Saldatura di rame
con il laser blu

450 nm lunghezza d'onda e 1000 W potenza laser (CW) aprono nuove possibilità per la saldatura laser di alta qualità del rame e per la lavorazione efficace dell'oro e di altri metalli non ferrosi nella produzione industriale di serie.

Rame, oro e altri metalli non ferrosi

Con le sorgenti di raggi laser industriali precedentemente disponibili, è stato possibile trattare in modo soddisfacente i metalli non ferrosi, come il rame, nella produzione di serie solo con uno sforzo maggiore. Lo sviluppo di diodi laser blu apre nuove possibilità, perché soprattutto il rame e l'oro assorbono lo spettro della luce blu da sette a venti volte meglio della radiazione infrarossa (vedi grafico).

Ora è stato sviluppato un primo laser a diodi ad alta potenza, che migliora nsignificativamente l'elaborazione dei metalli non ferrosi. In particolare, fogli sottili e lamiere possono essere lavorati in modo molto più efficace con il laser blu. Ma il laser LDM a diodi blu offre ancora più vantaggi.

Oltre all'elevato assorbimento della luce blu, che semplifica notevolmente la fusione del rame, l'uso del tipico profilo di intensità del laser a diodi contribuisce anche al risultato di lavorazione ottimale. Inoltre, la comprovata tecnologia laser a diodi Laserline consente anche una regolazione finemente graduata della potenza laser in millisecondi per il laser blu, adattandosi in modo ottimale ai requisiti del processo. Le cuciture di saldatura prodotti durante la saldatura del rame sono estremamente pulite e molto lisce – indipendentemente dalle condizioni superficiali del materiale prima del processo di saldatura. Hanno un'eccellente conducibilità elettrica e mostrano solo pochi spruzzi sulle aree di materiale adiacenti. L'efficienza del materiale è anche particolarmente elevata, poiché da un lato il laser blu non richiede sovrapposizioni o rinforzi di materiale nella zona di giunzione. D'altra parte, il rame liquido ha un'elevata capacità di colmare il divario quando viene lavorato con la radiazione laser blu. La possibilità di saldatura a conduzione termica controllata permette per la prima volta di utilizzare il rame come componente di giunzione superiore quando si saldano metalli diversi. Anche la polvere di rame e le sottili lamine di rame possono essere unite con altri materiali come l'acciaio e l'alluminio. Nella saldatura dei fogli si ottengono già notevoli risultati con la saldatura di testa e di bordi.

Il consumo energetico totale necessario per saldare il rame è stato ridotto dell'84 percento rispetto ai laser a infrarossi e del 92 percento per l'oro. Ciò è dovuto al fatto che matematicamente 1 kW è ora sufficiente per la saldatura del rame e 0,5 kW per la saldatura dell'oro invece di 10 kW.

Per l'utente, la piattaforma LDM fornisce una tecnologia di sistema familiare e comprovata a livello industriale che può essere utilizzata in combinazione con ottiche di elaborazione ottimizzate per la lunghezza d'onda. Altrimenti, sono necessarie solo poche modifiche per l'integrazione del laser nella produzione. Solo le finestre di protezione visiva delle celle di lavorazione e gli occhiali protettivi devono essere sostituiti a causa della variazione della gamma di lunghezze d'onda per tenere conto i requisiti di sicurezza laser per i dipendenti nell'operazione.

Saldatura di rame con laser

La saldatura laser del rame viene rivoluzionata dallo sviluppo di un nuovo laser a diodi blu. Il raggio laser blu consente la lavorazione di alta qualità del rame e di altri metalli non ferrosi nei processi industriali

Saldatura del rame – Il processo

Con il laser blu, la saldatura a conduzione di calore controllata di rame e altri metalli non ferrosi con basso spessore di materiale diventa possibile per la prima volta. Spessori di materiale inferiori a un millimetro non sono più un problema. Mentre in precedenza le lamine fine venivano tagliate piuttosto che unite con un laser infrarosso, ora il laser blu può essere utilizzato per lavorare il materiale in modo mirato e controllato. Usando il raggio laser blu, il materiale desiderato viene fuso lungo le giunzioni. I materiali liquefatti fluiscono l'uno nell'altro e formano la saldatura al raffreddamento. Il risultato di questo processo sono cuciture particolarmente lisce, di eccellente qualità e quindi altamente stabili. Fondamentalmente, il processo è lo stesso di quello di un laser a infrarossi – a parte la lunghezza d'onda utilizzata.

Saldatura laser di spilli di rame con laser a diodi blu

Saldatura laser di due contatti in rame (circa 0,5x1,5mm²) con lunghezza d'onda di 450nm e un impulso di 100ms per applicazioni elettriche.  

La saldatura a conduzione di calore con il laser a diodo blu LDMblue produce un bagno di fusione  molto stabile e omogeneo senza evaporazione. La tensione superficiale dominante del rame liquido colma gli spazi tra i spilli, creando un legame omogeneo.

High Speed Video

Eccellenti risultati

I primi test dimostrano che la struttura della superficie non ha alcuna influenza sul processo di saldatura, specialmente quando si lavora il rame. Non importa se il rame è stato finemente spazzolato, ossidato o inciso – le proprietà positive della cucitura vengono mantenute.

Saldatura a conduzione termica di rame con lunghezza d'onda di 450 nm

Bagno fuso altamente stabile per un processo di saldatura completamente senza spruzzi
Lamiera di rame: 0,5mm
Diametro del fuoco: Ø0.6mm

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Saldatura di deposito con rame

I primi test lo dimostrano: Con il laser blu è possibile anche la saldatura di deposito con polvere di rame.

Saldatura di deposito – La procedura

Il laser blu è stato in grado di convincere anche nelle prime prove di saldatura di deposito con polvere di rame. In questo processo – chiamato anche Laser Cladding – il raggio laser blu produce un bagno di fusione sulla superficie del pezzo. Utilizzando un ugello per polveri, il rame viene aggiunto contemporaneamente in modo che possa essere fuso nello stesso fascio. Dopo un breve periodo di raffreddamento, il pezzo in lavorazione e la polvere di rame sono ora legati metallurgicamente. Inoltre, il processo di saldatura causa pochissime distorsioni e il rivestimento è estremamente resistente. Anche in questo caso il processo è simile a quello del laser nello spettro  infrarosso. Inoltre, le proprietà fisiche del rame rendono il rivestimento elettricamente conduttivo.

Saldatura di deposito con polvere di rame

Risultati particolarmente buoni sono già stati raggiunti con il laser blu per il rivestimento con polvere di rame su pezzi in acciaio. Grazie all'elevato assorbimento della radiazione laser blu, la saldatura a deposizione di polvere di rame su substrato di rame è possibile per la prima volta.


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