Máquina de solda a laser. Vantagens, princípio de funcionamento, critérios de seleção

O laser como ferramenta de soldagem foi usado pela primeira vez na década de 60; depois foram os lasers de cristal de rubi. A aplicação industrial ativa desta tecnologia começou na década de 80: a potência dos lasers de CO2 de laboratório atingiu 25 kW, também foram usados lasers de estado sólido e de disco Nd-YAG para soldagem.

Em 1996, após 4 anos de pesquisas e testes, foi concluído o projeto EuroLASER, que resultou na aprovação do uso comercial da soldagem a laser na indústria naval.

O uso de máquinas de solda a laser nesta indústria reduz os custos totais em um fator de dois e também tem um impacto no tempo geral do processo. Por exemplo, no Reino Unido, no estaleiro Vosper Thornycroft, as corvetas foram construídas um ano mais rápido, precisamente devido à introdução da soldagem e corte a laser no processo de produção. Na Alemanha, tecnologia semelhante na construção naval reduz o peso dos navios em até 30%.

Enquanto no passado você precisava de enormes unidades de laser para trabalhar com eficiência, agora uma máquina de solda a laser pesa cerca de 45 kg e cabe facilmente no porta-malas de um carro.

Mas essas não são as únicas características dos lasers. Neste artigo, explicaremos com mais detalhes as vantagens da soldagem a laser de itérbio, como funciona, com quais materiais, onde e como é usado e o que observar ao escolher uma máquina de solda a laser.

Vantagens da soldagem a laser e como ela difere dos métodos tradicionais

As principais vantagens das máquinas de solda a laser são a otimização, agilização, barateamento do processo e redução do peso da construção final. Por exemplo, quando a soldagem a laser foi usada para produzir o Airbus A380, o peso da aeronave foi reduzido em 15% em comparação com o modelo anterior A340 simplesmente usando rebites soldados a laser em vez da rebitagem tradicional. O consumo de querosene por voo de travessia do Atlântico foi reduzido em 750 kg, o que representa uma economia de € 9.000.000 em 25 anos.

Por uma questão de clareza e especificidade, citaremos as máquinas de solda a laser de um dos líderes mundiais de mercado, Wattsan, como um dos melhores fabricantes para combinar qualidade, funcionalidade avançada e acessibilidade.

Assim, as vantagens da soldagem a laser incluem:

• Qualidade de soldagem. As propriedades físicas e mecânicas da solda após a soldagem a laser são praticamente idênticas às do material original. Não há defeitos como: bolsas de gás, aumento da espessura da costura, manchas e escórias.
• Pequena zona afetada pelo calor. As propriedades da radiação laser tornam possível soldar o metal sem superaquecê-lo ou queimá-lo, minimizando as distorções de dobra. Isso é especialmente verdadeiro para produtos de metal de paredes finas.
• Velocidade. Em alguns casos, é até 4 vezes mais rápido que os métodos de soldagem convencionais. A velocidade média de soldagem a laser é de 1 a 10 m/min, com soldagem feita em um único passe.
• Não há necessidade de processamento adicional . Em particular, não há necessidade de preparação de borda ou pré-tratamento e pós-tratamento.
• Versatilidade. A máquina de solda a laser é adequada para a maioria dos metais e plásticos. Pode ser rapidamente configurado para novos materiais. A soldagem a laser é fácil de integrar no processo de produção.
• Fácil de dominar. A soldagem a laser não requer conhecimento profundo ou experiência: mesmo um iniciante entrará rapidamente no processo graças aos modos predefinidos para diferentes materiais e configurações para a trajetória do feixe de laser para diferentes tarefas, que imitam automaticamente os movimentos do eletrodo de tipos tradicionais de soldagem Soldagem.
• Nenhum fio de enchimento necessário. Estruturas com folga de 0,3 mm ou menos podem ser soldadas sem arame de adição por uma máquina de solda a laser. As peças cortadas nas máquinas de corte de metal a laser Wattsan são especialmente bem soldadas. Leia mais sobre cortadores de metal a laser .
• Segurança. A soldagem a laser é muito mais segura em comparação com os métodos de soldagem tradicionais, pois não há liberação de metal fundido ou faíscas perigosas durante a operação. Também torna as condições de trabalho mais confortáveis.

• Solda, limpeza e corte 3 em 1. Algumas máquinas de solda a laser, como a Wattsan Laser Weld A1500, combinam três funções: solda a laser, limpeza e corte. Esta versatilidade permite simplificar e agilizar alguns processos produtivos.

Como funciona a soldagem a laser

Um feixe de laser é gerado na fonte usando diodos de bomba. Em seguida, ao longo da fibra óptica, o feixe passa em um meio ativo com reflexão próxima a 100% para uma pistola de solda a laser onde é instalada uma lente de focalização. Após o foco, o feixe atinge uma densidade espectral de potência extremamente alta.

A espessura máxima da soldagem a laser depende da potência do emissor. A espessura mínima é medida em décimos ou mesmo centésimos de milímetro, dependendo do material, e ocorre com desfocagem deliberada.

A pistola de soldagem possui espelhos especiais operados eletricamente que podem guiar o feixe de laser para simular o caminho da solda. Enquanto a soldagem tradicional requer um soldador experiente para fazer isso, a soldagem a laser simplesmente requer que a pistola seja guiada uniformemente em linha reta.

A soldagem a laser possui vários modos de trajetória do feixe:

• V,
• De cabeça para baixo,
• Circular,
• C,
• Quadrado,
• Ziguezague.
• Figura 8
• J
• T
• Passo reto

Cada tipo de caminho é usado para tarefas específicas, seja para soldagem convencional, soldagem de ângulo, rebitagem ou outras tarefas.

A soldagem a laser geralmente ocorre em um ambiente de gás, o que não apenas cria um ambiente protetor para a soldagem, mas também esfria o bocal e a lente protetora. Nitrogênio, hélio e argônio são usados para essa finalidade. O consumo de gás na soldagem a laser é muito mais econômico do que na soldagem tradicional.

O que pode ser feito com uma máquina de solda a laser

Como a soldagem a laser é uma tecnologia bastante cara, ela é mais adequada para grandes aplicações, como indústrias químicas, nucleares, de petróleo e gás, aeroespaciais, militares, médicas, automotivas e de construção naval.

A tecnologia está gradualmente se tornando mais acessível, por isso também está sendo usada em outras aplicações menores. No entanto, a soldagem a laser ainda é uma solução cara para uso pessoal.

Materiais que podem ser soldados com uma máquina de solda a laser:

• Aço carbono,
• aço de liga leve,
• ligas estruturais de alta resistência,
• aços inoxidáveis,
• ligas de alumínio, cobre e latão,
• titânio,
• plásticos,
• materiais diferentes.

Tipos de soldas a serem executadas:

• junta de bunda,
• junta de borda,
• junta em T,
• junta sobreposta,
• junta de canto.

Critérios para escolher uma máquina de solda a laser

Se você decidiu comprar uma solda a laser, vale a pena observar a potência do emissor, a funcionalidade e usabilidade da pistola de solda, as opções de software, o método de resfriamento e a compatibilidade com alimentadores de arame de enchimento.

Emissor de soldagem a laser e sua potência

A potência determina a espessura que a máquina de solda a laser poderá soldar com boa qualidade. As espessuras de soldagem específicas dos materiais básicos são mostradas na tabela abaixo.

Pistola de solda a laser e suas funções

A pistola laser é leve, por isso é fácil trabalhar por longos períodos sem interrupção em qualquer posição, mesmo em locais de difícil acesso.

Devido ao cabeçote de motor duplo, as pistolas de solda a laser Wattsan são capazes de simular caminhos de solda especiais projetados para diferentes tarefas.

A largura da costura é ajustável de 0,1 a 5 mm. O comprimento da fibra é de 5 metros como padrão, mas pode ser feito de 10, 15 ou 20 metros.

Alguns modelos avançados, como o Laser Weld A1500 , também permitem que a soldagem a laser seja usada como cortadora a laser e máquina de limpeza a laser.

Alimentador de fio de enchimento

Para soldar sem fio de enchimento, as peças devem se encaixar bem. Você pode trabalhar sem fio de enchimento se a folga entre as peças não for superior a 0,3 mm.

Qualquer alimentador de arame com diâmetro de 0,8, 1,0, 1,2 e 1,6 mm é adequado para máquinas de solda Wattsan, e a pistola de solda também é adaptada para isso.

Software, recursos e variedade de configurações para soldagem a laser

As máquinas de solda a laser Wattsan possuem:

• interface amigável, com todas as configurações exibidas na tela;
• 70 parâmetros de soldagem predefinidos para diferentes metais e espessuras;
• a possibilidade de salvar suas próprias configurações de parâmetros para as tarefas mais frequentes (você pode alterar a porcentagem de potência, a frequência da radiação laser de 50 a 30 000 Hz, a frequência de repetições dos padrões de trajetória de soldagem, o ciclo de carga, também conhecido como dever ciclo e outros parâmetros)
• controle da configuração/forma da solda
• o gás e o feixe de laser são controlados através da pistola de soldagem
• ajuste da largura da costura na faixa de 0,5-5 mm
• controle de pressão de gás programado.

Resfriamento da soldagem a laser

O resfriamento mais comum para máquinas de solda a laser é um resfriador embutido na carcaça com dois circuitos: um para resfriar o emissor e outro para resfriar a tocha de solda. A vantagem do resfriamento a água é que você pode soldar continuamente 24 horas por dia.

O resfriamento a ar requer paradas periódicas de trabalho para normalizar a temperatura, mas a prática mostra que tais interrupções são na maioria das vezes naturais e inevitáveis durante o processo de soldagem.

A principal vantagem da soldagem refrigerada a ar é sua compacidade. Se você está planejando comprar uma máquina de solda a laser, compare o Wattsan Laser Weld 1000 refrigerado a água com o Wattsan Laser Weld A1500 refrigerado a ar. O primeiro modelo pesa 180 kg e tem dimensões de 1120x550x1120 mm, enquanto o segundo, o modelo refrigerado a ar, pesa apenas 45 kg e tem quase metade do tamanho: 650x300x621 mm.

Conclusões

A soldagem a laser supera os métodos tradicionais de soldagem por um fator de 3 a 4, com uma costura perfeitamente plana e lisa e com propriedades idênticas ao material original. É por isso que a soldagem a laser é o futuro de qualquer indústria onde a tecnologia de soldagem é necessária.

Se você deseja comprar uma máquina de solda a laser, é importante não apenas escolher a máquina certa, mas também entrar em contato com uma empresa confiável.

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