Soldadura por conducción y recargue
Fuentes de diodo directo de alta potencia para soldadura por conducción y recargue láser (cladding) de metales
La soldadura por conducción y el recargue láser comparten una misma exigencia: fundir el metal de forma controlada, sin vaporizarlo, con un baño estable y una aportación de calor limitada. Los láseres de diodo directo son especialmente adecuados para ambos procesos: su longitud de onda se absorbe en los metales al menos 2,5 veces más que la del láser de CO₂ [1], y su perfil de haz de intensidad homogénea (flat-top) proporciona un calentamiento uniforme en todo el spot [2].
Soldadura por conducción
En la soldadura por conducción el láser funde la superficie y el calor penetra en la pieza por conducción, sin formar un capilar de vapor (keyhole). El régimen de soldadura lo determina la densidad de potencia:
| Régimen | Densidad de potencia | Perfil del cordón |
|---|---|---|
| Conducción | ~0,5 MW/cm² [3] | Ancho y poco profundo, relación profundidad/anchura ~1 [3] |
| Transición | ~1 MW/cm² [3] | Intermedio |
| Keyhole | >1,5 MW/cm² [3] | Estrecho y profundo, relación >1,5 [3] |
La soldadura por conducción produce cordones lisos y de muy buen acabado, sin las proyecciones del keyhole, por lo que se elige cuando la estética o la limpieza son críticas, como en superficies vistas o en el sellado de baterías [3]. Con láseres de diodo se obtienen soldaduras reproducibles, sin poros ni grietas, con una zona afectada térmicamente reducida y poca distorsión [4].
| Parámetro | Valor de referencia (diodo, acero bajo en carbono) |
|---|---|
| Potencia (CW) | ~2,2 kW [4] |
| Diámetro de spot | 1 mm [4] |
| Densidad de potencia | >2,35 × 10⁵ W/cm² [4] |
| Espesor de chapa | >0,77–2 mm [4] |
| Velocidad | >10–50 mm/s [4] |
Recargue láser (cladding)
El recargue láser deposita una capa de material de aportación, en polvo o en hilo, que se funde sobre la superficie de la pieza para protegerla del desgaste o la corrosión, o para repararla. El objetivo es una unión metalúrgica completa con la mínima dilución del sustrato. Con láseres de diodo, el haz de intensidad homogénea produce capas sin porosidad y bien adheridas, de mayor área por pasada que otros láseres y con muy baja dilución [1]. Frente a procesos como el plasma de arco transferido, el recargue con diodo aporta menos calor, lo que reduce la distorsión y mejora la metalurgia del recubrimiento [2].
| Parámetro | Valor de referencia [diodo] |
|---|---|
| Potencia (CW) | 3,5–4,1 kW [5] |
| Velocidad | 4–6 mm/s [5] |
| Caudal de polvo | 0,5–0,8 g/s [5] |
| Espesor de capa | 0,8–1,5 mm por pasada [5] |
Nuestras fuentes
Diseñamos y fabricamos fuentes de diodo directo de varios kilovatios específicas para soldadura por conducción y recargue, con un spot compacto de alta irradiancia. Las suministramos con su electrónica de alimentación y control, incluido el control de temperatura en lazo cerrado mediante pirómetro, que mantiene estable el baño de fusión aunque cambien la geometría o la disipación térmica de la pieza.
Referencias
1. Barnes S, Timms N, Bryden B, Pashby I. High power diode laser cladding. J Mater Process Technol. 2003;138(1–3):411–416. doi:10.1016/S0924-0136(03)00109-2
2. Pflueger S. Laser cladding with direct diode lasers. Industrial Laser Solutions (Laser Focus World), 1 de junio de 2009.
3. AMADA WELD TECH. Laser Welding Fundamentals. White paper, 2016.
4. Walsh CA, Bhadeshia HKDH, Lau A, Matthias B, Oesterlein R, Drechsel J. Characteristics of high-power diode-laser welds for industrial assembly. J Laser Appl. 2003;15(2):68.
5. Farahmand P, Kovacevic R. Parametric study and multi-criteria optimization in laser cladding by a high power direct diode laser. Lasers Manuf Mater Process. 2014;1(1):1–20. doi:10.1007/s40516-014-0001-0
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