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Para muchos (o la mayoría) de los fabricantes, el láser se ha convertido en la herramienta por omisión para crear piezas de chapa metálica. Las ventajas son tan obvias como abundantes: alto rendimiento, geometría flexible, alta exactitud, bajos costos de operación, ningún requerimiento de herramental, etc. Los efectos corriente abajo también son un bonus. Aun cuando un chorro de agua produce una condición ideal del borde, es lento y caro de operar. Una punzonadora o torreta puede lograr un alto rendimiento y ofrece el beneficio adicional de permitir operaciones de formado, pero puede que tengan que eliminarse las marcas indicadoras antes de la soldadura. El plasma es excelente para cortar fácilmente trozos gruesos de metal, pero la exactitud y los contornos finos son algo difícil. El corte láser combina los beneficios de otras tecnologías de corte y los mete en un solo paquete, avanzando a la velocidad de la luz.

Beneficios del corte láser para los soldadores

El corte láser es benéfico para la soldadura. Asegurarse de que las dos partes que está tratando de unir se produzcan de manera exacta y limpia es indispensable, y ése es el truco de una máquina de corte láser. En muchos casos, la limpieza de un corte por fusión es algo absolutamente necesario para asegurar que la soldadura no tenga contaminación que cause picadura y, en consecuencia, falla de la soldadura. Aun cuando estas cosas pueden ser obvias, quizás sea menos conocido que el láser puede usarse tanto para cortar como para soldar metales de una variedad impresionantemente amplia.

Aun cuando la naturaleza indulgente de las tecnologías de soldadura convencionales puede aceptar una gama más amplia de tolerancias de ajuste, éstas tienen sus desventajas, como por ejemplo las velocidades de soldadura relativamente lentas, el posible requerimiento de postprocesamiento, pandeo del material o fatiga debido a la transferencia de calor. Los procesos de soldadura más nuevos se están volviendo más populares debido a que atienden estos defectos específicos. Una de las tecnologías de gran crecimiento en el campo de la soldadura es la soldadura láser; de hecho, el láser es una excelente herramienta no sólo para cortar metal sino también para fundirlo.

Ventajas y desventajas de la soldadura láser

Los dos métodos más comunes de soldadura láser con soldadura de penetración profunda y de conducción de calor. Cada una tiene sus ventajas y sus desventajas, pero ambas implican fundir directamente el material sin usar metal de relleno. Éste es el escenario ideal, simplemente porque es el más barato. Ciertamente, excluir el alambre consumido de su cálculo de costo por parte juega un papel importante en la reducción del gasto, pero los factores contribuyentes más significativos son la alta velocidad de soldadura y la reducción – o eliminación absoluta – del postprocesamiento. Esto se aplica incluso en productos sumamente estéticos.

En mercados donde los costos de mano de obra son bajos, tener personal dedicado a eliminar defectos creados durante la soldadura puede ser más económico que invertir en una solución de soldadura láser más cara (potencialmente mucho muy cara). Por otro lado, cuando se considera toda la carga de la mano de obra (salario bruto, impuestos a la nómina, prestaciones, descanso remunerado, etc.), toda solución que evite pasos sin valor agregado es bienvenida, por lo que esto se reduce a los tamaños de lote y de producto.

Enfocándose en el corte láser para una mejor soldadura

El corte láser es clave para posibilitar la soldadura láser. Eche un vistazo a la técnica de soldadura de penetración profunda u ojo de cerradura. Con esta técnica, el rayo láser funde el metal, creando vapor. Este vapor que se disipa empuja el metal fundido a su alrededor, creando un ojo de cerradura que se mueve junto con el rayo láser. Arrastrándose detrás, el material se resolidifica de una manera muy uniforme, y el resultado es una soldadura fuerte, rápida y consistente. Lo que es importante tener en mente sobre la soldadura de penetración profunda es que el pequeño ojo de cerradura de vapor que creamos es muy angosto y profundo. Esto no nos da holgura para variaciones en la tolerancia, por lo que es crítico que lo que ocurra corriente arriba sea exacto y consistente, lo que hace ideal al corte láser.

Hay otra cosa que se debe considerar. La soldadura láser funciona mejor cuando la construcción de la parte o ensamble es adecuada para el proceso. Por ejemplo, si tiene una unión en T soldada en ambos lados, cambiar de soldadura por arco con electrodo metálico protegida por gas a soldadura láser como un reemplazo directo probablemente no funcionará. Debido a que la soldadura por fusión carece de la adición de un filete grande para dispersar fuerzas sobre un área superficial más grande, los esfuerzos dinámicos en una junta de soldadura así probablemente darán lugar a una soldadura débil.

Es aquí donde la flexibilidad del láser realmente empieza a mostrar los músculos. La soldadura láser ofrece una abundancia de posibles configuraciones de junta. Con éstas en mente, es posible considerar el diseño de la parte con relación a la mayor libertad de la unión ofrecida por la soldadura láser.

En el escenario planteado anteriormente, los defectos inherentes a la soldadura láser al tratar con una unión en T son atendidos fácilmente reconfigurando cómo se anidan las dos partes. En lugar de que el borde de la parte uno descanse en la cara de la parte dos, insertamos la parte dos en la parte uno. Esto permite que el material base absorba las fuerzas dinámicas que experimentará nuestra parte teórica. Ahora podemos ofrecer la resistencia dinámica de lado a lado requerida de la parte soldada por arco con electrodo metálico protegida con gas, con la excepcional resistencia a la tracción de la unión soldada con láser.

Tratar de hacer que este trabajo funcione sin corte láser es difícil. Debido a que el láser es una herramienta de corte muy flexible, puede crearse y conservarse el tamaño exacto de la geometría de inserción. La soldadura ojo de cerradura tiene un requerimiento de tolerancia muy restrictivo (~ 0.1 mm [0.0039 in.]), por lo que son necesarias la consistencia y las funciones finas del láser para usar al máximo dicha tecnología.

Conclusión

Con frecuencia considerados la herramienta flexible más importante, los láseres ofrecen más libertar para diseñar partes con configuraciones de junta que son más fáciles de soldar. El corte láser puede permitir mejores ajustes para la soldadura, y hacer todo el proceso más económico mediante la eliminación de trabajo sin valor agregado que requiere mucha mano de obra.

BRETT THOMPSON (brett.thompson@trumpf.com) es gerente consultor y de tecnología láser de TRUMPF Inc., Farmington, Connecticut.