Soldadura por láser — Procedimientos de soldadura

La funciona de forma completamente distinta a todos los procesos de arco: aquí no funde ningún , sino un rayo láser concentrado. El rayo concentra su energía en un punto de fracciones de milímetro: la densidad de energía es tan alta que el metal se vaporiza instantáneamente y se forma un "capilar de vapor" (keyhole). El láser "atraviesa" el material, y detrás del foco el fundido se vuelve a cerrar formando el cordón.

El resultado es exactamente lo contrario de la soldadura por electrodo:

• Cordones extremadamente estrechos y profundos: La relación profundidad-anchura puede ser de 10:1 o más.

• mínima: El calor se concentra en el punto, el resto de la pieza permanece frío: casi sin deformación, casi sin cambios en la estructura.

• Velocidad máxima: Las chapas finas se sueldan en fracciones de segundo.

Además: Sin contacto. El láser no necesita electrodo, ni contacto de hilo, ni antorcha en la pieza. Esto permite soldar en lugares de difícil acceso y una automatización perfecta con robots.

¿Qué láseres existen?

Se distinguen por el medio que genera la luz:

• Láser de CO₂ (10,6 µm): El clásico para chapas de acero gruesas. Durante mucho tiempo fue el estándar, hoy está prácticamente superado en la técnica de soldadura.

• Láser de fibra (aprox. 1,06 µm): El estándar moderno. Compacto, máxima eficiencia, la luz se puede conducir mediante fibra óptica. Ideal para robots y cordones finos.

• Láser de disco (aprox. 1,03 µm): Muy alta potencia con excelente calidad de haz: para chapas gruesas y altas velocidades.

• Láser de diodo: Directamente de semiconductores, haz más suave: más bien para soldadura fuerte y recargue.

Antes existía también el láser de estado sólido Nd:YAG (1,06 µm) como solución puente; hoy dominan los láseres de fibra y de disco.

¿Por qué vatios y no amperios?

Porque son dos magnitudes físicas distintas. En el arco, la potencia es corriente por tensión, y como la tensión del arco es aproximadamente constante (20–40 V), la corriente en amperios controla directamente el calor. En el láser, el rayo suministra luz (fotones), no corriente eléctrica; la magnitud relevante y directamente medible es la potencia óptica = energía por segundo = vatios. Simplemente no hay "corriente" en el rayo. La instalación sí consume potencia eléctrica de la red (también en vatios), pero la convierte con un rendimiento del 30–50 % en luz láser. Por eso los láseres se clasifican por su potencia de salida óptica en vatios, típicamente 0,5–20 kW, según el espesor de la chapa.

¿Qué gas se utiliza?

El gas de proceso/protección tiene dos funciones en el láser: protege el baño de fusión de la oxidación y controla la nube de plasma sobre el cordón, que debilita el rayo:

• Helio: Suprime el plasma mejor que nada: para soldaduras profundas, especialmente con láseres de CO₂.

• Argón: Estándar para láseres de fibra y de disco en acero y acero inoxidable.

• Nitrógeno: Para acero inoxidable (estabiliza la estructura), pero con riesgo de porosidad.

• Chapas galvanizadas: Mezclas de gas especiales, porque el zinc vaporizado puede rasgar el cordón.

Los dos procesos básicos:

• Soldadura por conducción de calor: A baja potencia, el rayo solo funde la superficie: cordones anchos, planos y lisos, similares a la soldadura fuerte.

• Soldadura de penetración profunda (keyhole): A alta potencia, el rayo atraviesa el material: cordones profundos y estrechos para uniones estructurales.

Las aplicaciones son el dominio de la precisión y la serie: construcción de automóviles (piezas de carrocería, cajas de cambios), celdas de batería, carcasas electrónicas, piezas de tecnología médica y todo aquello donde la deformación sería un problema.

El precio: los equipos son caros, la preparación del cordón debe ser exacta (holgura casi nula), y la seguridad exige clase de láser 4 con cabinas cerradas. Para la producción individual en taller, el láser rara vez es la primera opción: allí mandan la soldadura MAG o TIG.