Cos'è la saldatura?
La capacità di saldabilità del metallo si riferisce all'adattabilità del materiale metallico al processo di saldatura, si riferisce principalmente alla difficoltà di ottenere giunti saldati di alta qualità in determinate condizioni del processo di saldatura.In senso lato, il concetto di “capacità di saldare” comprende anche “disponibilità” e “affidabilità”.La capacità di saldatura dipende dalle caratteristiche del materiale e dalle condizioni di processo utilizzate.La capacità di saldatura dei materiali metallici non è statica ma si sviluppa, ad esempio, per materiali che originariamente erano considerati poveri di saldabilità, con lo sviluppo della scienza e della tecnologia, nuovi metodi di saldatura sono diventati più facili da saldare, cioè la capacità di saldatura è diventato migliore.Pertanto, non possiamo lasciare che siano le condizioni del processo a parlare di capacità di saldatura.
La capacità di saldatura comprende due aspetti: uno è la prestazione del giunto, ovvero la sensibilità alla formazione di difetti di saldatura in determinate condizioni del processo di saldatura;la seconda è la prestazione pratica, cioè l'adattabilità del giunto saldato alle esigenze di utilizzo in determinate condizioni del processo di saldatura.
Metodi di saldatura
1. Saldatura laser（LBW）
2.saldatura ad ultrasuoni (USW)
3.saldatura per diffusione (DFW)
4.ecc
1.La saldatura è un processo di unione di materiali, solitamente metalli, riscaldando le superfici fino al punto di fusione e quindi consentendo loro di raffreddarsi e solidificarsi, spesso con l'aggiunta di un materiale di riempimento.La saldabilità di un materiale si riferisce alla sua capacità di essere saldato in determinate condizioni di processo e dipende sia dalle caratteristiche del materiale che dal processo di saldatura utilizzato.
2. La saldabilità può essere suddivisa in due aspetti: prestazioni congiunte e prestazioni pratiche.Le prestazioni del giunto si riferiscono alla sensibilità alla formazione di difetti di saldatura in determinate condizioni del processo di saldatura, mentre le prestazioni pratiche si riferiscono all'adattabilità del giunto saldato ai requisiti di utilizzo in determinate condizioni del processo di saldatura.
3. Esistono vari metodi di saldatura, tra cui la saldatura laser (LBW), la saldatura a ultrasuoni (USW) e la saldatura per diffusione (DFW), tra gli altri.La scelta del metodo di saldatura dipende dai materiali da unire, dallo spessore dei materiali, dalla resistenza del giunto richiesta e da altri fattori.
Cos'è la saldatura laser?
La saldatura laser, nota anche come saldatura a raggio laser (“LBW”), è una tecnica di produzione in cui due o più pezzi di materiale (solitamente metallo) vengono uniti insieme mediante l'uso di un raggio laser.
È un processo senza contatto che richiede l'accesso alla zona di saldatura da un lato delle parti da saldare.
Il calore creato dal laser scioglie il materiale su entrambi i lati del giunto e, man mano che il materiale fuso si mescola e si solidifica, fonde le parti.
La saldatura si forma quando l'intensa luce laser riscalda rapidamente il materiale, in genere calcolato in millisecondi.
Il raggio laser è una luce coerente (monofase) di una singola lunghezza d'onda (monocromatica).Il raggio laser ha una divergenza ridotta e un elevato contenuto energetico che crea calore quando colpisce una superficie
Come tutte le forme di saldatura, i dettagli contano quando si utilizza LBW.È possibile utilizzare diversi laser e vari processi LBW e ci sono momenti in cui la saldatura laser non è la scelta migliore.
Saldatura laser
Esistono 3 tipi di saldatura laser:
1.Modalità di conduzione
2. Modalità di conduzione/penetrazione
3. Modalità penetrazione o buco della serratura
Questi tipi di saldatura laser sono raggruppati in base alla quantità di energia fornita al metallo.Pensa a questi come livelli di energia laser bassi, medi e alti.
Modalità di conduzione
La modalità di conduzione fornisce una bassa energia laser al metallo, con conseguente bassa penetrazione con una saldatura poco profonda.
È ottimo per giunti che non necessitano di elevata resistenza poiché il risultato è una sorta di saldatura a punti continua.Le saldature a conduzione sono lisce ed esteticamente gradevoli e sono generalmente più larghe che profonde.
Esistono due tipi di modalità di conduzione LBW:
1. Riscaldamento diretto:La superficie del pezzo viene riscaldata direttamente da un laser.Il calore viene quindi condotto nel metallo e porzioni del metallo di base si fondono, fondendo il giunto quando il metallo si solidifica.
2.Trasmissione di energia: Uno speciale inchiostro assorbente viene prima posizionato sull'interfaccia del giunto.Questo inchiostro assorbe l'energia del laser e genera calore.Il metallo sottostante conduce quindi il calore in uno strato sottile, che si scioglie e si solidifica per formare un giunto saldato.
Modalità di conduzione/penetrazione
Alcuni potrebbero non riconoscerlo come una delle modalità.Sentono che ce ne sono solo due tipi;puoi condurre il calore nel metallo o vaporizzare un piccolo canale metallico, consentendo al laser di scendere nel metallo.
Ma la modalità di conduzione/penetrazione utilizza energia “media” e risulta in una maggiore penetrazione.Ma il laser non è abbastanza potente da vaporizzare il metallo come nella modalità buco della serratura.
Modalità penetrazione o buco della serratura
Questa modalità crea saldature profonde e strette.Quindi alcuni la chiamano modalità di penetrazione.Le saldature realizzate sono normalmente più profonde che larghe e più resistenti delle saldature in modalità conduzione.
Con questo tipo di saldatura LBW, un laser ad alta potenza vaporizza il metallo di base, creando uno stretto tunnel noto come “buco della serratura” che si estende fino al giunto.Questo "foro" fornisce un condotto attraverso il quale il laser può penetrare in profondità nel metallo.
Metalli adatti per LBW
La saldatura laser funziona con molti metalli, come:
- Acciaio al carbonio
- Alluminio
- Titanio
- Bassolegato e acciaio inossidabile
- Nichel
- Platino
- Molibdeno
Saldatura ad ultrasuoni
La saldatura ad ultrasuoni (USW) è l'unione o il reforming di materiali termoplastici attraverso l'uso del calore generato dal movimento meccanico ad alta frequenza.Si ottiene convertendo l'energia elettrica ad alta frequenza in movimento meccanico ad alta frequenza.Questo movimento meccanico, insieme alla forza applicata, crea calore da attrito sulle superfici di accoppiamento dei componenti in plastica (area di giunzione) in modo che il materiale plastico si sciolga e formi un legame molecolare tra le parti.
PRINCIPIO BASE DELLA SALDATURA A ULTRASUONI
1. Parti nell'attrezzatura: le due parti termoplastiche da assemblare vengono posizionate insieme, una sopra l'altra, in un nido di supporto chiamato attrezzatura.
2. Contatto del corno a ultrasuoni: un componente in titanio o alluminio chiamato corno viene messo in contatto con la parte superiore in plastica.
3. Forza applicata: una forza o pressione controllata viene applicata alle parti, fissandole insieme contro l'attrezzatura.
4. Tempo di saldatura: il corno a ultrasuoni viene fatto vibrare verticalmente 20.000 (20 kHz) o 40.000 (40 kHz) volte al secondo, a distanze misurate in millesimi di pollice (micron), per un periodo di tempo predeterminato chiamato tempo di saldatura.Attraverso un'attenta progettazione delle parti, questa energia meccanica vibratoria viene diretta a punti di contatto limitati tra le due parti.Le vibrazioni meccaniche vengono trasmesse attraverso i materiali termoplastici all'interfaccia del giunto per creare calore da attrito.Quando la temperatura sull'interfaccia del giunto raggiunge il punto di fusione, la plastica si scioglie e scorre e la vibrazione viene interrotta.Ciò consente alla plastica fusa di iniziare a raffreddarsi.
5.Tempo di attesa: la forza di serraggio viene mantenuta per un periodo di tempo predeterminato per consentire alle parti di fondersi mentre la plastica fusa si raffredda e si solidifica.Questo è noto come tempo di attesa.(Nota: è possibile ottenere una migliore resistenza ed ermeticità del giunto applicando una forza maggiore durante il tempo di tenuta. Ciò si ottiene utilizzando la doppia pressione).
6. Il corno si ritrae: una volta che la plastica fusa si è solidificata, la forza di serraggio viene rimossa e il corno a ultrasuoni viene retratto.Le due parti in plastica sono ora unite come se fossero stampate insieme e vengono rimosse dall'apparecchio come una parte unica.
Saldatura per diffusione, DFW
Processo di unione mediante calore e pressione in cui le superfici di contatto vengono unite mediante diffusione di atomi.
Il processo
Due pezzi [1] a concentrazioni diverse vengono posizionati tra due presse [2].Le presse sono uniche per ogni combinazione di pezzi, con il risultato che se cambia la progettazione del prodotto è necessario un nuovo design.
Viene poi fornito al sistema il calore equivalente a circa il 50-70% del punto di fusione dei materiali, aumentando la mobilità degli atomi dei due materiali.
Le presse vengono quindi premute insieme, facendo sì che gli atomi inizino a diffondere tra i materiali nell'area di contatto [3].La diffusione avviene a causa delle diverse concentrazioni dei pezzi, mentre il calore e la pressione non fanno altro che facilitare il processo.La pressione viene quindi utilizzata per avvicinare il più possibile le superfici a contatto dei materiali in modo che gli atomi possano diffondersi più facilmente.Quando viene diffusa la proporzione desiderata di atomi, il calore e la pressione vengono rimossi e il processo di legame viene completato.
