Mechanisms of the porosity formation during the fiber laser lap welding of aluminium alloy

Mecanismos de formación de porosidad durante el solapado por láser de fibra de una aleación de aluminio

Al unir las aleaciones de aluminio, uno de los mayores retos es la formación de porosidad, que deteriora las propiedades mecánicas de las soldaduras. En este estudio, se llevó a cabo la soldadura solapada de chapas metálicas de una aleación de aluminio 5754 con un espesor de 2 mm. Se investigaron los efectos de diversos parámetros de soldadura láser en la calidad de la soldadura. El contenido de porosidad se midió mediante inspecciones con rayos X. La clave es controlar la duración de la solidificación del baño de fusión. Cuando la duración de solidificación del baño de fusión es lo suficientemente grande, más burbujas pueden escapar del baño de fusión y menos permanecen como porosidad.

INTRODUCCIÓN

La reducción del peso de los vehículos ha sido objeto de gran atención en los últimos años debido a sus ventajas, como el bajo consumo de combustible, la facilidad de uso, la menor emisión de gases de efecto invernadero, etc. El material aluminio ofrece un elevado potencial de aligeramiento, lo que resulta especialmente interesante para la fabricación de automóviles.

Las recientes tendencias hacia la fabricación económica de estructuras de vehículos han llevado a la implementación de la unión solapada soldada por láser en lugar de la soldadura por puntos de resistencia debido a su bajo aporte de calor, alta velocidad de soldadura, alta penetración, fácil automatización, alta precisión, etc. [1, 2]. La porosidad es un problema grave en la soldadura láser de alta potencia de aleaciones de aluminio, porque deteriora las propiedades mecánicas, en particular la resistencia a la tracción y el alargamiento. Varios autores han informado sobre los índices de porosidad en las aleaciones de aluminio, y se ha investigado el mecanismo de formación de la porosidad.

Zhao et al. [3] estudiaron la influencia de diversos parámetros de soldadura en la formación de porosidad durante la soldadura por haz láser Nd:YAG de onda continua de placas delgadas de aleaciones de aluminio y magnesio. Los resultados experimentales mostraron que la inestabilidad del ojo de cerradura era la causa dominante de la formación de macroporosidades. A velocidades de soldadura más bajas y más altas, se generaban pocos o ningún poro. Sin embargo, según la investigación de Katayama et al. [4], se descubrió que el ojo de cerradura era susceptible de colapsarse a bajas velocidades de soldadura mediante la observación en tiempo real de la transmisión de rayos X.

Kim et al. [5] investigaron el grado de porosidad con diversos parámetros de soldadura láser durante la soldadura solapada por láser de chapas de Al 5052. Se observó que la porosidad disminuía cuando se reducía el aporte de calor.