Soldadura por Láser
La soldadura por láser es un proceso de alta velocidad sin contacto. Es una forma de soldadura por calor indirecto utilizada para soldar o sellar piezas de plásticos termoplásticos. Utiliza un láser enfocado en el área de unión de la pieza para obtener una región fundida. La unión se produce por difusión de material de un sustrato a otro.
Una vez enfriada y ajustada, la junta tiene una alta resistencia y es capaz de ser una barrera contra el gas o el agua.
El equipo de soldadura por láser produce pequeños haces de fotones o electrones. Los haces se enfocan sobre la pieza de trabajo. La densidad de potencia varía de unos pocos a varios miles de W/mm2, pero generalmente se utilizan rayos láser de baja potencia (menos de 50 W/mm2) para las piezas de plástico.
La soldadura con láser tiene gran aplicación en las industrias de empaque y productos médicos. La radiación térmica absorbida por la pieza de trabajo forma la unión.
Los parámetros de procesamiento que se han estudiado en la soldadura con láser son el nivel de potencia del láser, la velocidad del flujo del gas de protección, el desplazamiento del rayo láser desde un punto focal en la superficie superior de la interfaz de soldadura, la velocidad de desplazamiento del haz a lo largo de la interfaz y presión en la soldadura. Los diseños de las uniones a tope se pueden soldar con láser; las uniones de solape pueden soldarse dirigiendo el haz hacia los bordes de la junta.
La radiación láser se ha utilizado principalmente para soldar polietileno y polipropileno.
Por lo general, la soldadura con láser se aplica solo a películas o componentes de paredes delgadas. Los rayos menos potentes, alrededor de 50 W*, con los puntos de soldadura más anchos se utilizan para evitar la posibilidad de degradar el sustrato del polímero. El objetivo principal de la soldadura por láser es alcanzar una temperatura de fusión en la que las piezas se puedan unir rápidamente antes de que el plástico se degrade. Para evitar la degradación del material, es esencial la medición precisa de la temperatura de las superficies de soldadura y el control de la temperatura variando la potencia del láser.
El láser se ha utilizado principalmente para unir componentes delicados que no soportan la presión de una herramienta caliente u otros métodos de soldadura térmica. Existen aplicaciones en las industrias médica, automotriz y química. Quizás la mejor oportunidad para este proceso sea la unión de películas a alta velocidad.
La soldadura con láser también se ha utilizado para el devanado de filamentos de materiales compuestos reforzados con fibra con un pre-impregnado termoplástico. Un rayo láser desenfocado se dirige a áreas donde el pre-impregnado se encuentra con el devanado mientras se está construyendo. Con un control adecuado sobre la velocidad de bobinado, la presión aplicada y la temperatura del láser, se pueden lograr excelentes estructuras reforzadas de forma relativamente compleja.
SOBRE SEGURIDAD
La soldadura con láser requiere un alto costo de inversión en equipos y un sistema de ventilación para eliminar materiales gaseosos y partículas peligrosas resultantes de la vaporización del polímero. Por supuesto, también se deben tomar las precauciones adecuadas para proteger la vista de cualquier persona que se encuentre cerca de las operaciones de soldadura con láser.
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(*) Fuente: Polymer Science and Technology Encyclopedia, Wiley & Sons
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