Saldatura laser

La saldatura laser, nella AWS l'acronimo è LBW di Laser Beam Welding è una tecnica di saldatura usata per unire multipli pezzi di metallo con l'uso di un laser. Nel 1984 inizia lo studio e nel 1989 parte la produzione e la vendita del laser di saldatura compatto. Il progresso continua costantemente fino ai giorni nostri, con l’introduzione del nuovo laser in fibra da 1 KW. Il raggio fornisce un sorgente concentrata di calore, che consente una saldatura sottile e profonda. Con la brasatura laser un materiale d'apporto, il filo, collega i due lembi da saldare. La superficie del giunto di brasatura è liscia e netta. Forma punti di transizione arrotondati con il pezzo e non richiede quindi nessuna rifinitura. Anche per la saldatura continua con laser a radiazione ininterrotta, la zona d'influenza termica e il riscaldamento complessivo del componente sono inferiori di qualche ordine di grandezza rispetto a quelli della saldatura ad arco o al plasma. Il processo di saldatura mediante l'utilizzo del laser è usato frequentemente in applicazioni ad alto volume, come l'industria automobilistica.

Procedimento
Il laser, è un dispositivo in grado di emettere un fascio di luce coerente, monocromatica e, con alcune eccezioni, concentrata in un raggio rettilineo estremamente collimato attraverso il processo di emissione stimolata. Inoltre la luminosità (brillanza) delle sorgenti laser è elevatissima a paragone di quella delle sorgenti luminose tradizionali. L'elevatissima brillantezza, data dal concentrare una grande potenza in un'area molto piccola, permette ai laser il taglio, l'incisione e la saldatura di metalli. Funziona in base a tre principi diversi, in tutti e tre i casi, il processo di taglio si innesca e si mantiene grazie all'energia che il raggio laser può concentrare in un punto molto piccolo.

A seconda del tipo di laser, del tipo di materiale e delle potenze in gioco può prevalere l'uno o l'altro meccanismo. I tre meccanismi sono:
Per vaporizzazione: in generale tutti i laser che funzionano ad impulsi, usati per metalli di piccolo spessore, marcatura, incisione. Ogni impulso scalda istantaneamente il materiale, si hanno centinaia o
migliaia di impulsi al secondo, il che fa scaldare il materiale portandolo anche al punto di vaporizzazione. Il materiale intorno alla zona di saldatura si riscalda molto poco.
Per fusione: sono laser ad anidride carbonica ad onda continua di grande potenza, si utilizza per la saldatura ed il taglio di metalli di grande spessore. Il laser viene usato per portare a fusione un piccolo
punto del metallo; il metallo fuso se viene soffiato via si crea un taglio, se invece non viene soffiato rimane per fondersi con i due lembi del bagno di saldatura.
Per combustione: si utilizzano laser ad anidride carbonica a bassa potenza, il raggio scalda fino a far evaporare il vapore contenuta in esso, e poi provoca la combustione del tessuto secco, che viene distrutto. Questo tipo di meccanismo si usa per la metallurgia solo su materiali molto sottili.
Come la saldatura a fascio elettronico, la saldatura laser ha un'alta densità di potenza, dell'ordine 1 MW/cm2, risultante in piccole zone riscaldate con alta velocità di riscaldamento e di raffreddamento. La dimensione del raggio laser può variare tra 0.2 mm e 13 mm; solo le dimensioni più piccole sono usate per la saldatura dei metalli con alta temperatura di fusione. La profondità della penetrazione è proporzionale alla potenza fornita, ma dipende anche dalla posizione del punto focale: la penetrazione è massima quando il punto focale è posto leggermente a distanza dalla superficie del pezzo da saldare. Per permettere la saldatura i due lembi devono toccarsi.

Problematiche e difetti
A causa della scarsità di massa fusa e della brevità di durata della fusione controllabile il laser può saldare parte dei materiali che altrimenti non sarebbero saldabili. Se necessario si usano materiali d'apporto. Questa tecnologia crea bassissimi problemi e difetti del giunto. Tuttavia gli alti costi e l'alta difficoltà che si ha nell'usare questa tecnologia la rende poco appetibile sul mercato generico, il costo base è di 4000 €, ma tuttavia bisogna andare sui 10'000 € per arrivare ad una saldatrice laser di qualità.


Saldature metalliche