El láser como herramienta de soldadura se utilizó por primera vez en los años 60; luego fueron los láseres de cristal de rubí. La aplicación industrial activa de esta tecnología comenzó en los años 80: la potencia de los láseres de CO2 de laboratorio alcanzó los 25 kW, también se utilizaron láseres de disco y de estado sólido Nd-YAG para soldar.
En 1996, después de 4 años de investigación y pruebas, se completó el proyecto EuroLASER, que dio como resultado la aprobación del uso comercial de la soldadura por láser en la industria de la construcción naval.
El uso de máquinas de soldadura por láser en esta industria reduce los costos totales por un factor de dos y también tiene un impacto en el tiempo total del proceso. Por ejemplo, en el astillero Vosper Thornycroft del Reino Unido, las corbetas se habían construido un año más rápido precisamente debido a la introducción de la soldadura y el corte por láser en el proceso de producción. En Alemania, una tecnología similar en la construcción naval reduce el peso de los barcos hasta en un 30 %.
Mientras que en el pasado necesitaba enormes unidades láser para trabajar de manera eficiente, ahora, una máquina de soldadura láser pesa alrededor de 45 kg y cabe fácilmente en el maletero de un automóvil.
Pero estas no son las únicas características de los láseres. En este artículo explicaremos con más detalle las ventajas de la soldadura láser de iterbio, cómo funciona, con qué materiales, dónde y cómo se utiliza, y qué buscar al elegir una máquina de soldadura láser.
Ventajas de la soldadura láser y en qué se diferencia de los métodos tradicionales
Las principales ventajas de las máquinas de soldadura láser son la optimización, agilización y abaratamiento del proceso al tiempo que se reduce el peso de la construcción final. Por ejemplo, cuando se utilizó soldadura por láser para producir el Airbus A380, el peso de la aeronave se redujo en un 15 % en comparación con el modelo anterior A340 simplemente usando remaches soldados por láser en lugar de los remaches tradicionales. El consumo de queroseno por vuelo a través del Atlántico se ha reducido en 750 kg, lo que se prevé que ahorre 9 000 000 € en 25 años.
En aras de la claridad y la especificidad, citaremos las máquinas de soldadura láser de uno de los líderes del mercado mundial, Wattsan, como uno de los mejores fabricantes que combinan calidad, funcionalidad avanzada y asequibilidad.
Entonces, las ventajas de la soldadura láser incluyen:
- Calidad de soldadura. Las propiedades físicas y mecánicas de la soldadura después de la soldadura por láser son prácticamente idénticas a las del material original. No hay defectos tales como: bolsas de gas, aumento del grosor de la costura, deslustre y escoria.
- Pequeña zona afectada por el calor. Las propiedades de la radiación láser hacen posible soldar metal sin sobrecalentarlo o quemarlo, minimizando las distorsiones de deformación. Esto es especialmente cierto para los productos metálicos de paredes delgadas.
- Velocidad. En algunos casos, es hasta 4 veces más rápido que los métodos de soldadura convencionales. La velocidad promedio de soldadura láser es de 1 a 10 m/min, realizándose la soldadura en una sola pasada.
- No hay necesidad de procesamiento adicional . En particular, no hay necesidad de preparación de bordes o pretratamiento y postratamiento.
- Versatilidad. La máquina de soldadura láser es adecuada para la mayoría de los metales y plásticos. Se puede configurar rápidamente para material nuevo. La soldadura láser es fácil de integrar en el proceso de producción.
- Fácil de dominar. La soldadura por láser no requiere conocimientos ni experiencia profundos: incluso un principiante se adentrará rápidamente en el proceso gracias a los modos preestablecidos para diferentes materiales y configuraciones para la trayectoria del rayo láser para diferentes tareas, que imitan automáticamente los movimientos del electrodo de los tipos tradicionales de soldadura. soldadura.
- No se requiere alambre de relleno. Las estructuras con un espacio de 0,3 mm o menos se pueden soldar sin alambre de relleno con una máquina de soldadura láser. Las piezas cortadas en las máquinas de corte de metal por láser de Wattsan están especialmente bien soldadas. Obtenga más información sobre las cortadoras láser de metal .
- Seguridad. La soldadura láser es mucho más segura en comparación con los métodos de soldadura tradicionales, ya que no hay liberación de metal fundido ni chispas peligrosas durante la operación. También hace que las condiciones de trabajo sean más cómodas.
- Soldadura, limpieza y corte 3 en 1. Algunas máquinas de soldadura láser, como la Wattsan Laser Weld A1500 , combinan tres funciones: soldadura láser, limpieza y corte. Esta versatilidad permite simplificar y agilizar algunos procesos productivos.
Cómo funciona la soldadura láser
Se genera un rayo láser en la fuente utilizando diodos de bombeo. Luego, a lo largo de la fibra óptica, el haz pasa en un medio activo con una reflexión cercana al 100% a una pistola de soldadura láser donde se instala una lente de enfoque. Después de enfocar, el haz alcanza una densidad espectral de potencia extremadamente alta.
El espesor máximo de soldadura láser depende de la potencia del emisor. El grosor mínimo se mide en décimas o incluso centésimas de milímetro, según el material, y se produce con un desenfoque deliberado.
La pistola de soldar tiene espejos eléctricos especiales que pueden guiar el rayo láser para simular la trayectoria de la soldadura. Mientras que la soldadura tradicional requiere un soldador experimentado para hacer esto, la soldadura láser simplemente requiere que la pistola se guíe uniformemente en línea recta.
La soldadura láser tiene varios modos de trayectoria del haz:
- v,
- Al revés,
- Circular,
- C,
- Cuadrado,
- Zigzag.
- Figura 8
- j
- T
- Paso recto
Cada tipo de ruta se utiliza para tareas específicas, ya sea para soldadura convencional, soldadura en ángulo, remachado u otras tareas.
La soldadura láser generalmente se lleva a cabo en un entorno de gas, que no solo crea un entorno protector para la soldadura, sino que también enfría la boquilla y la lente protectora. Para este propósito se utilizan nitrógeno, helio y argón. El consumo de gas en la soldadura láser es mucho más económico que en la soldadura tradicional.
¿Qué se puede hacer con una máquina de soldadura láser?
Dado que la soldadura láser es una tecnología bastante costosa, es más adecuada para grandes aplicaciones, como las industrias química, nuclear, de petróleo y gas, aeroespacial, militar, médica, automotriz y de construcción naval.
La tecnología se está volviendo gradualmente más asequible, por lo que también se está utilizando en otras aplicaciones más pequeñas. Sin embargo, la soldadura por láser sigue siendo una solución costosa para uso personal.
Materiales que se pueden soldar con una máquina de soldadura láser:
- acero carbono,
- acero de baja aleación,
- aleaciones estructurales de alta resistencia,
- Aceros inoxidables,
- aleaciones de aluminio, cobre y latón,
- titanio,
- plástica,
- materiales disímiles.
Tipos de soldaduras a realizar:
- junta a tope,
- junta de borde,
- unión en T,
- Junta de solape,
- junta de esquina.
Criterios para elegir una máquina de soldadura láser.
Si ha decidido comprar una soldadora láser, vale la pena mirar la potencia del emisor, la funcionalidad y usabilidad de la pistola de soldar, las opciones de software, el método de enfriamiento y la compatibilidad con los alimentadores de alambre de relleno.
Emisor de soldadura láser y su potencia.
La potencia determina el espesor que la soldadora láser podrá soldar con buena calidad. Los espesores de soldadura específicos de los materiales básicos se muestran en la siguiente tabla.
|
Material |
1000W |
1500W |
2000W |
|
Acero carbono |
3mm |
4mm |
5mm |
|
Acero inoxidable |
|||
|
Aluminio |
|||
|
Cobre |
1 milímetro |
1,5mm |
2 milímetros |
Pistola de soldadura láser y sus funciones.
La pistola láser es liviana, por lo que es fácil de trabajar durante largos períodos sin interrupción en cualquier posición, incluso en lugares de difícil acceso.
Debido al cabezal de doble motor, las pistolas de soldadura láser de Wattsan pueden simular trayectorias de soldadura especiales diseñadas para diferentes tareas.
El ancho de la costura es ajustable de 0,1 a 5 mm. La longitud de la fibra es de 5 metros de serie, pero se pueden fabricar de 10, 15 o 20 metros.
Algunos modelos avanzados, como el Laser Weld A1500 , también permiten que la soldadura láser se utilice como cortadora láser y máquina de limpieza láser.
alimentador de alambre de relleno
Para soldar sin hilo de relleno, las piezas deben encajar bien. Puede trabajar sin alambre de relleno si el espacio entre las partes no supera los 0,3 mm.
Cualquier alimentador de alambre con un diámetro de 0,8, 1,0, 1,2 y 1,6 mm es adecuado para las máquinas de soldadura Wattsan, y la pistola de soldadura también está adaptada para esto.
Software, características y rango de configuraciones para soldadura láser
Las máquinas de soldadura láser Wattsan tienen:
- interfaz fácil de usar, con todas las configuraciones mostradas en la pantalla;
- 70 parámetros de soldadura preestablecidos para diferentes metales y espesores;
- la posibilidad de guardar sus propios ajustes de parámetros para las tareas más frecuentes (puede cambiar el porcentaje de potencia, la frecuencia de la radiación láser de 50 a 30 000 Hz, la frecuencia de repeticiones de los patrones de trayectoria de soldadura, el ciclo de carga, también conocido como deber ciclo y otros parámetros)
- control de la configuración/forma de la soldadura
- el gas y el rayo láser se controlan a través de la pistola de soldar
- ajuste del ancho de la costura en el rango de 0,5-5 mm
- Control de presión de gas programado.
Enfriamiento de soldadura láser
La refrigeración más habitual para las máquinas de soldadura por láser es un enfriador integrado en la carcasa con dos circuitos: uno para la refrigeración del emisor y otro para la refrigeración de la pistola de soldadura. La ventaja de la refrigeración por agua es que puede soldar continuamente durante todo el día.
El enfriamiento por aire requiere paradas periódicas del trabajo para normalizar la temperatura, pero la práctica demuestra que tales interrupciones suelen ser naturales e inevitables durante el proceso de soldadura.
La principal ventaja de la soldadura refrigerada por aire es su compacidad. Si planea comprar una máquina de soldadura láser, compare la Wattsan Laser Weld 1000 enfriada por agua con la Wattsan Laser Weld A1500 enfriada por aire. El primer modelo pesa 180 kg y tiene unas dimensiones de 1120x550x1120 mm, mientras que el segundo, el modelo refrigerado por aire, pesa solo 45 kg y tiene unas dimensiones casi la mitad: 650x300x621 mm.
Conclusiones
La soldadura láser supera a los métodos tradicionales de soldadura por un factor de 3 a 4, con una costura que es perfectamente plana y suave y tiene propiedades idénticas al material original. Es por eso que la soldadura láser es el futuro de cualquier industria donde se necesite tecnología de soldadura.
Si desea comprar una máquina de soldadura por láser, es importante no solo elegir la máquina adecuada, sino también ponerse en contacto con una empresa confiable.
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