Megalas - gases para la soldadura con láser

Transcripción

1 Megalas - gases para la soldadura con láser

2 La técnica láser - alta tecnología ya establecida La correcta elección de los gases para el resonador y los gases de consumo es imprescindible para el uso óptimo en la técnica láser. Messer proporciona con la línea de productos Megalas todos los gases y mezclas de gases necesarios para elaborar de forma óptima los productos fabricados con láser. Unión entre engranaje y eje, láser de slab de CO2 Flexibilidad para muchas aplicaciones Debido a sus características especiales, la soldadura con láser soluciona tareas de soldadura como ningún otro procedimiento. La característica principal es la alta concentración del calor aportado. La soldadura con láser ofrece: Alta velocidad de soldadura Área estrecha de influencia calórica Menor aportación de calor en la pieza Menor deformación Filtro de aluminiode gasolina,láser de slab de CO2 Soldadura con láser en la carrocería de un automóvil Requerimientos crecientes en productividad, rentabilidad y calidad exigen nuevas soluciones. Una de estas soluciones es la técnica láser que se ha hecho imprescindible en ámbitos como la fabricación, la investigación y la medicina. El número de aplicaciones y soluciones crece continuamente para esta técnica de proceso. Las ventajas de la elaboración de productos con láser, comparadas con las técnicas convencionales, son: alta flexibilidad de materiales, calidad y fiabilidad excelentes, y menor coste por pieza. Construcciones apropiadas para la soldadura de láser También los tipos de unión son especiales comparados con otros procesos de soldadura. El láser puede traspasar realmente un elemento constructivo. Esto posibilita la soldadura en lugares que normalmente son inaccesibles. Especialmente la industria del automóvil aprovecha este tipo de soldadura, ya que los puntos a soldar, por ejemplo en las carrocerías, a menudo están ubicados en lugares de difícil acceso. Además, el láser procura una alta velocidad de soldadura y menor deformación. La soldadura con láser también es muy adecuada para la tecnología médica y la microelectrónica. Soldadura remota En la soldadura remota, los elementos constructivos complejos son soldados a una distancia de, por ejemplo, dos metros. La ventaja principal de esta técnica es el posicionamiento rápido del rayo láser. Se realiza mediante espejos de posicionamiento variables y ajustables desde una unidad central. Más ventajas son los ahorros de tiempo y la posibilidad de prescindir de una unidad mecánica para conducir el rayo.

3 Tipos de láser- diferentes para cada proceso Tan diferentes como los procesos y las aplicaciones, son también las exigencias al rayo láser como herramienta. Los proveedores de láser reaccionan ante estas exigencias con diferentes formas constructivas y categorías de rendimientos. Los grupos principales son el láser de CO2, el láser diódico y el láser de cuerpo sólido- dependiendo del medio en que se produce la luz del láser. El láser de CO2 - la solución dominante El tipo de láser más corriente es el de CO2. Para producir el rayo láser se usa, en general, una mezcla de gas de tres componentes consistente de helio, nitrógeno y CO2. La longitud de ondas de la luz de láser de CO2, que asciende a 10,6 µm, es invisible para los ojos humanos. Mediante espejos y lentes es posible transferirla y concentrarla. El láser de CO2, refrigerado por difusión y particularmente eficiente, representa una forma constructiva especial. El láser de cuerpo sólido- varilla, rodaja o fibra? El láser de cuerpo sólido usa como medio laseractivo cristales-yag (YAG= granate de ytrioaluminio) estirados artificialmente. Además de la varilla convencional, utilizada ya desde hace mucho tiempo, últimamente se usan también rodajas. Paquetes de díodos La varilla del láser Láser de varilla Díodo Rodaja Nd:YV4 Según la configuración del aparato, el gas del láser es producido con los tres componentes especificados en un mezclador interno o se utiliza una mezcla ya preparada (Premix). Esta última se ha impuesto debido a su mejor reproducibilidad. La línea de productos Megalas ofrece alternativas muy eficientes. Mezclador Dióxido de carbono 4.5 Nitrógeno 5.0 Helio 4.6 O Premix (mezcla de gas para lláser) Energía Gas de láser Resonador de láser Láser de CO2 El láser de diodo - la alternativa económica Diodos de alto rendimiento forman la base de este tipo de láser. El láser de diodo alcanza su alta potencia por la colocación de muchos elementos constructivos electrónicos en un bloque. Los láseres de Paquete de diodos de alto díodo rendimiento se usan menos para cortar debido a una menor calidad del rayo, pero sirven muy bien para soldar y/o endurecer. Láser de díodo Láser de rodaja No se requieren gases de servicio para el rayo láser. Gases como los de protección de soldadura afectan considerablemente al proceso. Por la corta longitud de onda de solamente 1,06 µm, la luz del láser puede ser transferida por un cable de fibra óptica. Así se pueden realizar fácilmente soluciones de automatización, por ejemplo con robots de brazos articulados. Los láser de fibra, cuya tecnología ha permitido ampliar la potencia hasta el ámbito del kilovatio, tienen un diámetro de rayo considerablemente menor que el láser de CO2 o el láser Nd:YAG. Esto facilita una mayor exactitud en el corte de materiales. El láser de fibra es la solución perfecta también para las microsoldaduras. La aportación de calor al material elaborado es muy baja utilizando el láser de fibra. Por eso se usa preferentemente con mayor potencia de rayo para la soldadura. Fibra Diodos Láser de fibra

4 Soldadura con láser- cuatro posibilidades eficientes Igual que en la técnica de corte, el láser se impone más y más en los procesos de la soldadura. Aquí se distingue entre cuatro variantes diferentes: soldadura de conducción calorífica, soldadura profunda, soldadura de láser y soldadura de híbrido. Fusión Profundidad de la soldadura Nube de plasma Fusión Profundidad de la soldadura Canal de vapor La soldadura puede realizarse con o sin material de aportación y posibilita que se suelden metales y aleaciones desiguales, como por ejemplo aluminio/acero o acero negro/blanco. Soldadura de conducción calorífica La soldadura de conducción calorífica necesita poca potencia. La energía del láser se transforma en calor en la superficie del elemento, así que se forma un baño de fusión que transmite la energía calorífica por convección. Los gases de protección de soldadura pueden influir en la convección. El perfil de penetración se puede ajustar a los requerimientos de la soldadura como en la soldadura de arco. Soldadura profunda La soldadura profunda necesita potencias más altas, ya que el metal no solamente es fundido sino también evaporado. Así el láser se introduce profundamente en el material y se forma el llamado keyhole (ojo de cerradura). En este keyhole se produce una columna de plasma, que absorba la energía del láser y la transmite al material. El resultado es un proceso continuo de soldadura. La nube de plasma que sale del canal de vapor tiene que evaluarse mediante un gas de protección, para evitar que absorba la energía del láser sin transmitirla al proceso de soldadura. Soldadura de láser La soldadura de láser se parece a la soldadura de conducción calorífica. Hay que tener en cuenta la energía necesaria del perpendículo. Especialmente en la industria del automóvil, se ha impuesto la soldadura de láser. Además de ventajas como la baja aportación de calor y la poca deformación metálica, la resistencia a la corrosión del perpendículo y la fácil elaboración juegan aquí un papel importante. También la seguridad de la unión y la alta durabilidad convierten a la soldadura del láser en una buena alternativa. Soldadura de láser híbrido La soldadura de láser híbrido es una combinación de varios procesos. En la soldadura con láser se ofrece especialmente una combinación con la soldadura MAG. De esta manera, la rentabilidad de la soldadura con láser y la alta fusión que ofrece el proceso MAG se transfiere a chapas de mayor espesor.

5 Gases y su suministro fiables y adaptados a cada aplicación Los gases son necesarios en varias fases del proceso. Dependiendo del equipo, se aplican para los siguientes propósitos: Gases para el resonador para producir el rayo láser (láser de CO2) Cross jet Gas de purga Gas de protección de soldadura Gases de láser para el resonador y gases de consumo Los gases para el resonador son necesarios para el funcionamiento del mismo. Se añaden al rayo de láser gases de consumo, como por ejemplo gas de protección de soldadura o gas de corte. La pureza, la calidad y constancia de la mezcla de gases de servicio para el láser de CO2 están sujetos a requerimientos máximos y esto por buenas razones: Pequeñas trazas de humedad o hidrocarburos pueden causar interrupciones del servicio. Los hidrocarburos pueden causar daños en las partes ópticas sensibles y caras. Espejo totalmente reflejante Energía Espejoparcialmente reflejante La humedad interfiere en la descarga de impulso y evita que el láser alcance su máxima eficiencia. La formación de moléculas de ácido puede llevar a daños de corrosión. Las partículas de polvo pueden difundir la luz del láser y de esta forma interferir en el proceso. Para un funcionamiento impecable del láser es indispensable que los gases aplicados sean de alta pureza y carentes de contaminaciones. Estos gases se suministran como mezcla ya fabricada, o se mezclan de los componentes individuales en el equipo de láser. También el sistema del suministro de gas tiene que corresponder a los requerimientos de pureza. Gases de protección El gas de protección para la soldadura tiene varias funciones. Una de las tareas principales es la protección del material en fusión del aire atmosférico, porque este puede hacer que absorba nitrógeno o humedad y causar oxidación en la superficie. Además, el gas de protección provoca la evacuación de la nube de plasma por encima de la pieza de trabajo. Espejo reflector Rayo láser Gas de láser (CO2 N2 He) Gas de purga (N2) Lente de enfoque Gas de protección Alimentación Cross jet El principio del corte con láser

6 Gases y su suministro fiables y adaptados a cada aplicación Añadiendo CO2, oxígeno, helio, nitrógeno o hidrógeno se puede influir en el proceso de soldadura de forma térmica o metalúrgica. Al principio se usaba helio puro para la soldadura. Hoy, los gases de protección de soldadura de láser se parecen más a los gases que se utilizan para la soldadura de metales mediante otros procesos. Las razones para ello son otras fuentes del rayo de láser, con diferentes longitudes de onda, así como el efecto metalúrgico del CO2 y del oxígeno, el efecto térmico del helio e hidrógeno, así como el efecto de reducir los gastos mediante el argón. Ante este nuevo escenario se formaron mezclas de gases típicas tal como argón/helio, argón/oxígeno y argón/hidrógeno. Messer ha desarrollado una gama propia de productos con el nombre Megalas. Se basa en múltiples pruebas de soldadura y refleja la experiencia del mercado y los conocimientos que hemos adquirido mediante la investigación y el desarrollo. Soldar sin gas de protección Especialmente en la utilización de láser de cuerpo sólido, se puede encontrar a menudo procesos de soldadura sin gases de protección. La apariencia del cordón resulta correcta, pero esto no es determinante. Sin gas de protección, el material a soldar puede absorber nitrógeno, oxígeno y humedad, lo cual tendría como consecuencia poros y fisuras por hidrógeno. Especialmente en el caso de aceros sin aleación y poca aleación, el nitrógeno causa maduración y fragilidad avanzada. En la mayoría de los casos, las consecuencias se aprecian después de varios años, durante los cuales el material estuvo expuesto a las correspondientes cargas. Aportación de gas de protección Al aportar el gas al punto de soldadura la corriente laminar es la premisa principal para el cubrimiento completo con gas de protección. Si la velocidad de la corriente de los gases de protección es demasiado alta, se producen turbulencias que integran el aire ambiente en la corriente de gas. Lente Material Aceros sin aleación o de poca Productos Boquilla de protección Megalas X4 Aceros de alta aleación y Megalas H7 Gas de protección Aceros Duplex Megalas He30 X1 Megalas He68 H2 Aluminio y sus aleaciones Megalas He70 N Aceros sin aleación o de poca Megalas He50 Cordón Elemento de construcción Aportación de gas de protección a la soldadura con láser: coaxial y lateral

7 Instalación El transporte de los gases a su destino sin que se produzcan contaminaciones es decisivo para el suministro óptimo de gas. Esto conlleva la instalación correcta del hardware, la buena elección de las válvulas y un suministro adecuado según las necesidades de gases y con la pureza requerida. La instalación de un filtro de partículas ofrece aún más seguridad. También el suministro de gas para el resonador requiere la mayor pureza. Esto se refiere tanto a los gases de resonador como a las tuberías y tubos flexibles. Las diferentes mezclas de gases de protección influyen también en el rayo del láser. Hay diferentes inyectores para aportar los gases de protección: boquillas, -coaxiales, -laterales, -periféricos, así como la boquilla anular (RSD). En la introducción coaxial de gases de protección, la totalidad del área del rayo entre la salida de la boquilla y la lente es protegida con el gas de protección. Aquí pueden producirse daños por la columna de plasma. En caso de introducir los gases de protección lateralmente se forma frecuentemente un inyector, con el cual se succiona aire que se introduce en la soldadura. Como consecuencia, el proceso de la soldadura transcurre bajo una mezcla de gas de protección y aire que produce poros, colores de oxidación y otros defectos. Con boquillas anulares es recomendable usar adicionalmente un gas de purga (por ejemplo nitrógeno) para evitar que el gas de protección llegue al área de la óptica del láser. La boquilla anular asegura un cubrimiento completo del baño de fusión con gas de protección. El suministro del gas Según la cantidad necesaria y el tipo de aplicación, Messer ofrece diferentes conceptos de suministro que han dado buenos resultados en la práctica. En caso de una menor demanda, como por ejemplo el suministro de gases de láser para el resonador, se suministran botellas individuales. A menudo se usan botellas de 10 ó 50 litros. Todos los gases de protección y mezclas de gases para la soldadura pueden entregarse en botellas individuales o en bloques. El grado de pureza de los gases se indica en por cientos- un número con muchos dígitos después de la coma. Para facilitar la marcación existe un sistema de índices internacionalmente reconocido. Los índices se componen de una cifra, un punto y una segunda cifra. La primera cifra indica la cantidad de nueves, la cifra después del punto indica la última cifra 2.5 ^ 99,5 % 3.5 ^ 99,95 % 4.6 ^ 99,996 % 5.0 ^ 99,9990 % El uso de tuberías de cobre o acero de CrNi es óptimo para la conducción en la parte inmóvil de la instalación. Los tubos flexibles comportan el peligro de penetración del nitrógeno, oxígeno y especialmente de la humedad. Materiales especiales reducen este problema. Seguridad - sin compromisos En lo que se refiere a la seguridad de las instalaciones que trabajan materiales con láser, deben tenerse en cuenta algunos aspectos típicos de éste procedimiento. Lo principal es el rayo láser mismo, cuyo potencial de peligrosidad es diferente para cada tipo de láser y, por lo tanto, también lo son las respectivas medidas preventivas. Las emisiones, que se producen al soldar y cortar, tienen que aspirarse y filtrarse. Para el manejo seguro de los equipos de láser y su periferia tienen que cumplirse las directrices y los reglamentos relevantes.

8 Asesoramiento, suministro y servicio Centros tecnológicos Krefeld Dällikon Centros tecnológicos: fuentes para la innovación Messer opera centros tecnológicos en Alemania, Suiza, Hungría y China para desarrollar nuevas tecnologías en el área de soldadura y corte. Dichos centros ofrecen las mejores condiciones para proyectos de innovación así como presentaciones para los clientes y la formación de personal. Amplia gama de gases Messer ofrece una amplia gama de gases que comprende el gas idóneo para cada aplicación. La denominación de los productos está orientada a su aplicación y se desarrollan continuamente nuevas mezclas de gases adecuadas a las tendencias actuales. Asesoramiento técnico: directamente in situ Le indicamos directamente en sus instalaciones cómo puede optimizar sus procesos para lograr más eficiencia y calidad. Le ayudamos tanto en el diagnóstico de defectos como en el desarrollo del proceso. Análisis rápido y eficiente de costes Analizamos sus procesos existentes, desarrollamos propuestas de optimización, indicamos posibles modificaciones de sus procesos y comparamos los resultados con el estado inicial porque su éxito también es el nuestro. Budapest Shanghai Formación actualizada Para el uso óptimo de nuestros gases, le instruimos con respecto a los procesos y sus aplicaciones. Nuestros cursos de formación muestran el uso de los diferentes gases de protección de soldadura y enseñan su manejo seguro. Esto se refiere también al almacenamiento y transporte seguro de los gases. Nuestro servicio incluye, por supuesto, los correspondientes materiales de información y formación. Messer Ibérica de Gases, S.A. Autovía Tarragona-Salou, km.3,8 E Vilaseca (Tarragona) Tel Fax info.es@messergroup.com