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La saldatura laser a fibra continua a crescere come processo preferito con miglioramenti nella qualità della saldatura, nell’affidabilità e nelle prestazioni. Molte applicazioni di saldatura laser a fibra sono autogene in cui la saldatura è formata interamente dalla fusione di parti del metallo di base e non vengono utilizzati fili di apporto o polvere aggiuntivi.

Le applicazioni di saldatura a raggio laser sono quasi sempre autogene per un'ampia varietà di materiali. Tuttavia, alcuni materiali impegnativi e applicazioni difficili richiedono l'uso di materiale d'apporto nel processo di saldatura. In questo modo sono possibili grandi miglioramenti nel processo di saldatura.

I miglioramenti dell'applicazione includono:

La saldatura laser con materiale d'apporto può essere eseguita con polvere o filo (vedere Figura 1). Tuttavia, la maggior parte delle applicazioni di saldatura laser industriale utilizza il filo. Questo articolo si concentra sulla saldatura laser a fibra con filo. Va notato che uno dei motivi per cui si preferisce il filo è il suo costo inferiore. Di solito, la materia prima in polvere è più costosa della materia prima in filo per la maggior parte dei materiali. Ad esempio, il costo tipico di un filo Inconel 625 da 0,9 mm di diametro è di 26 $/libbra rispetto a 48 $/libbra per la polvere dello stesso materiale. Per questo motivo, la polvere viene utilizzata principalmente nelle applicazioni di produzione additiva e non per la saldatura.

Essendo un processo multiparametrico, la saldatura laser con filo di apporto è influenzata da diverse condizioni che determinano la qualità, la velocità del processo e i costi.

Velocità del filo di saldatura/apporto : La velocità di avanzamento del filo per un dato traferro e spessore della lamiera è un parametro importante e dipende dalla velocità di saldatura, dall'area della sezione trasversale dello spazio tra la superficie del giunto e dall'area della sezione trasversale del filo di apporto. La relazione è espressa come segue:

Velocità di avanzamento del filo (m/min) = velocità di saldatura (m/min)*area della sezione trasversale dell'interspazio (mm2)/area della sezione trasversale del filo (mm2)

L'uso del filo di apporto comporta generalmente una diminuzione dal 10 al 20% della velocità di saldatura, per una data potenza laser, per compensare l'energia laser che deve essere utilizzata per fondere il filo. Si noti che il compromesso in termini di velocità inferiore è compensato dai maggiori vantaggi derivanti dall'utilizzo del filo di apporto. Ma è importante utilizzare la velocità corretta del filo di apporto. Se la velocità del filo di apporto è troppo bassa, la quantità di calore generata dal raggio laser influenzerà il filo e il materiale da saldare potendo fondere una sezione più ampia sull'estremità del filo. Ciò potrebbe provocare la rottura del ponte di metallo liquido formatosi durante il processo e la formazione di una goccia all'estremità del filo, nonché un disturbo momentaneo della stabilità del processo.

Una velocità del filo di apporto troppo elevata può far sì che l’energia fornita all’area di saldatura sia insufficiente per una fusione stabile e permanente del filo. Il volume del metallo liquido all'estremità del filo e nel ponte di metallo liquido aumenta, inondando il traferro. Inoltre, il filo non fuso entra nella zona posteriore della piscina, spingendo fuori il metallo liquido, che solidificandosi forma caratteristiche gobbe della superficie di saldatura e porosità alla radice della saldatura. Una corretta velocità di saldatura garantirà la corretta profondità di penetrazione, larghezza di saldatura e altezza del cordone superiore.

Interazione raggio laser-filo di apporto: Un tratto di filo esposto troppo corto impedisce la fusione del filo nella zona iniziale del cordone e il raggio laser incide direttamente sul materiale da fondere. A sua volta, un tratto esposto di filo troppo lungo fa sì che l'estremità estesa del filo venga premuta contro la superficie della piastra. Nella fase iniziale, il raggio laser scioglie il filo, dividendolo in due parti. Di conseguenza, il punto in cui è iniziato il processo era coperto da un'estremità del filo saldata alla superficie e difficile da rimuovere. In casi estremi, l'estremità saldata del filo potrebbe causare una collisione con l'ugello del gas di protezione, disturbando o addirittura eliminando la protezione del gas. Le funzioni di controllo del LASERDYNE 795 con BeamDirector garantiscono la corretta interazione tra raggio laser e filo di apporto.

LASERDYNE 795 con BeamDirector è ideale per la saldatura laser a fibra con fili di limatura. Il controller del sistema S94P garantisce la protezione dagli urti fornendo allo stesso tempo una protezione ottimale del gas e un controllo dei parametri laser.