A soldagem a laser é uma das primeiras e mais significativas aplicações no processamento industrial de materiais a laser
Nas primeiras aplicações, as soldas geradas a laser eram de qualidade superior, levando a uma maior produtividade.
Com o tempo, os avanços na tecnologia laser levaram a lasers de maior potência, uma gama mais ampla de comprimentos de onda e capacidades de pulso aprimoradas. Além disso, os avanços na propagação do feixe, no hardware e software de controle da máquina e nos sensores de processo contribuíram para o desenvolvimento contínuo dos processos de soldagem a laser.
A soldagem a laser oferece diversas vantagens exclusivas, incluindo baixo aporte de calor, uma zona de fusão estreita e uma zona afetada pelo calor, além de excelentes propriedades mecânicas para materiais que antes eram difíceis de usar em processos que produziam grande aporte de calor às peças. Essas propriedades tornam a soldagem a laser uma opção atraente para a produção de soldas fortes e visualmente atraentes.
Além disso, o tempo de configuração necessário para a soldagem a laser é muito menor e, quando combinado com sensores de rastreamento a laser, a automação pode ser alcançada, resultando em custos de produção mais baixos.
Todas essas novas tecnologias ampliaram a gama de aplicações da soldagem a laser. Em muitas indústrias, a soldagem a laser de fibra tem sido usada com sucesso com diferentes metais, formatos, tamanhos e volumes de componentes.
1. Soldagem de bateria
O aumento do uso de baterias de lítio em veículos elétricos e dispositivos eletrônicos levou os engenheiros a incorporar a soldagem a laser de fibra no design de produtos.
A soldagem a laser de fibra óptica é usada para conectar os componentes condutores de corrente, feitos de cobre ou liga de alumínio, à série de baterias do dispositivo.
Os contatos elétricos com os eletrodos positivo e negativo da bateria são formados por soldagem a laser de liga de alumínio, normalmente da série 3000, e cobre puro.
Todos os materiais e combinações utilizados na bateria são adequados para o novo processo de soldagem a laser de fibra.
Várias conexões dentro da bateria são criadas usando juntas soldadas sobrepostas, de topo e de filete.
A soldagem a laser do material do terminal nos terminais negativo e positivo produz contato elétrico encapsulado.
A etapa final no processo de montagem e soldagem da bateria envolve a vedação da junta do tanque de alumínio, o que cria uma barreira para o eletrólito interno.
Como se espera que a bateria funcione de forma confiável por um período de 10 anos ou mais, a seleção da soldagem a laser garante alta qualidade e consistência.
Utilizando o equipamento e processo apropriado de soldagem a laser de fibra óptica, soldas de liga de alumínio da série 3000 de alta qualidade podem ser produzidas de forma consistente.
2. Soldagem por usinagem de precisão
As vedações usadas em navios, refinarias químicas e na indústria farmacêutica eram originalmente soldadas por TIG. Devido ao seu uso em ambientes sensíveis, esses componentes são usinados com precisão e retificados usando materiais de liga à base de níquel com alta temperatura e resistência à corrosão química. Normalmente, o tamanho do lote é pequeno e o número de configurações é grande.
Atualmente, a montagem desses componentes tem sido aprimorada através da soldagem a laser de fibra óptica. As razões para usar a soldagem a laser de fibra para substituir o processo inicial de soldagem a arco robótico são as seguintes:
- A soldagem a laser produz qualidade consistente.
- É fácil mudar de uma configuração de componente para outra, reduzindo assim o tempo de configuração e melhorando a produção.
- A montagem do sensor de rastreamento a laser para automatizar o processo de soldagem a laser reduz custos.
3. Soldagem à prova de gás
A soldagem a laser de fibra tornou-se o processo preferido para dispositivos médicos, como marcapassos e outros eletrônicos, devido à alta confiabilidade fornecida pelos eletrônicos hermeticamente selados.
O mais recente desenvolvimento de processos de soldagem à prova de gás abordou os problemas associados à soldagem a laser e ao ponto final da solda, que é fundamental para obter uma vedação à prova de gás.
Nas tecnologias anteriores de soldagem a laser, o feixe de laser criava depressões no ponto final, mesmo quando a potência era reduzida e o feixe desligado.
Contudo, com o controle avançado do feixe de laser, essas depressões podem ser eliminadas, resultando em qualidade de solda consistente, aparência melhorada e vedação mais confiável. Isto é particularmente importante para soldas finas e profundas, onde a porosidade no ponto final pode ser um problema significativo.
4. Soldagem aeroespacial
Controlar a geometria e a microestrutura da solda, minimizar a porosidade e controlar o tamanho do grão são essenciais na soldagem a laser de fibra de ligas de aviação à base de níquel e titânio. Em muitas aplicações aeroespaciais, o principal critério de projeto para soldas é o seu desempenho à fadiga.
Para aumentar a resistência da soldagem, os engenheiros de projeto quase sempre especificam uma superfície de soldagem convexa ou ligeiramente convexa. Para isso, um processo automatizado utiliza uma linha de envase com diâmetro de 1,2 mm. Adicionar arame de enchimento à junta de topo garante coroas de solda consistentes nas passagens superior e inferior.
Além de garantir uma boa microestrutura da solda, a seleção da liga do fio de soldagem também contribui para as propriedades mecânicas da solda.
5. Soldagem de metais diferentes
A capacidade de fabricar produtos utilizando diferentes metais e ligas melhora muito o projeto e a flexibilidade de produção.
Otimizar as propriedades do produto acabado, como corrosão, desgaste e resistência ao calor, ao mesmo tempo que controla os custos, é uma motivação comum para a soldagem de metais diferentes. A conexão de aço inoxidável e aço galvanizado é um excelente exemplo.
O aço inoxidável 304 e o aço carbono galvanizado são amplamente utilizados em diversas aplicações, como eletrodomésticos de cozinha e componentes de aviação, devido à sua excelente resistência à corrosão.
No entanto, a soldagem de metais diferentes apresenta alguns desafios únicos, especialmente devido ao potencial do revestimento de zinco causar graves problemas de porosidade na solda.
Durante a soldagem, a energia usada para derreter o aço e o aço inoxidável evaporará o zinco a cerca de 900 ℃, que é muito inferior ao ponto de fusão do aço inoxidável. O baixo ponto de ebulição do zinco leva à formação de vapor durante a soldagem tipo buraco de fechadura.
À medida que o vapor de zinco tenta escapar do metal fundido, ele pode permanecer na solda solidificada, resultando em porosidade excessiva. Além disso, o vapor de zinco pode escapar durante a solidificação do metal, causando poros ou rugosidade na superfície.
O projeto adequado da junta e a seleção dos parâmetros do processo a laser podem simplificar o acabamento e a soldagem mecânica.
Por exemplo, soldas sobrepostas de aço inoxidável 304 de 0,6 mm e aço galvanizado de 0,5 mm não apresentam rachaduras ou poros nas superfícies superior e inferior.
