Influência da energia de soldagem em uniões de lâminas finas através de laser pulsado de Nd:YAG

Abstract

A soldagem laser vem sendo utilizada como um importante processo de manufatura. Ela pode ser utilizada tanto no modo contínuo quanto no modo pulsado. No processo onde se utiliza laser pulsado é possível realizar soldas de costura em lâminas finas, através da sobreposição dos pulsos. Nesse caso a velocidade de soldagem é definida pela taxa de sobreposição, taxa de repetição e diâmetro do pulso. A soldagem de sobreposição de lâminas finas apresenta problemas típicos como distorção excessiva da junta soldada, falta de contato entre as lâminas a serem soldadas (presença de um gap de ar), perfuração da junta e presença de altos níveis de tensões residuais. O processo de laser pulsado é preferido em relação ao processo por laser contínuo, pois ele possibilita um melhor controle da energia de soldagem. O presente trabalho estudou a influência da energia do pulso, no caso processo de soldagem laser Nd:YAG, na soldagem de lâminas finas ( 100µm ) de aço inoxidável austenítico AISI 316L, utilizado no revestimento de sensores (que trabalham em ambiente corrosivo) da indústria sucroalcooleira. Utilizou-se energia de pulso de 1,0 a 2,25 Joules, com incremento de 0,25 Joules e largura temporal de 4 ms. As soldas foram realizadas com proteção gasosa de argônio. Foram realizadas análises macrográficas das juntas soldadas, através de secções transversais das mesmas e, ensaios de microdureza Vickers e ensaios de tração. Os resultados obtidos mostraram que o controle da energia do pulso, em processo de soldagem por laser de lâminas finas é de fundamental importância para a geração de juntas soldadas com boas propriedades mecânicas e livres de descontinuidades. O limite de resistência da junta soldada aumentou no início e depois sofreu um pequeno decréscimo em função do aumento da energia do pulso. O processo mostrou-se muito sensível à presença de gap entre as lâminas.

Laser beam welding has been used widely as an important manufacturing process. It can be performed using either pulsed or continuous lasers. A pulsed laser can be used to create weld seams in thin foils by means of overlapping pulses. Typical problems in lap joint welding of thin foils for sealing components in corrosive environment applications include excessive distortion, absence of intimate contact between couple, melt drop through and high level of residual stress. Pulsed laser processing is expected to be the method of choice because it allows more precise heat control compared with continuous laser processing. Experimental investigations were carried out using a pulsed neodymium: yttrium aluminum garnet laser welding to examine the influence of the pulse energy in the characteristics of the weld fillet. The pulse energy was varied from 1.0 to 2.25 J at an increment of 0.25 J and 4 ms pulse duration. The base material used for this study was the AISI 316L stainless steel foil with 100µm thickness. The welds were analyzed by optical microscopy, tensile shear tests and micro hardness. The results indicated that pulse energy control is of considerable importance for thin foil weld quality since it can generate good mechanical properties and discontinuities free weld joints. The ultimate tensile strength of the welded joints increased at first and then decreased with the pulse energy increasing. The process showed very sensitive to the gap between couple.