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Soldagem a laser - Características do processo

Escrito por Infosolda. Posted in Processos

A palavra LASER é a sigla da descrição do processo em inglês: Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation, que se traduz por amplificação da luz através da emissão estimulada de radiação. Em uma rápida definição, podemos dizer que o laser é um feixe de radiação produzido por um dispositivo.

 

O desenvolvimento do feixe laser foi impulsionado pela sua capacidade de se propagar no ar com pouca divergência, orientando-se por ópticas, e sem perder ou alterar suas características físicas. Existem hoje vários tipos de feixe laser, que vão do sólido ao gasoso, com comprimentos de onda na faixa do infravermelho (IF) até o ultravioleta (UV).

Devido à qualidade da radiação laser, sua utilização em soldagem possibilita a obtenção de determinadas características impossíveis de serem obtidas por outros processos, tais como elevadíssimas velocidades de soldagem, ausência de contato entre fonte de calor e peça a soldar, baixa entrega térmica, pouca distorção e pequenas zonas afetadas pelo calor.

o que torna a soldagem a laser altamente interessante não é a quantidade de radiação emitida, e sim a qualidade dela

Aplicação

A alta concentração do feixe de laser proporciona uma radiação de excelente qualidade, permitindo diversas aplicações; apenas na área de metal-mecânica podem-se citar: corte e furação de peças de geometrias complexas, numa proporção de 60% dos trabalhos; soldagem, por exemplo, de baterias de lítio, equivalente a 25%; marcação de instrumentos de medição, 10%; tratamento térmico de componentes, como por exemplo, válvulas de motores de combustão e demais utilizações, equivalentes a 5% das aplicações.

vantagens

Algumas vantagens do processo de soldagem a laser são: aporte de energia concentrado; minimização dos efeitos metalúrgicos sofridos pela zona afetada pelo calor (ZAC); muito menos distorções; soldagens em um único passe; não requer metal de adição, portanto está livre de eventuais contaminações; facilidade em soldar locais de difícil acesso, uma vez que não há contato com a peça; soldagem de peças muito finas; possibilidade de automatização do processo.

A soldagem a laser possui um aporte de energia muito concentrado, produzindo uma solda estreita e profunda. A penetração é facilmente controlada pelo ajuste dos principais parâmetros, como potência e taxa de pulso. Fazendo isto, é possível executar uma solda interna ou externa nos painéis do automóvel, sem distorções ou descoloração da parte externa do painel. Em algumas aplicações, o uso do robô para laser de C02 tem propiciado movimentação e posicionamento muito precisos sobre a peça de trabalho. Esta vantagem da soldagem com laser é que tem propiciado a popularização de sua utilização na indústria automobilística.

O interesse na soldagem a laser de chapas metálicas tem aumentado consideravelmente, devido a apresentar um alto potencial de redução de custos. Algumas vantagens resultam da alta flexibilidade do processo, outras resultam de que neste processo não existe contato com a peça, enquanto que outras advêm do resultado de soldas de qualidade com altas velocidades. Outros benefícios incluem o fato da inexistência de retrabalho. O processo de soldagem a laser também permite soldar de um só lado, o que propicia novas soluções em projetos.

Outra vantagem é a eliminação de flange, necessário quando se solda por resistência. Essa eliminação pode causar redução de peso da ordem de 40Kg na soldagem de partes de um automóvel. Uma solda a laser contínua também aumenta a integridade estrutural do material. A resistência da solda é usualmente maior que a resistência do metal de base.

desvantagens

O processo de soldagem a laser apresenta algumas limitações, entre as quais podem-se citar a baixa eficiência, aproximadamente menor que 10%, a dificuldade para mudar o ponto focai, a baixa potência do equipamento, que limita a espessura, os problemas com refletividade em alguns materiais e as estreitas tolerâncias de ajuste das juntas.

Enquanto as instalações de soldagem a laser continuam a aumentar em número, os problemas aumentam também, na mesma proporção. Por exemplo, para guiar o raio laser, é preciso empregar sistemas robotizados e ópticas flutuantes ou articuladas com sistemas de espelhos refletores em braços de robôs. Fibras ópticas não podem ser usadas atualmente por laser de alta potência de dióxido de carbono.

As juntas para o raio laser devem ter tolerâncias muito estreitas.A focalização do raio deve ser perpendicular à superfície e a posição da distância focai deve ser exata e mantida durante todo o tempo; isto requer um sistema de sensores de alto desempenho e em alguns casos também um sistema de sensoriamento por contato.

O alto nível de automação requer produção em larga escala, com mão-de-obra especializada. O alto custo do sistema, embora esteja decaindo lentamente, à razão de 7% ao ano, requer uma cuidadosa análise econômica para os benefícios das aplicações oferecidas.

A tecnologia enfrenta problemas de expansão devido ao alto investimento inicial comparado ao dos processos convencionais; além disso, o sistema a laser é visto como complexo e de alto custo.

Link Relacionado:

Soldagem – Coleção tecnológica SENAI – 1ª ed. 1997