Saldatura laser — Procedimenti di saldatura

La funziona in modo completamente diverso da tutti i processi ad arco: qui non fonde un , ma un raggio laser concentrato. Il raggio concentra la sua energia su un punto di frazioni di millimetro — la densità di energia è così alta che il metallo evapora istantaneamente e si forma un "canale di vapore" (keyhole). Il laser "perfora" il materiale e dietro il punto focale il bagno di fusione si richiude formando il cordone.

Il risultato è l'esatto contrario dell'arco manuale:

• Cordoni estremamente stretti e profondi: Il rapporto profondità/larghezza può essere 10:1 o superiore.

• minima: Il calore si concentra sul punto, il resto del componente rimane freddo — quasi nessuna deformazione, quasi nessuna modifica della struttura.

• Velocità massima: Lamiere sottili vengono saldate in frazioni di secondo.

In più: Senza contatto. Il laser non ha bisogno di elettrodo, contatto del filo o torcia sul pezzo. Questo consente la in punti difficilmente accessibili e una perfetta automazione con robot.

Quali laser esistono?

Si distinguono in base al mezzo che genera la luce:

• Laser CO₂ (10,6 µm): Il classico per lamiere d'acciaio spesse. A lungo standard, oggi è in gran parte sostituito nella tecnica di saldatura.

• Laser a fibra (ca. 1,06 µm): Lo standard moderno. Compatto, massima efficienza, la luce si può guidare tramite fibra ottica. Ideale per robot e cordoni fini.

• Laser a disco (ca. 1,03 µm): Potenza molto elevata con eccellente qualità del fascio — per lamiere spesse e alte velocità.

• Laser a diodi: Direttamente da semiconduttori, fascio più morbido — più per brasatura e deposizione.

In passato esisteva anche il laser a stato solido Nd:YAG (1,06 µm) come soluzione ponte; oggi dominano i laser a fibra e a disco.

Perché watt e non ampere?

Perché sono due grandezze fisiche diverse. Nell' la potenza è corrente per tensione — e poiché la tensione d'arco è quasi costante (20–40 V), la corrente in ampere controlla direttamente il calore. Nel laser il fascio fornisce luce (fotoni), non corrente elettrica — la grandezza rilevante, direttamente misurabile, è la potenza ottica = energia al secondo = watt. Semplicemente non c'è "corrente" nel fascio. L'impianto assorbe sì potenza elettrica dalla presa (anche in watt), ma la converte con un'efficienza del 30–50% in luce laser. Per questo i laser si classificano in base alla potenza ottica di uscita in watt — tipicamente 0,5–20 kW, a seconda dello spessore della lamiera.

Quale gas si usa?

Il gas di processo/ nel laser ha due compiti: protegge il bagno dall'ossidazione e controlla la nube di plasma sopra il cordone, che indebolisce il fascio:

• Elio: Sopprime meglio il plasma — per saldature profonde, soprattutto con laser CO₂.

• Argon: Standard per laser a fibra e a disco su acciaio e inox.

• Azoto: Per acciaio inox (stabilizza la struttura), ma con rischio di porosità.

• Lamiere zincate: Miscele di gas speciali, perché lo zinco evaporando può lacerare il cordone.

I due processi di base:

• Saldatura per conduzione di calore: A bassa potenza il fascio fonde solo la superficie — cordoni larghi, piatti e lisci, simili alla brasatura.

• Saldatura a penetrazione profonda (keyhole): Ad alta potenza il fascio attraversa il materiale — cordoni profondi e stretti per giunzioni strutturali.

Le applicazioni sono il regno della precisione e della serie: industria automobilistica (carrozzerie, cambi), celle per batterie, contenitori elettronici, componenti medicali e tutto ciò dove la deformazione sarebbe un problema.

Il prezzo: gli impianti sono costosi, la preparazione del giunto deve essere esatta (gioco quasi zero), e la sicurezza richiede classe laser 4 con cabine chiuse. Per la produzione di singoli pezzi in officina il laser è raramente la prima scelta — lì dominano la saldatura MAG o TIG .