La soldadura por rayo láser es un proceso de soldadura por fusión que utiliza la energía aportada por un haz láser para fundir y recristalizar el material o los materiales a unir, obteniéndose la correspondiente unión entre los elementos involucrados.

La soldadura se realiza por el calentamiento de la zona a soldar, y la posterior aplicación de presión entre estos puntos. De normal la soldadura láser se efectúa bajo la acción de un gas protector, que suelen ser helio o argón.

Mediante espejos se focaliza toda la energía del láser en una zona muy reducida del material. Cuando se llega a la temperatura de fusión, se produce la ionización de la mezcla entre el material vaporizado y el gas protector (formación de plasma). La capacidad de absorción energética del plasma es mayor incluso que la del material fundido, por lo que prácticamente toda la energía del láser se transmite directamente y sin pérdidas al material a soldar.

La elevada presión y elevada temperatura causadas por la absorción de energía del plasma, continúa mientras se produce el movimiento del cabezal arrastrando la "gota" de plasma rodeada con material fundido a lo largo de todo el cordón de soldadura.

Para controlar el espesor del cordón de soldadura, la anchura y la profundidad de la penetración se pueden utilizar otro tipo de espejos como son los espejos de doble foco.

Características del proceso

El láser de alta potencia utilizado para la soldadura se trata de un dispositivo que amplifica la radiación en una determinada longitud de onda y la emite como haz coherente, casi paralelo, el cual puede enfocarse para producir una cierta cantidad de energía capaz de fundir en material con el cual se está trabajando. Esta densidad de energía puede ser del mismo tipo de un haz de electrones, utilizado para la soldadura.

Dentro del campo de soldadura por rayo láser podemos encontrar varios tipos como:

- Lasers de estado solido.

- Lasers de gas.

Lasers de estado solido

Uno de los materiales más corrientes para este tipo de láser y también capaz de entregar una potencia elevada es el ion de cromo en un cristal de rubí.

El cristal puede ser irradiado mediante un tubo de descarga de xenón. Los iones de cromo en el cristal emiten radiación estimulada, por esto, la que va en un sentido axial se refleja hacia un lado y otro entre los extremos de éste. La intensidad de radiación se eleva y el haz del láser es irradiado por el extremo que se encuentra menos pulido.

Lasers de gas

El láser más beneficioso para la soldadura y el corte es el CO₂, el medio emisor para este tipo de láser es una mezcla de anhídrido carbónico, nitrógeno y helio.

Si el gas es transportado a través del tubo del láser de alta velocidad mediante un soplante, la pérdida de calor producida en las paredes es muy pequeña y por tanto es despreciable, por ello éstas no necesitan ser enfriadas por agua, pero todo el calor en exceso deberá de reducirse mediante un intercambiador en algún punto del circuito del gas; este es el láser de flujo axial rápido y el gas es recirculado por un soplante.

Para la realización de corte de materiales no metálicos deberemos ayudarnos mediante un chorro de gas coaxial, pero no de oxígeno porque no nos proporcionará una reacción exotérmica con tales materiales. No obstante es factible utilizar un chorro de nitrógeno, aire o gas inerte, que deseche los productos de descomposición y vapores producidos por el calor del láser.

Aplicaciones

Se utiliza, principalmente para soldar:

• Piezas de transmisiones en la industria automotriz.
• Piezas unitarias grandes.
• Series grandes y con buenos acabados.
• Piezas de electrodomésticos.
• Piezas para la industria aeronáutica de aluminio, titanio o níquel.
• Industria del ferrocarril.
• Recipientes a presión.
• Industria alimentaria, a la hora de realizar embalaje de alimentos, cuchillas de corte.
• Para instrumental médico y quirúrgico.

Ventajas y deventajas

Tiene como ventajas principales las siguientes:

- Se puede transmitir por el aire, por lo que no se requiere un vacío.

- Es un proceso fácilmente automatizable por el hecho de que los rayos se pueden conformar, manipular y enfocar ópticamente usando fibras ópticas.

- Este tipo de soldadura no genera rayos X.

- Produce muy poca distorsión y tiene una tendencia muy pequeña a la fusión incompleta, a las salpicaduras y a las porosidades.

- No hay desgaste de herramienta, al no estar en contacto con la zona a soldar.

- Se puede controlar fácilmente la profundidad de penetración.

La desventaja principal es:

- El precio de los equipos es muy elevado. Al ser equipos muy automatizados y altamente precisos requieren una tecnología muy alta.

A continuación se muestra un vídeo sobre el proceso de soldadura por medio de un rayo láser: