Onda continua o pulsata?

La saldatura mediante Laser è diventata una tecnica accettata per unire materiali che vanno dalle plastiche delicate ai metalli densi. Le applicazioni comprendono i settori medico, aerospaziale, militare, delle energie alternative e molti altri settori industriali di alto profilo. La saldatura a laser è estremamente versatile per sigillare dispositivi microelettronici impiantati nel corpo umano per unire sezioni di serbatoi di combustibile in un razzo.

Una delle decisioni fondamentali da prendere è se il processo di saldatura utilizzerà un laser ad onde continue o un laser pulsato.

Figura 1: confronto tra ciclo ad onde continue e ciclo ad impulsi 

Saldatura a Laser ad onde continue

I laser ad onde continue (cn) sono laser che emettono un fascio costante e ininterrotto. Di solito sono laser in fibra ottica che usano diodi accesi per eccitare un mezzo di guadagno, emettendo così luce laser. I laser a guerra chimica sono particolarmente adatti alle saldature a penetrazione profonda (profondità superiore a 0,060 ") e ai materiali sensibili alle fessure di saldatura come gli acciai inossidabili ad alto contenuto di carbonio.

Figura 2: saldatura a laser per guerra chimica

I laser a guerra chimica possono funzionare a livelli di potenza fino a 200 watt fino a 100.000 watt +. La saldatura a laser per guerra chimica richiede 200 watt o più per accoppiare con successo la maggior parte dei metalli. Questa ampia gamma di potenza, combinata con elevate densità di energia, favorisce la fusione di metalli con caratteristiche termiche e di riflessione diverse. Ad esempio, metalli ferrosi, come l’acciaio inossidabile, coppia a potenza inferiore (circa 200w), mentre materiali come alluminio e rame coppia a potenza significativamente superiore (600-800w).

Laser a guerra chimica di solito funzionano ad alte velocità di alimentazione per evitare un surriscaldamento della parte. La velocità di alimentazione tipica per CW è di circa 100 pollici al minuto. La potenza e la velocità di alimentazione devono essere esattamente bilanciate per ottenere una saldatura con la penetrazione specificata. Più lenta è la velocità di alimentazione, maggiore è la penetrazione e maggiore è il calore applicato alla parte.

Saldatura Laser ad impulsi

I laser ad impulsi producono una serie di brevi impulsi ad una certa larghezza e frequenza. Un laser pulsato può produrre una potenza di picco maggiore della sua potenza media perché l’energia viene immagazzinata in condensatori prima di essere rilasciata. I laser ad impulsi sono in grado di produrre potenze di picco molto elevate: un laser ad impulsi da 25 W Nd: il laser YAG può produrre potenze di picco fino a 5 kW per alcuni millisecondi. Ciò significa che può produrre una saldatura spot che richiederebbe un laser CW a 5 kW!

Figura 3: potenza di impulso e saldature laser di impulso

Con laser ad impulsi, una saldatura in vena è creata da una serie di saldature spot sovrapposte. Per le applicazioni a tenuta ermetica, queste saldature a punti si sovrappongono tra l’80 e il 90%. Per saldature strutturali semplici che non necessitano di essere sigillate, la sovrapposizione può essere ridotta a circa il 70%.

A causa della breve durata dell’impulso (generalmente di alcuni millisecondi), il calore che entra nella parte viene minimizzato, per cui si raccomanda di effettuare la saldatura a laser ad impulsi intorno ai componenti sensibili al calore e ai materiali a pareti molto sottili.

La saldatura a laser ad impulsi tende a funzionare bene con i metalli riflettenti a causa delle elevate quantità di energia fornite all’inizio dell’impulso. Spesso definito "impulso potenziato", questo picco di potenza all’inizio del ciclo di impulso dura solo una frazione della durata totale dell’impulso. Tuttavia, è abbastanza potente da superare il potere riflettente del materiale, pur mantenendo bassa la potenza media, il che riduce il calore. Un laser per guerra chimica dovrebbe fornire molta energia per accoppiare un metallo molto riflettente, e il calore risultante potrebbe facilmente danneggiare la parte o i componenti all’interno.

Qual è il migliore per la tua applicazione?

Laser a guerra chimica sono indicati per:

·Saldature a penetrazione profonda;

· Saldature con materiali sensibili alle fessure, quali 430, 316 e 303 acciaio inossidabile;

· Posti di lavoro di produzione in volume che possono beneficiare dei tassi di alimentazione più elevati associati alla saldatura a laser per guerra chimica;

· Giunti saldatura Non termosensibili.

I laser ad impulsi sono indicati per:

· Saldature su metalli altamente riflettenti come alluminio e rame;

· Saldature vicino a componenti sensibili al calore o a pareti sottili, giunti di saldatura sensibili al calore;

· Saldatura a punto;

· Tenuta ermetica.

Ovviamente, al di là delle onde continue o delle pulsazioni, esistono criteri da prendere in considerazione nella progettazione delle saldature per applicazioni. In futuro ci occuperemo maggiormente della saldatura a laser.

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