¿Cuál es la eficacia de las máquinas de soldadura láser de aluminio?

2 de septiembre de 2024

El aluminio puede ser un material difícil de soldar. Pueden surgir problemas de contaminación y porosidad como resultado de problemas de oxidación. Sin embargo, cuando se limpia y manipula correctamente, el aluminio se suelda bien con láser.

Las dificultades de la soldadura El aluminio tiene propiedades que lo hacen más difícil de soldar que otros metales. Debido a su conductividad térmica relativamente alta (aproximadamente 209 W/m K) y a su bajo punto de fusión (1.221 °F/660,3 °C), sólo puede soldarse mediante procesos de soldadura por fusión.

Para fundir el material en la zona de soldadura prevista, los métodos de soldadura por fusión MIG, TIG, láser y haz de electrones proporcionan un calor tremendo en una zona pequeña. Debido a la excelente conductividad térmica del aluminio, el calor se propaga por toda la pieza de trabajo, pudiendo fundir demasiado material o deformar todo el artículo, lo que hace que esta pequeña zona afectada por el calor sea crucial.

La cantidad de calor aplicado, así como el lugar donde se aplica, deben controlarse con precisión. Las técnicas de soldadura manual como MIG y TIG dependen de la competencia del operario y del hundimiento del calor para regular estas variables. Dado que el aluminio no cambia de color a medida que se acerca a su punto de fusión, los procedimientos de soldadura que dependen de la evaluación visual de la preparación del material pueden ser inexactos. Las técnicas automáticas, incluidos el láser y el haz de electrones, utilizan ordenadores para regular la velocidad de avance, la potencia y la colocación de la soldadura, proporcionando una calidad de soldadura más precisa y fiable.

Oxidación del aluminio

Otra dificultad de la soldadura del aluminio es la formación de una película de óxido en la superficie de trabajo. El óxido de aluminio tiene un punto de fusión aproximadamente tres veces superior al del aluminio puro, lo que puede provocar que partículas de óxido de aluminio contaminen la soldadura y causen problemas de porosidad. Antes de soldar, la película de óxido debe eliminarse normalmente de forma mecánica o química. El óxido de aluminio puede interferir con la soldadura láser porque cambia la reflectividad de la superficie de la pieza, reduciendo la cantidad de energía láser que llega al metal base.

Contaminación por hidrocarburos

La contaminación por hidrocarburos del aluminio durante su almacenamiento y preparación puede causar problemas de soldadura. Antes de la soldadura, las piezas de aluminio se conforman, cizallan, sierran y mecanizan con frecuencia. Si se utiliza un lubricante durante cualquiera de estas operaciones previas a la soldadura, debe eliminarse completamente antes de soldar para evitar soldaduras defectuosas. La prudencia dicta que las piezas de aluminio que se van a soldar se procesen antes de la soldadura de forma que se utilice un mínimo o ningún lubricante - el aserrado y mecanizado del aluminio debe hacerse en seco, si es posible, y limpiarse a fondo si no.

Soldadura láser de aluminio La soldadura por rayo láser es uno de nuestros servicios de soldadura de aluminio más populares. Este proceso funciona bien para hacer soldaduras rápidas y limpias. Hay una zona afectada por el calor más pequeña y hasta 0,25′′ de penetración de la soldadura en aluminio. La soldadura por rayo láser se puede aplicar a materiales propensos al agrietamiento, como la serie 6000 de aleaciones de aluminio, siempre que se empareje con un material de relleno adecuado, como el aluminio 4032 o 4047. Hay varios tipos de láser que funcionan bien con el aluminio, y a menudo se recomienda utilizar un gas de cobertura.

Preparación previa a la soldadura

La cantidad de preparación previa a la soldadura necesaria viene determinada en gran medida por el estado de las piezas de aluminio que se van a soldar, que generalmente viene determinado por las condiciones de almacenamiento y la limpieza de los procedimientos de la máquina utilizados para producir la pieza hasta el momento.

El aluminio que se va a soldar por láser debe limpiarse a fondo para evitar películas de óxido y contaminación por hidrocarburos. Para eliminar cualquier óxido, esto se consigue a menudo mecánicamente utilizando cepillos de alambre de acero inoxidable, esmerilando, limando o raspando. Por otro lado, los métodos de limpieza química que utilizan inmersiones en soluciones cáusticas y agua son eficaces para eliminar el óxido de aluminio.

En general, pueden utilizarse disolventes a base de acetona o alcohol para eliminar los residuos de hidrocarburos de las piezas de aluminio. Cuando se calientan, los disolventes clorados pueden producir gases tóxicos, por lo que debe evitarse su uso en la zona de soldadura. Antes de lijar la superficie para eliminar el óxido de aluminio, debe eliminarse la contaminación por hidrocarburos.

Modos de funcionamiento de la soldadura láser

Existen varias formas de aplicar la energía del rayo láser a la pieza de trabajo: como un rayo continuo, como una secuencia de pulsos o como una soldadura por agitación láser. La aplicación, las cualidades del material y otros factores influyen en el proceso elegido.

Soldadura por láser pulsado

Un láser pulsado es exactamente eso: el haz se enciende y apaga a una frecuencia muy alta (10-1000 hz), lo que da lugar a una serie de ráfagas separadas de energía que se aplican a la pieza de trabajo. Cada pulso funde una pequeña zona de la pieza, que luego se desplaza ligeramente y se aplica otro pulso, lo que da lugar a una serie de soldaduras superpuestas que forman un cordón continuo.

Como cada parche de soldadura creado por pulsos se enfría rápidamente, se reduce el calor en el material circundante, lo que limita la temperatura máxima de la pieza y minimiza la fusión y la distorsión. Cuando se necesita un aporte mínimo de calor, el láser pulsado es el más adecuado para soldar aluminio por láser debido a su alta conductividad térmica.

Soldadura láser de onda continua

La soldadura láser de onda continua, también conocida como soldadura de ojo de cerradura, se utiliza para soldaduras de penetración profunda. El elemento de trabajo se mueve bajo un haz de luz láser constante dirigido hacia él. El material situado en el borde anterior del haz láser se funde mientras que el borde posterior se enfría. Los láseres de onda continua normalmente avanzan a velocidades de entre 25 y 100 pulgadas por minuto para evitar quemar las piezas. Dado que el calor se aplica de forma continua en lugar de calentar y enfriar constantemente la pieza con un láser pulsado, la soldadura de onda continua puede ser una opción preferible para algunas de las aleaciones de aluminio más delicadas.

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