La soldadura láser y la soldadura TIG son dos métodos diferentes que se utilizan para unir dos materiales, a menudo metales. Si bien ambas estrategias de soldadura son efectivas, cada una ofrece su propia cuota de ventajas y desventajas.
¿Cuál es la diferencia entre la soldadura láser y la soldadura TIG? Las siguientes son algunas de las diferencias clave entre la soldadura láser y la soldadura TIG:
Características Soldadura láser Soldadura TIG Proceso de fusión Utiliza rayos de luz concentrados para derretir las uniones. Utiliza una combinación de calor creado a partir de un arco eléctrico y un metal de aporte para derretir y unir las uniones. Escudo de oxígeno La boquilla separada del láser dirige el dióxido de carbono al sitio de soldadura. Escudo en forma de gas inerte, generalmente argón. Material de relleno No se requiere para la soldadura por láser. Los metales de relleno delgados se usan comúnmente.
El mejor método de soldadura para su proyecto dependerá de varios factores, incluido el tipo de material y sus objetivos de soldadura.
¿Qué es la soldadura láser?
La amplificación de luz por emisión estimulada de radiación, o soldadura láser, es “un proceso que se utiliza para unir metales o termoplásticos mediante un rayo láser para formar una soldadura”. (Fuente: TWI-Global)
Cómo funciona
La soldadura láser implica enfocar un haz de luz amplificado y altamente concentrado en las costuras de cada material hasta el punto de fusión. Este proceso de fusión alrededor de las costuras permite que las dos superficies se fusionen en una unión en cuestión de segundos.
La soldadura se protege con el uso de un gas de proceso o gas de corte; el gas generalmente toma la forma de dióxido de carbono y se dirige a la ubicación de la soldadura a través de una boquilla separada en el láser para evitar la exposición al oxígeno.
Tipos de láseres
Existen varios tipos de láseres que se utilizan en la soldadura láser: los láseres de gas, los láseres de estado sólido y los láseres de fibra son los más comunes.
- Láseres de gas: los láseres de gas utilizan una combinación de gases, como helio y nitrógeno o dióxido de carbono, para producir la luz concentrada. Para hacerlo, utilizan una fuente de energía de alto voltaje y baja corriente para “excitar” la mezcla de gases. Los láseres de gas se utilizan a menudo en modos de soldadura de ojo de cerradura para proyectos automotrices, como carrocerías de automóviles y componentes de transmisión.
- Láseres de estado sólido: los láseres de estado sólido se usan comúnmente para soldaduras que involucran vidrios y materiales de granate de itrio y aluminio (YAG). Pueden producir soldaduras por puntos grandes, además de soldaduras por puntos profundos y de costura.
- Láseres de fibra: los láseres de fibra son versátiles porque se pueden usar para soldaduras de materiales delgados y gruesos. Son de bajo costo en comparación con otros tipos de láser, pero aun así producen soldaduras por puntos de calidad.
Modos de soldadura láser
La soldadura láser se puede realizar en dos modos diferentes: soldadura por conducción de calor y soldadura por ojo de cerradura.
Soldadura por conducción de calor
Este método consiste en calentar la superficie del metal más allá de su punto de fusión, pero no tanto como para que comience a vaporizarse. El resultado es una soldadura muy suave y de aspecto limpio. La soldadura por conducción de calor es más común para proyectos de soldadura que no requieren una alta resistencia de soldadura. (La soldadura por conducción de calor utiliza un láser de baja potencia, normalmente de menos de 500 W).
Soldadura de ojo de cerradura
En este método, el rayo láser calienta el metal hasta el punto de vaporización en la superficie de contacto, penetrando profundamente en el metal. Esto da como resultado un “ojo de cerradura”, donde el metal mantiene un estado similar al plasma con temperaturas superiores a 10,000K. (La soldadura de ojo de cerradura requiere un láser de alta potencia de más de 105 W por milímetro cuadrado).
El modo que se elija dependerá de la densidad de potencia a través del haz que golpea la pieza de trabajo. Este factor también afectará la forma en que el rayo láser interactuará con el material que está soldando.
(Fuente: Ingenieria interesante)
Soldadura láser pulsada y de onda continua
Con la soldadura láser, también tiene la opción de usar láseres de onda continua o láseres pulsados.
Láseres de onda continua
Los láseres de onda continua (CW) producen un haz constante e ininterrumpido de luz concentrada. Por lo general, son láseres de fibra que usan diodos activos para generar una luz láser intensa. Los láseres CW se utilizan a menudo para soldaduras de penetración profunda y para fusionar materiales más sensibles al agrietamiento, como el acero inoxidable con alto contenido de carbono. Los láseres CW también se recomiendan para materiales no sensibles al calor y proyectos de producción de gran volumen.
Láseres pulsados
Tal como sugiere su nombre, los láseres pulsados producen una serie de ráfagas cortas de energía luminosa con un ancho y una frecuencia específicos. Se crea una costura con láseres pulsados mediante soldaduras por puntos superpuestas. Debido a que la energía se almacena antes de su liberación a lo largo de la duración de este método, los láseres pulsados son capaces de alcanzar altas potencias máximas, lo que resulta en la creación de soldaduras por puntos rápidas y duraderas. Los láseres pulsados a menudo se recomiendan para su uso con materiales sensibles al calor, reflectantes o delgados.
Juntas de soldadura
Hay cuatro tipos diferentes de uniones soldadas que se pueden crear con soldaduras láser:
- Soldaduras a tope: se forman soldando los extremos de dos partes.
- Soldaduras de traslapo de relleno: también conocidas como juntas en T, las soldaduras de traslape de relleno implican crear una “T” con las dos superficies y unirlas con una soldadura de forma triangular.
- Soldaduras superpuestas: creadas al colocar una sección sobre otra.
- Soldaduras de brida de borde: se forman soldando los bordes de dos materiales.
Usos de la soldadura por láser
El proceso de soldadura láser se puede utilizar en una variedad de materiales, que incluyen:
- Aceros al carbono (Nota: puede ser difícil soldar aceros con alto contenido de carbono; para minimizar las posibilidades de agrietamiento, asegúrese de precalentar el material antes de soldar).
- Aceros de baja aleación y alta resistencia
- Aluminio
- Acero inoxidable (Nota: el acero inoxidable es uno de los materiales más comunes que se utilizan con la soldadura láser, pero evite el acero inoxidable que contiene azufre y fósforo. Este acero tiene un punto de fusión más bajo, lo que hace que sea más probable que se agriete y experimente problemas de porosidad después de la soldadura. El acero inoxidable con bajo contenido de carbono generalmente funciona mejor).
- Titanio
- Termoplásticos
- Materiales preciosos
Debido a que la soldadura láser se puede usar con cualquier material delgado o grueso que tenga una alta conductividad térmica, a menudo se usa en las siguientes industrias:
- Ingeniería Aeroespacial
- Médico
- Automotor
- Joyería fina
- Electrónica
¿Qué es la soldadura TIG?
La soldadura por arco de tungsteno y gas (GTAW), también conocida como soldadura de gas inerte de tungsteno (TIG), es “una estrategia que implica el uso de un electrodo de tungsteno para calentar el metal que se está soldando”. (Fuente: escuela de soldadura) Durante este proceso, se utiliza un gas inerte, como el argón, para ayudar a proteger la soldadura de la contaminación por oxígeno.
Cómo funciona
El soldador crea un arco entre el metal base y el electrodo de tungsteno no consumible. Donde el arco y el metal base se encuentran, se forma un baño de soldadura fundido. El metal de aporte delgado se introduce cuidadosamente en la piscina, donde comienza a derretirse. Un gas inerte de protección ayuda a proteger el electrodo de tungsteno y la piscina de la contaminación por oxígeno.
El resultado del proceso de soldadura TIG es una soldadura sin escoria que tiene las mismas propiedades de resistencia a la corrosión que el metal original.
(Fuente: escuela de soldadura)
Modos de soldadura TIG
Los “modos” de la soldadura TIG se clasifican según cómo la fuente de alimentación en la máquina de soldadura TIG crea un arco eléctrico entre los electrodos y los materiales.
Hay dos modos principales de soldadura TIG: corriente continua y corriente alterna.
Corriente continua
La corriente continua, o CC, describe el flujo de electricidad que se mueve en una dirección constante y/o que tiene un voltaje con una polaridad constante, ya sea positiva o negativa. Un ejemplo de corriente continua es la corriente en las baterías. También puedes encontrar corrientes continuas en dispositivos de bajo voltaje como controles remotos o teléfonos celulares.
- Polaridad negativa: cuando se trata de soldar, una corriente continua o directa con electrodo negativo ofrece tasas de deposición más rápidas porque el electrodo permite una fusión más rápida.
- Polaridad positiva: por otro lado, una corriente continua con electrodo positivo da como resultado una penetración más profunda.
La soldadura TIG de corriente continua se usa comúnmente para todos los metales, excepto para los tipos magnéticos, como las aleaciones de aluminio y magnesio. Esto se debe a que no puede producir el calor de alta intensidad necesario para vencer las fuerzas magnéticas. Si un campo magnético está presente en el área en la que se realiza la soldadura de corriente continua, puede interactuar con la corriente de soldadura; esto da como resultado que el arco de soldadura se desvíe de la ruta de soldadura, lo que reduce significativamente la calidad de la soldadura.
En general, la corriente continua es el modo preferido de soldadura por muchas razones:
- Da como resultado una soldadura más suave debido a la dirección lineal constante de la corriente.
- La corriente continua puede mantener un arco estable, siendo más fácil de controlar y más confiable que la corriente alterna.
- La maquinaria de soldadura que utiliza corriente continua suele ser menos costosa y más fácil de usar.
- La corriente directa suelda metales más delgados mucho mejor que la corriente alterna.
La soldadura TIG de corriente continua se utiliza mejor para los siguientes tipos de soldaduras:
- revestimiento duro
- Soldadura aérea o vertical
- Acumulación de depósitos pesados
- Soldadura fuerte de un solo carbono
- Soldadura de acero inoxidable
- Toque de corte
Sin embargo, también hay algunas desventajas en el uso de soldadura TIG de corriente continua sobre una corriente alterna:
- Existe un mayor potencial de que el arco se apague debido a la presencia de un campo magnético.
- Las corrientes continuas no se pueden suministrar desde las redes eléctricas, por lo que requieren un transformador para cambiar la corriente de corriente alterna a corriente estándar para su uso. El transformador en sí puede ser bastante caro.
Corriente alterna
La corriente alterna, o CA, describe la electricidad que cambia constantemente de dirección; esto da como resultado un voltaje que periódicamente invierte su polaridad. Puede esperar encontrar corrientes alternas en los enchufes eléctricos de su hogar o en dispositivos de alto voltaje, como electrodomésticos.
Una corriente alterna cambia su polaridad a 60 hercios, al menos 120 veces por segundo. En la soldadura TIG, esta polaridad invertida permite soldaduras de penetración profunda. Además, dado que la corriente y el campo magnético del arco cambian frecuentemente de dirección en solo un segundo, no hay desviación neta del arco.
La soldadura TIG de corriente alterna se puede utilizar para soldar metales magnéticos, como aleaciones de aluminio y magnesio, lo que no se puede hacer con la soldadura de corriente continua. Esto se debe a que la corriente cambiante no se ve afectada por el magnetismo como su modo equivalente. El arco para una corriente alterna se mantiene estable y es mucho más fácil de controlar para el soldador.
Este modo de soldadura TIG es ideal para los siguientes tipos de soldaduras:
- Placa pesada hacia abajo
- Relleno rápido
- Soldadura de Aluminio con Alta Frecuencia
- Reparación de Maquinaria
- Soldadura por costura en la construcción naval
El único inconveniente de usar soldadura TIG de corriente alterna es que la calidad de la soldadura no es tan suave como la soldadura de corriente continua, principalmente debido a su cambio continuo de polaridad. Es probable que vea más salpicaduras en una soldadura de corriente alterna.
Estilos de inicio de arco
Hay tres estilos de arranque de arco que se utilizan en la soldadura TIG: arranque por raspado, arranque por elevación y arranque por alta frecuencia.
- Arranque desde cero: el arranque desde cero es una técnica de arranque más antigua que generalmente se usa con una máquina de soldadura tipo transformador.
- Inicio de elevación: este inicio es más común con las máquinas de soldadura inverter. Cuando el tungsteno se toca suavemente en la superficie de la soldadura y se levanta, el circuito de control lo detecta y rápidamente enciende el arco después del despegue.
- Inicio HF: este inicio permite la creación de arcos sin necesidad de tocar la superficie de soldadura con el tungsteno. Esta puede ser una característica importante si existe algún riesgo de contaminación de tungsteno en la soldadura.
Entrega de gas
La soldadura TIG requiere el uso de protección de gas inerte para producir una soldadura no contaminada, por lo que es necesario el método correcto para introducir el gas en la soldadura. Algunas máquinas de soldadura TIG automatizan este proceso, mientras que otras requieren que actives el escudo de gas manualmente.
Las máquinas de soldadura TIG más profundas tendrán una válvula de gas incorporada que se encenderá automáticamente cuando se presione el gatillo de la antorcha. Estas máquinas generalmente le permitirán configurar un temporizador para la emisión de gas previo y posterior: gas previo para limpiar el área de oxígeno antes de comenzar la soldadura y gas posterior para ayudar a enfriar después de la soldadura, además de mantener el gas de protección durante la soldadura activa.
Es posible que las máquinas de soldar menos sofisticadas no tengan una válvula de gas incorporada y requerirán el uso de un soplete que tenga una válvula incorporada operada manualmente.
Juntas de soldadura
Hay una variedad de uniones de soldadura que se pueden crear con soldadura TIG, algunas de las más comunes son:
- Soldaduras de juntas en T: también conocidas como soldaduras de “relleno de traslape” o “filete”. Estas soldaduras se utilizan para crear una soldadura triangular entre dos superficies unidas en ángulo recto.
- Soldaduras de esquina: consiste en soldar dos piezas de material en forma de “L”.
- Soldaduras a tope: une los extremos de dos partes.
Usos de la soldadura TIG
La soldadura TIG se utiliza para soldar muchos tipos de metales, entre ellos:
- Acero de alto carbono
- Acero inoxidable
- Bronce
- Aleaciones de níquel
- Cromo
- Latón
- Cobre
- Magnesio
- Aluminio
- Oro
Debido a la gran cantidad de metales a los que se puede aplicar, el proceso de soldadura TIG se usa a menudo en una variedad de industrias, como:
- Ingeniería Aeroespacial
- Automotor
- Construcción
- Petróleo
La soldadura TIG también se puede utilizar para aplicaciones cotidianas, como reparaciones o incluso grandes estructuras de arte.
Similitudes y diferencias entre la soldadura láser y la soldadura TIG
Algunas de las similitudes y diferencias clave entre la soldadura láser y la soldadura TIG son las siguientes:
Características Soldadura láser Soldadura TIG Proceso de fusión Utiliza rayos de luz concentrados para derretir las uniones. Utiliza una combinación de calor creado a partir de un arco eléctrico y un metal de aporte para derretir y unir las uniones. Escudo de oxígeno Una boquilla separada en el láser dirige el dióxido de carbono al sitio de soldadura. Escudo en forma de gas inerte, generalmente argón pero a veces helio. Material de relleno No se requiere para la soldadura por láser. Los metales de relleno delgados se usan comúnmente. Puenteo de huecos Zona de fusión estrecha, la falta de metal de aporte da como resultado un puenteo de huecos deficiente. Amplia zona de fusión, el uso de metal de aporte permite un buen puenteo de espacios. Tensión y distorsión residuales El bajo aporte de calor por unidad de longitud da como resultado una tensión y distorsión residuales bajas. El alto aporte de calor por unidad de longitud da como resultado una tensión y distorsión residuales altas. Usos comunes Aplicaciones industriales. Personal o aplicaciones comunes. Ventajas clave Puede soldar una variedad de metales delgados y gruesos, la precisión y la exactitud facilitan la superación de uniones complicadas, crea soldaduras limpias y fuertes. Más control sobre el proceso de soldadura, equipo económico, puede unir materiales que no tienen un buen ajuste o tienen espacios. Desventajas clave Inversión costosa y altos costos de mantenimiento, no es ideal para materiales reactivos en los que pueden ocurrir grietas, superficies difíciles de unir con brechas. Requiere un alto nivel de experiencia y destreza, la transferencia de calor puede provocar distorsión y soldaduras más débiles, más susceptibles a los contaminantes. Eficiencia Altas velocidades de soldadura y productividad. Bajas velocidades de soldadura y productividad. Propensión al agrietamiento Formación de fases frágiles. Alta probabilidad de agrietamiento por solidificación. Velocidad de enfriamientoVelocidad de enfriamiento rápida; material listo para manejar casi inmediatamente después del proceso de soldadura por láser. Velocidad de enfriamiento lenta. Eficacia general Produce soldaduras limpias y de alta calidad para una variedad de materiales. Da como resultado soldaduras limpias y de alta calidad para una variedad de materiales.
(Fuente: Puerta de la investigación)
¿Qué método de soldadura es mejor?
Tanto la soldadura láser como la soldadura TIG parecen producir resultados de calidad similar al valor nominal, pero ¿qué método de soldadura es mejor para su proyecto? Las siguientes son algunas de las ventajas y desventajas de ambas estrategias de soldadura:
Soldadura por láser
Como encontrará con todos los tipos de soldadura, la soldadura láser ofrece sus propias ventajas y desventajas.
ventajas
- Debido a que la soldadura láser utiliza una fuente de calor concentrada, se puede realizar a altas velocidades de soldadura en materiales delgados.
- La soldadura láser puede crear soldaduras estrechas y profundas entre secciones de bordes cuadrados de materiales más gruesos.
- El proceso de soldadura se puede automatizar con una configuración CAD o CAM, mientras que la soldadura TIG requiere que el proceso se realice manualmente.
- Puede manejar uniones complicadas así como materiales diferentes. La soldadura láser también le permite acceder mejor a las áreas difíciles.
- La soldadura láser es ideal para trabajos detallados porque ofrece una orientación exacta y precisa.
- Su precisión hace que se produzca menos chatarra.
- Da como resultado soldaduras de muy alta calidad debido a que la soldadura es más estrecha y tiene una relación profundidad-ancho ideal.
- El área calentada alrededor de la soldadura no se extiende al material circundante. Debido a su rápido enfriamiento, la soldadura se puede manejar casi inmediatamente después de que se complete el proceso.
- Hay poca deformación y contracción en los materiales que se sueldan.
- El equipo es portátil.
Contras
- Las configuraciones iniciales de soldadura por láser pueden ser una inversión más costosa.
- Los dispositivos de soldadura láser tienen altos costos de mantenimiento.
- No es ideal para usar con materiales reactivos.
- La velocidad de enfriamiento rápida puede provocar el agrietamiento de ciertos metales.
- Es más difícil superar las lagunas.
- La configuración de un sistema de soldadura láser automatizado requiere una alineación adecuada y un mantenimiento regular.
(Fuente: Ingenieria interesante)
Soldadura TIG
La soldadura TIG también tiene ventajas y desventajas.
ventajas
- La soldadura TIG se puede utilizar para muchos metales en comparación con otros tipos de procesos de soldadura.
- La soldadura TIG también es muy versátil; se puede utilizar en metales delgados y gruesos.
- Los soldadores tienen más control sobre el proceso de soldadura.
- Ideal para proyectos de soldadura detallados.
- La soldadura TIG produce resultados limpios y precisos.
- Este proceso no produce chispas, humo o vapores.
- El equipo es menos costoso en comparación con la soldadura láser.
- Debido al uso de material de relleno, es más fácil para el soldador superar los espacios entre dos superficies que no tienen un buen ajuste.
- La velocidad de enfriamiento lenta de la soldadura TIG significa que hay menos posibilidades de agrietamiento en ciertos metales.
Contras
- La soldadura TIG requiere un alto nivel de coordinación mano-ojo y enfoque para la soldadura perfecta. Además, crear una soldadura TIG exitosa requiere más experiencia y habilidad en comparación con la soldadura láser.
- La soldadura TIG puede ser un proceso que consume más tiempo.
- El calor se puede transferir al metal circundante, lo que provoca una distorsión o un cambio en la estructura del metal. Esto puede resultar en soldaduras más débiles.
- Las soldaduras TIG son más susceptibles a los contaminantes.
- La maquinaria no es tan fácil de transportar en comparación con los equipos de soldadura láser.
- No se recomienda su uso en posiciones verticales o elevadas debido al charco de líquido que se forma alrededor de la soldadura.
(Fuente: escuela de soldadura)
Soldadura láser híbrida
Si no está seguro de qué método de soldadura es el adecuado para su proyecto, también podría considerar usar una combinación de soldadura por arco y láser, o soldadura híbrida por láser. La soldadura láser híbrida es un proceso de soldadura que combina el método de ojo de cerradura de la soldadura láser con la tolerancia de separación de la soldadura por arco (es decir, TIG).
Cómo funciona la soldadura láser híbrida
En la soldadura híbrida con láser, el rayo láser y el arco eléctrico operan simultáneamente en un área y se influirán mutuamente de diferentes maneras, según el tipo de arco o proceso láser que se utilice.
Con los metales, el rayo láser se enfoca en la superficie del material para calentarlo hasta el punto de vaporización. El arco ayuda a calentar el metal, lo que le permite alcanzar esta temperatura de vaporización más rápido. El resultado es una cavidad de vapor u ojo de cerradura. Luego se usa la antorcha TIG para cerrar el espacio entre las dos partes, sellándolo con alambre de relleno delgado.
Usos de la soldadura híbrida con láser
Las soldaduras híbridas con láser funcionan bien con materiales metálicos gruesos para formar soldaduras de unión a tope o unión en T, que incluyen:
- Carbono y aleaciones de alto rendimiento
- Acero inoxidable
La soldadura híbrida con láser se usa comúnmente en aplicaciones industriales pesadas, como:
- Maquinaria de Construcción y Vehículos
- Estructuras Avanzadas
- Industria energética: gasoductos, torres de servicios públicos, tanques de almacenamiento y otros componentes energéticos.
- Industria Automotriz – Producción de Camiones
- Fabricación de vehículos ferroviarios
- Construcción naval
- Aplicaciones aeroespaciales
Ventajas de la soldadura láser híbrida
- Ideal para materiales muy gruesos.
- La soldadura híbrida con láser puede crear uniones profundas y penetrantes en la soldadura.
- La soldadura híbrida puede ser un proceso más rápido en comparación con la soldadura láser y TIG por sí solas.
- Produce una mayor calidad de costura.
- La combinación de métodos de soldadura láser y TIG mejora la tolerancia de la soldadura al ajuste de la unión.
- La combinación reduce las posibilidades de agrietamiento, porosidad interna y distorsión térmica.
- El proceso se puede automatizar, como la soldadura láser tradicional.
- Puede ser un proceso más estable en comparación con los métodos de soldadura individuales. Esto se debe a que ofrece al soldador más control sobre la calidad y las propiedades de la soldadura con los consumibles de soldadura por arco y las mezclas de gases involucradas.
- Reduce significativamente los costos de fabricación para las grandes industrias.
Desventajas de la soldadura láser híbrida
- No es apto para aplicaciones de soldadura comunes; suele ser ideal para la soldadura de la industria pesada.
- Se necesita capacitación y habilidades avanzadas para operar un dispositivo láser híbrido debido a su dificultad de uso.
- La inversión inicial puede ser muy costosa.
- Hay numerosos parámetros a considerar cuando se combina la soldadura láser con la soldadura TIG, ya que cada uno puede realizarse en diferentes modos (el rayo láser y el arco eléctrico se influirán entre sí de diferentes maneras, dependiendo de sus modos). Por lo tanto, los soldadores deberán estudiar cuidadosamente tanto la soldadura láser como la TIG para determinar la mejor combinación de modos para cada proyecto. La combinación incorrecta puede resultar en una mala soldadura.
Esencialmente, dependiendo de la aplicación, con la soldadura láser híbrida, es posible que obtenga los beneficios de la soldadura láser y TIG.