¿Cómo se prepara el metal para la soldadura por láser?

La soldadura por láser permite realizar uniones estéticas, estrechas y repetibles con un aporte de calor relativamente bajo a la pieza. Sin embargo, para conseguir una soldadura uniforme, no basta con elegir la potencia del equipo, la velocidad de avance del cabezal y el gas de protección. El estado de la superficie y la precisión en la preparación de las piezas a unir revisten una gran importancia.

El óxido, el aceite, la humedad, la pintura, la escoria, el refrigerante y los residuos del corte pueden provocar poros, desprendimientos, una formación inestable del baño de fusión y problemas para conseguir una fusión repetible. Por ello, antes de comenzar el trabajo hay que prestar atención no solo a los parámetros de la soldadora, sino también a la limpieza, la geometría de los bordes y la fijación estable de las piezas.

¿Por qué es tan importante la limpieza de la superficie?

El haz láser concentra una gran cantidad de energía en un área reducida. Las impurezas presentes en la zona de unión se calientan muy rápidamente, se evaporan o reaccionan con el metal fundido. Esto puede alterar el proceso de soldadura y dejar burbujas de gas, inclusiones o decoloraciones en la soldadura.

Entre otras cosas, pueden ser fuente de problemas los aceites, las grasas, los óxidos, la humedad, los restos de emulsión refrigerante y la suciedad transferida desde las herramientas. Incluso una fina capa de suciedad grasa puede reducir la estabilidad del proceso, especialmente en piezas delgadas y uniones que requieran un alto nivel estético.

Las superficies alrededor de la futura unión deben estar secas, limpias y libres de capas gruesas de óxidos y materiales orgánicos. No solo deben limpiarse los bordes, sino también la zona a ambos lados de la junta por la que se desplazará el cabezal láser o la boquilla de protección.

¿Cuándo debe realizarse la limpieza antes de la soldadura?

Lo mejor es realizar la preparación de la superficie lo más cerca posible del inicio de la soldadura. El metal limpio que se deja durante mucho tiempo en un entorno húmedo, polvoriento o graso puede volver a cubrirse de una capa de óxido o ensuciarse durante el transporte y el almacenamiento en el puesto de trabajo.

En la producción en serie, conviene establecer un procedimiento fijo para la preparación de las piezas. Este procedimiento debe especificar el orden de las operaciones, los productos de limpieza utilizados, el tipo de paño de limpieza, la forma de almacenar las piezas tras la limpieza y las normas de control previas a la soldadura. De este modo, cada pieza llega al puesto de trabajo en condiciones similares y el proceso resulta más fácil de repetir.

Elimina el aceite, la grasa y el refrigerante

La primera etapa debe ser el desengrasado. Las piezas, tras ser cortadas, torneadas, fresadas, taladradas o esmeriladas, pueden estar cubiertas de aceite de trabajo, emulsión refrigerante, conservantes o restos de grasa dejados por las manos.

Para el desengrasado, se debe utilizar un producto adecuado para el metal en cuestión y que cumpla con los requisitos del proceso. Tras la limpieza, la superficie debe secarse por completo. No se debe comenzar a soldar si queda líquido, humedad o una capa de suciedad disuelta sobre la pieza.

No basta con frotar la pieza con un trapo cualquiera. Un trapo sucio solo puede extender el aceite por una superficie mayor. Lo mejor es utilizar materiales limpios que no suelten polvo y evitar tocar la zona preparada con las manos desnudas. En el caso de piezas con altos requisitos de calidad, es recomendable trabajar con guantes limpios.

Elimina el óxido, la pintura y la escoria

El acero negro, antes de la soldadura láser, debe estar libre de óxido suelto, pintura, escoria gruesa, recubrimientos protectores y restos de tratamientos previos. Las impurezas deben eliminarse tanto de la línea de unión como de la zona que estará expuesta al calor y al gas de protección.

Para la preparación de la superficie se puede recurrir al lijado, el cepillado, el chorro de arena, el lavado técnico o la limpieza con láser. La elección del método depende del tipo de suciedad, del material y de la calidad de superficie requerida. La limpieza con láser permite eliminar con precisión el óxido, la pintura, el aceite y las capas de proceso sin contacto mecánico con el material.

Tras el lijado o el cepillado, hay que eliminar minuciosamente el polvo, las virutas y las partículas de abrasivo. También hay que tener cuidado de no realizar arañazos demasiado profundos, no sobrecalentar los bordes finos y no alterar la geometría de la unión. En el caso de las chapas finas, incluso un daño mínimo en los bordes puede dificultar la obtención de una soldadura uniforme.

¿Cómo se prepara el aluminio para la soldadura láser?

El aluminio requiere una atención especial debido a su capa de óxido y a la sensibilidad del proceso a la humedad y la suciedad. Los óxidos de aluminio tienen una temperatura de fusión diferente a la del material base, y el hidrógeno procedente, entre otras cosas, de la humedad, los lubricantes y la suciedad superficial puede aumentar el riesgo de porosidad en la soldadura.

En primer lugar, hay que desengrasar la superficie y, a continuación, eliminar los óxidos mediante el método adecuado. Se puede utilizar un cepillo de acero inoxidable destinado exclusivamente al aluminio. Este cepillo no debe haber sido utilizado anteriormente para limpiar acero, ya que podría transferir partículas extrañas al material a soldar.

En uniones exigentes, también conviene prestar atención al estado del alambre de aportación, si se utiliza. El alambre debe estar limpio, seco y protegido contra la suciedad. Las impurezas presentes en el material de aportación pueden llegar directamente al baño de fusión.

Asegúrate de que las piezas encajen perfectamente

Una superficie limpia no es suficiente si las piezas no encajan bien. Los bordes deben adherirse de manera uniforme y la holgura a lo largo de toda la unión debe ser lo más uniforme posible. Los cambios bruscos en la distancia pueden provocar una fusión irregular, el hundimiento de la soldadura, un relleno insuficiente o la necesidad de corregir constantemente la velocidad de avance.

Los elementos deben fijarse firmemente en el dispositivo de sujeción o presionarse de tal forma que no se desplacen bajo el efecto del calor, las vibraciones y los movimientos del operario. En la producción en serie, un dispositivo de sujeción bien diseñado es uno de los requisitos fundamentales para una soldadura láser repetible.

En caso de una ranura más ancha, se puede utilizar alambre de aportación, ya que la soldadura láser puede realizarse tanto sin material de aportación como con él. Sin embargo, esto no sustituye a una preparación adecuada de los bordes, al alineamiento de las piezas ni al control de las dimensiones antes de comenzar el trabajo.

Elimina las rebabas y comprueba los bordes

Tras el corte por láser, plasma, mecánico o con sierra, pueden quedar rebabas, escoria, irregularidades afiladas y sobrefundidos en los bordes. Es necesario eliminarlos antes de colocar las piezas. La pieza debe adherirse a la otra pieza con toda la superficie prevista para la unión.

Antes de soldar, conviene comprobar:

• la compatibilidad del tipo y el espesor del material,
• la rectitud y la limpieza de los bordes,
• que la holgura sea uniforme a lo largo de toda la unión,
• la estabilidad de la sujeción en el dispositivo,
• la ausencia de aceite, polvo, humedad, pintura y cascarilla,
• limpieza de la boquilla, del cristal protector y de los componentes del cabezal,
• suministro correcto del gas de protección.

Una protección gaseosa eficaz limita la oxidación de la soldadura y es fundamental para obtener una unión de alta calidad. Si el flujo de gas es inestable o la boquilla está sucia, incluso una pieza bien preparada puede dar lugar a un resultado deficiente.

Los errores más comunes antes de la soldadura láser

Uno de los errores más frecuentes es soldar piezas que solo se han lijado superficialmente, a pesar de que en las ranuras aún queda aceite, refrigerante o polvo procedente del mecanizado. También suele ser un problema dejar pintura en la parte inferior de la unión, utilizar cepillos sucios y mezclar herramientas destinadas al acero y al aluminio.

No se debe tocar la superficie limpia con las manos desnudas. Las huellas grasientas de los dedos pueden ser fuente de suciedad localizada. Una vez preparadas, lo mejor es manipular las piezas con guantes limpios y colocarlas en el utillaje lo antes posible.

También es un error omitir la comprobación de la ranura y la estabilidad de la sujeción. Si la pieza se desplaza durante la soldadura, el proceso puede volverse inestable y la soldadura requerirá una corrección o deberá volver a realizarse. En la soldadura láser, la repetibilidad de la preparación de la pieza es tan importante como la repetibilidad de los ajustes del equipo.

Resumen

La preparación adecuada del metal para la soldadura láser incluye la eliminación de aceite, humedad, óxido, pintura, escoria, óxidos y residuos de procesos de mecanizado previos. Igualmente importantes son los bordes lisos, una ranura estrecha y uniforme, y una sujeción estable de las piezas.

Una pieza limpia y bien ajustada permite obtener un proceso más estable, limitar la porosidad y reducir el número de retoques. En la producción en serie, conviene establecer un procedimiento fijo que incluya el desengrasado, la limpieza, el control de los bordes y la protección de la superficie contra una nueva suciedad.