Saldatura laser: tipi, vantaggi e applicazioni

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La saldatura laser (amplificazione della luce mediante emissione stimolata di radiazioni) è una delle forme di saldatura tecnicamente più avanzate. Le sue applicazioni spaziano in una vasta gamma di settori, dall'aerospaziale alla gioielleria.

Tuttavia, esistono diversi tipi di saldatura che venivano utilizzati molto prima della saldatura laser, quindi sorge la domanda: perché abbiamo bisogno della tecnologia laser quando disponiamo di altre alternative?

Approfondiremo questo argomento dopo aver esaminato brevemente l'inizio della tecnologia. Fu Einstein a predire l'emissione stimolata, che è il principio base del laser.

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Tuttavia, è stato solo nel 1967 che abbiamo utilizzato per la prima volta il laser per le sue capacità di saldatura e taglio. Il laser utilizzato negli esperimenti del 1967 utilizzava gas assistito da ossigeno con un raggio laser CO2 concentrato.

Il progetto è stato guidato dal dottor Peter Houldcroft. L'esperimento e i suoi dettagli sono stati spiegati in un articolo intitolato Taglio laser a getto di gas di ABJ Sullivan e PT Houldcroft.

Il taglio laser ha gettato le basi per la saldatura laser poiché comporta la fusione del metallo senza perforarlo.

La saldatura laser utilizza un raggio di luce altamente concentrato su un punto molto piccolo in modo che l'area sotto il raggio laser assorba la luce e diventi altamente energetica. Quando vengono utilizzati potenti raggi laser, gli elettroni nell'area si eccitano fino al punto in cui il materiale si scioglie a causa della rottura dei legami tra gli atomi.

La saldatura laser può essere utilizzata anche per unire la plastica.

Questa fusione dei due materiali in corrispondenza delle loro cuciture li fonde in un'unica giuntura. È sorprendente come la luce possa essere abbastanza potente da metallizzare i metalli in pochi millisecondi. Per ottenere raggi laser così potenti, la saldatrice laser utilizza diverse parti che dirigono e amplificano il laser.

Laser a gas, laser a stato solido e laser a fibra sono i tre laser più comuni utilizzati in una saldatrice laser.

Normalmente, il raggio laser viene fornito alla saldatrice laser mediante l'uso di fibre ottiche. Esistono saldatrici a fibra singola e esistono saldatrici a fibra multipla. Le saldatrici a fibra multipla hanno un laser collegato a ciascuna fibra, con ciascuna fibra aumenta la potenza del laser.

Per concentrare il raggio su un punto prima che lasci la macchina, viene spesso utilizzata una lente collimatrice insieme a una lente di focalizzazione.

Quattro giunti di saldatura principali sono compatibili con le saldature laser:

Se hai esaminato la saldatura laser, potresti aver notato il compagno costante dell'ugello laser che è un altro ugello che fornisce un gas chiamato gas di processo o gas di taglio.

Fondamentalmente, è anche il flusso di gas, che più comunemente è CO2, che viene diretto verso il punto di saldatura con l'obiettivo di impedire il contatto della superficie di saldatura con l'atmosfera.

Senza l'uso del gas da taglio, ci sono solo due opzioni per l'atmosfera di saldatura: atmosfera normale o vuoto. La saldatura laser sotto vuoto è certamente possibile, ma non plausibile a causa del suo costo elevato e della necessità di una configurazione speciale.

In un'atmosfera normale, la saldatura laser senza gas di trattamento può produrre effetti sfavorevoli. Poiché l'azoto nell'aria è in concentrazione molto elevata, può mescolarsi con il metallo fuso e causare la formazione di vuoti o buchi all'interno della saldatura. Tali eventi possono portare a guasti della saldatura.

Fattori come l'umidità dell'aria possono causare la produzione di idrogeno durante la saldatura. Anche la diffusione dell'idrogeno nel metallo porta a giunti di saldatura deboli. Pertanto la saldatura laser in un'atmosfera normale senza schermatura non è affatto praticata.

Le saldatrici sono dotate di un accessorio per il gas da taglio che spara gas sulla superficie di saldatura assicurandosi che nessuna impurità venga mescolata con la saldatura.

La saldatura laser può essere eseguita in due modi: saldatura a conduzione di calore e saldatura a serratura.