Por muy seguro que esté de un proceso de soldadura, a veces es necesario certificarlo , y la soldadura láser no es una excepción. Tanto si necesita cumplir con las normas internas de control de calidad como tranquilizar a un cliente, las ventajas de la soldadura láser a veces pasan a un segundo plano cuando se sueldan según códigos como AWS D1.6, AWS D1.1 y AWS D1.2.
Afortunadamente, es posible certificar la soldadura láser manual según la normativa. Y los fabricantes ya lo están haciendo.
La autocertificación de un proceso láser y la creación de una especificación del procedimiento de soldadura láser (WPS) es similar a la autocertificación de su proceso de soldadura por arco, con algunas diferencias clave.
Esta guía detalla las diferencias fundamentales en los parámetros de soldadura y las especificaciones del equipo que debe conocer para cumplir con la normativa.
Procedimiento de soldadura láser: ¿en qué se diferencia?
Un WPS de soldadura láser cumple la misma función que un WPS de soldadura por arco, ya que proporciona una receta específica para obtener una soldadura repetible y de alta calidad. Por lo tanto, un WPS de soldadura láser no difiere significativamente de los WPS a los que ya está acostumbrado.
Muestra de soldadura láser WPS certificada según D1.6 proporcionada por el Handheld Laser Institute.
Estas son las principales diferencias (resaltadas y numeradas arriba):
(1) Designación del proceso: Indique el proceso de soldadura como «rayo láser» y registre el modo de soldadura.
(2) Especificaciones del equipo: El equipo de soldadura láser requiere documentación sobre las especificaciones ópticas y de emisión del haz, que no se aplican a las máquinas de soldadura por arco.
(3) Parámetros de soldadura: Los datos que definen el procedimiento de soldadura (como la oscilación y la frecuencia de pulso) difieren significativamente de otros como el voltaje y el amperaje.
Ahora es el momento de desglosar esas diferencias en lo que necesitas saber y cómo utilizar ese conocimiento para empezar a soldar con láser según las normas.
Definición del proceso y el modo
La parte más sencilla de crear un WPS para soldadura láser es designar el proceso. Para la soldadura láser, esto se registra simplemente como «rayo láser». Eso es una cosa menos.
El modo puede ser un poco más complicado (pero normalmente no lo es). La soldadura láser manual se divide en dos categorías que se definen según el comportamiento del baño de soldadura: ojo de cerradura o conducción.
Soldadura de ojo de cerradura
La soldadura por orificio es, con diferencia, el modo de funcionamiento más habitual en las aplicaciones de soldadura láser manual.
- Descripción general: La alta densidad de potencia crea un canal profundo y estrecho lleno de vapor, lo que permite una penetración profunda de la soldadura.
- Identificación: La soldadura por agujero de cerradura suele identificarse fácilmente por un sonido chisporroteante característico.
- Perfil: En una prueba de sección transversal, el perfil de la soldadura es significativamente más profundo que ancho. La soldadura debe realizarse con un ancho de oscilación cero. Afortunadamente, rara vez es necesario realizar una prueba de sección transversal.
Soldadura por conducción
El modo de conducción es poco común en las aplicaciones de soldadura láser manual, aunque la soldadura por conducción puede producirse cuando la potencia es muy baja.
- Definición: El calor se absorbe en la superficie y se transfiere al material por conducción térmica, lo que da lugar a un baño de fusión amplio y poco profundo.
- Identificación: Las soldaduras por conducción se pueden identificar por un sonido chisporroteante mucho más suave.
- Perfil: En una prueba transversal, el perfil de una soldadura por conducción es más ancho que profundo. Una vez más, aunque rara vez es necesario, se debe realizar una soldadura de prueba con un ancho de oscilación cero.
Especificaciones críticas del equipo láser
Las máquinas de soldadura láser tienen especificaciones clave diferentes a las máquinas de soldadura por arco. Por lo general, puede encontrar la información necesaria en la documentación del producto de su equipo o poniéndose en contacto con el fabricante.
A continuación, se ofrece una descripción general de alto nivel de cada especificación clave y cómo se pueden identificar.
Longitud de onda: La mayoría de las soldadoras láser portátiles emiten una longitud de onda infrarroja de aproximadamente 1070 nm. Esto puede variar ligeramente según la marca, por lo que conviene confirmar las especificaciones oficiales de longitud de onda de su máquina.
Tamaño del punto: El tamaño del punto se refiere a la anchura del punto láser (normalmente medido en micras) sobre el material objetivo. La medida exacta de este punto varía tanto según la marca como de una máquina a otra. La forma más fácil de averiguar esta medida exacta es solicitarla al fabricante de la máquina.
Diámetro de la fibra: La mayoría de las soldadoras láser portátiles son láseres de fibra, lo que significa que una fibra óptica transmite la luz a la antorcha. El «diámetro de la fibra» se refiere al diámetro del núcleo de esta fibra óptica.
Longitud del colimador: Los colimadores son ópticas que dan forma al haz y se encuentran dentro de la antorcha de soldadura. Esta longitud es un valor estático específico del hardware.
Distancia focal: La distancia focal es una propiedad clave del haz de una soldadora láser que viene determinada por la óptica del soplete. Esta especificación se puede ajustar para modificar el enfoque del láser y obtener diferentes resultados.
Si nunca ha ajustado la distancia focal de su máquina, consulte primero la documentación de su equipo.
Longitud del tubo de extensión: Se trata de una dimensión física de la boquilla situada en el extremo de la antorcha. Esta dimensión se puede medir a mano o consultar en la documentación del producto.
Número de pieza de la punta de la boquilla: Se trata simplemente del identificador o SKU de la punta de la boquilla que está utilizando para su proceso de soldadura. Esto debería ser sencillo, pero si tiene algún problema, el fabricante debería poder ayudarle.
Ajuste de los parámetros de soldadura láser
Comprender en qué se diferencian los parámetros de la soldadura láser de los de la soldadura por arco es la parte más importante de la soldadura láser según la normativa.
Deberás especificar los siguientes parámetros (algunos propios de la soldadura por láser y otros no) en tu WPS. Consulta esta guía para obtener más información sobre cómo ajustar los parámetros para conseguir los resultados deseados.
Nota: Las diferentes máquinas pueden presentar ciertos parámetros de forma ligeramente diferente (por ejemplo, utilizando porcentajes para la potencia en lugar de vatios). Ajuste su WPS según sea necesario.
Número de pasadas: La mayoría de las soldaduras láser se realizan con una sola pasada, lo que significa que este número suele ser «1». Sin embargo, es posible aprovechar la soldadura multipasada para cumplir con la normativa, mejorar la resistencia de la unión o incluso refinar las propiedades metalúrgicas de la soldadura.
Número de programa: Algunas máquinas de soldadura láser incluyen parámetros preestablecidos de fábrica diseñados para materiales y espesores comunes. Estas máquinas también permiten a los usuarios crear preajustes de parámetros personalizados y guardarlos para su uso futuro.
Por ejemplo, «F1» es un número de programa preestablecido utilizado por las máquinas LightWELD . Este preajuste está diseñado para maximizar la calidad de la soldadura en aleaciones de aluminio de la serie 5000 y solo requiere que el usuario ajuste la potencia para diferentes espesores.
Modo (onda continua frente a pulsada): Las máquinas de soldadura láser, por defecto, disparan el rayo láser en un flujo constante de potencia continua, lo que se conoce como onda continua o CW. Muchas máquinas también permiten al soldador pulsar automática y rápidamente esta salida para controlar la entrada de calor e influir en la calidad de la soldadura.
En un WPS, el primero se registraría como « onda continua» y el segundo simplemente como «pulsado».
Potencia y compensación de potencia: La potencia se mide normalmente en vatios (y a veces en porcentaje) y, por lo general, se aumenta para lograr una mayor penetración y velocidad de soldadura. Si su proceso utiliza un kilovatio de potencia, lo registraría en un WPS como «1000 W». Si su proceso utiliza un porcentaje específico, registre ese número en su lugar.
Utilizada con moderación y por usuarios avanzados, la compensación de potencia se representa mediante un porcentaje y ajusta automáticamente la potencia de salida del láser a lo largo de la trayectoria del haz (cuando se utiliza la soldadura por oscilación). Las máquinas con esta funcionalidad permiten a los usuarios ajustar con precisión sus perfiles de soldadura.
Longitud y frecuencia del pulso: si se utiliza un modo de soldadura por pulsos, el comportamiento del pulso se puede ajustar para optimizar los resultados.
La duración del pulso se refiere al tiempo que permanece encendido el rayo láser durante cada pulso. Se mide en milisegundos y se puede expresar, por ejemplo, como «25 ms».
La frecuencia de pulso se refiere a la frecuencia con la que se disparan los pulsos láser. Este parámetro se mide en hercios y puede escribirse en un WPS como «200 Hz».
Si no utiliza soldadura por pulsos, estos parámetros simplemente serán «N/A».
Longitud y frecuencia de oscilación: La función de oscilación de una máquina de soldadura láser dirige automáticamente el haz de lado a lado a lo largo de la trayectoria de soldadura, de forma similar a un movimiento «oscilante». Este comportamiento a veces se integra en los ajustes preestablecidos específicos de la aplicación de una máquina.
La longitud de oscilación determina la distancia que recorre el haz hacia la izquierda y hacia la derecha, y normalmente se expresa en milímetros (por ejemplo, «4 mm»). La frecuencia de oscilación, que determina la velocidad del movimiento oscilante, se expresa en hercios (por ejemplo, «150 Hz»).
Velocidad de alimentación del alambre: La soldadura láser se puede realizar sin alambre (también conocida como autogénica) o con alambre MIG estándar. Las características específicas del alambre de relleno son las mismas que las de una soldadura por arco típica WPS, pero, en el caso de la soldadura láser, se debe especificar la velocidad de alimentación del alambre.
La velocidad ideal de alimentación del alambre depende principalmente de otros parámetros de soldadura láser, similares a la velocidad de avance de la soldadura. Este parámetro puede ser ajustado directamente por los usuarios y se expresa normalmente en centímetros por minuto (por ejemplo, «40 cm/min»).
Preflujo y posflujo de gas: La soldadura láser se realiza normalmente con preflujo y posflujo de gas. El gas utilizado viene determinado por el material (nitrógeno para aceros y cobre, argón para aluminio y titanio). Por lo general, no es necesario ajustar la duración del preflujo y el posflujo; normalmente se registrará «1 segundo» para ambos.
Velocidad de desplazamiento: La velocidad de desplazamiento ideal viene determinada por parámetros como la potencia, el modo y la velocidad de alimentación del alambre. La velocidad de desplazamiento suele ser casi 1:1 con la velocidad de alimentación del alambre y se mide en centímetros por minuto (por ejemplo, «40-45 cm/min»).
Entrada de calor: La entrada de calor se puede medir en julios por milímetro (por ejemplo, «98 J/mm») dividiendo la potencia de salida del láser (vatios) por la velocidad de desplazamiento (milímetros).
Las cosas se complican si utiliza un proceso de soldadura por pulsos. Para determinar la potencia media del láser en modo pulsado es necesario utilizar un medidor de potencia láser; puede comprar uno o ponerse en contacto con el fabricante de su máquina para que le ayude.
Registros de cualificación de procedimientos de soldadura láser (PQR)
Al igual que con la soldadura por arco, cada WPS requiere un registro de cualificación de procedimientos que lo respalde.
Para generar un PQR de soldadura láser, debe realizar pruebas mecánicas y metalúrgicas según lo especificado por el código pertinente (por ejemplo, AWS D1.6 para acero inoxidable) utilizando un WPS preliminar. Esto suele implicar una inspección visual, pruebas de tracción, pruebas de flexión y macrograbado.
Para obtener más información, consulte AWS C7.4 (Especificación del proceso y cualificación del operador para la soldadura por rayo láser).
Una nota sobre la resistencia de las soldaduras láser
Mientras que las soldaduras láser cumplen con la norma AWS D1.6, las pruebas de tracción han producido cargas máximas de casi 18 000 libras, y la inspección visual, el macrograbado y los ensayos de flexión también cumplen y superan las normas del código.
Se han obtenido resultados igualmente positivos de acuerdo con otros códigos de AWS, como el D1.2, así como con códigos como la Sección IX del Código de Calderas y Recipientes a Presión (BPVC) de ASME.
Cómo empezar
¿Quiere obtener la autocertificación para poder soldar con láser según la normativa? Tanto si utiliza LightWELD para soldar con láser como si no, no dude en ponerse en contacto con nosotros : estaremos encantados de ayudarle a empezar, proporcionarle especificaciones o indicarle recursos útiles.
¿Aún no ha comenzado su andadura en la soldadura láser portátil? Haga clic aquí para obtener más información sobre LightWELD, pruébelo usted mismo o incluso envíenos una pieza de muestra para que la probemos.
