La soldadura láser, como tecnología avanzada de procesamiento de chapa metálica, ya se ha consolidado en la industria manufacturera. Si se pregunta si sus proyectos de productos personalizados son aptos para el procesamiento con soldadura láser, este artículo le brindará asistencia eficaz sobre los principios, características, aplicaciones, ventajas y desventajas, basándose en los más de diez años de experiencia de HDC en la fabricación de metales.
¿Qué es la soldadura láser y cómo funciona?
La soldadura láser es un método de soldadura preciso, también llamado soldadura por haz láser (LBW). Se diferencia de otros métodos de soldadura en que utiliza un haz láser.
Al concentrar el haz láser (diámetro de 0,1 mm a 2 mm) en la superficie de los materiales a unir, la alta temperatura generada calienta los materiales en la zona de unión hasta su punto de fusión, provocando su fusión. Los materiales fundidos se fusionan y, tras enfriarse y solidificarse, forman una unión sólida y permanente.
El proceso de soldadura láser
Trabajo previo
- Antes de realizar la soldadura láser, limpiamos a fondo los materiales porque cualquier contaminación residual puede afectar el proceso de soldadura o provocar porosidad o grietas en la costura de soldadura.
- Dado que la soldadura láser requiere espacios de ensamblaje extremadamente estrechos (generalmente menos de 10% del espesor del material), fijamos de forma segura las piezas de trabajo que se van a soldar en los accesorios correspondientes para garantizar que la costura de soldadura permanezca bien ajustada y no se mueva durante el procesamiento.
- Configuramos el programa y los parámetros del equipo de soldadura láser de acuerdo con los requisitos de diseño de su producto, como la trayectoria de soldadura, la velocidad, la potencia, etc., y también utilizamos un láser de baja potencia especializado para simular la trayectoria del láser para garantizar que los parámetros estén configurados correctamente.
- Antes de soldar, posicionamos con precisión el punto de inicio de la soldadura justo debajo del foco láser y ajustamos la distancia entre el cabezal láser y la pieza de trabajo para que el foco esté en la posición óptima. Esto garantiza la penetración y el ancho de soldadura adecuados.
Soldadura
Después de completar los preparativos anteriores, nuestros operadores pondrán en marcha el equipo de soldadura láser y supervisarán todo el proceso, realizando rápidamente los ajustes apropiados si se detecta alguna anomalía.
Durante el proceso de soldadura, el baño de fusión generado por el material puede reaccionar químicamente fácilmente con los componentes en el aire, por lo que utilizamos de forma continua y estable gases de protección inertes (como argón o helio) para proteger el área de soldadura, previniendo la oxidación o nitruración y evitando la fragilidad o porosidad de la soldadura.
Trabajo de seguimiento
Tras finalizar el proceso de soldadura láser descrito, se seguirá suministrando gas de protección durante unos segundos para proteger la soldadura que aún no se ha solidificado hasta que esté completamente solidificada. Una vez enfriada la pieza, realizaremos una inspección de calidad exhaustiva para garantizar que el producto cumpla plenamente con sus requisitos.
Tipos de soldadura láser
Dependiendo de la densidad de energía del láser y la profundidad de soldadura, la soldadura láser generalmente se divide en dos tipos: soldadura por conducción de calor y soldadura de penetración profunda.
Soldadura por conducción
La soldadura por conducción de calor es uno de los métodos de soldadura láser más comunes. Utiliza un láser con menor densidad de potencia para irradiar la superficie del material, generando calor que solo funde el metal superficial, creando un baño de soldadura estable con poca profundidad de penetración (generalmente de 1 a 2 mm). Gracias al bajo aporte de calor, la superficie de la soldadura es lisa y estéticamente agradable, y no suele requerir lijado posterior.
La soldadura por conducción de calor es adecuada para materiales con puntos de fusión bajos y espesores delgados, y a menudo se utiliza para productos con altos requisitos de precisión y apariencia, como carcasas de disipadores de calor.
Soldadura de ojo de cerradura (penetración profunda)
La soldadura de penetración profunda, también conocida como soldadura de ojo de cerradura, es un método de soldadura láser de alta potencia. En este modo, la energía láser está muy concentrada y puede fundir o incluso vaporizar el metal en muy poco tiempo. La presión generada por la vaporización crea un fino ojo de cerradura en el metal fundido, a lo largo del cual el láser penetra profundamente en el material, creando soldaduras profundas, estrechas y de alta resistencia.
La soldadura de penetración profunda tiene una velocidad de soldadura rápida y una gran profundidad de penetración, lo que la hace adecuada para materiales metálicos con gran espesor y requisitos de alta resistencia, y se utiliza comúnmente en la fabricación de automóviles, la industria aeroespacial y otras industrias que requieren soldadura de placas medianas y gruesas, como piezas estructurales de carrocerías de automóviles.
Tipos de láseres utilizados para soldadura
Los láseres utilizados para soldadura se pueden dividir en varias categorías según el medio activo que produce el láser:
| Escribe | Medio activo | Longitud de onda | Ventajas | Limitaciones | Aplicaciones |
|---|---|---|---|---|---|
| Soldadura láser de fibra | Fibra óptica de vidrio dopado con tierras raras | ~1070 nm |
|
| Aplicable a la mayoría de campos, como fabricación de automóviles, fabricación de chapa metálica. |
| Soldadura láser de CO₂ | Mezcla de gas CO₂, nitrógeno y helio | ~10,6 micras |
|
| Adecuado para soldadura de placas medianas y gruesas, como construcción naval, estructuras de maquinaria pesada y procesamiento de materiales no metálicos. |
| Soldadura láser Nd:YAG | Cristal de YAG (granate de itrio y aluminio) dopado con neodimio | 1064 nm |
|
| Adecuado para microsoldadura de precisión, comúnmente utilizado en dispositivos médicos y componentes electrónicos (como sensores). |
| Soldadura láser azul/verde | Duplicación de frecuencia de diodo láser | Azul: ~450 nm Verde: ~532 nm |
|
| Adecuado para soldar materiales de alta reflectividad, como baterías y motores de vehículos de nueva energía, que son muy populares ahora. |
| Soldadura láser de diodo | Diodo semiconductor | 808-980 nm |
|
| Adecuado para soldaduras superficiales, como soldadura de plástico y soldadura de chapa fina. |
Ventajas y desventajas de la soldadura láser
Ventajas
Aplicable a muchos materiales.
Existen muchos tipos de materiales que se pueden soldar con láser, incluyendo metales y no metales. Además, la soldadura láser permite unir fácilmente metales diferentes, algo difícil de lograr con la soldadura TIG o MIG.
Metal
acero, acero al carbono, aleaciones de acero, acero inoxidable, titanio y aleaciones de titanio, aleaciones de aluminio, cobre y aleaciones de cobre.
No metal
vidrio, cerámica, termoplástico: PC, ABS, PA, PP, PE.
Alta eficiencia de soldadura
Gracias a la concentración de la energía láser, el proceso de soldadura es muy rápido, hasta cinco veces más rápido que los métodos de soldadura tradicionales. Por lo tanto, la soldadura láser puede acortar el ciclo de producción y mejorar la eficiencia.
Pequeña zona afectada por el calor
La alta densidad de energía del rayo láser funde únicamente la zona del material a soldar, mientras que el material circundante se ve mínimamente afectado por el calor. Por lo tanto, no causa deformaciones que afecten la calidad del producto, lo que lo hace ideal para soldar piezas de precisión y muy delgadas.
Alta relación profundidad-ancho
Si se utiliza el modo de penetración profunda, la soldadura láser puede soldar materiales de espesor medio en una sola pasada, formando de manera eficiente costuras de soldadura profundas, estrechas y de alta resistencia.
Desventajas
Altos requisitos de preprocesamiento
- Antes de soldar con láser, es necesario limpiar a fondo la superficie. Cualquier residuo puede causar burbujas y grietas en la soldadura.
- Las superficies metálicas pulidas requieren tratamientos superficiales como el arenado, el esmerilado o la oxidación. Si no se realiza este tratamiento de pulido, se puede producir una reflectividad extremadamente alta, lo que afecta la calidad y el rendimiento de la soldadura.
Capacidad de manipulación limitada para piezas grandes
La soldadura láser puede ser muy eficaz para materiales delgados a medianos, pero es difícil lograr los resultados deseados para materiales más gruesos o grandes.
Alto costo de inversión inicial
Los equipos de soldadura láser son costosos y requieren un alto nivel de habilidad por parte del operador, por lo que son más adecuados para productos de soldadura de producción en masa. Sin embargo, en HDC, ofrecemos tecnología de soldadura láser profesional y de alta precisión.
Aplicación de la soldadura láser
Industria del automóvil
La industria automotriz es el campo más desarrollado y con mayor aplicación de la soldadura láser. Esta tecnología se utiliza para conectar componentes del chasis de automóviles, como el techo, los paneles laterales y las puertas, lo que no solo reduce el peso, sino que también mejora la resistencia y el sellado de la carrocería. Además, la tecnología de soldadura láser también se utiliza en las baterías y los componentes del motor de los vehículos de nueva energía, como la soldadura de los electrodos positivo y negativo de las celdas de la batería, la soldadura de las barras colectoras y la soldadura de la carcasa de la batería.
Dispositivos médicos
Las costuras de soldadura producidas por la soldadura láser son limpias y lisas, lo que las hace ideales para dispositivos médicos que requieren alta limpieza y precisión. Entre sus aplicaciones más comunes se incluyen el sellado de soldaduras para marcapasos, la soldadura de implantes articulares y la soldadura de instrumental quirúrgico de precisión de acero inoxidable.
Fabricación de chapa metálica
La soldadura láser produce costuras lisas con un buen sellado y una apariencia atractiva, lo que la convierte en uno de los procesos de soldadura más utilizados en la fabricación de chapa metálica. Muchos gabinetes y envolventes se fabrican mediante soldadura láser, como cajas de distribución, armarios de control eléctrico, carcasas para electrodomésticos y gabinetes de cocina de acero inoxidable.
Electrónica
La soldadura láser presenta una pequeña zona afectada por el calor y una alta precisión, lo que permite enfocar la energía láser con precisión en un área de soldadura diminuta. Esto evita eficazmente que el calor generado por la soldadura dañe los componentes circundantes, lo que la hace ampliamente utilizada en productos electrónicos sensibles y de estructura precisa, como los marcos centrales de teléfonos móviles, el sellado y la conexión de carcasas de sensores, y la soldadura por puntos de precisión de componentes internos de computadoras portátiles.
En comparación con la soldadura tradicional
Soldadura láser vs. soldadura MIG
La soldadura láser tiene un aporte de calor extremadamente bajo, lo que permite una soldadura precisa con mínima deformación y un acabado estético. En cambio, la soldadura MIG utiliza alambres que actúan como electrodo y metal de aportación, lo que requiere una energización y fusión continuas. Por lo tanto, el aporte de calor total es relativamente alto, lo que puede causar fácilmente deformaciones en la pieza de trabajo, y la suavidad y el aspecto de la soldadura no son tan buenos como los de la soldadura láser. Sin embargo, la soldadura MIG ofrece una mayor flexibilidad de proceso y es especialmente adecuada para soldar materiales más gruesos.
Soldadura láser vs. soldadura por arco
El equipo de soldadura por arco es sencillo y ligero, y se puede utilizar inmediatamente después de encenderlo, lo que lo hace ideal para trabajos en exteriores. Sin embargo, la soldadura por arco requiere mayor habilidad técnica por parte de los operadores, por lo que la calidad y los resultados de la soldadura pueden variar. La soldadura láser, por otro lado, ofrece un alto grado de automatización y precisión controlable, lo que ofrece mayores ventajas en calidad y eficiencia de soldadura en comparación con la soldadura por arco.
Soldadura láser vs. soldadura TIG
La soldadura TIG utiliza una varilla de tungsteno con un punto de fusión extremadamente alto y sin consumibles como electrodo, y rellena la costura de soldadura con un alambre de relleno independiente. Esto produce soldaduras limpias, estéticas y de alta calidad. Sin embargo, la velocidad de soldadura es muy lenta y la habilidad del soldador es extremadamente alta, lo que la hace menos eficiente y rentable que la soldadura láser. No obstante, para soldar láminas metálicas delgadas difíciles de soldar o para unir metales diferentes, la soldadura TIG es un proceso más maduro y fiable.
Conclusión
Si sus productos requieren alta precisión y estética, y requieren producción en masa, ya sea soldando pequeñas deformaciones en materiales delgados o soldando por penetración profunda placas de espesor medio y grueso, la soldadura láser es la opción ideal. En HDC, la soldadura láser es una técnica de procesamiento estándar, y le ofrecemos soporte técnico experimentado y servicios personalizados muy rentables. Contáctenos y le ofreceremos a la brevedad servicios personalizados de procesamiento de chapa metálica, incluyendo soldadura láser.
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