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Come funziona la saldatura laser?
La saldatura laser, come la saldatura TIG e MIG/MAG, rientra fra i processi di saldatura di tipo autogeno, nei quali i pezzi da saldare (il materiale base) raggiungono essi stessi la temperatura di fusione, rendendo possibile la formazione del giunto anche senza un materiale d’apporto (fili, bacchette, placchette, anelli, ecc.).
In questo processo la fusione avviene grazie alla trasmissione di energia per mezzo di una sorgente laser. Il LASER (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) è una radiazione luminosa appartenente alla famiglia delle onde elettromagnetiche.
Esistono diverse sorgenti laser, che si distinguono in base alla tecnologia di produzione del fascio. Tra queste, due di particolare interesse nelle applicazioni legate all’industria manifatturiera sono la sorgente laser CO2 e quella Fibra.
Rispetto alla saldatura ad arco elettrico, nella quale il calore riscalda il pezzo e si propaga attraverso lo stesso per conduzione, nella saldatura laser l’elevata densità di energia consente di vaporizzare il materiale creando un foro chiamato keyhole, attraverso il quale il fascio può passare trasmettendo direttamente calore.
Saldatura laser automatizzata: qualità e produttività
La saldatura laser nasce come un processo robotizzato, in grado di garantire un’elevata produttività e qualità del prodotto finito.
La saldatura laser automatizzata è infatti consigliabile quando è richiesta la lavorazione di un lotto particolarmente importante di pezzi, a discapito però della flessibilità di produzione.
Negli ultimi tempi, a causa della mancanza di manodopera specializzata, e grazie allo sviluppo della tecnologia laser fibra, si è affermata la saldatura laser manuale, che consente di ottenere manufatti di ottima qualità anche con un’esperienza di lavoro minima.
I vantaggi della saldatura laser manuale
La saldatura laser manuale mantiene tutti i vantaggi produttivi e di qualità della tecnologia laser senza rinunciare alla flessibilità di un processo manuale, caratteristica che rende questo processo adattabile a diverse applicazioni industriali.
Inoltre, come anticipato nel paragrafo precedente, questo tipo di saldatura non richiede particolari abilità, aspetto essenziale data la carenza di personale specializzato che si sta osservando negli ultimi anni in questo settore.
La saldatura laser manuale non sostituisce interamente i classici processi di saldatura ad arco elettrico, ma, per alcuni materiali e per spessori fino a 4-6 mm, può offrire diversi vantaggi:
- Forte penetrazione
- ZTA limitata, che comporta una riduzione delle tensioni residue e deformazioni limitatissime
- Cordoni esteticamente puliti e particolarmente snelli, e attività di post-processing limitata
- Elevata velocità di saldatura, che si traduce in un’elevata produttività
- Elevata flessibilità e controllo durante l’attività di saldatura.
Qual è il gas più adeguato? Dipende dal materiale da saldare
Nel processo di saldatura laser i gas contribuiscono alla protezione del bagno di fusione dall’atmosfera esterna, ed hanno un’azione fluidodinamica nei confronti del plasma che si genera durante il processo. Vediamo nel dettaglio la funzione dei gas più utilizzati:
Argon
L’Argon, grazie a un basso potenziale di ionizzazione ed elevata densità (maggiore di quella dell’aria), garantisce un’ottima protezione del bagno di fusione. Nella formazione del plasma, limita la penetrazione del fascio nel keyhole in maniera molto maggiore rispetto all’Elio. A parità di potenza della sorgente laser, è consigliabile il suo utilizzo negli impianti con sorgenti Fibra piuttosto che CO2 , a causa dell’elevata lunghezza d’onda di quest’ultima. Generalmente l’Argon viene utilizzato nella saldatura di leghe di alluminio.
Azoto
L’Azoto non è un elemento inerte ad alte temperature, pertanto può dar luogo a reazioni indesiderate durante la fase di solidificazione del giunto, soprattutto con i materiali più reattivi. Rispetto all’Argon, inibisce in maniera minore la penetrazione del fascio laser nel keyhole. In generale, risulta essere il prodotto più indicato per processi di saldatura laser con acciaio Inox.
Elio e miscele Argon-Elio
Le caratteristiche principali dell’Elio sono alto potenziale di ionizzazione, bassa densità ed elevata conducibilità termica. La bassa densità lo rende meno efficace rispetto all’Argon nella protezione del bagno di fusione, pertanto è preferibile utilizzare una miscele argon-elio e sfruttare i benefici di entrambi i gas. Inoltre, l’utilizzo del solo Elio determinerebbe la necessità di lavorare con portate più abbondanti rispetto all’Argon. L’Elio contribuisce a contenere la formazione di plasma nel processo e, grazie alla sua elevata conducibilità termica, consente elevate velocità di avanzamento che ne favoriscono l’utilizzo in applicazioni laser automatizzate.
Miscela Argon-CO2
Sebbene sia peculiarità della saldatura ad arco elettrico MAG, anche nella saldatura laser manuale è possibile utilizzare miscele Argon-Anidride carbonica per la saldatura di acciaio al carbonio. Tendenzialmente si utilizza una miscela che presenta l’8% di CO2 e il 92% di Argon.
I gas e le miscele Nippon Gases per la saldatura laser
Nippon Gases, con le linee Sanarc® e LaserSan® sviluppate appositamente per applicazioni di saldatura, offre Argon, Elio e Azoto a elevata purezza e diverse tipologie di miscele Argon-Elio e Argon-CO2 per la saldatura laser.
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