Soldagem a Laser: Fique por Dentro dessa Novidade!

  Os processos de soldagem  estão presentes em todos os setores da indústria e são utilizados para fins de fabricação de componentes desde o século XIX, tornando-se um processo de demanda industrial internacional já no início do século XX, com o início da Primeira Guerra Mundial.


  O aprimoramento da tecnologia da soldagem vem ocorrendo de forma exponencial e influencia drasticamente no resultado metalúrgico e financeiro de produção. Atualmente, são inúmeros os processos de soldagem a arco utilizados, e cada um possui vantagens e limitações adequadas à determinadas aplicações.


  Em meados do século XX, a tecnologia de processos via Laser estava em foco em diversos laboratórios no mundo, e suas vertentes foram desenvolvidas moldando-a para as mais diferentes aplicações.

  O equipamento necessário para a soldagem Laser, em linhas gerais, é composto pelos seguintes equipamentos:

  • Fonte Laser, caracterizada pela geração da energia, sendo as principais: Laser de CO2, Laser de Fibra e Laser de Cristais;

  • Sistemas de transporte do feixe Laser; diferindo para cada tipo de fonte de Laser;

  • Sistema óptico de colimação e convergência do feixe Laser;

  • Sistema de movimentação CNC de cabeçote de soldagem;

  • Gás de processo.





  No cenário da soldagem, o processo via Laser surge com diversas vantagens sobre o processo de soldagem a arco, entre as quais pode-se citar:






  • Pequena Zona Afetada pelo Calor (ZAC) formada e baixa distorção da peça, diminuindo o risco de empenamento da mesma;

  • Elevada penetração, possibilitando a união de chapas de elevada espessura em um único passe;

  • Elevada repetitividade do processo;

  • Processo sem contato com as peças a serem soldadas;

  • Não é influenciado por campos magnéticos;

  • Relativa facilidade de soldar materiais diferentes;

  • Possibilidade de soldar materiais não metálicos, como polímeros e cerâmicos.


  Porém, como todo processo, a soldagem a Laser apresenta algumas limitações que devem ser analisadas para a finalidade, tais como:


  • Baixa tolerância geométrica de posicionamento de peças;

  • Elevada refletividade em materiais como ligas de alumínio e cobre;

  • Elevado custo do equipamento;

  • Dificuldade de ser implementado em campo, devido aos aspectos de segurança.


  A intensidade da fonte de calor produzida pelo sistema Laser é um dos aspectos mais importantes do processo, e justifica o seu uso em diversas aplicações. Quando comparado aos processos de soldagem tradicionais, é nítida essa diferença e a consequência na razão de penetração/largura de cordão alcançado pelos diferentes processos.



  Na soldagem Laser, dependendo dos níveis de densidade de potência utilizados, pode-se alcançar dois patamares, soldagem por condução térmica, e soldagem por penetração profunda (conhecida como Keyhole).



  Na soldagem por condução térmica, o material é aquecido acima do seu ponto de fusão pela energia fornecida pelo Laser, mas sem ocorrer vaporização. A forma da poça de fusão e a profundidade do cordão dependem da condutividade térmica, da geometria e da temperatura inicial da peça.


  Já na soldagem por penetração profunda (Keyhole), o material é aquecido acima do seu ponto de evaporação. Devido à pressão e o fluxo de vapor de metal gerados, um canal de vapor é estabelecido na poça de fusão.



  A soldagem por penetração profunda possibilita razões de profundidade/largura do cordão maiores do que 10:1, sendo que o material é completamente fundido na frente do canal e se solidifica atrás do keyhole.


  Com o objetivo de alcançar em um único procedimento de união as vantagens da soldagem a arco e da soldagem Laser, existem pesquisas em diversos laboratórios em todo o mundo, como no Laboratório de Mecânica de Precisão da Universidade Federal de Santa Catarina, Brasil (LMP UFSC),  já em níveis avançados de consolidação de processos de soldagem híbridos, onde um segunda fonte é aplicada na mesma poça de fusão, elevando a robustez, eficiência e flexibilidade de aplicação do processo.


Os processos de soldagem híbridos Laser – Arco serão melhor abordados e discutidos em um próximo artigo.


Referências:

POPRAWE, R.; Tailored Light 2; Springer-Verlag, 2011. ISBN 978-3-642-01236-5 READY, J.; FARSON, D. LIA Handbook of Laser Materials Processing, Laser Institute of America. Orlando, Fl, 2001. STEEN, W., M; MAZUMDER, J. Laser Material Processing. v. 4th Edition, 2010.

A fusion between academic and industrial world of welding technology

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