Quanto sono efficaci le saldatrici laser per alluminio?

Set 2, 2024

L'alluminio può essere un materiale difficile da saldare. I problemi di contaminazione e porosità possono derivare da problemi di ossidazione. Tuttavia, se pulito e trattato correttamente, l'alluminio si salda bene con il laser.

Le difficoltà di saldatura L'alluminio ha proprietà che lo rendono più difficile da saldare rispetto ad altri metalli. A causa della sua conducibilità termica relativamente elevata (circa 209 W/m K) e del basso punto di fusione (1.221°F/660,3°C), può essere saldato solo con processi di saldatura per fusione.

Per fondere il materiale nella zona di saldatura prevista, i metodi di saldatura a fusione MIG, TIG, laser e a fascio elettronico forniscono un calore enorme in un'area ridotta. A causa dell'eccellente conducibilità termica dell'alluminio, il calore si diffonde in tutto il pezzo, con il rischio di fondere una quantità eccessiva di materiale o di deformare l'intero articolo.

La quantità di calore applicata e la posizione in cui viene applicata devono essere controllate con precisione. Le tecniche di saldatura manuale come il MIG e il TIG dipendono dalla competenza dell'operatore e dall'affondamento del calore per regolare queste variabili. Poiché l'alluminio non cambia colore quando si avvicina al punto di fusione, le procedure di saldatura che dipendono dalla valutazione visiva della preparazione del materiale possono risultare imprecise. Le tecniche automatiche, tra cui il laser e il fascio di elettroni, utilizzano i computer per regolare la velocità di avanzamento, la potenza e il posizionamento della saldatura, fornendo una qualità di saldatura più accurata e affidabile.

Ossidazione dell'alluminio

Un'altra difficoltà nella saldatura dell'alluminio è la formazione di una pellicola di ossido sulla superficie di lavoro. L'ossido di alluminio ha un punto di fusione circa tre volte superiore a quello dell'alluminio puro, il che può portare a particelle di ossido di alluminio che contaminano la saldatura e causano problemi di porosità. Prima della saldatura, la pellicola di ossido deve essere rimossa meccanicamente o chimicamente. L'ossido di alluminio può interferire con la saldatura laser perché modifica la riflettività della superficie del pezzo, riducendo la quantità di energia laser che raggiunge il metallo di base.

Contaminazione da idrocarburi

La contaminazione da idrocarburi dell'alluminio durante lo stoccaggio e la preparazione può causare problemi di saldatura. Prima della saldatura, i pezzi di alluminio vengono spesso formati, tranciati, segati e lavorati. Se viene utilizzato un lubrificante durante una di queste operazioni pre-saldatura, deve essere completamente rimosso prima della saldatura per evitare saldature difettose. La prudenza impone che le parti in alluminio da saldare siano lavorate prima della saldatura in modo da utilizzare un quantitativo minimo o nullo di lubrificanti; la segatura e la lavorazione dell'alluminio devono essere eseguite a secco, se possibile, e in caso contrario devono essere accuratamente pulite.

Saldatura laser dell'alluminio La saldatura a raggio laser è uno dei nostri servizi di saldatura dell'alluminio più richiesti. Questo processo funziona bene per realizzare saldature veloci e pulite. L'alluminio presenta una zona termicamente influenzata più piccola e una penetrazione della saldatura fino a 0,25′′. La saldatura a raggio laser può essere applicata a materiali soggetti a cricche, come la serie 6000 di leghe di alluminio, a condizione che sia abbinata a un materiale d'apporto adeguato, come l'alluminio 4032 o 4047. Esistono diversi tipi di laser che funzionano bene con l'alluminio e spesso si raccomanda l'uso di un gas di copertura.

Preparazione pre-saldatura

La quantità di preparazione pre-saldatura necessaria è in gran parte determinata dalle condizioni dei pezzi di alluminio da saldare, che sono generalmente determinate dalle condizioni di stoccaggio e dalla pulizia delle procedure di macchina utilizzate per produrre il pezzo fino a quel momento.

L'alluminio che verrà saldato al laser deve essere pulito accuratamente per evitare pellicole di ossido e contaminazione da idrocarburi. Per rimuovere gli ossidi, spesso si ricorre a metodi meccanici, utilizzando spazzole metalliche in acciaio inossidabile, smerigliando, limando o raschiando. I metodi di pulizia chimica che prevedono l'immersione in soluzioni caustiche e acqua, invece, sono efficaci per rimuovere l'ossido di alluminio.

In generale, per rimuovere i residui di idrocarburi dalle parti in alluminio si possono usare acetone o solventi a base di alcol. Se riscaldati, i solventi clorurati possono produrre gas tossici, quindi è meglio evitare di usarli nell'area di saldatura. Prima di abradere la superficie per rimuovere l'ossido di alluminio, è necessario rimuovere la contaminazione da idrocarburi.

Modalità di funzionamento della saldatura laser

Esistono diversi modi per applicare l'energia del raggio laser al pezzo: come fascio continuo, come sequenza di impulsi o come saldatura laser. L'applicazione, le qualità del materiale e altri fattori influenzano il processo scelto.

Saldatura laser pulsata

Un laser a impulsi è esattamente questo: il raggio viene acceso e spento a una velocità molto elevata (10-1000 hz), dando luogo a una serie di impulsi separati di energia applicati al pezzo. Ogni impulso fonde una piccola area del pezzo, che viene poi spostato leggermente e viene applicato un altro impulso, ottenendo una serie di saldature sovrapposte che formano un cordone continuo.

Dato che ogni punto di saldatura creato a impulsi si raffredda rapidamente, il calore nel materiale circostante viene ridotto, limitando la temperatura massima del pezzo e riducendo al minimo la fusione e la distorsione. Quando è necessario un apporto minimo di calore, il laser a impulsi è il più adatto per la saldatura laser dell'alluminio, grazie alla sua elevata conducibilità termica.

Saldatura laser a onda continua

La saldatura laser a onda continua, nota anche come saldatura keyhole, è utilizzata per saldature a penetrazione profonda. L'oggetto di lavoro viene spostato sotto un fascio di luce laser fisso che viene puntato su di esso. Il materiale sul bordo anteriore del fascio laser si scioglie mentre il bordo posteriore si raffredda. I laser a onda continua normalmente si alimentano a velocità comprese tra 25 e 100 pollici al minuto, per evitare di bruciare i pezzi. Poiché il calore viene applicato in modo continuo, anziché riscaldare e raffreddare costantemente il pezzo con un laser a impulsi, la saldatura a onda continua può essere un'opzione preferibile per alcune leghe di alluminio più delicate.

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