Soldadura por rayo láser | Piezas importantes y de trabajo | 4 ventajas

SOLDADURA POR HAZ LÁSER

¿Qué es la soldadura con rayo láser?

La soldadura por rayo láser (LBW) se refiere a una técnica de soldadura que se utiliza para unir piezas de metal o termoplásticos con la ayuda de un láser. El rayo láser genera una fuente concentrada de calor que ayuda a formar soldaduras estrechas y profundas con altas tasas de soldadura.

La soldadura por rayo láser se usa comúnmente en la industria automotriz para varias aplicaciones de alto volumen que utilizan automatización. Se basa principalmente en la soldadura por penetración o en modo de ojo de cerradura.

Láser utilizado para soldar. Fuente de imagen: TRUMPF GmbH + Co. KGLasertechnik06CC BY-SA 3.0

¿Cómo funciona una máquina de soldadura por rayo láser?

La máquina de soldadura por rayo láser viene con una alta densidad de potencia del orden de 1 MW / cm2. Como resultado de esto, el bajo peso al nacer forma pequeñas zonas afectadas por el calor con velocidades de enfriamiento y calentamiento muy altas. El tamaño del punto láser suele oscilar entre 0.2 mm y 13 mm. Para fines de soldadura, generalmente se prefieren tamaños más pequeños. La profundidad de penetración durante la soldadura es directamente proporcional a la potencia suministrada. La ubicación del punto focal también juega un papel en la determinación de la profundidad de penetración: la penetración es máxima cuando el punto focal se encuentra debajo de la superficie de la muestra.

El rayo láser utilizado puede ser continuo o pulsado dependiendo de la aplicación del sistema de soldadura. Para soldar materiales delgados como hojas de afeitar, se prefiere el uso de pulsos de milisegundos de duración. Para la soldadura de superficies profundas se utilizan generalmente sistemas láser continuos. LBW es una técnica multipropósito que puede soldar materiales como aceros al carbono, acero inoxidable, titanio, aceros HSLA y aluminio. 

¿Cuáles son las ventajas de la soldadura por rayo láser (LBW) sobre la soldadura por haz de electrones (EBW)?

  • La soldadura por haz de electrones (EBW) requiere un vacío completo para funcionar. Crear un vacío total puede ser difícil, por lo que se prefiere el uso de soldadura con rayo láser (LBW) (que también funciona en el aire).
  • El proceso de soldadura por rayo láser (LBW) se puede automatizar fácilmente con la ayuda de maquinaria robótica.
  • Los rayos X no se pueden generar en el proceso de soldadura con rayo láser (LBW).
  • La soldadura por haz de láser (LBW) proporciona una soldadura de mejor calidad en comparación con la soldadura por haz de electrones (EBW).

¿Cuáles son los equipos necesarios para la soldadura por rayo láser?

Láseres (amplificación de luz por emisión estimulada de radiación):

Generalmente, para la soldadura por rayo láser (LBW) se utilizan láseres de estado sólido como láseres rubí y láseres Nd: YAG y láseres de gas.  

Los láseres de estado sólido producen rayos láser que tienen longitudes de onda en el rango de 1 micrómetro. Se puede hacer que los láseres Nd: YAG funcionen en dos modos diferentes: pulsado y continuo. Los láseres Nd: YAG desempeñan un papel importante en una serie de propósitos de fabricación como el grabado, el grabado, el mejoramiento de la superficie metálica, el marcado de metales y plásticos y la soldadura y corte de acero o aleaciones o semiconductores. Los láseres Nd: YAG son cruciales para realizar varios procesos como el grabado, el mejoramiento de la superficie del metal, el grabado, el marcado de metales y plásticos y el corte / soldadura de acero o semiconductores.

Un láser Nd: YAG. Fuente de imagen: KkmurrayPowerlite NdYAGCC BY 3.0

Los láseres de gas incorporan el uso de fuentes de energía de baja corriente y alta tensión para suministrar la energía necesaria para excitar la mezcla de gas (helio o neón o dióxido de carbono) como medio láser. Dióxido de carbono o COLos láseres son capaces de proporcionar rayos láser continuos de alta potencia. Por eso se utiliza para soldar y cortar materiales como aleaciones, metal o vidrio. Dióxido de carbono o CO2 La longitud de onda de salida del láser depende del tipo de isótopo presente en el COmolécula. Para los isótopos más pesados, la longitud de onda de salida es más larga. 

Hoy en día, los láseres basados ​​en fibra óptica que proporcionan rayos láser continuos de alta potencia se consideran efectivos para varias aplicaciones industriales como la soldadura (especialmente la soldadura industrial robótica) y el corte de materiales como polímero, metal o vidrio. Los láseres basados ​​en fibra óptica son comparativamente más compactos que los láseres de estado sólido o de gas (de la misma potencia de salida) y generan un rayo láser de alta calidad con difracción limitada.

Automatización y fabricación asistida por ordenador (CAM):

Inicialmente, la soldadura con rayo láser se realizaba a mano sin la intervención de una computadora. Pero hoy en día, con varias tecnologías desarrolladas, la soldadura por rayo láser es asistida por computadoras. La fabricación asistida por computadora (CAM) implica una configuración programada de láseres que funciona automáticamente. Esto ha mejorado la calidad de fabricación y ha permitido una aplicación masiva a menores costos.

Brazos robóticos automatizados utilizados para soldadura. Fuente de imagen: Phasmatisnox Robots de soldadura FANUC de 6 ejesCC BY 3.0

¿Qué es la soldadura con rayo láser remoto?

Tradicionalmente, en las máquinas de soldadura por rayo láser, las salidas del láser seguían la costura con la ayuda de robots. Sin embargo, en los últimos tiempos, la soldadura por haz remoto se ha vuelto más popular. En esta técnica, el rayo láser se mueve a lo largo de la costura con la ayuda de un escáner láser. Este método no requiere un brazo robótico siguiendo la costura. La soldadura láser remota proporciona una soldadura más precisa a mayor velocidad.

soldadura por rayo láser
Un escáner láser. la flecha roja muestra la dirección del rayo láser. Fuente de imagen: Scanlab7Plexi GalvohalterCC BY-SA 3.0

Para obtener más información sobre los láseres de dióxido de carbono que se utilizan en la soldadura por rayo láser, visite https://lambdageeks.com/carbon-dioxide-laser/ y para la visita del láser Nd: YAG https://lambdageeks.com/ndyag-laser/

Sobre Sanchari Chakraborty

Soy un estudiante entusiasta, actualmente invertido en el campo de la Óptica Aplicada y la Fotónica. También soy miembro activo de SPIE (Sociedad internacional de óptica y fotónica) y OSI (Sociedad óptica de India). Mis artículos tienen como objetivo sacar a la luz temas de investigación científica de calidad de una manera simple pero informativa. La ciencia ha ido evolucionando desde tiempos inmemoriales. Por lo tanto, intento aprovechar la evolución y presentarla a los lectores.

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