat deskribatzen du:
– 10³ Wmm⁻² ordenako potentzia-dentsitatea emateko
– Materiala fusionatzen du lurruntze esanguratsurik gabe juntura bat sortzeko.
• Eroapen bidezko soldadurak 2 modu ditu:
– Berokuntza zuzena
– Energiaren transmisioa.
Bero zuzena
• Zuzenean berotzen ari zarenean,
– bero-fluxua gainazaleko bero-iturri batetik datorren eroapen termiko klasikoaren bidez gobernatzen da eta soldadura oinarrizko materialaren zatiak urtuz egiten da.
• Lehenengo eroapen-soldadurak 1ko hamarkadaren hasieran egin ziren, potentzia txikiko pultsatutako errubia erabiliz eta CO2 kable konektoreetarako laserrak.
• Eroapen-soldadurak metal eta aleazio sorta zabal batean egin daitezke, alanbre eta xafla mehe moduan, hainbat konfiguraziotan erabiliz.
- CO2 , Nd:YAG eta diodo laserrak, hamarnaka watt-eko potentzia-mailekin.
– Berokuntza zuzena bidez CO2 Laser izpia polimero xafletan gainjartze eta itsatsitako soldadurak egiteko ere erabil daiteke.
Transmisiozko Soldadura
• Transmisiozko soldadura Nd:YAG eta diodo laserrek infragorri hurbileko erradiazioa transmititzen duten polimeroak lotzeko modu eraginkorra da.
• Energia gainazaleko xurgapen-metodo berritzaileen bidez xurgatzen da.
• Konpositeak elkartu daitezke, baldin eta matrizearen eta indargarriaren propietate termikoak antzekoak badira.
• Eroapen bidezko soldaduraren energia transmisio modua infragorri hurbileko erradiazioa transmititzen duten materialekin erabiltzen da, batez ere polimeroekin.
• Tinta xurgatzaile bat jartzen da gainjartze-juntura baten interfazean. Tinta horrek laser izpiaren energia xurgatzen du, eta inguruko materialaren lodiera mugatu batera eramaten da gainazaleko film urtu bat osatzeko, eta film hori soldatu-juntura gisa solidotzen da.
• Sekzio lodiko junturak egin daitezke junturaren kanpoko gainazalak urtu gabe.
• Tope-soldadurak egin daitezke energia juntura-lerrorantz angelu batean zuzenduz junturaren alde bateko materialaren bidez, edo mutur batetik materiala oso transmisiblea bada.
Laser bidezko soldadura eta brasaketa
• Laser bidezko soldadura eta brasaketa prozesuetan, izpia betegarri bat urtzeko erabiltzen da, eta horrek junturaren ertzak bustitzen ditu oinarrizko materiala urtu gabe.
• Laser bidezko soldadura 1980ko hamarkadaren hasieran hasi zen ospea hartzen, zirkuitu inprimatuetako zuloen bidez osagai elektronikoen kableak lotzeko. Prozesuaren parametroak materialen propietateek zehazten dituzte.
Penetraziozko Laser Soldadura
• Potentzia-dentsitate handietan material guztiak lurrunduko dira energia xurgatu badaiteke. Horrela, modu honetan soldatzean, zulo bat sortzen da normalean lurrunketaren bidez.
• "Zulo" hau materialean zehar zeharkatzen da, urtutako paretak atzean zigilatuz.
• Emaitza "giltza-zulo soldadura" bezala ezagutzen dena da. Alde paraleloetako fusio-eremua eta zabalera estua ditu ezaugarri.
Laser bidezko soldaduraren eraginkortasuna
• Eraginkortasunaren kontzeptu hau definitzeko terminoa "elkartzeko eraginkortasuna" bezala ezagutzen da.
• Lotura-eraginkortasuna ez da benetako eraginkortasuna, (loturako mm2 /hornitutako kJ) unitateak dituelako.
– Eraginkortasuna=Vt/P (ebaketako energia espezifikoaren alderantzizkoa) non V = zeharkatze-abiadura, mm/s; t = soldatutako lodiera, mm; P = eraso-potentzia, kW.
Batutzearen eraginkortasuna
• Zenbat eta handiagoa izan lotura-eraginkortasunaren balioa, orduan eta energia gutxiago gastatzen da beharrezkoak ez diren beroketetan.
– Beroak eragindako beheko eremua (HAZ).
– Distortsio txikiagoa.
• Erresistentzia soldadura da eraginkorrena alderdi honetan, fusio eta HAZ energia soldatu beharreko erresistentzia handiko interfazean bakarrik sortzen baita.
• Laserrak eta elektroi-izpiek ere eraginkortasun ona eta potentzia-dentsitate handia dute.
Prozesuaren aldaerak
• Arku bidezko laser bidezko soldadura areagotua.
– Laser izpiaren interakzio-puntutik gertu muntatutako TIG zuzi baten arkua automatikoki laserrak sortutako puntu beroan blokeatuko da.
– Fenomeno hau gertatzeko behar den tenperatura inguruko tenperatura baino 300 °C gehiago da.
– Efektua bere zeharkatze-abiaduragatik ezegonkorra den arku bat egonkortzea edo egonkorra den arku baten erresistentzia murriztea da.
– Blokeoa korronte txikiko eta, beraz, katodo-zorrotada motela duten arkuetan bakarrik gertatzen da; hau da, 80A baino gutxiagoko korronteetarako.
– Arkua laserrarekin batera piezaren alde berean dago, eta horrek soldadura-abiadura bikoiztea ahalbidetzen du kapital-kostuaren igoera apal batekin.
• Bi Izpiko Laser Soldadura
– Bi laser izpi aldi berean erabiltzen badira, soldadura-putzuaren geometria eta soldadura-kordoiaren forma kontrolatzeko aukera dago.
– 2 elektroi-sorta erabiliz, giltza-zuloa egonkortu ahal izan zen, soldadura-putzuan uhin gutxiago sortuz eta sartze eta alearen forma hobea emanez.
– Exzimero bat eta CO2 Laser izpien konbinazioak islatze handiko materialen soldadurarako akoplamendu hobea lor zitekeela erakutsi zuen, hala nola aluminioa edo kobrea.
– Akoplamendu hobetua batez ere honako arrazoiengatik hartu zen kontuan:
• islagarritasuna aldatzea exzimeroak eragindako gainazaleko uhinen bidez.
• exzimeroak sortutako plasmaren bidezko akoplamendutik sortzen den bigarren mailako efektua.
