Onda contínua ou pulsada?

A soldagem a laser tornou-se uma técnica aceita para unir materiais que variam de plásticos delicados a metais densos. As aplicações incluem medicina, aeroespacial, militar, energia alternativa e muitos outros setores industriais de alto perfil. Tremendamente versátil, a soldagem a laser é usada para vedar dispositivos microeletrônicos implantados em um corpo humano para unir seções de tanques de combustível em um foguete.

Uma das principais decisões a serem tomadas é se o processo de soldagem usará um laser de onda contínua ou um laser pulsado.

Figura 1: Comparação do ciclo de onda contínuo com o ciclo de pulso 

Soldagem a laser de onda contínua

Os lasers de onda contínua (CW) são lasers que emitem um feixe constante e ininterrupto. Eles geralmente são lasers estilo fibra que usam diodos ligados para excitar um meio de ganho, emitindo luz laser. Os lasers CW são especialmente adequados para soldas de penetração profunda (mais de 0,060" de profundidade) e materiais sensíveis a rachaduras de soldagem, como aços inoxidáveis de alto carbono.

Figura 2: Cordão de solda a laser CW

Os lasers CW podem ser executados em níveis de potência tão baixos quanto 200 Watts até 100.000+ Watts. A soldagem a laser CW requer 200 watts ou mais para acoplar com sucesso a maioria dos metais. Essa ampla faixa de potência, combinada com altas densidades de energia, auxilia na fusão de metais com diferentes características térmicas e de refletividade. Por exemplo, metais ferrosos, como aço inoxidável, acoplam-se a uma potência mais baixa (aproximadamente 200w), enquanto materiais como alumínio e cobre acoplam-se a uma potência significativamente maior (600-800w).

Os lasers CW geralmente funcionam em altas taxas de avanço para evitar o superaquecimento da peça. As taxas de alimentação CW típicas são de cerca de 100 polegadas por minuto. A potência e a velocidade de avanço devem ser balanceadas com precisão para obter uma solda com a penetração especificada. Quanto mais lenta a taxa de avanço, mais profunda a penetração e mais calor aplicado à peça.

Soldagem a laser pulsado

Os lasers pulsados produzem uma série de pulsos curtos em uma determinada largura e frequência. Um laser pulsado pode produzir uma potência de pico maior que sua potência média porque a energia é armazenada em capacitores antes de ser liberada. Os lasers pulsados são capazes de potências de pico muito altas: um laser Nd:YAG pulsado de 25 W pode produzir potências de pico de até 5 kW por alguns milissegundos. Isso significa que ele pode produzir uma solda a ponto que exigiria um laser CW de 5 kW!

Figura 3: Potência de pulso e cordão de solda a laser de pulso

Com lasers pulsados, uma solda de costura é criada por uma série de soldas por pontos sobrepostas. Para aplicações de vedação hermética, essas soldas por pontos são sobrepostas entre 80-90%. Para soldas estruturais simples que não precisam ser vedadas, a sobreposição pode ser relaxada para cerca de 70%.

Devido à curta duração do pulso (normalmente alguns milissegundos de duração), o calor que entra na peça é minimizado, tornando a soldagem a laser pulsada recomendada para uso em torno de componentes sensíveis ao calor e materiais de paredes muito finas.

A soldagem a laser pulsada tende a funcionar bem com metais reflexivos devido às altas quantidades de energia fornecidas no início do pulso. Muitas vezes referido como um "Pulso Aprimorado", esse pico de potência no início do ciclo de pulso dura apenas uma fração da duração total do pulso. No entanto, é poderoso o suficiente para ultrapassar a refletividade do material, mantendo a potência média baixa, o que reduz o calor. Um laser CW teria que fornecer muita energia para acoplar um metal muito reflexivo, e o calor resultante poderia facilmente danificar a peça ou os componentes dentro dele.

Qual é o melhor para sua aplicação?

Os Lasers CW são indicados para:

·Soldas de penetração profunda;

· Soldas envolvendo materiais sensíveis a trincas, como aço inoxidável 430, 316 e 303;

· Trabalhos de produção de alto volume que podem aproveitar as taxas de avanço mais altas associadas à soldagem a laser CW;

· Juntas de solda não sensíveis ao calor.

Os Lasers Pulsados são indicados para:

· Soldas em metais altamente reflexivos como alumínio e cobre;

· Soldas perto de componentes sensíveis ao calor ou juntas de solda sensíveis ao calor de paredes finas;

· Soldagem a ponto;

· Selagem hermética.

Obviamente, existem critérios além da onda contínua ou pulsada que devem ser considerados ao projetar as soldas para aplicações. Abordaremos mais sobre soldagem a laser em artigos futuros.

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