ES2312385T3 - Procedimiento y dispositivo para el alisamiento del cordon de soldadura durante la soldadura por haz. - Google Patents
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Abstract
Un método para el alisamiento de soldaduras durante la soldadura por haz, en donde se produce una soldadura entre dos componentes metálicos, al menos con un haz de soldadura en el modo de soldadura profunda, caracterizado porque el haz de soldadura en el modo de soldadura profunda se lanza desde un lado de los componentes metálicos, y al menos la raíz de la soldadura sobre el lado de los componentes metálicos opuesto al lado desde el cual el haz de soldadura es lanzado, siendo alisado por los medios de un haz de fusión en el modo de conducción térmica.
Description
Procedimiento y dipositivo para el alisamiento
de cordón de soldadura durante la soldadura por haz.
La invención está relacionada con un método y un
aparato para el alisamiento del cordón de soldadura durante la
soldadura por haz, en donde se produce una soldadura entre dos
componentes metálicos al menos con un haz de soldadura en un modo de
soldadura profunda.
La soldadura por haz está ganando una
importancia en incremento en la unión de componentes metálicos por
medio de una soldadura. El término "método de soldadura por
haz" se refiere esencialmente a la soldadura por haz de láser y
la soldadura por haz de electrones, en donde la soldadura por haz de
láser tiene una mayor significancia económica. De ahora en
adelante, como regla general, se hará referencia a la soldadura por
haz de láser, que a su vez no obstante no se interpretará como que
limita la exposición presente de acuerdo con la invención.
En la soldadura de haz de láser así como también
en la soldadura por haz electrónico, la energía concentrada del haz
crea un efecto denominado de soldadura profunda, como consecuencia
de la cual el calor del proceso se distribuye uniformemente a
través de la profundidad total de la unión. Esto da lugar a que el
componente esté sujeto a una carga térmica baja. Además de ello,
en el caso de la soldadura por haz láser, se consigue una velocidad
rápida del proceso en la producción de soldaduras, lo cual es un
factor crucial en el uso económico de láseres de alto rendimiento.
Además de ello, es conocida la combinación por ejemplo de la
soldadura por haz de láser con la soldadura por arco (compárese con
el documento de Christof Maier
"Laserstrahl-Lichtbogen-Hybridschweissen
von Aluminiumwerkstoffen", Asker Verlag, Aachen, 1999). Estos
son denominados como métodos de soldadura híbrida.
Además de ello, es conocido que con dos láseres
de haz configurados lado con lado o bien con un láser por detrás
del otro, se pueda trabajar en el modo de soldadura desde un lado
(soldadura de doble haz) o desde ambos lados (soldadura
simultánea). De esta forma se mejora la estabilidad del proceso, y
se asegura la reducción de poros. La mejora de este método de
soldadura por haz y de los demás métodos de soldadura por haz es
también el objeto de la presente invención.
Las altas velocidades de proceso que son
obtenibles en la soldadura por haz dan por resultado unos métodos
de soldadura por haz que son adecuados en particular para la
producción de longitudes largas de soldadura, Tales longitudes
largas de soldadura tienen lugar, por ejemplo, en la producción de
plantillas a la medida. El término "plantillas a la medida" se
refiere a componentes metálicos planos, por ejemplo piezas de
plancha metálica, que comprenden distintas piezas, en particular de
partes de distintos grosores. Dichas plantillas a la medida se
fabrican con frecuencia porque las distintas piezas se sueldan
conjuntamente como una unión en contacto, o bien una unión "I"
como una soldadura de unión a tope. Por las razones ya mencionadas,
los métodos de soldadura por haz son adecuados para la fabricación
de esta conexión de soldadura.
Un campo adicional de la aplicación de los
métodos de soldadura por haz se relaciona con las soldaduras largas,
las cuales se demandan en aumento en la ingeniería de
automóviles, para la conexión de perfiles huecos extruidos que
comprenden materiales de aluminio con otras piezas de la
carrocería.
En la soldadura por haz láser existen fenómenos
físicos diferentes en el instante en que el haz del láser colisiona
sobre el material metálico. Dependiendo de la intensidad del haz, en
la interacción entre el haz del láser y el material metálico se
hacen distinciones entre el modo de conducción térmica para
intensidades del haz del láser más bien bajas del haz, el modo de
soldadura profunda para intensidades del haz del láser de tipo
medio, y el blindaje del plasma para intensidades altas del haz del
láser. En el modo de conducción térmica, el metal se funde a
partir de la dirección de la superficie, esencialmente sin que el
haz del láser penetre en el material. En el modo de soldadura
profunda, que se utiliza para producir soldaduras entre los
componentes de metal, con evaporación de la superficie del metal
que se incrementa hasta tal medida que el vapor se forma
capilarmente en la pieza de trabajo. El haz del láser entra en la
pieza de trabajo a través del vapor capilarmente, en donde la
inyección de calor se distribuye sobre la totalidad de la zona de
unión. Esto se denomina también como la formación del ojo de
cerradura. Los movimientos relativos entre el haz del láser y la
pieza de trabajo asegura el avance de la capilaridad a través de los
componentes metálicos. En este proceso, en la parte del frente de
fusión, el material se funde continuamente, y que avanza alrededor
de los capilares, y se solidifica en la pared posterior de fusión,
en donde forma una soldadura estrecha. En la producción de
soldaduras de unión a tope es importante que el proceso de soldadura
esté controlado, de forma tal que la capilaridad se extienda con
precisión hacia el lado inferior de los componentes metálicos, de
forma que se asegure la soldadura sobre la sección transversal
completa.
En el blindaje del plasma la intensidad del haz
del láser es tan alta que el haz de láser en un plasma de blindaje
es absorbido en la superficie del metal, y en consecuencia podrá
penetrar solo ligeramente en la superficie del material.
La experiencia práctica ha demostrado que la
calidad de la soldadura en el modo de soldadura profunda tiene el
potencial de la mejora. Los efectos no deseables se encuentran tanto
en el cordón de soldadura como en la raíz de la soldadura. En
particular, cuando los componentes de metal de la soldadura
comprenden materiales de aluminio, se producen picos o fisuras de
material no deseables en la raíz de la soldadura. Estos efectos,
los cuales están esencialmente presentes en la zona de las
superficies del cordón de soldadura, no son solo no deseables
visualmente con frecuencia, sino durante la exposición a las cargas
dinámicas que favorecen también la formación de fisuras, y en el
caso de plantillas a la medida, dan lugar a una capacidad limitada
para el proceso posterior. Es conocido el alisamiento del cordón de
soldadura superior con el uso de un haz de fusión (véanse los
documentos US-A-4914268;
WO-A-99/06173;
JP-A-54071059;
US-A-5705788).
Basándose en la técnica anterior anteriormente
descrita, es el objeto de la presente invención el proporcionar un
método o un aparato para alisar las soldaduras durante la soldadura
por haz, mediante el cual se asegura una soldadura por haz que es
eficaz para alisar la raíz de la soldadura.
De acuerdo con una primera exposición de la
invención, el objeto derivado y demostrado anteriormente, para un
método de alisamiento de soldaduras durante la soldadura por haz, se
cumple porque la raíz de la soldadura se alisa en el modo de
conducción térmica, por los medios de un haz de fusión. Se ha
mostrado que la fusión de una raíz de soldadura o el cordón de
soldadura superior en su superficie en el modo de conducción térmica
asegura un alisamiento excelente de las soldaduras. El uso del
método de acuerdo con la invención ha sido probado como
particularmente ventajoso, en el caso de la soldadura de materiales
de aluminio. Además de ello, se consiguen también las ventajas de
acuerdo con la invención en otros materiales de metal.
Con el fin de asegurar la fusión de la
superficie de los materiales de aluminio en el modo de conducción
térmica., tal como el alisamiento de soldaduras optimizadas de
acuerdo con la invención, se asegura que la intensidad del haz de
fusión esté ajustada a aproximadamente 5 x 10^{3} a 1 x 10^{6}
W/cm^{2}, en particular de 1 x 10^{4} a 6 x 10^{5}
W/cm^{2}.
Debido a que el ancho de la sección del haz de
fusión se ajusta a substancialmente el ancho de la soldadura, la
fusión del material de metal en la zona crítica y por tanto queda
asegurado el alisamiento deseado de las soldaduras. El término
"sección del haz" se refiere a la imagen del haz sobre la
superficie del material de los componentes a soldar.
Con el fin de asegurar unas altas velocidades
del proceso, la longitud de la sección del haz de fusión se ajusta
a un valor que es al menos el doble del ancho de la sección del haz
de fusión. Como resultado de ello, debido al efecto prolongado del
haz de fusión en un punto de la soldadura, incluso a velocidades
altas del proceso, se asegura una inserción de energía adecuada
dentro de las superficies de soldadura, cuya inserción de la
energía proporciona la fusión y el alisamiento deseados de la
superficie de soldadura.
En principio es posible configurar la sección
del haz de fusión fuera de la sección del haz de fusión, es decir
en la dirección de soldadura por detrás de la sección del haz de
soldadura, o bien configurar un solapado entre la sección pequeña
del haz de soldadura y la sección mayor del haz de fusión. En el
primer caso, la solución sugiere la selección del espacio entre la
sección del haz de soldadura y la sección del haz de fusión con el
fin de que no sea demasiado grande, de forma que el haz de fusión
pueda utilizar todavía el calor de soldadura del haz de soldadura,
como resultado de lo cual, por ejemplo, se mejorará el alcance para
incrementar la velocidad del proceso. No obstante, se ha probado
ventajoso que la sección del haz de soldadura y la sección del haz
de fusión estén configuras de forma que se solapen, es decir
preferiblemente de forma que la posición de la sección del haz de
fusión en la dirección de soldadura se configure de forma que al
menos su parte más grande se sitúe por detrás de la sección del haz
de soldadura. Como resultado de esto, ya con antelación a la
soldadura, la superficie del material se funde o se precalienta en
todo el ancho de la soldadura, y después de la soldadura se
mantiene en estado fundida en todo el ancho de la soldadura, y
alisándose en la forma consecuente. Es imaginable también en el
tiempo la separación entre la producción de la soldadura en el modo
de soldadura profunda y el alisamiento de la soldadura en el modo
de conducción térmica. Dicha separación fuera de la línea se
sugiere, por ejemplo, para la producción de soldaduras no lineales
en las que el gasto relacionado con el aparato puede reducirse
porque después de la producción de la soldadura la pieza de trabajo
soldada puede girarse, y subsiguientemente alisar la raíz de la
soldadura en el modo de conducción térmica, por los medios de una
haz de fusión. En tal caso, como regla general, la falta de entrada
de energía a través del haz de soldadura necesita ser compensada por
una reducción en la velocidad de proceso.
De acuerdo con una segunda exposición de la
invención, el objeto y la demostración derivados anteriormente,
para un método de alisamiento de soldaduras, se soluciona mediante
un generador de haz de soldadura que produzca una soldadura en el
modo de soldadura profunda, para las características de la
reivindicación 6.
Los láseres enfocados de Nd:YAG o láseres de
CO_{2} son los adecuados como generadores de haces de soldadura
para su utilización en un aparato de acuerdo con la segunda
exposición de la invención. El uso de dichos láseres como
generadores de haces de soldadura es conocido a partir de la técnica
anterior.
En una realización preferida del aparato de
acuerdo con la invención, el generador de haces de fusión es un
láser de diodo. En tanto a lo que se refiere de la sección del haz y
el haz láser requerido, el láser de diodo cumple con los
requisitos de un generador de haces de fusión, de acuerdo con la
invención sin más.
Como una alternativa al uso de un láser de
diodo, es posible también diseñar el generador de haces de fusión
como un láser Nd:YAG o bien un láser de CO_{2}. En esta
configuración tiene que asegurarse mediante distintas medidas que
las intensidades de radiación requeridas puedan cumplirse. Puede ser
posible dividir el haz de fusión, por medio de un divisor de haz, a
partir del haz de soldadura, por medio de un sistema de lente de
desenfoque, para proyectarlo con la intensidad del haz del láser
deseado sobre la superficie del material. El uso de láseres de
diseño idéntico para el haz de soldadura y el haz de fusión está
asociado también con ventajas.
El aparato de acuerdo con la segunda exposición
de la invención está diseñado de forma que el generador del haz del
láser de soldadura esté configurado sobre un lado de la pieza de
trabajo, y en el otro lado de la pieza de trabajo para alisar la
raíz de la soldadura, por ejemplo disponiendo un láser de diodo. Es
por tanto necesario asegurar que la radiación de los láseres
individuales no se proyecte sobre el otro láser respectivo, de
forma que se eviten daños en los láseres. Dicho desacoplamiento, por
ejemplo, queda impedido en gran parte con una selección de ángulos
adecuados entre los ejes ópticos de los láseres. Con el uso de los
láseres, que en el aparato de acuerdo con la segunda exposición de
la invención difieren preferiblemente entre sí, cuyos láseres
emiten luz de distintas longitudes de onda, independientemente de la
configuración del eje óptico, se podrá impedir el lanzamiento del
haz porque los generadores del haz de soldadura y/o los generadores
del haz de fusión, que son de la forma de láseres, comprenden un
espejo dicroico dispuesto sobre el eje del haz, y conforme a la
longitud de onda de la luz. Dicho espejo dicroico hace posible el
enmascarar la radiación no deseable del otro láser respectivo desde
el eje óptico de los láseres. Esta realización de la segunda
exposición de la invención supone una importancia independiente,
sin tener en cuenta la segunda exposición de la invención. Por
ejemplo, por los medios de los espejos dicroicos descritos, la
configuración de dos láseres de haz de soldadura opuestos podría
implementarse sobre un eje óptico compartido, en el supuesto de que
los láseres de haz de soldadura emitan luz de distintas longitudes
de onda, tal como es el caso, por ejemplo, con los láseres ND:YAG y
láseres CO_{2}.
En particular, los láseres de diodo tienen
parcialmente la característica de que la potencia total del haz
está disponible solo en un instante determinado después de que el
láser de diodo se haya conectado. Con el fin de prevenir el
"sobrecalentamiento" del láser del haz de fusión después de los
colocación de la pieza de trabajo en el trayecto del haz, y con el
fin de asegurar la seguridad de la pieza de trabajo, es ventajoso
si se dispone de un absorbedor para la luz del láser del haz de
soldadura sobre el eje óptico del láser del haz de fusión sobre el
lado de la fijación de la pieza de trabajo que esté enfrentado al
láser del haz de fusión. Esto asegura, en particular, que los
láseres de diodo puedan conmutarse con antelación a la inserción de
la pieza de trabajo en el recorrido del haz, sin que esto sea
perjudicial para la seguridad de la pieza de trabajo.
Se ha mencionado ya que para el control del
proceso durante la operación de la fuente del haz del láser en el
modo de soldadura, tiene que asegurarse que la capilaridad pueda
alcanzar la superficie de la pieza de trabajo, cuya superficie se
enfrenta al láser, en forma lo más lejos posible de una forma
continua. Con el fin de conseguir el control del proceso
correspondiente, es conocido el poder configurar un detector de haz
de fusión sobre el lado de la fijación de la pieza de trabajo que se
enfrente alejado del láser del haz de fusión, por los medios de
cuyo detector del haz de fusión pueda detectarse la abertura de la
capilaridad. En el uso de acuerdo con la invención de im generador
de haz de fusión, es posible alterna o acumulativamente, en el lado
de la fijación de la pieza de trabajo que esté alejada del generador
del haz de fusión el disponer de un detector del haz de fusión cuya
señal de salida pueda ser utilizada para el control del proceso. En
el caso en que la sección del haz del generador del haz de fusión se
solape sobre la sección del haz del generador del haz de soldadura,
el detector del haz de fusión podrá ser utilizado para monitorizar
la abertura de la capilaridad sobre el lado inferior de la pieza de
trabajo. Si la sección del haz del generador del haz de fusión y
del generador del haz de soldadura no se solapan, entonces podrá
utilizarse el detector del haz de fusión para detectar cualquier
fallo en la soldadura.
Existen muchas opciones para el diseño y mejora
del método de acuerdo con la invención, o bien un aparato de
acuerdo con la invención, para el alisamiento de las soldaduras
durante la soldadura por haz. En este contexto, se hace referencia
por ejemplo, por una parte a las reivindicaciones subordinadas de
las reivindicaciones 1 y 6, y por otra parte a la descripción de
las realizaciones preferidas a modo de ejemplo, en relación con los
dibujos.
Lo expuesto a continuación se muestra en las
figuras siguientes:
la figura 1 muestra esquemáticamente una primera
realización a modo de ejemplo de un aparato de acuerdo con la
segunda exposición de la invención a partir de la dirección de la
soldadura;
la figura 2 es una configuración de las
secciones de los haces de un láser de haz de soldadura y de un láser
de haz de fusión entre sí;
la figura 3 muestra esquemáticamente una sección
longitudinal de la soldadura en la zona del proceso;
las figuras 4a) y 4b) muestran dos realizaciones
a modo de ejemplo adicionales de la configuración de las secciones
del haz de un láser de haz de soldadura y de un láser de haz de
fusión entre sí,
las figuras 5a) y 5b) muestran esquemáticamente
una segunda y una tercera realizaciones a modo de ejemplo de un
aparato para el alisamiento de soldaduras, de acuerdo con la segunda
exposición de la invención, a partir de la dirección de la
soldadura; y
las figuras 6a) y 6b) muestran esquemáticamente
una cuarto y una quinta realizaciones a modo de ejemplo de un
aparato para el alisamiento de soldaduras, de acuerdo con la segunda
exposición de la invención, a partir de la dirección de la
soldadura.
La primera realización a modo de ejemplo de un
aparato para el alisamiento de soldaduras durante la soldadura por
haz, cuya realización se muestra en la figura 1 de los dibujos, de
acuerdo con una segunda exposición de la invención, que comprende
un láser 1 por haz de soldadura, en el presente ejemplo un láser
Nd:YAG, cuyo láser 1 de haz de soldadura produce una soldadura en
el modo de soldadura profunda, y para el alisamiento, de acuerdo
con la invención, de la raíz de la soldadura, que comprende un láser
2 de haz de fusión, en el presente ejemplo un diodo láser, cuyo
láser 2 de haz de fusión provoca el alisamiento de la raíz de la
soldadura en el modo de conducción térmica. Entre el láser 1 de haz
de soldadura y el láser 2 de haz de fusión se configura una
fijación 3 de la pieza de trabajo, que en la presente realización es
una guía, a lo largo de cuya guía son guiadas dos piezas de plancha
metálica 4, 5 de distintos grosores, que en la presente realización
comprenden un material de aluminio, a una velocidad de procesado de
aproximadamente, por ejemplo, 6 m/minuto. Los ejes ópticos del
láser 1 de haz de soldadura y del láser 2 de haz de fusión abarcan
distintos ángulos con el plano de contacto de las piezas del metal
de plancha 4, 5 con el fin de impedir en gran parte la imagen de la
luz del láser opuesto en el sistema de lentes del otro láser.
La figura 2 muestra una vista de las piezas de
la plancha metálica 4, 5 a partir de la realización a modo de
ejemplo que se muestra en la figura 1, sobre la raíz de la
soldadura. La dirección de la soldadura V_{s} está indicada por
una flecha. En la realización a modo de ejemplo mostrada, la sección
del haz 6 del láser del haz de soldadura está configurada dentro de
la sección del haz 7 significativamente mayor y esencialmente
rectangular, del láser de haz de fusión. La sección 6 del haz del
láser 1 por haz de soldadura, al observarse en la dirección de la
soldadura, está situada aproximadamente en la transición entre el
primer tercio de la sección 6 del haz del láser por haz de fusión y
el segundo tercio de la sección 6 del haz. Como resultado de ello,
con antelación a la soldadura profunda, la superficie de la zona de
la raíz de la soldadura se precalienta, y después de la soldadura
profunda se recalienta y se alisa en la sección 6 del haz del láser
de haz de soldadura por los medios de los dos tercios de la sección
7 del haz del láser del haz de fusión, cuyos dos tercios se
encuentran en la parte posterior en relación con la dirección de la
soldadura. En esta configuración, el diámetro de la sección 6 del
haz del láser de haz de soldadura está aproximadamente en la zona
situada entre 0,2 y 0,8 mm, mientras que la sección 7 del haz del
láser 2 de haz de fusión en la dirección de la soldadura es de
aproximadamente 6 a 8 mm de longitud, y de 2 a 4 mm de anchura.
La sección longitudinal, mostrada en la figura
3, de la soldadura, muestra la configuración de las zonas en las
que la sección 6 del haz del láser de haz de soldadura tiene una
capilaridad de vapor 8 con la fusión 9 periférica con respecto a
la fusión 10 de alisamiento en la sección 7 del haz del láser 2 de
haz de fusión. Las correspondientes líneas de sombreado muestran
que el material en la dirección de la soldadura frente a la sección
6 del haz del láser de haz de soldadura no está fundido, mientras
que el material en la zona de la dirección de soldadura por detrás
de la sección 6 del haz del láser de soldadura se ha fundido. La
figura 3 muestra también que en la realización a modo de ejemplo
mostrada como resultado del avance de la sección 7 del haz del
láser del haz de fusión, cuyo avance se muestra en la figura 2, la
zona de alrededor que posteriormente será la raíz de la soldadura
que se fundirá ya por delante de la sección 6 del haz del láser de
haz de soldadura.
Las realizaciones a modo de ejemplo mostradas
indican siempre el alisamiento de la raíz de la soldadura por medio
de un láser de haz de fusión. Este alisamiento de la raíz de la
soldadura juega una parte importante en particular en la soldadura
por haz de los materiales de aluminio, porque en todas las
aleaciones de aluminio duras de forma natural existen
frecuentemente fisuras y picos sobre la raíz de la soldadura. Si
fuera necesario, el alisamiento del cordón de soldadura superior
queda asegurado mediante un láser de haz de fusión que está
configurado sobre el lado correspondiente de las piezas de
trabajo.
Las figuras 4a) y b) muestran la sección 6 del
haz del láser de haz de soldadura, así como también la sección 7
del haz del láser de haz de fusión, para aquellos casos en los que
a) el haz de láser de fusión está formado por un haz de un láser
Nd:YAG o láser CO_{2} fuera del foco, o bien b) en donde el haz
del láser de fusión está formado por un haz elíptico de dichos
láseres, cuyo haz elíptico ha sido formado por los medios de una
lente cilíndrica (no mostrada). El haz elíptico puede ser generado
también mediante la inclinación del haz, mediante la utilización
del astigmatismo, o similar. Con las medidas descritas se configura
la intensidad deseadas del haz.
En las realizaciones adicionales a modo de
ejemplo de un aparato de acuerdo con la segunda exposición de la
invención, cuyas realizaciones a modo de ejemplo se muestran en las
figuras 5 y 6, se utilizan los mismos caracteres de referencia para
los componentes respectivos tal como se han utilizado en la
realización a modo de ejemplo mostrada en la figura 1.
En la realización a modo de ejemplo mostrada en
la figura 5a), se dispone en cada caso un espejo dicroico 10, 11
sobre los ejes ópticos del láser 1 de haz de soldadura y del láser 2
del haz de fusión. En la configuración mostrada en la figura 5a),
las capas 12, 13 de reflexión selectiva están diseñadas de forma tal
que aseguren la reflexión total de la luz conformada en un haz
directamente desde el láser 1, 2 a los espejos dicroicos 10, 11, y
sobre el eje óptico de la luz del láser reflejada de esta forma que
se permite que sea la luz del láser incidente de una longitud de
onda distinta, cuya luz del láser emanará del láser 2, 1 opuesto sin
reflexión. Esto hará posible, por ejemplo, el configurar el láser
1 de haz de soldadura y el láser 2 del haz de fusión con un ángulo
correspondiente al plano 14 de soldadura de puntos y trazos con el
mismo ángulo, sin poner en riesgo la destrucción de los láseres.
Dicha configuración es sensible en particular por razones de la
seguridad del lugar de trabajo, puesto que la mayor parte de la luz
del láser que penetra en las piezas de la plancha de metal 4, 5
puede estar interceptada de una forma dirigida por medio de un
absorbedor 15, 16.
La tercera realización a modo de ejemplo de un
aparato de acuerdo con la segunda exposición de la invención, cuya
realización se muestra en la figura 5b) difiere de la segunda
realización a modo de ejemplo mostrada en la figura 6a) en primer
lugar porque las capas selectivas 12, 13 son permeables a la
radiación de los láseres 1, 2 que están asociados directamente con
las mismas, y porque las mencionadas capas selectivas 12, 13
reflejan la radiación del láser de los láseres opuestos 2, 1. En la
forma correspondiente, el láser 1 del haz de soldadura y el láser 2
del haz de fusión están dispuestos en una línea sobre el eje óptico
del haz de soldadura o del haz de fusión. Las aberturas del láser 1
del haz de soldadura y del láser 2 del haz de fusión quedan
abarcadas por los diafragmas 17, 18, que impiden daños, por
ejemplo, en los elementos de conexión de los láseres 1, 2.
Adicionalmente, la figura 5b) muestra un sistema de lentes 19 del
láser 2 del haz de fusión.
En la tercera realización a modo de ejemplo,
mostrada en la figura 5b), la reflexión del láser 1 de la luz de
soldadura, cuya reflexión incide sobre el espejo dicroico 11, es
reflejada en un absorbedor 16, tal como se ha mostrado ya en forma
análoga en la figura 5a). De una forma que es distinta a la de la
segunda realización a modo de ejemplo mostrada en la figura 5a), la
luz del láser 2 del haz de fusión, cuya luz de láser incide sobre
el espejo dicroico 10 frente al láser 1 del haz de soldadura, no
está guiada hacia un absorbedor puro, sino que en su lugar está
guiada hacia un detector de luz de láser del haz de fusión, y en el
absorbedor 20, cuya señal de salida se utiliza para el control del
proceso.
En la cuarta realización a modo de ejemplo de un
aparato de acuerdo con la segunda exposición de la invención, cuya
realización se muestra en la figura 6a), los ejes ópticos del láser
1 del haz de soldadura y el láser 2 del haz de fusión se han
seleccionado de forma que se corresponda debidamente. Este diseño
hace que sea posible que el láser 2 de fusión, que está diseñado
como un láser de diodo, pueda conmutarse para activarlo antes de
que las piezas de la plancha metálica 4, 5 puedan entrar en la zona
del proceso, sin que ello ponga en compromiso la seguridad del
lugar de trabajo, con el fin de asegurar la estabilización del láser
2 de haz de fusión con antelación al comienzo de la soldadura.
En la quinta realización a modo de ejemplo,
mostrada en la figura 6b), la absorción del haz de láser de fusión
queda asegurada por un absorbedor adicional 21, que solo es preciso
en tanto que no tenga lugar el proceso de las piezas de la plancha
metálica 4, 5.
Claims (11)
1. Un método para el alisamiento de soldaduras
durante la soldadura por haz, en donde se produce una soldadura
entre dos componentes metálicos, al menos con un haz de soldadura en
el modo de soldadura profunda,
caracterizado porque el haz de soldadura
en el modo de soldadura profunda se lanza desde un lado de los
componentes metálicos, y al menos la raíz de la soldadura sobre el
lado de los componentes metálicos opuesto al lado desde el cual el
haz de soldadura es lanzado, siendo alisado por los medios de un haz
de fusión en el modo de conducción térmica.
2. Un método de acuerdo con la reivindicación
1,
caracterizado porque la intensidad del
haz de fusión se ajusta desde 5 x 10^{3} a 1 x 10^{6}
W/cm^{2}, y en particular desde 1 x 10^{4} a 6 x 10^{3}
W/cm^{2}.
3. Un método de acuerdo con la reivindicación 1
ó 2,
caracterizado porque el ancho de la
sección del haz de fusión se ajusta para que sea substancialmente
igual al ancho de la soldadura.
4. Un método de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 3,
caracterizado porque la longitud de la
sección del haz de fusión se ajusta a un valor que sea al menos el
doble del ancho de la sección del haz de fusión.
5. Un método de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 4,
caracterizado porque la sección del haz
de fusión se posiciona en la dirección de la soldadura, de forma tal
que al menos su parte más grande se sitúa por detrás de la sección
del haz de fusión.
6. Un aparato para el alisamiento de soldaduras
durante la soldadura por haz con un generador (1) de haz de
soldadura, produciéndose una soldadura en el modo de soldadura
profunda para llevar a cabo un método de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 5,
caracterizado porque se proporciona un
generador de haz de fusión (2) que provoca el alisamiento de la raíz
de la soldadura en el modo de conducción térmica para alisar la
raíz de la soldadura, en donde el generador (1) de haz de soldadura
y el generador (2) de haz de fusión están dispuestos de forma que
cuando el generador de haz de soldadura está dispuesto en un lado
de los componentes metálicos y su haz de soldadura es lanzado en el
modo de soldadura profunda desde un lado de los componentes
metálicos, el generador (2) de haz de fusión operará sobre el lado
de los componentes metálicos opuesto al lado sobre el cual habrá
sido lanzado el haz de soldadura en el modo de soldadura
profunda.
7. Un aparato de acuerdo con la reivindicación
6,
caracterizado porque el generador (2) del
haz de fusión es un láser de diodo.
8. Un aparato de acuerdo con la reivindicación
6,
caracterizado porque el generador (2) del
haz de fusión es un láser Nd:YAG o un láser CO_{2}.
9. Un aparato de acuerdo con una de las
reivindicaciones 6 a 8,
caracterizado porque los generadores (1,
2) de haz de soldadura y/o de fusión, que son de la forma de
láseres, comprenden un espejo dicroico (10, 11) dispuesto sobre el
eje del haz y conforme a la longitud de onda.
10. Un aparato de acuerdo con una de las
reivindicaciones 6 a 9,
caracterizado porque se dispone un
absorbedor (15, 21) para la luz del láser de haz de fusión sobre el
eje óptico del láser (2) del haz de fusión sobre el lado de la
fijación (3) de la pieza de trabajo que está apartada del láser (2)
del haz de fusión.
11. Un aparato de acuerdo con una de las
reivindicaciones 6 a 10,
caracterizado porque se encuentra
dispuesto un detector (20) del haz de fusión sobre el lado de la
fijación (3) de la pieza de trabajo que está apartada del generador
(2) del haz de fusión.
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