Soldadura por láser

Ha habido muchas mejoras en la industria manufacturera en la última década que ha introducido una variedad de avances en tecnologías. Estos nuevos procesos ofrecen un resultado mucho más rápido con un mayor nivel de exactitud y precisión. Uno de estos métodos es la soldadura por láser. Hasta ahora, estábamos familiarizados con el corte por láser, ya que ha sido un método de corte popular durante años.

Sin embargo, la soldadura por láser es un mecanismo de soldadura bastante nuevo y poco a poco se está volviendo más y más preferido debido a sus ventajas. En el corte por láser, se utiliza un haz intenso de láser para cortar piezas de trabajo de metal estándar como acero dulce, acero inoxidable y aleaciones de acero. Entonces, si la viga es lo suficientemente fuerte como para penetrar a través de la superficie del metal, seguramente se puede usar para soldar 2 piezas juntas.

Hoy vamos a comprender la soldadura láser en detalle y ver qué tiene para ofrecer en términos de ventajas, tipos y posibles aplicaciones. Una vez que lea nuestra guía, tendrá mucha información sobre la soldadura láser, lo que sin duda es beneficioso tanto para un soldador principiante como para un soldador experimentado. Pero antes de llegar a las ventajas y desventajas del procedimiento, intentemos comprender en profundidad el proceso de soldadura por láser.

Comprensión de la soldadura por láser

La soldadura por láser o soldadura por rayo láser es un procedimiento avanzado de unión de metales en el que se fusionan 2 o más piezas de metal utilizando el calor generado con la ayuda de un rayo láser. Este es un método de unión de metales bastante avanzado, ya que es un proceso sin contacto que mantiene la herramienta intacta y a salvo de daños externos. Sin embargo, necesitará acceder a la pieza de trabajo que se va a soldar al menos desde un lado de la zona de soldadura.

En cuanto al proceso de soldadura en sí, es bastante similar a lo que sucede con los métodos de soldadura a base de llama como la soldadura con oxicorte o la soldadura MIG. La única diferencia clave aquí es la fuente del calor. En la soldadura láser, el calor se genera usando solo un haz intenso de láser que es capaz de derretir el material a ambos lados de la unión. Luego, el metal fluido se fusiona y forma una unión sólida.

En cuanto al rayo láser, existen algunas características que son las más importantes y pueden alterar los resultados del proceso de soldadura. En primer lugar, el rayo láser utilizado para la soldadura por láser es una luz monofásica con una longitud de onda monocromática. Por lo tanto, posee alta energía y crea un mayor efecto al contacto, calentando la superficie al instante. Además, el rayo láser tiene una baja divergencia para mejorar aún más el efecto.

Al igual que todos los demás tipos de procesos de soldadura, existen muchas variables en el proceso de soldadura por láser que son importantes para obtener cierto tipo de resultado. Existen diferentes tipos de rayos láser utilizados para el proceso y variaciones del proceso de soldadura en sí, lo que lo convierte en una opción viable para una amplia gama de aplicaciones.

Ventajas y desventajas de la soldadura por láser

Al igual que la mayoría de los otros procesos de soldadura populares, la soldadura por láser también tiene un puñado de ventajas y desventajas que debe tener en cuenta antes de implementar el proceso en su taller. Conocer los beneficios seguramente lo ayudará a reconocer si el proceso de soldadura por láser es realmente adecuado para su trabajo o no. En cuanto a las desventajas del proceso, siempre es mejor verificar las limitaciones de un proceso de antemano en lugar de experimentarlas en el trabajo.

1. Ventajas de la soldadura por láser

  • Una de las operaciones de soldadura más exactas y precisas.
  • El proceso se puede automatizar mediante software CAD y CAM.
  • Las soldaduras resultantes son suaves y no generan escoria.
  • El calor de soldadura se concentra en una zona de soldadura limitada.
  • Una de las tecnologías de soldadura más rápidas.
  • El riesgo de contaminación externa es mínimo.
  • Adecuado para soldar piezas de trabajo de metal, vidrio e incluso plástico.
  • Método rentable en general por unidad de área de soldadura.
  • Funciona bastante bien sin ningún material de relleno.

2. Desventajas de la soldadura por láser

  • La configuración inicial es muy costosa y no es adecuada para talleres más pequeños.
  • Se necesita una alineación perfecta antes de cada trabajo de soldadura.
  • El material de relleno necesario para ciertos trabajos tiene un costo elevado.
  • La configuración inicial es muy complicada y lleva mucho tiempo.
  • No es la mejor opción para soldar material grueso.
  • Los resultados de soldadura son un poco inciertos para las piezas de trabajo de aluminio y cobre.
  • Los costes de mantenimiento y funcionamiento son elevados.
  • Algunas piezas no permiten un enfriamiento rápido y generan defectos de soldadura.
  • Los componentes internos son muy frágiles y pueden dañarse fácilmente.

Clasificación de la soldadura por láser

Ahora que ha entendido qué es la soldadura por láser y cuáles son sus ventajas y limitaciones, echemos un vistazo a los diferentes tipos de procesos de soldadura por láser que se aplican comúnmente en la industria. Como mencionamos antes, los procesos de soldadura por láser tienen algunos parámetros intercambiables que producen diferentes tipos de resultados. En base a eso, hay 3 tipos principales de procesos de soldadura por láser que son la soldadura de condición, la soldadura por penetración y la soldadura de ojo de cerradura.

La diferencia clave entre estos tipos de soldadura por láser es la intensidad del calor o, más bien, la energía que el láser de trabajo impacta sobre la pieza de trabajo. Por lo tanto, también puede clasificar estos tipos como soldadura láser de energía baja, media y alta, respectivamente.

1. Soldadura por láser de conducción

La soldadura por láser de conducción es uno de los métodos básicos de soldadura que trabaja con bajos niveles de energía. Por lo tanto, el impacto sobre la pieza de trabajo también es mínimo y la penetración resultante es comparativamente poco profunda. Este método funciona mejor para trabajos donde no es necesaria una junta de alta resistencia. Si echa un vistazo a los resultados obtenidos por la soldadura por láser de conducción, se parece bastante a la de un proceso de soldadura eléctrica por puntos. Otro beneficio de la descarga de baja energía es que las soldaduras resultantes son limpias y suaves.

La soldadura por conducción se puede clasificar en 2 subtipos: calentamiento directo y transmisión de energía.

2. Calentamiento directo

En este método, la pieza de trabajo se calienta directamente utilizando la energía del láser. La superficie del metal comienza a derretirse una vez que el calor supera su temperatura de punto de fusión. Y debido a la conducción, las capas posteriores del metal también comienzan a fundirse, creando una unión entre las piezas de trabajo. Y una vez que la temperatura comienza a bajar, el metal se fusiona y finaliza el proceso de soldadura.

3. Transmisión de energía

En este método se utiliza un aditivo, que básicamente es un fluido o tinta que es capaz de recoger el calor del láser. La tinta absorbente de calor se esparce primero por la superficie superior de la junta y luego el láser impacta sobre la superficie.

La tinta simplemente genera calor una vez que entra en contacto con el láser, calentando el área de la pieza de trabajo cubierta con la tinta. La principal ventaja de este método es el control preciso de la disipación de calor, ya que puede mantener el calor concentrado solo sobre la superficie de la junta.

4. Soldadura por láser de penetración

La soldadura por láser de penetración es un tipo de soldadura por láser con un nivel de energía comparativamente más alto. También puede llamarlo soldadura láser de energía media considerando que los niveles de energía están por debajo del siguiente tipo. En la soldadura por láser de penetración, el nivel de penetración general del rayo láser es ligeramente mayor debido a los niveles de energía más altos. Por lo tanto, las soldaduras resultantes suelen ser más profundas que anchas. Sin embargo, los niveles de energía del rayo láser en el tipo de penetración aún no son lo suficientemente altos como para vaporizar el metal.

5. Soldadura láser de ojo de cerradura

El tipo de soldadura láser de ojo de cerradura requiere la mayor cantidad de energía en el rayo láser. También es una versión avanzada del modo de penetración, ya que en este método solo aumentan los niveles de energía del rayo láser, lo que lo convierte en la soldadura con rayo láser de alto nivel de energía. Las soldaduras resultantes en este proceso son considerablemente más profundas y muy estrechas. También provoca la vaporización de la superficie metálica debido al calentamiento excesivo y los altos niveles de energía.

¿Qué láseres se utilizan en la soldadura/corte por láser?

Además de los niveles de energía, los resultados de la soldadura láser también se pueden controlar cambiando el tipo de láser utilizado para el proceso. En lugar de unir 2 piezas, también puede implementar el corte por rayo láser cambiando el tipo de láser. Básicamente, existen 3 tipos de láseres que se usan comúnmente para la soldadura láser: láseres de gas, láseres sólidos y láseres de diodo. Esto es lo que necesita saber sobre los diferentes tipos de láseres que se utilizan para la soldadura y el corte con rayo láser.

1. Láseres de gas

Hay un par de subtipos diferentes disponibles con láseres de gas según el tipo de gas utilizado para la generación del láser. Sin embargo, el principio básico sigue siendo el mismo en todos los casos. Algunas configuraciones usan una mezcla de helio o nitrógeno para el láser, mientras que otras usan dióxido de carbono para el mismo. La característica importante de un láser de gas es que funciona con un principio de baja corriente y alto voltaje. Además de eso, también es necesario un medio de enlace para excitar la mezcla de gases. Carbón también se prefieren los láseres de dióxido para operaciones de láser de doble haz.

2. Láseres de estado sólido

Un láser de estado sólido, como sugiere su nombre, utiliza un medio sólido en lugar de un gas que se utiliza para los láseres de gas. Algunos de los ejemplos comunes de láseres de estado sólido son los láseres Nd:YAG o Ruby. Estos láseres generalmente funcionan a una longitud de onda de 1 μm y ofrecen una operación tanto pulsada como continua según los requisitos del trabajo. Incluso con el modo de operación pulsada, obtendrá resultados similares a los de la soldadura eléctrica por puntos, pero con niveles de penetración comparativamente más profundos. El nivel de energía de los láseres de estado sólido puede calibrarse entre 1 y 100 julios, mientras que el tiempo de pulso puede variar hasta 10 milisegundos.

3. Láseres de diodo

Los láseres de diodo son un tipo especial de láser que están específicamente diseñados para realizar trabajos de soldadura que no pueden ser realizados por otros tipos de láseres. Lo que es más importante, estos láseres están diseñados para materiales que no se pueden soldar con otros tipos de láseres. Los láseres de diodo se generan utilizando un diodo láser que es un dispositivo semiconductor, como un LED. Sin embargo, los niveles de intensidad y energía son significativamente más altos con un láser de diodo en comparación con un LED básico. También se puede controlar transportando el voltaje de entrada del semiconductor.

¿Qué metales permiten la soldadura láser?

Hay una gran cantidad de materiales que permiten la soldadura láser, aumentando así el área de aplicación del proceso. Y uno de los principales beneficios del uso de la soldadura por láser es que permite soldar 2 tipos diferentes de metales, lo que sería imposible con otros tipos de operaciones de soldadura. La compatibilidad de los materiales con la soldadura láser sigue aumentando en función de las nuevas y avanzadas variaciones del proceso. Hasta el momento, hay una gran cantidad de metales que pueden ofrecer resultados de soldadura confiables mediante soldadura láser, tales como:

  • Acero carbono
  • Aluminio
  • Titanio
  • Acero inoxidable
  • Aleaciones de acero
  • Níquel
  • Platino
  • Molibdeno

..y muchos otros se suman a la lista. Pero aunque el proceso de soldadura es compatible con una amplia gama de metales, los resultados generados no son similares para todas las variantes. Si está utilizando la misma configuración de soldadura láser para 2 materiales diferentes, los resultados seguramente variarán ya que las propiedades físicas y químicas de cada pieza de trabajo son bastante diferentes.

Aplicaciones de la soldadura por láser

Ahora que ha entendido a fondo el proceso de soldadura por láser, intentemos comprender sus áreas de aplicación y ver cuánto ha crecido el proceso en la industria en este momento. Como ya sabrá, la soldadura láser proporciona resultados de soldadura precisos al tiempo que ofrece un método de soldadura sin contacto para mantener segura la pieza de trabajo. Por lo tanto, es una alternativa de soldadura ideal para piezas de trabajo de primera calidad que deben soldarse con extrema precisión. Además, casi todos los tipos de trabajos de soldadura repetitivos se realizan mejor con soldadura láser, ya que el proceso es fácil de automatizar.

Aquí hay algunas industrias que tienen aplicaciones para la soldadura láser:

  • Partes automotrices intrincadas y su fabricación.
  • Artículos cosméticos como joyas.
  • Herramientas de ingeniería eléctrica como piezas de circuitos neumáticos o hidráulicos
  • Instrumentos medicos
  • Intercambiadores de calor metálicos, etc.

Conclusión

Esperamos que haya encontrado todo lo que ha estado buscando en soldadura láser en nuestra guía aquí. Dado que la soldadura por láser es un método de soldadura altamente beneficioso y popular, hemos logrado enumerar casi todos los aspectos importantes del proceso, como su principio de funcionamiento, tipos, aplicaciones, etc. Por lo tanto, puede comprender fácilmente el proceso de soldadura por láser en profundidad y usar la información a su favor. En caso de que no esté seguro acerca de alguno de los conceptos explicados en esta guía, considere comunicarse con nosotros a través de la sección de comentarios a continuación.

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