La soldadura por haz láser, también conocida como soldadura láser o LBW en inglés, es un proceso de soldadura por fusión que utiliza la energía proporcionada por un haz láser para fundir y recristalizar el material o los materiales a unir, logrando la unión deseada entre los elementos involucrados. La soldadura láser puede realizarse con o sin material de aporte. La unión se produce por fusión localizada y no requiere presión como principio del proceso. Por lo general, la soldadura láser se realiza en presencia de un gas protector, como helio o argón.

El proceso

El láser focaliza toda su energía en una zona muy reducida del material utilizando espejos. Una vez que la temperatura de fusión se alcanza, se produce la ionización de la mezcla entre el material vaporizado y el gas protector, formando un plasma. En el modo de penetración profunda se forma una cavidad, conocida como keyhole, que favorece la absorción del haz. El vapor y el plasma pueden también atenuar o dispersar la radiación; no existe una transferencia de energía sin pérdidas.

Al desplazarse el haz respecto de la pieza, el metal fundido solidifica detrás de la zona de interacción y forma el cordón. Para controlar el espesor, la anchura y la profundidad de la penetración del cordón de soldadura, se pueden utilizar espejos de doble foco.

Este enfoque permite obtener un cordón de soldadura homogéneo y dirigido a un área pequeña de la pieza a soldar, lo que reduce la cantidad de calor aplicado y, por lo tanto, las posibilidades de alterar las propiedades químicas o físicas de los materiales soldados.

El láser

El láser utilizado para la soldadura de alta potencia es un dispositivo que amplifica la radiación en una longitud de onda específica y la emite como un haz coherente, casi paralelo, que se puede enfocar para generar la cantidad de energía necesaria para fundir el material con el que se está trabajando. Esta densidad de energía puede compararse a la de un haz de electrones utilizado en la soldadura. El término «láser» es un acrónimo formado por las iniciales de «light amplification by stimulated emission of radiation» (amplificación de luz mediante emisión estimulada de radiación).

Los láseres utilizados en soldadura pueden ser de estado sólido o de gas. En aplicaciones industriales actuales también destacan los láseres de fibra. Los láseres de estado sólido emplean materiales como el cristal de rubí con iones de cromo o granate de itrio y aluminio dopado con neodimio. Estos láseres pueden entregar una alta potencia y se utilizan para aplicaciones específicas.

Por otro lado, los láseres de gas más comunes para soldadura son los de CO2, que emplean una mezcla de anhídrido carbónico, nitrógeno y helio. Estos láseres pueden funcionar de manera continua y se han desarrollado para entregar potencias bajas y altas, incluso superiores a los 20 kilovatios. La radiación emitida por los láseres de CO2 se encuentra en la región del infrarrojo lejano del espectro, con una longitud de onda de aproximadamente 10,6 μm.

Aplicaciones

La soldadura láser se utiliza en una amplia variedad de aplicaciones industriales, como la soldadura de piezas de transmisiones en la industria automotriz, piezas unitarias grandes, series grandes con buenos acabados, piezas de electrodomésticos, componentes para la industria aeronáutica hechos de aluminio, titanio o níquel, industria del ferrocarril, recipientes a presión, embalaje de alimentos, instrumentos médicos y odontología, entre otros.

Ventajas

Entre las ventajas de la soldadura láser se encuentran su capacidad para transmitirse por el aire, lo que evita la necesidad de un vacío, y su facilidad de automatización mediante sistemas ópticos y, en los tipos de láser compatibles, fibras ópticas. Además, no produce radiación X, genera poca distorsión y tiene una baja tendencia a la fusión incompleta, salpicaduras y porosidades. No hay desgaste de herramientas, ya que no hay contacto físico con la zona a soldar, y la profundidad de penetración se puede controlar con facilidad.

Limitaciones

El principal inconveniente de la soldadura láser es el costo elevado de los equipos. Debido a su automatización y alta precisión, los equipos de soldadura láser requieren tecnología avanzada, lo que resulta en un costo significativo.

 

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