Saldatura laser e altre saldature: l'elenco completo

Nel panorama in continua evoluzione della produzione e della fabbricazione, la saldatura di precisione è una tecnica molto ricercata. Negli ultimi anni la saldatura laser è salita ai vertici della concorrenza come soluzione di riferimento. Poiché le industrie cercano di ottimizzare i propri processi produttivi, valutare i punti di forza e i limiti delle diverse tecniche di saldatura è diventato fondamentale.

In questo articolo evidenziamo le differenze tra la saldatura laser e le tecniche di saldatura tradizionali.

Cos'è la saldatura laser?

Il saldatura laser il processo utilizza a raggio laser concentrato per fondere e unire selettivamente due o più materiali insieme. Tranne alcuni saldatrici laser portatili, la maggior parte delle saldature laser sono CNC (a controllo numerico computerizzato), con conseguente maggiore precisione su tutta la linea.

Una caratteristica progettuale chiave della saldatura laser è la sua capacità di concentrare molta energia in un unico punto e di immettere calore elevato nel pezzo da lavorare in una frazione di secondo. La breve esplosione di un elevato apporto di calore determina una penetrazione profonda del laser riducendo al minimo la zona interessata dal calore (HAZ).

Tipi di saldatrici laser

Il sistema di saldatura laser può essere classificato in diverse categorie in base alla sorgente laser e alla modalità di funzionamento.

Fonte laser

• Saldatura laser a gas – Utilizza una miscela di gas CO2 per amplificare il raggio laser.
• Saldatura laser allo stato solido – Utilizza un nucleo di cristallo per l'amplificazione della luce.
• Saldatura laser a fibra – Tecnica specializzata di saldatura allo stato solido che utilizza cavi in ​​fibra ottica.
• Saldatura laser a diodi – Utilizza semiconduttori per l'amplificazione della luce.

Operazione laser

• Saldatura laser a conduzione – Implica il riscaldamento e la fusione della superficie del materiale finché non si fonde.
• Saldatura laser del buco della serratura – Utilizza un raggio laser focalizzato ad alta intensità per vaporizzare il metallo, creando un foro nel materiale.
• Saldatura laser pulsata – Il raggio laser si accende e si spegne rapidamente, colpendo il materiale da lavorare a impulsi. Utilizza meno energia e riduce la zona interessata dal calore.
• Saldatura a raggio laser continuo – Il raggio laser rimane acceso durante l'intero processo di saldatura. Utilizzato principalmente per la saldatura di materiali più spessi.

Compatibilità dei materiali

A differenza dei metodi di saldatura tradizionali che si basano sulla conduttività elettrica per riscaldare e fondere i metalli, i laser si basano sul calore generato attraverso la luce. Ciò significa che i laser possono saldare efficacemente metalli e non metalli.

Ecco alcuni dei materiali per saldatura laser più popolari.

metalli

• Acciaio al carbonio
• Acciaio inossidabile
• Rame e Leghe
• Alluminio e leghe
• Magnesio e leghe
• Nichel e leghe
• Titanio
• ecc.

Non metalli

• Ceramica (Ceramica allumina)
• Polipropilene (PP)
• Polistirene (PS)
• Policarbonato (PC)
• Acrilonitrile-butadiene-stirene (ABS)
• Polimetilmetacrilato (PMMA)
• Polietilentereftalato (PET)
• Polibutilentereftalato (PBT)
• ecc.

Benefici

Il vantaggi della saldatura laser sono troppi da elencare. Quindi, eccone alcuni selezionati che hanno il maggior significato per un'azienda.

• Qualità superiore e Saldature più resistenti
• Migliore finitura della saldatura
• Velocità di saldatura veloce
• Più efficiente dal punto di vista energetico
• Facilità di automazione
• Compatibilità dei materiali più ampia
• Può saldare materiali diversi (metalli su non metalli)

I. Saldatura TIG

Saldatura TIG (Tungsten Inert Gas Welding) è un processo di saldatura tradizionale esclusivamente in metallo che utilizza potenti correnti elettriche per riscaldare e fondere il pezzo. Questo processo fa passare un arco elettrico attraverso due elettrodi. Il primo elettrodo è un bastoncino di tungsteno avvolto in materiali isolanti per l'uso manuale e l'altro è il pezzo di metallo.

Le saldatrici TIG possono utilizzare corrente continua (CC) e corrente alternata (CA) per innescare l'arco elettrico.

L'elettrodo di tungsteno è circondato da un ugello di gas che emette continuamente un getto d'aria gas inerte (elio o argon) sul bagno di saldatura. Durante il processo di saldatura, il metallo del motel è suscettibile all'ossidazione. Pertanto, è necessario utilizzare un gas di protezione per mantenere la saldatura pulita da impurità. Questo processo di saldatura è noto anche come saldatura ad arco di tungsteno a gas (GTAW).

La saldatura TIG può essere eseguita con o senza materiale d'apporto. Il materiale d'apporto è un metallo compatibile, tipicamente a forma di barra, che viene alimentato lentamente nell'area di saldatura. Riempie lo spazio tra i due pezzi di metallo, creando un legame più forte.

A differenza di altri metodi di saldatura ad arco elettrico, la saldatura TIG non necessita di materiale d'apporto.

Compatibilità dei materiali

La saldatura TIG è limitata a metallo e leghe metalliche.

• Armadi in Acciaio
• Acciaio inossidabile
• Alluminio
• Nichel, Ni free
• Magnesio
• Rame
• Oro

Benefici

• Ampia compatibilità con i metalli
• Il materiale di riempimento non è necessario
• Saldatura economicamente vantaggiosa
• Facile da imparare
• Eccelle nella saldatura di materiali più spessi

Clicca qui per una confronto tra saldatura laser e saldatura TIG.

II. Saldatura MIG

Saldatura MIG (Metal Inert Gas Welding) è un tipo di saldatura ad arco gas-metallo (GMAW), simile a TIG. In questo processo, un materiale di consumo filo metallico d'apporto funge da secondo elettrodo. Quando la corrente elettrica passa attraverso i due elettrodi, il materiale d'apporto si scioglie e scorre negli spazi tra i due pezzi.

A gas di protezione (solitamente argon) soffia via il metallo vaporizzato indesiderato e previene l'ossidazione del metallo. Questa tecnica di saldatura richiede a alimentazione continua del materiale d'apporto per saldature consistenti e precise.

Compatibilità dei materiali

La saldatura MIG è ideale per lamiere metalliche più di un pollice di spessore.

• Alluminio
• Acciaio al carbonio
• Acciaio inossidabile
• Leghe
• ecc.

Benefici

• Maggiore velocità di saldatura
• Finitura più pulita
• Conveniente

Non dimenticare di imparare come la saldatura laser è paragonabile alla saldatura MIG.

III. SMAW

SMAW, o saldatura ad arco di metallo schermato, è una derivazione del saldatura ad arco di gas metallico metodo. La differenza fondamentale tra le due tecniche di saldatura tradizionali è l'elettrodo consumabile rivestito di flusso.

A differenza della saldatura MIG, che utilizza un semplice filo metallico e un getto di gas, la SMAW utilizza un Elettrodo specializzato con rivestimento di flusso. Quando l'arco elettrico riscalda l'elettrodo, il rivestimento del flusso evapora trasformandosi in un gas di protezione. La schermatura del flusso elimina la necessità di una bombola di gas esterna, rendendo il processo di saldatura più mobile e versatile.

La portabilità e la schermatura integrata rendono SMAW la scelta perfetta per saldatura subacquea. Nonostante sia una tecnica di saldatura più vecchia, è ancora ampiamente utilizzata nella produzione di tubazioni, nella costruzione navale e in altre applicazioni di costruzione.

Tuttavia, poiché l’elettrodo rivestito di flusso è relativamente corto, sostituzioni frequenti riducono la velocità complessiva di saldatura.

Compatibilità dei materiali

La saldatura ad arco con metallo schermato viene utilizzata principalmente per metalli ferrosi.

• Acciaio al carbonio
• Acciaio legato basso
• Acciaio legato
• Acciaio inossidabile
• Ghisa
• Ferro duttile

Benefici

• Portatile e leggero
• Protezione antigas incorporata
• Soluzione a basso costo

Abbiamo anche preparato un post di confronto tra saldatura laser e SWAM.

IV. Saldatura a fascio di elettroni

EBW (Electron Beam Welding) è un processo di saldatura ad alta tecnologia simile alla saldatura laser. Come la saldatura laser, è a processo di saldatura senza contatto dipendente dalla deposizione di energia a distanza. La sorgente di elettroni è un nucleo di tungsteno che viene surriscaldato finché gli elettroni liberi non fuoriescono dalla sua superficie. Questi elettroni sciolti vengono condensati e accelerati in un fascio di elettroni che ha un'eccezionale penetrazione del metallo.

Proprio come la saldatura laser, l'EBW è superiore alla maggior parte dei metodi di saldatura tradizionali, poiché non richiede materiale di apporto per colmare lo spazio tra i pezzi.

Tuttavia, nonostante i suoi numerosi vantaggi, l’EBW elettronico presenta un grave inconveniente. Gli elettroni sono così piccoli che una collisione con atomi di ossigeno o azoto (componenti principali dell'aria) li disperderà e defocalizzerà il raggio.

Compatibilità dei materiali

L'EBW è incompatibile con i non metalli e i metalli volatili alta tensione di vapore (Calcio, Zinco, Magnesio, ecc.).

• Acciaio al carbonio
• Acciaio inossidabile
• Leghe di alluminio
• Leghe di nichel
• Leghe di rame
• Titanio

Benefici

• Saldatura di materiali diversi (due metalli diversi)
• Nessun materiale di riempimento necessario
• Nessun rischio di ossidazione del metallo
• Applicazioni di saldatura ad alta precisione
• Eccellente finitura della saldatura

Forse ti piacerebbe saperlo qual è la differenza tra saldatura laser ed EBM?

V. Saldatura a gas

Saldatura a gas o La saldatura ossiacetilenica è un metodo di saldatura tradizionale su cui si basa combustione del gas per generare calore e fondere il pezzo. Il gas acetilene è il combustibile che si accende e il gas ossigeno consente alla fiamma di bruciare più calda e più a lungo.

Il rapporto tra ossigeno e acetilene determina la temperatura e il tipo di fiamma.

• Fiamma di carburazione – Più acetilene, meno ossigeno. (~5200°F o 2900°C)
• Fiamma Neutrale – Parti uguali di acetilene e ossigeno. (~5600°F o 3100°C)
• Fiamma Ossidante – Più ossigeno, meno acetilene. (~6000°F o 3300°C)

Similmente alla maggior parte dei processi di saldatura, la saldatura a gas utilizza un'asta di apporto per colmare lo spazio tra i pezzi.

L'attrezzatura per la saldatura a gas è ingombrante poiché richiede non una ma due bombole di gas. Tuttavia, nonostante le sue dimensioni scomode, la sua popolarità come processo di saldatura è attribuita alla sua portabilità. Scambia la precisione della saldatura con comodità e portabilità.

Mentre acetilene è il gas combustibile più popolare, altre opzioni includono butano, idrogeno e gas MAPP.

Compatibilità dei materiali

La saldatura a gas è compatibile con la maggior parte dei metalli.

• Acciaio al carbonio
• Acciaio inossidabile
• Leghe di alluminio
• Leghe di nichel
• Leghe di rame
• Ghisa

Benefici

• Saldatura di metalli diversi (ferrosi e non ferrosi)
• Attrezzature per saldatura portatili
• Processo di saldatura con effetto sui costi
• Non dipendente dall'elettricità

VI. Brasatura

Brasatura è una leggera variazione rispetto al processo di saldatura a gas. Utilizza un materiale di riempimento a basso punto di fusione e quindi consuma meno energia. La saldatura a gas avviene ad alte temperature quanto necessario per fondere il metallo di base e il materiale di riempimento. Al contrario, la brasatura scioglie solo il metallo d'apporto, che agisce come una colla tra i due metalli di base.

Il metallo d'apporto è generalmente una lega più morbida del metallo base. La brasatura è un bel punto di mezzo tra saldatura e brasatura. In effetti, i giunti in rame brasati sono molto simili saldatura.

Compatibilità dei materiali

La saldatura a gas è compatibile con la maggior parte dei metalli.

• Acciaio al carbonio
• Acciaio inossidabile
• Leghe di alluminio
• Leghe di nichel
• Leghe di rame
• Tungsteno
• Ghisa
• Ferro zincato

Benefici

• Partecipa a materiali dissimili (qui c'è un post su saldatura laser di metalli diversi per l'espansione.)
• Processo a bassa temperatura
• Processo di incollaggio rapido
• Unisci componenti metallici di diverso spessore

Fare clic per continuare a leggere le differenze tra saldatura laser e brasatura.

VII. ZAMPA

ZAMPA o la saldatura ad arco al plasma è una tecnica unica che combina metodi di saldatura a gas e ad arco. Utilizza un elettrodo di tungsteno per generare un arco elettrico per accendere un getto di gas inerte, tipicamente una miscela di argon o elio. Il gas viene ionizzato (scomposto a livello atomico). Utilizza anche un metallo d'apporto come la maggior parte dei metodi di saldatura a gas e ad arco.

Per proteggere il bagno di saldatura e rinforzare l'arco plasma viene utilizzato un gas di protezione dall'ossigeno. Il plasma è molto più caldo di una fiamma di gas o addirittura di una saldatura ad arco.

• Arco al plasma: 50,400 °C (28,000 °F)
• Arco elettrico: 9,930 °C (5,500 °F)
• Fiamma del gas: 5,600 ° F (3,100 ° C)
• Raggio laser: >2,000 °F (>1,000 °C)

Va notato che il processo di saldatura laser è altamente efficiente e quindi non ha bisogno di raggiungere temperature elevate. La maggior parte del calore dell’arco elettrico viene disperso nell’ambiente circostante. IL resa termica della saldatura laser non può essere paragonato ai metodi di saldatura tradizionali.

Compatibilità dei materiali

La saldatura a gas è compatibile con la maggior parte dei metalli.

• Acciaio al carbonio
• Acciaio inossidabile
• Leghe di alluminio
• Titanio

Benefici

• Eccelle nella saldatura di precisione
• Ottimo per saldature profonde
• Distorsione termica trascurabile

Scopri scegliendo tra saldatura laser e PAW

VIII. RSW

RSW, o saldatura a punti a resistenza, è una azionato dall'elettricità processo di unione dei metalli. Le due metà di un metallo di base sono inserite tra loro elettrodi. Una potente corrente elettrica viene forzata attraverso i metalli di base mentre scorre da un elettrodo all'altro.

La resistenza elettrica del metallo base lo fa riscaldare e fondere con l'altra metà. IL giunto di saldatura creato da RSW è incredibilmente robusto. Tuttavia, a causa della natura di questo processo di saldatura, esso non può essere utilizzato per saldature lunghe e continue.

L'industria manifatturiera utilizza raramente gli RSW per applicazioni ad alte prestazioni. Invece, è per lo più relegato al rapido disossamento sottili lamine di metallo.

Compatibilità dei materiali

La saldatura a punti a resistenza è generalmente limitata ai metalli con bassa conduttività elettrica.

• Armadi in Acciaio
• Rame
• Alluminio
• Magnesio
• Titanio

Benefici

• Giunto di saldatura forte
• Saldature di alta qualità
• Processo di saldatura veloce
• Saldatura economicamente vantaggiosa

A questo punto, sono sicuro che ti starai chiedendo che è meglio, saldatura laser o RSW?

Elenco comparativo di diversi metodi di saldatura

La saldatura laser è una delle tecniche di produzione più versatili a disposizione delle piccole e medie imprese. È incredibilmente efficiente e molto facile da usare. Al contrario, i metodi di saldatura tradizionali spesso richiedono anni di formazione e sviluppo di competenze.

I processi di saldatura come MIG o EBW sono più adatti a materiali più spessi. Tuttavia, il MIG scende a compromessi sulla precisione della saldatura e l’EBW è generalmente più costoso di una saldatrice laser equivalente.

Le applicazioni di saldatura laser non possono essere presentate completamente in questa tabella. Anche se la maggior parte dei processi di saldatura menzionati vengono utilizzati nell'industria automobilistica, la saldatura laser è l'unica che può essere utilizzata per la saldatura di metalli e non metalli.

Un esempio migliore dell'abilità della saldatura laser è confrontare i suoi vantaggi e svantaggi con i vari processi di saldatura.

Conclusione

La saldatura laser ha acquisito lentamente popolarità negli ultimi anni.

Sebbene i metodi di saldatura tradizionali restino utili per la maggior parte delle applicazioni industriali, la saldatura laser ne ha evidenziato i limiti. La saldatura laser è un tuttofare. Può superare i metodi di saldatura tradizionali nella maggior parte delle applicazioni. Gli unici due principali inconvenienti della saldatura laser sono la mancanza di portabilità e la compatibilità limitata con piastre metalliche spesse.

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