Sudarea cu laser este o tehnică de fabricație versatilă care utilizează un fascicul laser pentru a suda sau a uni diferite metale și compozite. Procesul este foarte precis și produce o distorsiune termică scăzută, ceea ce îl face perfect pentru sudarea materialelor sensibile. În acest articol, vom evidenția caracteristicile cheie, avantajele și dezavantajele sudării cu laser.

Ce este sudarea cu laser? 

Sudarea cu laser este un proces care utilizează o sursă de căldură concentrată sub formă de laser pentru a topi materialele, care se unesc împreună pe măsură ce se răcesc. Fasciculul laser este focalizat pe piesa de lucru, încălzind-o până la punctul de topire, iar materialul sudat se topește cu materialul adiacent formând o articulație solidă. Procesul poate fi efectuat în mod continuu sau pulsatoriu, în funcție de calitatea dorită a sudurii și materialul sudat.

Există două tipuri diferite de sudare cu fascicul laser: sudarea prin conductivitate termică și sudarea prin penetrare profundă / cheie.

Sudarea prin conductivitate termică utilizează un fascicul laser focalizat pentru a topi suprafața materialelor de bază, producând o sudură precisă și netedă.

Sudarea prin penetrare profundă implică utilizarea unui fascicul laser care încălzește suprafața piesei de lucru până la punctul de vaporizare, pătrunzând adânc în material. Acest proces de sudare formează o cavitate în formă de cheie cu o caracteristică similară plasmei. Această tehnică de sudare este potrivită pentru un laser cu putere mare peste 105W/mm2, iar temperatura adesea depășește 10.000K.

Sudarea cheie (keyhole)

Procesul de sudare cu laser poate fi efectuat în condiții atmosferice, dar pentru materialele mai reactive, se recomandă protecția cu gaz inert pentru a elimina riscul de contaminare. Sudorii cu laser sunt echipați cu duze de gaz care furnizează gaz inert în zona de sudare.

Multe aplicații de sudare cu laser sunt efectuate fără necesitatea unui material suplimentar de adaos. Cu toate acestea, unele materiale și aplicații dificile necesită material de adaos pentru a produce suduri satisfăcătoare, acesta îmbunătățește profilul sudurii, reduce fisurarea prin solidificare, oferă sudurii proprietăți mecanice mai bune și permite o potrivire mai precisă a articulației. Materialul de adaos este ce cele mai multe ori sârmă de sudură convențională.

Compatibilitate

Sudarea cu laser este compatibilă cu diverse materiale, inclusiv diferite metale, cum ar fi aliajele de aluminiu, aliajele de cupru, variantele de oțel, aliajele de titan și aliajele de nichel. De asemenea, poate fi utilizat pentru a uni anumite tipuri de materiale plastice, cum ar fi termoplasticele și compozitele, cum ar fi polimerii întăriți cu fibră de sticlă (GFRP) sau polimerii întăriți cu fibră de carbon (CFRP).

Componente ale echipamentului de sudare cu laser 

Echipamentul standard de sudare cu laser constă din mai multe componente esențiale, inclusiv o sursă laser, un sistem de livrare a fasciculului, un sistem de răcire, un sistem de manipulare a piesei de lucru, caracteristici de siguranță și sisteme de control și monitorizare.

Tipuri de aparate laser utilizate pentru sudare

Există mai multe tipuri de aparate utilizate pentru sudare, inclusiv lasere CO2, , mașini laser cu fibră optică, aparate de sudare cu laser portabile, aparate cu laser în val continuu și lasere pulsate. Fiecare tip de laser are propriile avantaje și dezavantaje și este potrivit pentru diferite aplicații.

Avantajele sudării cu laser

• Calitate excelentă datorită aportului scăzut de căldură și controlului precis al puterii laser.
• Procesul este rapid, ceea ce permite costuri unitare scăzute.
• Adâncimea mare a sudurii rezultând în suduri cu rezistență ridicată.
• Permite combinarea materialelor care nu pot fi unite prin alte metode.
• Echipamentul simplu de sudare permite sudarea în condiții speciale.

Dezavantajele sudării cu laser

• Investiție inițială ridicată
• Toleranțe stricte necesită asamblarea perfectă a piesei de lucru și calibrarea laserului.
• Materialele cu reflectivitate și conductivitate ridicată (aluminiu și cupru) pot crea un rezultat neclar al sudurii (în cazul lasere Co2).
• Optica laserului este destul de delicat și poate fi ușor deteriorat.

Industrii în care se utilizează sudarea cu laser

Sudarea cu laser este utilizată în diverse industrii, inclusiv în industria auto, aeronautică, electronică și în industria bijuteriilor și ceasornicăriei.

În sectorul auto, este utilizat pentru eficiența sa cost-eficientă, calitate și eficiență pentru a prelucra piese precum piese de motor, solenoizi, injectoare de combustibil și unități de aer condiționat.

În industria aeronautică, este utilizat pentru precizia sa pentru a uni structuri ușoare și complexe fabricate din aluminiu, titan și alte aliaje.

În industria electronică, producătorii utilizează tehnici de tăiere a tablei metalice și sudare cu laser pentru a crea echipamente electronice avansate precum senzori, componente microelectronice, plăci de circuite, tranzistori specifici și unități de control.

În industria bijuteriilor și ceasornicăriei, sudarea cu laser este utilizată pentru a produce și repara produse cu designuri complexe și fragile fabricate din metale prețioase precum aurul și platinul.

Mai jos puteți observa o aplicație a aparatului de sudură cu laser cu fibră optică disponibil și în magazinul nostru.

Referințe:
https://fractory.com/laser-welding-explained/
https://waykenrm.com/blogs/laser-welding-process/