Soldadura TIG por micropulsos: la alternativa ideal a la soldadura láser
La soldadura láser es un proceso de soldadura muy conocido, pero sigue planteando grandes exigencias de seguridad al operario y requiere grandes inversiones para los sistemas, equipos y dispositivos de protección necesarios para soldar. Lo que es menos conocido, sin embargo, es que también existe una alternativa rentable a la soldadura láser que consigue resultados comparables, a un coste significativamente inferior.
¿Qué es la soldadura láser?
Al igual que otros procesos de soldadura, la soldadura láser se utiliza para soldar piezas o aleaciones metálicas entre sí. La diferencia con otros procesos es que se utiliza un láser como fuente de energía para la soldadura, cuyo rayo láser se enfoca en la zona que se va a unir. Debido a la alta densidad de energía del láser, el metal se calienta con rapidez y precisión y se funde en el punto de impacto del rayo láser. Tras enfriarse, se crea una unión soldada permanente. Por tanto, el proceso de soldadura metalúrgica en sí apenas difiere de las alternativas a la soldadura láser, como la soldadura por arco micropulsado, salvo en que la energía utilizada procede de una fuente de energía diferente. Como fuentes de energía se utilizan láseres de CO2, láseres de diodo y láseres de fibra.
Tipos de soldadura láser
En función de la energía aplicada, existen dos procesos de soldadura láser fundamentalmente distintos:
Soldadura de penetración profunda (soldadura de ojo de cerradura):
La soldadura por penetración profunda se realiza con una alta intensidad de láser, de modo que la superficie metálica se calienta hasta el punto de vaporización. El rayo láser penetra profundamente en la pieza, creando una cavidad con consistencia de plasma en forma de ojo de cerradura. La soldadura por penetración profunda es, con mucho, la variante más común de la soldadura láser.
Soldadura por conducción del calor
En la soldadura por conducción térmica, el láser calienta la superficie de la pieza a una intensidad baja, por encima del punto de fusión de la aleación. Así no se consigue un efecto de penetración profunda, ya que los materiales sólo se unen con un cordón de soldadura comparativamente plano.
No se puede determinar en todos los casos si es mejor la soldadura por penetración profunda o la soldadura por conducción de calor. Para profundidades de penetración elevadas, la soldadura por penetración profunda es necesaria en cualquier caso, pero debido al mayor aporte de energía, tiene a su vez la desventaja de un cordón de soldadura ópticamente visible y normalmente bastante profundo. Si sólo se sueldan espesores de material bajos, la soldadura por conducción de calor puede ser el método elegido, sobre todo porque este proceso es conocido por su tendencia a producir cordones de soldadura lisos y visualmente atractivos, además de cambios estructurales aún menores.
Cuando se sueldan materiales muy finos, la soldadura por arco micropulsado antes mencionada también puede ser al menos una alternativa equivalente a la soldadura por láser.
¿Para qué se utiliza la soldadura láser?
La soldadura láser se utiliza en muchos ámbitos diferentes, entre otros:
- Automoción: Soldadura de piezas de carrocería, componentes de refrigeración y calefacción, baterías de accionamiento para coches eléctricos, electrónica, etc.
- Aeroespacial: soldadura de componentes ligeros y estructuras complejas, así como unión y reparación de componentes de protección térmica
- Electrónica: Contactos eléctricos que deben soportar altas temperaturas de funcionamiento
- Tecnología médica: fabricación y reparación de instrumentos quirúrgicos e implantes
- Industria joyera: fabricación y reparación de joyas de aleaciones de metales preciosos
- Tecnología dental: fabricación de estructuras y productos dentales y de ortodoncia
- Soldadura de reparación de superficies, especialmente en la fabricación de herramientas y moldes
- Ingeniería mecánica clásica y unión de materiales metálicos
Por regla general, todos los metales y aleaciones soldables pueden soldarse con una máquina de soldadura láser, por ejemplo, acero, aluminio, acero inoxidable, cobre, latón y muchos más. Con fuentes de soldadura láser especiales, también es posible unir permanentemente piezas de plástico y polímeros aplicando energía y fundiendo.
En la mayoría de las aplicaciones mencionadas, aparte de la unión de plásticos, también es posible trabajar con alternativas a la soldadura láser. Dependiendo de la aplicación, a menudo es posible conseguir resultados similares a un coste significativamente inferior utilizando, por ejemplo, una máquina de soldadura TIG por micropulsos.
Seguridad durante la soldadura láser
Además de las medidas de protección exigidas generalmente para soldar, como llevar ropa protectora y una ventilación adecuada, por ejemplo aspirando los humos y vapores producidos durante la soldadura, en la soldadura por láser se requieren otras medidas de protección debido al peligro específico que supone el rayo láser. Éstas incluyen, entre otras
- Blindaje del lugar de trabajo mediante un cerramiento completo (carcasa protectora del láser) para evitar la propagación no deseada de la radiación láser.
- Los soldadores deben llevar gafas protectoras para proteger sus ojos de la radiación láser
- Comprobación e inspección periódicas de la máquina de soldadura láser para comprobar su correcto funcionamiento y seguridad
Además de estas medidas directas, también deben adoptarse medidas organizativas. Entre ellas se incluyen
- Instalación de señales de advertencia en todos los puntos de acceso a la estación de trabajo láser y controles de acceso para impedir la manipulación y puesta en marcha no autorizadas
- Formación periódica de todos los empleados que utilizan la máquina de soldadura láser
- Plan de emergencia que defina las medidas inmediatas en caso de accidente o avería técnica
En Alemania, las empresas que utilizan equipos de soldadura láser deben nombrar a un responsable de seguridad láser de acuerdo con la normativa pertinente de salud y seguridad en el trabajo, que es responsable del desarrollo y la aplicación de estas medidas y también debe preparar una evaluación de riesgos. Antes de ser nombrados, los responsables de la seguridad láser deben realizar cursos de formación adecuados y acreditar su cualificación profesional mediante formación continua y renovación permanente.
Comparación entre la soldadura láser y la soldadura TIG por micropulsos
Debido a su alto nivel de conocimiento, su versatilidad y la relativa novedad de la tecnología en comparación con otros procesos de soldadura, la soldadura láser se utiliza ahora ampliamente y goza de un alto nivel de reconocimiento. Sin embargo, la adquisición de una máquina de soldadura láser a menudo se ve obstaculizada por los costes, todavía relativamente elevados.
El proceso de soldadura TIG por micropulsos desarrollado por Lampert es la alternativa perfecta a la soldadura láser, ya que consigue resultados comparables a un coste significativamente inferior.
Ambos procesos de soldadura también tienen propiedades individuales que pueden resultar ventajosas o desventajosas según la aplicación deseada.
La siguiente tabla muestra una comparación de los dos procesos, que puede utilizarse como ayuda para decidir entre una máquina de soldadura láser y una TIG de micropulsos.
Las propiedades individuales deben evaluarse individualmente en relación con una aplicación concreta.
| Soldadura láser | Soldadura TIG micropulsada | Nota | |
| Precisión y exactitud | Muy alta | Muy alta | En la práctica, ambos métodos conducen a resultados comparables |
| Reproducibilidad | Muy alta | Muy alta | Con aparatos de clases de calidad comparables, ambos métodos demuestran una excelente repetibilidad |
| Profundidad del anillo terminal | – 0,1 a 1 mm (soldadura por conducción de calor) – Hasta 10 mm y más (soldadura profunda) | <0,1 a aprox. 1,2 mm | Cuanto mayor sea la profundidad de penetración, mayor será el aporte de calor necesario y, por tanto, el riesgo de deformación. En la gama de precisión, rara vez se requieren profundidades de penetración superiores a 1 mm. |
| Entrada de calor | > 3500°K (soldadura por conducción de calor) > 10.000°K (soldadura de penetración profunda) | aprox. 3000 a 3500°K | |
| Velocidad de soldadura | Muy alto (hasta 10 metros por minuto o 50 puntos por segundo) | Hasta 5 puntos por segundo | La soldadura láser es mucho más adecuada para la soldadura automatizada de grandes cantidades |
| Versatilidad | – Posibilidad de soldar todas las aleaciones soldables – Soldadura manual y automatizada – Aplicación estacionaria | – Posibilidad de soldar todas las aleaciones soldables – Soldadura manual y automatizada – Aplicación móvil y estacionaria | |
| Características especiales de los materiales difíciles | – Riesgo de reflejos en superficies muy reflectantes – Riesgo de daños a los materiales directamente vecinos (por ejemplo, piedras preciosas) | – Sin restricciones en superficies altamente reflectantes – No daña los materiales vecinos | Debido a la fuente de energía, el rayo láser actúa directamente donde choca con la pieza. La soldadura TIG micropulsada también garantiza que la soldadura se realice siempre sobre la aleación metálica (el flujo de corriente sólo atraviesa el metal) |
| Usabilidad | – El ajuste de los parámetros es de sencillo a moderadamente complicado según el fabricante y el producto – Generalmente, los conocimientos técnicos previos son útiles o necesarios | – Ajustar los parámetros en un menú de una sola pantalla – Conocimientos técnicos previos útiles, pero no necesarios | |
| Equipo de protección | Se requiere un cerramiento completo y blindaje contra la radiación dispersa. En muchos países, la formación y el nombramiento de un responsable de la seguridad del láser también se exigen por ley o debido a las especificaciones estándar | Sistema de protección ocular fijo (microscopio) o móvil (casco de soldador). Se recomienda el uso de guantes protectores, de lo contrario no se requiere equipo de protección separado | Con el sistema de soldadura TIG por micropulsos, el sistema de protección ocular suele formar ya parte del conjunto del sistema de soldadura. |
| Costes de adquisición | >Alto: 30.000 euros para sistemas de soldadura de calidad comparable (sin equipo de protección) | Bajo: aprox. de 4.500 a 10.000 EUR incl. equipo de protección | También suele haber dispositivos de soldadura láser más baratos, pero los resultados no igualan la calidad de los dispositivos de soldadura TIG por micropulsos |
| Costes de mantenimiento | Mantenimiento regular de la fuente láser según las especificaciones del fabricante y, si es necesario, sustitución costosa del diodo láser. | Dispositivo sin mantenimiento. Requiere el reafilado regular de los electrodos de wolframio | En la soldadura TIG micropulsada, los electrodos deben sustituirse si la longitud cae por debajo de la longitud mínima. |
| Consumo de gas de protección | Media a alta (normalmente mayor distancia entre el suministro de gas protector y la pieza) | Bajo (suministro de gas protector directamente en el electrodo) | Para un suministro óptimo de gas de protección, es importante una distancia pequeña a la pieza con una velocidad de flujo media, especialmente para aleaciones que tienden a volverse quebradizas (por ejemplo, titanio o nitinol). |
