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Saldatura Laser

Che cos’è e come funzione la Saldatura Laser

La saldatura laser (laser welding o Laser Beam Welding) è un metodo veloce ed efficace per unire due componenti di metallo o di materiale plastico.

Il processo si basa sul fatto che il raggio Laser incidente riscaldi il materiale fino alla sua temperatura di fusione, consentendo la compenetrazione delle due parti e la loro solidificazione dopo il necessario raffreddamento.

La precisione millimetrica o la profondità di penetrazione che si può ottenere dalla saldatura Laser sono alcune delle caratteristiche che rendono unica questa tecnica e la rendono adatta a moltissime applicazioni: dall’automotive all’ambito medicale, dagli stampi agli utensili.

Esistono due tipi di saldatura Laser: a emissione continua (CW) o pulsata (QCW o PW). Nel primo caso si tratta di una saldatura con un cordone generato in continuo, nel secondo caso si utilizzano singoli impulsi che vengono sovrapposti o meno per creare cordoni continui o puntature isolate.

Settori di applicazione Saldatura Laser Metallo

La saldatura Laser dei metalli è la tecnica che utilizza il raggio Laser per unire insieme due pezzi metallici. La giunzione dei pezzi può avvenire in maniera sovrapposta o in maniera affiancata (di testa). In entrambi i casi è importante che le superfici siano ben in contatto per avere una saldatura ottimale. I principali settori che utilizzano la saldatura Laser per i metalli sono:

  • automotive;
  • trasporti;
  • aerospaziale;
  • carpenterie per macchinari.

Altri utilizzi si hanno anche nell’orafo e nell’odontotecnica oppure negli stampi e nella fabbricazione di utensili.

Scopri di più sulla saldatura Plastica

Tipi Saldatura Laser Metallo

Saldatura Profonda (Keyhole)

Questo tipo di saldatura è utilizzato quando si vuole ottenere cordoni molto profondi (fino ad alcuni centimetri), sfruttando il fenomeno detto “Keyhole”. Questo fenomeno si basa sull’utilizzo di vapore e di plasma generato dalla radiazione laser ad alta potenza per creare un flusso capillare di materia vaporizzata che riesca a penetrare e a saldare in profondità.Questo flusso, crea un cordone di saldatura estremamente profondo e con un giunto omogeneo e con caratteristiche di tenuta ottimali. Sfruttando la tecnica del Keyhole si riesce a penetrare fino a 10 volte più in profondità di una normale saldatura Laser e con velocità di saldatura molto più elevate.

Saldatura con Testa Galvo

La tecnica di saldatura con Testa Galvanometrica (Scanner), è la più precisa e veloce che si può ottenere con il Laser. Il cordone di saldatura risulta veramente stretto (anche sotto il millimetro) e l’agilità di movimento consente profili di saldatura molto complessi. I campi di saldatura rimangono però limitati nell’ordine di 10-20 cm dopo di che richiedono una spiazzatura con assi mobili o con robot (Weld on the fly), potendo così realizzare marcature su campi più ampi o su profili 3D.

Brasatura – Soldering

La brasatura è una particolare giunzione di due parti fatte di uno stesso materiale, sfruttando la fusione di un filo di materiale legante differente. Quest’ultimo, avendo una temperatura di fusione più bassa dei pezzi da unire, è in realtà l’unico materiale che viene fuso e penetrando per capillarità nella fessura tra i due lembi da saldare, riesce per diffusione a legarsi con le pareti riscaldate e a creare un giunto resistente. Alcuni materiali leganti utilizzati per la brasatura sono il Rame e lo Zinco. Una caratteristica della brasatura è che generalmente crea profili di saldatura omogenei e arrotondati che tipicamente non necessitano di lavorazioni post processo.

Saldatura con Riporto

La saldatura con riporto è una tecnica impiegata principalmente per la riparazione di stampi, utensili e pezzi meccanici in genere.

Questo tipo di saldatura può essere di tipo manuale, con un operatore che gestisce direttamente il filo di materiale di apporto spesso tipicamente tra 0,1 e 0,6 mm. Nella saldatura con riporto automatizzata è presente un feeder in testa che automaticamente gestisce il filo o la polvere e che viene depositato utilizzando delle automazioni. In entrambi i casi si utilizza gas di apporto Argon in coda ala saldatura per evitare le ossidazioni. Finito le attività di riporto si passa alla finitura in cui meccanicamente si fresa e rettifica il pezzo per riportarlo alle dimensioni originali.

Tempra Laser

La Tempra Laser è un processo termico che utilizza il laser per riscaldare un metallo fin quasi allasua temperatura di fusione per poi raffreddarlo bruscamente per cambiarne le sue caratteristiche chimico fisiche. In particolare si raggiungo temperatura tra i 900 e i 1400°C e i legami di carbonio cambiano le loro forme e geometrie. Il raffreddamento che può essere spontaneo (auto tempra) o indotto esternamente impedisce agli atomi di carbonio di tornare ai propri posti originali nei reticoli e quindi consente di dare al metallo caratteristiche di durezza e resistenza superiori a quelle di partenza.

La tempra Laser a differenza da quella a induzione o a fuoco non ha superfici di contatto e ha come grosso pregio la precisione con cui si può fare il trattamento. Questa caratteristica la rende perfetta per utensili o per pezzi piccoli e complessi in cui le parti da temprare sono limitate nello spazio. Gli spessori che solitamente vengono adottati vanno da 0,1mm a circa 2mm di profondità.

Inoltre, un altro pregio è che la quantità di calore necessaria è molto ridotta e concentrata rispetto agli altri metodi e quindi si ha un risparmio energetico e una deformazione dei pezzi ridotta al minimo.

La natura digitale della gestione laser rende la tempra Laser perfetta per la flessibilità dei percorsi di tempra e dei parametri di processo che facilmente possono essere variati.

Cladding Laser

Il Laser Cladding è una tecnica di saldatura con riporto che utilizza come materiale di apporto delle polveri metalliche. Le applicazioni di questa tecnica sono la riparazione e la deposizione di coating e strati superficiali su specifici pezzi, ad esempio su utensili, guide o altri componenti meccanici che spesso devono rispondere ad alte caratteristiche di resistenza al calore o alle sollecitazioni meccaniche. I sistemi di Cladding si compongono da due principali sotto-sistemi: il sistema di gestione delle polveri, che servono a creare una miscela di gas e polveri e a fare arrivare un flusso di materiale nell’ugello (laterale o coassiale), diretto verso il raggio Laser. Il secondo sotto-sistema è il sistema ottico formato dalla sorgente Laser (solitamente a Fibra ottica da 1kW a 3kW) e da una testa laser di delivery. Il raggio laser colpisce la superficie del metallo e crea il bagno di saldatura, l’ugello direziona la miscela di polvere di apporto che viene integrata e saldata al raffreddamento. Un ulteriore passata di rifinitura senza apporto può servire come rifinitura della lavorazione. Tutto il processo deve avvenire sotto l’utilizzo di gas inerte.

Materiali e Saldatura Laser Metallo

Acciaio
Ferro
Oro
Plastica
Rame
Carta
Carbonio
Cartone
Ceramica
Legno
Vetro
Pelle

La Saldatura Laser dei Metalli è una applicazione molto diffusa nel settore della meccanica. Gli ottimi risultati ottenibili in termini di qualità, precisione e controllo della lavorazione fanno del Laser la scelta ottimale rispetto alle altre tecnologie.

I metalli adatti alla saldatura sono:

  • Acciaio inox
  • Acciai temprati
  • Acciai bonificati
  • Alluminio
  • Titanio
  • Bronzo
  • Rame
  • Argento
  • Oro
  • Altri...

Perché preferire un Saldatore Laser Metallo ad altre tecnologie

La tecnologia Laser per la saldatura è preferibile alle tecnologie tradizionali TIG e MIG per le seguenti caratteristiche:

  • Velocità di processo superiore
  • Minor apporto termico (zona di alterazione termica e distorsioni conseguenti)
  • Non utilizzo di materiali consumabili
  • In generale minor tempo di addestramento del personale
  • Eccellenti proprietà di resistenza meccanica
  • Maggiore precisione di saldatura su pezzi piccoli o complessi
  • Facilità di automatizzare il processo di saldatura