La soldadura láser se puede resumir brevemente como un proceso que comienza con la absorción del láser por el material, el cual experimenta un cambio de estado físico. Según el estado del material, la soldadura láser se puede clasificar en dos modalidades: soldadura por conducción y soldadura por penetración profunda. En la soldadura por conducción, el material simplemente se funde, lo que hace que el proceso sea simple, estable y superficial. La soldadura por penetración profunda, por otro lado, implica la fusión, vaporización y formación de plasma del material, junto con un efecto ojo de cerradura, lo que hace que el proceso sea bastante complejo. Sin embargo, da como resultado una costura de soldadura con una gran relación profundidad-ancho, que es la forma principal utilizada en aplicaciones industriales.

Teniendo en cuenta los indicadores clave de rendimiento de fabricación y producción, una tecnología generalmente debe poseer dos características para ser considerada para una actualización: primero, debe mejorar significativamente la calidad del producto, que es una métrica difícil; segundo, debe reducir sustancialmente los costos.

La soldadura láser cumple ambos criterios

Mejora la calidad de la soldadura gracias al calor concentrado, la alta velocidad de soldadura y el rápido enfriamiento, lo que resulta en una estructura interna densa con granos finos y dislocaciones que impiden el movimiento entre los granos, mejorando así el rendimiento estructural. El rendimiento de la soldadura es similar al del material base y, al ser mínima la entrada de calor, se reduce la deformación de la pieza.

Además, las características técnicas de láser aportan mayor eficiencia, mayor flexibilidad y más precisión en comparación con la soldadura por arco tradicional. Por ejemplo, al comparar la soldadura láser común con la soldadura TIG, la eficiencia es aproximadamente 5-10 veces mayor, lo que explica el reciente auge de los equipos de soldadura láser en industrias como la fabricación de tubos de costura recta de acero inoxidable. Mayor flexibilidad se refiere a la capacidad del procesamiento láser para trabajar a distancia de la superficie de la pieza de trabajo, minimizando la interferencia espacial con estructuras complejas y permitiendo el procesamiento flexible de diversas superficies curvas, soldaduras angulares y soldaduras internas. Por ejemplo, antes era difícil soldar el interior de ventiladores mediante soldadura por arco, pero la soldadura láser puede lograrlo fácilmente con compensación. La precisión significa que en el caso de pequeños sensores, válvulas y componentes de hardware, donde el tamaño es muy pequeño y la zona afectada por el calor de la soldadura por arco es demasiado grande para un procesamiento preciso, se utiliza la soldadura láser. La relación profundidad-ancho de la soldadura láser es de 5 a 10 veces mayor que la de la soldadura por arco tradicional, lo que permite una profundidad de fusión significativa y logra una soldadura de un solo lado con formación de doble lado en placas de espesor medio, superando las deficiencias de la soldadura por arco, como la penetración y profundidad insuficientes.

En términos de reducción de costes y mejora de la eficiencia

Para placas delgadas, la soldadura láser se traduce principalmente en un aumento de la eficiencia y una reducción de la deformación, lo que se traduce en menores costos de chatarra. Para placas de espesor medio, esto se refleja en la eliminación de la necesidad de biselado y tratamiento superficial posterior a la soldadura, lo que supone un ahorro de más del 40 % en tiempo y más del 30 % en costos de procesamiento en comparación con la soldadura por arco tradicional.

La soldadura láser se puede aplicar a una amplia gama de materiales soldables y permite unir diversos materiales diferentes. Los ángulos difíciles de lograr manualmente se pueden soldar automáticamente con la ayuda de brazos robóticos. No se necesitan electrodos, lo que elimina la preocupación por la contaminación o los daños en los electrodos.

Al no ser un proceso de soldadura por contacto, se minimiza el desgaste y la deformación de la herramienta. El haz láser se enfoca, alinea y guía fácilmente mediante instrumentos ópticos, lo que permite colocarlo a una distancia adecuada de la pieza de trabajo y redirigirlo evitando cualquier herramienta u obstáculo circundante, algo imposible con otros métodos de soldadura debido a limitaciones de espacio.

Actualmente, las principales áreas de aplicación incluyen baterías, autopartes, transporte ferroviario, barcos y embarcaciones, así como las industrias aeroespacial y militar. Gracias a las ventajas de los láseres en los procesos, junto con la localización de los equipos láser, el costo de estos se está reduciendo significativamente. Componentes esenciales como las fuentes láser, con marcas nacionales como Raycus y Maxphotonics entre las tres principales, han visto cómo la cuota de mercado de las fuentes láser nacionales supera el 60%. El precio de un láser de 2 kW ha bajado de 10-15 W por equipo en 2017 a 2-3 W por equipo en la actualidad, una reducción de más del 80%. Se espera que esta tendencia continúe hacia láseres de mayor potencia.

Actualmente, los principales materiales utilizados son acero inoxidable y aleaciones de aluminio, que sustituyen principalmente los procesos TIG y CMT. En el futuro, se expandirá a un mercado más amplio de acero al carbono y materiales de acero de alta resistencia, lo que incrementará aún más la penetración en la industria y las perspectivas positivas para el mercado de aplicaciones láser.