Buscar
Cierra este cuadro de búsqueda.

¿Qué es la soldadura láser?

¿Qué es la soldadura láser?

¿Qué es la soldadura láser?

La soldadura láser es un proceso que utiliza un rayo láser de alta precisión para unir metales o termoplásticos para formar una soldadura. Como tal fuente de calor concentrada, la soldadura láser puede soldar materiales delgados a altas velocidades de soldadura. Sin embargo, en materiales más gruesos, se pueden producir soldaduras estrechas y profundas entre piezas de bordes cuadrados.
Tabla de contenido
Máquina de soldadura láser

¿Qué es la soldadura láser?

La soldadura por láser o soldadura por rayo láser (LBW) es un proceso que utiliza una fuente de calor concentrada en forma de láser para fundir materiales que se fusionan a medida que se enfrían. La soldadura láser es un proceso versátil porque puede soldar materiales delgados rápidamente mientras forma soldaduras estrechas y profundas en materiales más gruesos.
La soldadura láser utiliza un rayo láser de alta precisión para fundir metales y termoplásticos, por lo que la exactitud y la precisión del proceso dan como resultado una baja distorsión térmica, lo que lo hace ideal para soldar materiales sensibles. Este proceso suele estar automatizado, lo que permite altas tasas de soldadura.
Si bien las máquinas de soldadura por láser cuestan más que los procesos de soldadura tradicionales, los costos operativos son más bajos porque la soldadura por láser no requiere necesariamente material de relleno ni procesamiento posterior adicionales. Además, las velocidades de soldadura más altas permiten producir más piezas por hora. La tecnología de soldadura láser es significativamente diferente de los procesos tradicionales de soldadura por arco, como TIG, MIG y SMAW. Las aplicaciones de soldadura modernas utilizan robots programables con óptica avanzada para identificar un área en la pieza de trabajo.
Máquina de soldadura láser

Tipos de soldadura láser

La soldadura láser opera en dos modos diferentes: soldadura por conducción de calor y soldadura de orificio profundo. Todos tienen principios operativos únicos adecuados para aplicaciones específicas, y el modo en que el rayo láser interactúa con el material que está soldando dependerá de la densidad de potencia a la que el rayo golpea la pieza de trabajo.

Soldadura por conducción de calor

En este método, se usa un rayo láser enfocado para derretir la superficie del sustrato. Este proceso generalmente se realiza con un láser de baja potencia por debajo de 500W y se utiliza principalmente para producir soldaduras que no requieren una alta fuerza de soldadura. Cuando la junta se enfría y solidifica, produce una soldadura precisa y suave. Las soldaduras creadas con métodos de transferencia de calor generalmente no requieren ningún acabado adicional y están listas para usar.
En los métodos de soldadura por conducción de calor, la energía ingresa a la zona de soldadura solo por conducción de calor, lo que limita la profundidad de la soldadura, por lo que el proceso es ideal para unir materiales delgados. Este tipo de soldadura se usa a menudo para soldaduras visibles donde se desea estética.
Hay dos subcategorías de soldadura por conducción de calor:
  • Calentamiento directo: la capacidad de aplicar un rayo láser directamente a una superficie metálica.
  • Transferencia de energía: se aplica tinta absorbente a la costura para absorber la energía aplicada por el rayo láser.

Soldadura de agujeros profundos

Ejecutar el proceso en modo de soldadura de orificio profundo produce soldaduras estrechas y profundas con una estructura uniforme. Durante este proceso, el rayo láser calienta el metal de tal manera que se evapora de la superficie de contacto y penetra profundamente en el metal. Esto no solo derrite el metal sino que también lo vaporiza, creando una cavidad estrecha llena de vapor llamada cavidad de ojo de cerradura o capilar de vapor. A medida que el rayo láser atraviesa la pieza de trabajo, se llena de metal fundido. La soldadura de ojo de cerradura es un proceso de alta velocidad, por lo tanto, la deformación y la formación de la zona afectada por el calor se mantienen al mínimo.
Máquina de soldadura láser

Proceso de soldadura láser

La soldadura láser funciona mediante el uso de un láser de densidad de alta potencia para aplicar calor a la unión entre dos superficies metálicas. El material se derretirá en las costuras y permitirá la fusión entre los metales a medida que se solidifica.
La soldadura por láser generalmente la realizan robots de soldadura que pueden aplicar grandes cantidades de energía a alta velocidad y con precisión, guiados por fibras ópticas flexibles. Esto da como resultado la fusión de una cantidad suficiente de metal en la unión para producir una soldadura estrecha con una distorsión mínima. Las máquinas de soldadura por láser portátiles son una excelente alternativa a las máquinas industriales voluminosas, pero la seguridad de las soldadoras por láser puede verse comprometida y requiere el uso de equipo de protección especializado.
El proceso de soldadura se puede realizar en condiciones atmosféricas, pero para materiales más reactivos se recomienda una protección de gas inerte para eliminar el riesgo de contaminación. Similar a la soldadura por haz de electrones, la soldadura por láser se puede realizar en vacío, pero no se consideró económicamente viable. Por lo tanto, las soldadoras láser están equipadas con boquillas de gas que suministran gas inerte al área de soldadura.
Muchas aplicaciones de soldadura láser no requieren material de relleno adicional. Sin embargo, algunos materiales y aplicaciones desafiantes requieren materiales de relleno para producir soldaduras satisfactorias. Agregar material de relleno mejora el perfil de la soldadura, reduce el agrietamiento por solidificación, imparte mejores propiedades mecánicas a la soldadura y permite un ajuste de la junta más preciso. El material de relleno puede estar en forma de polvo o alambre de relleno. Sin embargo, dado que el polvo es generalmente más caro para la mayoría de los materiales, es más común utilizar material de alambre. Los cuatro tipos más comunes de uniones utilizadas con la soldadura láser son las soldaduras a tope, las soldaduras de brida de borde, las soldaduras de solape de relleno y las soldaduras de solape.
La soldadura láser se puede realizar en una variedad de materiales metálicos, incluidos acero dulce, acero inoxidable, aluminio, titanio y más. Por lo general, no se recomienda la soldadura láser de acero con alto contenido de carbono debido a la rápida velocidad de enfriamiento y la tendencia a agrietarse.
Máquina de soldadura láser

Tipo de láser

Máquinas de soldadura láser para los procesos de soldadura se dividen principalmente en 3 tipos: láser de gas (CO2), láser de estado sólido y láser de fibra.

Láser de gas (CO2)

La fuente láser de CO2 es un gas mixto, en el que el CO2 es el componente principal, y además hay nitrógeno y helio. Estos láseres se pueden operar en modo continuo o pulsado a bajas corrientes y altos voltajes para excitar las moléculas de gas. Los láseres de CO2 también se utilizan en casos especiales, como la soldadura láser de doble haz, donde se generan dos haces y se disponen en serie o uno al lado del otro.

Láser de estado sólido

Los láseres de estado sólido utilizan tecnología de estado sólido bombeado por diodos (DPSS) para bombear minerales como rubí, vidrio o itrio, aluminio y granate (YAG) o cristales de vanadato de itrio (YVO4) a través de diodos láser para producir luz láser. Estos láseres funcionan en modo de onda continua o haz pulsado. El modo de pulso produce una unión similar a una soldadura por puntos pero con penetración total. En comparación con los láseres de fibra modernos, este tipo de láser tiene muchas desventajas, pero no podemos negar que los láseres de estado sólido aún tienen una excelente estabilidad y calidad del haz, así como una alta eficiencia.
Los láseres basados en semiconductores también están en estado sólido, pero generalmente se consideran una clase diferente a los láseres de estado sólido. Estos láseres sólo sirven para proyectos más pequeños y económicos. Sin embargo, a veces se utilizan para soldar en zonas de difícil acceso porque el equipo es más compacto. La calidad del haz es mucho peor que la de otros tipos de láseres, por lo que no es común en entornos industriales.

Láser de fibra

Los láseres de fibra son una nueva clase de láseres de estado sólido que ofrecen mayor potencia láser, mejor calidad y un funcionamiento más seguro. En un láser de fibra, el rayo láser se produce cuando la fibra absorbe la luz sin procesar del diodo láser de bombeo. Para lograr esta transición, la fibra se dopa con elementos de tierras raras. Mediante el uso de diferentes elementos dopantes, es posible generar rayos láser con una amplia gama de longitudes de onda, lo que hace que los láseres de fibra sean ideales para una variedad de aplicaciones, incluidas la soldadura por láser y el corte por láser. Sin embargo, vale la pena señalar que los cabezales de corte láser estándar no se pueden usar para soldar, y los cabezales de soldadura láser no pueden cumplir con los requisitos de calidad y velocidad de corte de la mayoría de las aplicaciones industriales.
Máquina de soldadura láser

¿Cuáles son las pautas de seguridad para usar soldadura láser?

Aunque una soldadora láser portátil es fácil de usar y tiene características de seguridad integradas, es importante recordar que es una poderosa pieza de equipo industrial. Cuando trabaje en una máquina de soldadura láser, tenga en cuenta que el rayo láser puede ser peligroso para el cuerpo y los ojos. Los rayos de soldadura láser son luz invisible, por lo que no puede confiar en las señales visuales para su seguridad.
Aunque las máquinas de soldadura por láser son láseres de clase IV y las características de seguridad están integradas en el sistema, también se deben implementar los requisitos de seguridad de la soldadura tradicional al establecer un programa de seguridad por láser. Aquí hay algunas reglas generales a seguir:
  • Use ropa no inflamable, mangas largas o un traje de soldadura. Cualquier persona que se encuentre en un área controlada por láser debe usar equipo de protección personal, incluidos anteojos de seguridad para láser apropiados para el tipo de láser y un casco de soldadura convencional.
  • Siga los procedimientos de seguridad de operación, teniendo en cuenta que la luz láser puede reflejarse.
  • Nunca opere una máquina de soldadura láser portátil hasta que esté completamente familiarizado con los requisitos y procedimientos de seguridad documentados en el manual del equipo proporcionado por el fabricante.
Alimentador automático de alambre

Ventajas de la soldadura láser

  • Excelente calidad de soldadura debido a la baja entrada de calor y al control preciso de la potencia del láser.
  • Alta velocidad de soldadura y bajo costo unitario.
  • Mayores profundidades de soldadura forman soldaduras de alta resistencia.
  • Permite combinaciones de materiales de soldadura que no pueden unirse por otros métodos.
  • El equipo de soldadura simple permite soldar en condiciones especiales.
Máquina de soldadura láser Alimentador automático de alambre

Desventajas de la soldadura láser

  • La inversión inicial es alta.
  • Las tolerancias estrictas requieren un ajuste perfecto de la pieza de trabajo y una alineación láser.
  • Los materiales con alta reflectividad y conductividad (aluminio y cobre) pueden producir resultados de soldadura complejos (en el caso de los láseres de CO2).
  • La solidificación rápida puede resultar en porosidad y fragilidad.
  • La óptica láser es muy frágil y puede dañarse fácilmente.
Muestra de soldadura láser

Soldadura híbrida láser

La soldadura híbrida láser combina los métodos de soldadura de arco eléctrico y rayo láser. Los dos métodos de soldadura actúan en la misma área de soldadura al mismo tiempo, por lo que el efecto de soldadura tiene las ventajas de la soldadura por arco y rayo láser, creando un proceso de soldadura único. Aunque la soldadura láser se puede usar junto con casi cualquier proceso de soldadura por arco, hay algunos procesos que se destacan y se usan con más frecuencia.
Hay tres tipos principales de soldadura híbrida láser:
  • Soldadura aditiva MIG (a menudo sinónimo de soldadura híbrida láser)
  • Soldadura aditiva TIG
  • Soldadura por arco de plasma
El proceso de soldadura híbrida ofrece la penetración profunda de la soldadura láser y un perfil de tapa de soldadura comparable a los procesos de soldadura por arco. El uso de gas de protección y otros consumibles de soldadura por arco permite un mejor control de las características de la soldadura que la propia soldadura láser. La soldadura híbrida por láser es, sin duda, un proceso emergente que se utilizará cada vez más en las industrias de construcción naval, ferroviaria, automotriz y grandes proyectos de soldadura de tuberías en el futuro.

Preguntas frecuentes

¿La soldadura láser necesita gas?
Los láseres se pueden realizar con o sin gas, según la aplicación y el material que se está soldando. En algunos casos, se puede usar un gas protector como argón, helio o nitrógeno para crear una atmósfera protectora alrededor del área de soldadura. Esto es especialmente importante cuando se sueldan materiales sensibles a la oxidación como el titanio o el aluminio. El tipo de gas utilizado depende del material que se suelda, el proceso de soldadura y el equipo utilizado.
En algunos casos, se puede usar una mezcla de gases para lograr un efecto de soldadura específico. Por ejemplo, se puede usar una mezcla de helio y argón para soldar acero inoxidable, mientras que el nitrógeno se usa a menudo para soldar aluminio. El uso de gas es un aspecto importante de la soldadura láser y contribuye a la calidad y confiabilidad de la soldadura.
Sí, la soldadura láser es un método de soldadura robusto y fiable. La soldadura láser utiliza un rayo láser altamente enfocado para fundir y fusionar superficies metálicas para formar una unión fuerte y de alta calidad. El calor generado por el rayo láser de alta potencia está altamente concentrado, lo que da como resultado una deformación mínima y una zona afectada por el calor muy estrecha.
La fuerza de la soldadura láser depende de una variedad de factores, incluido el tipo de metal que se suelda y el proceso de soldadura específico utilizado. La preparación adecuada y los parámetros de soldadura, como la potencia del láser, la velocidad y la duración del pulso, deben controlarse cuidadosamente para garantizar una soldadura fuerte y confiable. En general, la soldadura láser es particularmente efectiva para soldar materiales delgados porque minimiza el calor y la distorsión generados durante el proceso de soldadura.
La soldadura láser se usa comúnmente en aplicaciones donde la fuerza y la precisión son críticas, como la fabricación aeroespacial, automotriz y de dispositivos médicos. Sin embargo, vale la pena señalar que la resistencia de la soldadura también depende del diseño y la ejecución adecuados de la soldadura, por lo que es fundamental involucrar a ingenieros y soldadores experimentados en el proceso.

La soldadura láser es un método de soldadura de alta precisión que se puede utilizar para unir muchos tipos diferentes de metales, entre ellos:

  • Acero: la soldadura láser se usa comúnmente para soldar varios grados de acero, incluido el acero dulce, el acero inoxidable y el acero de alta resistencia, ya que puede proporcionar soldaduras de alta calidad con una baja entrada de calor.
  • Aluminio: La soldadura láser es un método efectivo para soldar aluminio debido a su alta reflectividad y conductividad térmica.
  • Cobre: la soldadura láser también es eficaz para soldar cobre y latón, mientras que las técnicas de soldadura tradicionales son difíciles de soldar cobre, a menudo se utilizan en aplicaciones de electrónica y plomería.
  • Titanio: la soldadura láser se usa a menudo para soldar titanio debido a su alto punto de fusión y reactividad.
  • Oro y plata: la soldadura láser también se puede usar para soldar metales preciosos como el oro y la plata, que a menudo se usan en la fabricación de joyas y otras aplicaciones de alta gama.
  • Níquel y sus aleaciones: la soldadura láser se puede usar para soldar níquel y sus aleaciones, como Inconel, que se usa a menudo en la industria aeroespacial y otras aplicaciones de alto rendimiento.
  • Magnesio: El magnesio es un metal ligero que se puede soldar con láser, especialmente en las industrias automotriz y aeroespacial.

La soldadura láser es un método de soldadura versátil que se puede utilizar para unir una amplia variedad de metales, tanto ferrosos como no ferrosos. Sin embargo, la idoneidad exacta de la soldadura por láser para un metal en particular dependerá de las propiedades específicas del metal y los requisitos de la aplicación de soldadura.

Generalmente, la soldadura láser no utiliza alambre de soldadura. A diferencia de otros tipos de procesos de soldadura, como la soldadura MIG (gas inerte de metal) o TIG (gas inerte de tungsteno), la soldadura láser no requiere un material de relleno como el alambre de soldadura para unir dos piezas de metal. La soldadura láser utiliza un rayo láser enfocado de alta intensidad para fundir y unir dos piezas de metal. El calor generado por el rayo láser suele ser suficiente para fundir el metal sin material de soldadura adicional.
En algunos casos, sin embargo, se puede agregar una pequeña cantidad de material de relleno a la junta para aumentar su resistencia o para ayudar a llenar el espacio entre las dos partes que se unen. Este material de relleno generalmente está en forma de alambre o polvo y se agrega a la junta mediante un proceso manual o automatizado. Además, algunas técnicas de soldadura por láser, como la soldadura por láser híbrido, pueden usar alambre de soldadura para crear un arco más estable y reducir las salpicaduras.

La soldadura láser es un proceso ampliamente utilizado en diversas industrias, incluidas la automotriz, aeroespacial y médica. Aunque la soldadura láser tiene muchas ventajas, como alta precisión, alta velocidad y pequeña deformación, también existen algunos defectos potenciales en el proceso de soldadura. Algunas trampas de la soldadura láser incluyen:

  • Porosidad: La formación de pequeños huecos o poros en el material de soldadura, causado por los gases atrapados durante el proceso de soldadura, que pueden debilitar la unión soldada y reducir su resistencia.
  • Grietas: la soldadura láser puede crear una zona afectada por el calor altamente concentrada, lo que puede provocar el agrietamiento del material soldado, especialmente si el material tiene un alto coeficiente de expansión térmica o la velocidad de soldadura es demasiado lenta.
  • Fusión incompleta: la potencia del láser insuficiente para derretir completamente el metal base o el metal de aporte dará como resultado una fusión incompleta de la soldadura, lo que resultará en una unión débil o incompleta.
  • Socavado: La fusión excesiva del material base puede causar ranuras o mellas en el borde de la soldadura, lo que debilita la resistencia de la unión.
  • Deformación: La soldadura láser genera mucho calor, lo que hace que el material de soldadura se expanda y contraiga. Esto puede causar deformación o deformación del material soldado, lo que puede afectar la precisión dimensional y la calidad del producto, especialmente para materiales delgados o frágiles.
  • Oxidación: La exposición al oxígeno durante la soldadura láser puede causar la oxidación del material base, lo que da como resultado uniones debilitadas y una menor resistencia a la corrosión.
  • Sensibilidad al ensamblaje de juntas: la soldadura láser requiere una alineación precisa de las dos partes que se están soldando. Cualquier desalineación o variación en las dimensiones del espacio afectará la calidad de la soldadura.

Para minimizar estos defectos, los parámetros del proceso de soldadura por láser, incluida la potencia del láser, la velocidad de soldadura y el enfoque del haz, deben optimizarse y deben utilizarse materiales de relleno y gases de protección adecuados. Además, el tratamiento de superficie adecuado, el diseño de juntas y el tratamiento térmico posterior a la soldadura también pueden ayudar a reducir la aparición de defectos de soldadura por láser.

Resumir

La soldadura láser se utiliza para soldaduras de alta precisión y, dado que no utiliza electrodos, el resultado final de la soldadura será ligero pero resistente. La inversión inicial es costosa, pero la calidad y las características de la soldadura por láser no se pueden replicar fácilmente. A medida que los láseres se vuelven más potentes y energéticamente eficientes, ¡el futuro de la soldadura por láser parece brillante!
AccTek
Información del contacto
Obtenga soluciones láser