PROCESOS INDUSTRIALES FISICOQUÍMICOS

JORGE BARROS NUÑEZVIVIANA GUZMAN ROA

LUIS FERNANDO VARGAS JUAN CAMILO VERGARA

SOLDADURA MEDIANTE RAYO LÁSER

SOLDADURA MEDIANTE RAYO LÁSER

La soldadura por rayo láser es un proceso de soldadura por fusión que utiliza la energía aportada por un haz láser para fundir y recristalizar el material o los materiales a unir, obteniéndose la correspondiente unión entre los elementos involucrados.

En la soldadura láser comúnmente no existe aportación de ningún material externo. La soldadura se realiza por el calentamiento de la zona a soldar, y la posterior aplicación de presión entre estos puntos.

De normal la soldadura láser se efectúa bajo la acción de un gas protector, que suelen ser helio, argón, nitrógeno y dióxido de carbono.

Los procesos de soldadura por rayo láser producen soldaduras de buena calidad con contracción y distorsión mínima y buena resistencia; en general, son dúctiles y libres de porosidad.

Este proceso es muy eficaz para piezas delgadas de hasta 1 pulgada de espesor.

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Las piezas de lámina metálica soldadas a la medida se unen principalmente por medio de soldaduras por rayo láser utilizando la robótica.

Los metales y las aleaciones que normalmente se sueldan son:

Aluminio. Titanio. Metales ferrosos. Cobre. Superaleaciones. Metales refractarios.

En general cualquier sector industrial que requiera soldadura para piezas de responsabilidad. En especial automoción, aeronáutica o ferrocarril.

CAMPOS DE APLICACIÓN

• Series altas y medias de piezas en chapa, tubo.

• Piezas de automoción (en chasis y piecerío vario).

• Piezas de electrodomésticos.

• Muebles metálicos, fregaderos en acero inoxidable.

• Piezas aeronáuticas en aluminio, titanio, superaleaciones base níquel.

• Ferrocarril (chapeado exterior del vagón, soldadura de estructuras)

• Aerogeneradores (piezas de transmisión)

CARACTERÍSTICAS Y VENTAJAS DEL PROCESO

• Se obtienen altas velocidades de soldadura.

• Se reduce considerablemente la distorsión y deformación en el material.

• Eliminación de los costes de procesos post-soldadura.

• La soldadura láser es un proceso automatizado.

• Se puede obtener una alta precisión.

• El haz láser permite una gran flexibilidad mediante su salida por fibra óptica.

• No hay contacto directo con la zona de soldadura. No hay desgaste de herramienta.

• En general no se utiliza material de aporte.

El inconveniente es el precio de los equipos, que es muy elevado. Al ser equipos muy automatizados y altamente precisos requieren una tecnología muy alta.

INCONVENIENTE

MÉTODOS PARA LA REALIZACIÓN DE LA SOLDADURA POR RAYO LÁSER

La soldadura por rayo láser se puede realizar de dos formas distintas:

Por conducción : En este tipo de soldaduras la profundidad de la zona fundida va aumentando a medida que aumenta la conductividad térmica y la intensidad de la radiación. Es utilizada para la soldadura de chapas de espesor pequeño

Por penetración profunda : Esta soldadura posee un gran rendimiento ya que se consigue desplazar la zona de mayor temperatura por debajo de la superficie del material, por la acción del vapor recalentado y se mantiene al material fundido en el sitio deseado gracias al efecto de la tensión superficial, gravedad y otra serie de factores.

MATERIALES CON LOS QUE TRABAJA

En la actualidad ha habido un gran avance en este tipo de soldadura, ya que se puede soldar oro, aleación ligera, materiales disimilares, y materiales plásticos, campo que está avanzando a grandes velocidades y que ya se encuentra muy desarrollado.

La soldadura de plásticos (termoplásticos estable) se puede llegar a realizar utilizando unos aditivos especiales, denominadas resinas. Estas resinas nos permiten soldar sin llegar a derretir el termoplásticos, cosa que sería impensable sin la utilización de este aditivo.

DIFERENTES POSICIONAMIENTOS

Para el proceso de soldadura por haz láser y en función de la aplicación se pueden utilizar diferentes posicionamientos de las piezas a soldar. • Soldadura en extremos: se aplica el haz láser en la zona intermedia

entre dos piezas de espesor entre 1 y 6mm, la zona de unión ofrecerá más resistencia a la tracción incluso que el material primitivo.

• Soldadura solapada: el láser se aplica sobre la superficie superior de

una de las piezas cuyo espesor no debe superar 3mm. La soldadura debido a la penetración, alcanza la pieza inferior uniendo así las dos.

• Soldadura en T: el funcionamiento es similar al anterior método con la

particularidad del posicionado de la pieza inferior.

DENTRO DEL CAMPO DE SOLDADURA POR RAYO LÁSER PODEMOS ENCONTRAR VARIOS TIPOS COMO:

• Lasers de estado sólido.• Lasers de gas.

Lasers de estado sólidoUno de los materiales más corrientes para este tipo de láser y también capaz de entregar una potencia elevada es el ion de cromo en un cristal de rubí. Otro material para este tipo de láser en estado sólido es el granate de itrio y aluminio dopado con neodimio o YAG. Otra forma de carácter práctico de láser puede consistir en una varilla de rubí de 10 mm de diámetro y 110 mm de largo con sus extremos rectificados con una gran precisión y pulidos

Lasers de gasEl láser más beneficioso para la soldadura y el corte es el CO2, el medio emisor para este tipo de láser es una mezcla de anhídrido carbónico, nitrógeno y helio. Puede trabajar continuamente y ha sido desarrollado para la entrega de bajos vatios e incluso por encima de 20 KW. La radiación se encuentra en la región del infrarrojo lejano del espectro, obteniendo una longitud de onda de unos 10,6 μm. Uno de los lasers más típicos de CO2 está comprendido por un tubo de vidrio por el cual circula una mezcla de gas con electrodos en cada extremo los cuales producen una descarga de alto voltaje.

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