Soldadura LaserHybrid

Una velocidad de soldadura elevada, con una gran profundidad de fusión y un buen rellenado de las juntas, es en sí un gran desafío para la tecnología de soldadura. Y si a esto le sumamos las grandes expectativas en cuanto a resultados de soldadura, y el deseo de cubrir una amplia gama de materiales y grosores de láminas, entonces es obvio que una gran dosis de tecnología y know-how son necesarios. En particular para el aluminio, las exigencias mencionadas son un reto para la tecnología de ensamblaje, que reclama las mejores características de múltiples procesos de soldadura.

Efectivamente se han logrado conjuntar en un solo proceso, las ventajas del procedimiento MIG/MAG, totalmente digitalizado, con aquellas de la soladura láser. Este proceso llamado LaserHybrid aprovecha por un lado, el excelente rellenado de las juntas y fácil preparación de la soldadura, del método MIG/MAG, y por el otro lado presenta ventajas de la soladura láser, como aportación térmica concentrada, gran penetración y velocidad. Tan pronto el rayo láser incide sobre la superficie de la pieza de trabajo, calienta la zona correspondiente hasta una temperatura de vaporización. El resultado es una columna de vapor muy profunda, con el efecto deseado de una penetración honda y estrecha. En el proceso LaserHybrid, el consumo de energía láser cara se restringe casi exclusivamente al llamado efecto de soldadura profunda, que posibilita también la unión de láminas gruesas. El resto del consumo de energía lo emplea el proceso MIG/MAG, más económico, que brinda simultáneamente un mejor rellenado de las juntas mediante su electrodo de fusión. Ya que ambos procesos concentran su energía en la misma zona, se incrementan considerablemente la profundidad y velocidad de soldadura, comparada con los métodos individuales.   La pieza clave del sistema de soldadura LaserHybrid, es su cabezal compacto LaserHybrid con antorcha integrada MIG/MAG y óptica láser incorporada. La conexión del cabezal LaserHybrid a un robot industrial común se lleva a cabo mediante un acople de robot. Este permite una disposición flexible del cabezal LaserHybrid, para que incluso áreas difíciles de alcanzar en las piezas de trabajo se puedan acceder. El alambre de relleno se puede meter desde cualquier dirección respecto al rayo láser, consiguiéndose que el proceso de soldadura se adapte exactamente a las más variadas preparaciones de junta, potencia de soldadura, tipos de alambre y calidades de éstos, así como actividades de ensamblaje. 
Para proteger la óptica láser de daños, se requiere un vidrio de protección antirreflectante contra posibles salpicaduras. Para que el vidrio protector se conserve igualmente sin daños, y se mantenga limpio y translúcido para el láser, el cabezal LaserHybrid dispone de una unidad llamada CrossJet. Ésta consiste de una corriente de aire a velocidad supersónica, que conduce las partículas salpicadas con gran efectividad a un canal de extracción. También este flujo de aire se extrae, antes de que llegue a la zona de soldadura y que pueda mermar el efecto del gas protector. Al mismo tiempo, la zona de trabajo queda así libre de contaminantes y humo de soldadura. La antorcha para soldadura MIG/MAG integrada cuenta con un sistema de enfriamiento de doble ciclo y obtiene su corriente de una fuente de corriente inversora totalmente digitalizada, que también controla la alimentación del alambre. El rendimiento láser actual es de 4000 W como estándar, pero muy pronto se tendrán aplicaciones de 6000 W.

La soldadura LaserHybrid es ideal para su uso con robots industriales, ya que sólo en las aplicaciones automatizadas se deja explotar el potencial de este proceso de soldadura de alto rendimiento, y exclusivamente un robot es capaz de aprovechar toda la flexibilidad de este cabezal de soldadura compacto. A pesar del rayo láser caro, el proceso ha demostrado ser sumamente competitivo. Para una unión de láminas con espesura de 2 mm se realizó una comparación de rentabilidad entre la soldadura LaserHybrid versus la MIG/MAG. De allí resultó, que el proceso LaserHybrid es seis veces más veloz que el proceso MIG/MAG, y que en el mismo lapso de tiempo sólo requirió un tercio del flujo de gas protector. En relación con la longitud del cordón, el consumo de gas protector se redujo incluso a un octavo. El requerimiento menor de calor por parte del proceso MIG/MAG significa también, que se funde esencialmente menos alambre de relleno. La elevación excesiva del cordón también desaparece notablemente, formándose una superficie de cordón con mucho menos abultamiento. Gracias a su mayor profundidad de penetración, se obtiene, especialmente para cordones angulares, una mayor solidez, que por ejemplo con una soladura láser sin el proceso adicional MIG/MAG. Alternativamente se deja así disminuir el volumen del cordón. Ambos efectos, menor elevación del cordón y profundidad optimizada de penetración, pueden contribuir adicionalmente a un consumo significativamente menor de alambre. Tomando en cuenta todos los factores mencionados, se eleva el costo por metro soldado mediante proceso LaserHybrid a 1.20 euros, y el costo para la soldadura MIG/MAG a 1.80 euros.
A pesar de que el rellenado de juntas amplias resulta ser más rentable, si se emplea exclusivamente la soldadura MIG/MAG, en el rellenado de juntas estrechas surten plenamente efecto los beneficios de velocidad y productividad de un proceso asistido con láser. Con separaciones de junta entre 0.3 y 0.5 mm, el proceso LaserHybrid muestra las mayores ventajas económicas. En este rango aumenta su rendimiento de soldadura a aproximadamente el cuádruple, que el de la soldadura MIG/MAG, alcanzando hasta 6 metros por minuto. Variando la intensidad del láser y la porción MIG/MAG, el proceso se deja adaptar a una gran variedad de aplicaciones. Así pues, por ejemplo, si hay una porción de soldadura que implica el rellenado de juntas amplias, tendrá sentido apagar temporalmente el láser.
 
El LaserHybrid es especialmente interesante para ramos, en los que los costos de inversión se amortizan rápidamente, debido a altos volúmenes de piezas que requieran la soldadura de sus componentes. Se pueden mencionar sobre todo la industria automotriz y la de autopartes, pero también por ejemplo los fabricantes de contenedores, tuberías y ductos. El proceso LaserHybrid es apropiado para un amplio espectro de materiales y espesores de lámina. Para un gran número de aplicaciones con aluminio, el LaserHybrid ha demostrado ser ventajoso, sobre todo allí, donde la tolerancia de los componentes y el esfuerzo necesario de preparación para la soldadura láser son críticos. La aportación térmica relativamente menor del proceso LaserHybrid es igualmente una característica positiva. Por un lado, especialmente los materiales de alta resistencia, no muestran casi ninguna disminución en su solidez, y por el otro lado, la baja distorsión térmica favorece la gran precisión de las piezas.
Una mayor competitividad es la suma de todo un conjunto de ventajas.  Lo polifacético del proceso LaserHybrid le abre un amplio campo de aplicación en el ramo del ensamblaje. Las mejores oportunidades se perciben especialmente allí, donde se requiere mayor capacidad de relleno de juntas, cuando con la soladura láser no se logra o sólo después de un gran esfuerzo. El ahorro en energía láser promete reducir costos de inversión. Nuevas áreas de aplicación explotables así como un rendimiento optimizado aumentan la productividad. Efectos sinérgicos aumentan la eficiencia del proceso. LaserHybrid demuestra así una vez más los horizontes expandidos de los nuevos procesos de unión térmicos, en términos de rentabilidad, calidad del cordón y seguridad del proceso.