MXPA02010662A

MXPA02010662A - Soldadura mediante rayo laser de aleaciones de aluminio.

Info

Publication number: MXPA02010662A
Application number: MXPA02010662A
Authority: MX
Inventors: Janos Takacs
Original assignee: Janos Takacs
Priority date: 2000-05-10
Filing date: 2001-05-02
Publication date: 2003-03-10
Also published as: BR0110633A; EP1294519A1; US20030178399A1; DE10022840A1; SK12392002A3; JP2003535694A; KR20030011077A; PL358387A1; AU6224801A; WO2001085378A1

Abstract

La invencion se refiere a un metodo para soldar mediante rayo laser aleaciones de aluminio, siendo que los sitios de union se recubren con un material absorbente de energia laser. Como materiales absorbentes de energia laser se usan fundentes adecuados para la soldadura de aluminio, en particular fundentes, pastas de fundente o mezclas en polvo de fundente y metal que contienen fluoraluminato de potasio.

Description

SOLDADURA MEDIANTE RAYO LÁSER DE ALEACIONES DE ALUMINIO DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La invención se refiere a _un método para la soldadura mediante rayo láser de aleaciones de aluminio con el uso de un fundente adecuado. Durante la soldadura se unen materiales metálicos con el auxilio de una soldadura fundida. Los fundentes se usan durante la soldadura para proporcionar una superficie limpia y con ello una unión firme de los materiales. La soldadura mediante rayo láser constituye un proceso de unión térmica alternativo _para, por ejemplo, unir unos con otros en arrastre de material los componentes de aleaciones de aluminio o componentes de aluminio y componentes de otros materiales. El uso de rayos láser se prefiere en aquellos casos en que solo es permisible exponer a calentamiento parcial los componentes a ser unidos . Durante la soldadura láser eL calor requerido se enfoca mediante conversión de la radiación concentrada rica en energia que incide sobre la pieza de trabajo. Mediante la porción de radiación láser que absorbe, la pieza de trabajo se calienta a la temperatura de soldar y la soldadura se funde, de manera que puede humectar las superficies a ser unidas. Desde el punto de vista de un proceso de soldadura efectivo la absorción de la radiación láser adquiere una importancia central, puesto que para el proceso de unión solo se dispone de la porción de energía de la radiación láser. La tasa de absorción se puede mejorar, por ejemplo, mediante materiales de recubrimiento adecuados. Así, por ejemplo, el grafito mejora la tasa de absorción del acero. Sin embargo, en virtud de sus propiedades corrosivas el grafito no es adecuado para la unión de aleaciones de aluminio. El objeto de la presente invención es proporcionar un método para la soldadura mediante rayo láser de aleaciones de aluminio en el cual deben ser usados auxiliares absorbentes de energía láser. El problema se resuelve recubriendo los componentes de aluminio en el sitio a ser unido con un auxiliar absorbente de energía láser, siendo que es necesario asegurar una humectación, respectivamente un recubrimiento homogéneo, para realizar uniones soldadas exactas. Como auxiliares absorbentes de energía láser se usan los fundentes adecuados para la soldadura de aluminio, en particular fundentes, pastas de fundente o mezclas en polvo de fundentes que contienen fluoraluminato de potasio.

El concepto de "fluoraluminato de potasio" abarca los fluoruros de aluminio complejos del potasio conocidos, los cuales se componen de potasio, aluminio, flúor y opcionalmente agua. Los fundentes preferidos son asimismo fundentes de fluoraluminato de cesio o mezclas de estos fundentes con polvo de Al/Si, Al/Zn o Si. También son adecuados los fundentes activos como K2SiFd, KZnF o CsSiF. Los fundentes en el sentido de la invención pueden contener como fluoraluminato de potasio, por ejemplo, KA1F4, K2A1F5, K2A1F3 • H20. En este aspecto el pentafluoraluminato también puede existir en forma de productos irreversiblemente deshidratados. Es posible usar el fundente como tal, opcionalmente utilizando además los auxiliares usuales. Por ejemplo, es posible proporcionar como auxiliar un aglutinante que mejora la adhesión del fundente sobre la superficie de los componentes de aluminio a ser unidos . Convenientemente el fundente se usa en forma de una preparación de fundente que contiene el fundente como suspensión o pasta en agua, en un líquido orgánico o en una mezcla de agua y líquido orgánico. Por líquido orgánico se entienden los alcoholes, en particular metanol, etanol, propanol o isopropanol. Para la elaboración de la preparación es posible, por ejemplo, mezclar individualmente o como mezcla K2SiF6 y fluoraluminato de potasio con la fase líquida. El contenido de agua, respectivamente del líquido orgánico se ajusta de manera que se obtiene la consistencia deseada en lo referente a la suspensión, respectivamente la pasta . El recubrimiento de los sitios de unión a ser soldados se puede llevar a cabo de manera convencional, por ejemplo mediante pulverización, rociado, dispersión, aplicación. El recubrimiento de la superficie metálica con el auxiliar absorbente de energía láser es de 3 a 50 g/m2. Si el auxiliar es un fundente o una mezcla de fundente, la carga de la superficie convenientemente es de 10 a 20 g/m2. Si se usa una mezcla de fundente y polvo metálico, la carga convenientemente es de 30 a 40 g/m2. Se comprobó que con el uso de los auxiliares absorbentes de energía láser mencionados es posible soldar con rayo láser aleaciones de aluminio de composiciones diversas, en particular aleaciones de aluminio que contienen Mg. El método es asimismo adecuado para unir aleaciones con plaqueadas con soldadura. También se torna posible la soldadura mediante rayo láser de aluminio con otros metales como, por ejemplo, acero, cobre, hierro, titanio, etc., mediante el recubrimiento de los sitios de unión con los auxiliares mencionados . Las soldaduras se pueden efectuar tanto con radiación láser continua como también pulsante. Son adecuados, por ejemplo, los láser de cuerpos sólidos de Nd.YAG o los láser de C02. La potencia del rayo láser determina directamente la densidad de rendimiento y la energía de trayecto. La velocidad de la soldadura depende directamente de la energía de trayecto. El gas de proceso que se usa y la respectiva cantidad de gas de proceso influyen en la oxidación y/o, según el tipo de gas, también en la reducción de la superficie de soldadura en la región de la zona de interacción. En una modalidad preferida se usó un rayo láser de C02 con una potencia de 1.5 kW. En virtud de los cortos tiempos de soldadura, la corta interacción entre el rayo y el material, y los bajos volúmenes de fusión aunados a esto característicos de la soldadura mediante rayo láser, la dilatación espacial del sitio de unión es muy angosta. Se comprobó que se pueden soldar sin problema placas de aluminio con grosor de hasta 3 mm. El método de soldadura mediante rayo láser de conformidad con la invención se puede usar, por ejemplo, en la construcción de aparatos, la construcción de vehículos, en particular la construcción de automóviles. También es posible, por ejemplo, unir hojas delgadas. Los ejemplos siguientes deberán explicar la invención sin limitar su alcance. Ejemplo 1: Se recubrieron placas de aluminio (100 x 20 mm) de 3 mm de grosor con flúoraluminato de potasio (Nocolok) a base de KA1F4 y K2A1F5. Como gas de protección se usó argón y como láser un láser de C02 (tipo OPL 1800) . Anchura de la hendidura del láser: 2 mm Tiempo de soldadura: 0.2 s a 1 s Velocidad de avance: 50 a 70 mm/min. Ejemplo 2: La prueba se llevó a cabo de manera análoga al ejemplo 1, siendo que los sitios de unión se recubrieron con K2SiF6. Las investigaciones metalográficas de los sitios de unión muestran que la estructura cristalina del sitio de unión es mucho mas fina en comparación con la soldadura mediante llama convencional.

Claims

REIVINDICACIONES 1. Método para la soldadura mediante rayo láser de componentes de aleación de aluminio, caracterizado porque los sitios de unión se recubren con un material absorbente de energía láser.
2. Método para la soldadura mediante rayo láser según la reivindicación 1, caracterizado porque como material absorbente de energía láser para la soldadura de aluminio se usan fundentes, pastas de fundente o mezclas en polvo de fundente y metal.
3. Método para la soldadura mediante rayo láser según la reivindicación 1 y 2, caracterizado porque como fundente se usan fundentes de fluoraluminato de cesio, fluoraluminato de potasio o sus mezclas con polvo de Al/Si, Al/Zn o Si.
4. Método para la soldadura mediante rayo láser según la reivindicación 1 a 3, caracterizado porque como fundente se usa K2SiF6, KZnF, CsSiF o sus mezclas.
5. Método para la soldadura mediante rayo láser según la reivindicación 1 a 4, caracterizado porque el recubrimiento de la superficie de metal es de 3 a 50 g/m2.
6. Método para la soldadura mediante rayo láser según la reivindicación 1 a 5, caracterizado porque se sueldan aleaciones de aluminio que contienen magnesio.
7. Método para la soldadura mediante rayo láser según la reivindicación l a ß, caracterizado porque se sueldan aleaciones de aluminio plaqueadas con soldadura.
8. Método para la soldadura mediante rayo láser según la reivindicación 1 a 7, caracterizado porque se unen como componentes de aluminio con componentes de otros metales, por ejemplo acero, cobre, hierro, titanio.