La soldadura láser es un método de procesamiento que utiliza la alta energía del láser para unir metales u otros materiales termoplásticos. Según sus principios de funcionamiento y su adaptación a diferentes escenarios de procesamiento, la soldadura láser se divide en cinco tipos: soldadura por conducción térmica, soldadura de penetración profunda, soldadura híbrida, soldadura fuerte láser y soldadura por conducción láser.
| Soldadura por conducción de calor | El rayo láser funde las piezas en la superficie, el material fundido se mezcla y se solidifica. |
| Soldadura de penetración profunda | La altísima resistencia da como resultado la formación de poros que se extienden profundamente en el material, lo que produce soldaduras profundas y estrechas. |
| soldadura híbrida | Combinación de soldadura láser y soldadura MAG, soldadura MIG, soldadura WIG o soldadura por plasma. |
| soldadura láser | El rayo láser calienta la pieza a unir, fundiendo así la soldadura. La soldadura fundida fluye hacia la unión y conecta las piezas. |
| soldadura por conducción láser | El haz láser atraviesa la pieza correspondiente para fundir otra pieza que absorbe el láser. La pieza de acoplamiento queda sujeta mientras se forma la soldadura. |
Como método de soldadura novedoso, la soldadura láser, en comparación con los métodos tradicionales, ofrece ventajas como penetración profunda, alta velocidad, mínima deformación, bajos requerimientos ambientales, alta densidad de potencia y no se ve afectada por campos magnéticos. No se limita a materiales conductores, no requiere vacío y no genera rayos X durante el proceso. Su uso está muy extendido en la fabricación de alta precisión.
Análisis de los campos de aplicación de la soldadura láser
La soldadura láser presenta ventajas como alta precisión, limpieza, respeto al medio ambiente, compatibilidad con diversos materiales y alta eficiencia, entre otras, lo que le confiere una amplia gama de aplicaciones. Actualmente, se utiliza extensamente en baterías, automóviles, electrónica de consumo, comunicaciones ópticas y otros sectores.
(1) Batería de alimentación
Existen numerosos procesos de fabricación para baterías o paquetes de baterías de iones de litio, entre los que destacan la soldadura por láser, como la soldadura de válvulas antiexplosivas, la soldadura de pestañas, la soldadura por puntos de polos, la soldadura de carcasas y tapas, y la soldadura de módulos y paquetes. Por ejemplo, la soldadura láser mejora la eficiencia y la hermeticidad de las válvulas antiexplosivas; además, gracias a la alta calidad del haz, permite obtener puntos de soldadura pequeños, siendo ideal para láminas de aluminio y cobre de alta reflectividad, así como para electrodos de banda estrecha. La soldadura por láser también presenta ventajas únicas.
(2) Automóvil
La aplicación de la soldadura láser en el proceso de fabricación de automóviles comprende principalmente tres tipos: soldadura láser a medida de placas de espesor desigual; soldadura láser de ensamblaje de conjuntos y subconjuntos de carrocería; y soldadura láser de piezas de automóviles.
La soldadura láser a medida se utiliza en el diseño y fabricación de carrocerías. Según los distintos requisitos de diseño y rendimiento de la carrocería, placas de diferentes espesores, materiales y con características similares o diferentes se unen mediante corte y ensamblaje láser, para luego estamparse y formar la pieza final. Actualmente, las piezas soldadas con láser a medida se emplean ampliamente en diversas partes de la carrocería, como refuerzos del maletero, paneles interiores del maletero, soportes de amortiguadores, guardabarros traseros, paneles interiores laterales y de puertas, piso delantero, vigas longitudinales delanteras, parachoques, travesaños, conectores del pilar B, pilares centrales, etc.
La soldadura láser de la carrocería se divide principalmente en soldadura de ensamblaje, soldadura de paneles laterales y techo, y soldadura posterior. El uso de la soldadura láser en la industria automotriz permite, por un lado, reducir el peso del vehículo, mejorar su movilidad y disminuir el consumo de combustible; por otro lado, mejora el rendimiento del producto, así como su calidad y el avance tecnológico.
El uso de la soldadura láser en la fabricación de autopartes presenta ventajas como una deformación mínima en la zona de soldadura, una alta velocidad de soldadura y la eliminación de la necesidad de tratamiento térmico posterior. Actualmente, la soldadura láser se utiliza ampliamente en la fabricación de piezas de automóviles como engranajes de transmisión, taqués, bisagras de puertas, ejes de transmisión, ejes de dirección, tubos de escape, embragues, ejes de turbocompresores y chasis.
(3) Industria microelectrónica
En los últimos años, con el desarrollo de la industria electrónica hacia la miniaturización, el volumen de los componentes electrónicos se ha reducido considerablemente, lo que ha evidenciado las deficiencias de los métodos de soldadura tradicionales. Los componentes se dañan o la soldadura no cumple con los estándares. En este contexto, la soldadura láser se ha extendido ampliamente en el procesamiento microelectrónico, como en el encapsulado de sensores, la electrónica integrada y las baterías de botón, gracias a sus ventajas como la penetración profunda, la alta velocidad y la mínima deformación.
3. Estado de desarrollo del mercado de soldadura láser
(1) Aún es necesario mejorar la tasa de penetración de mercado.
En comparación con la tecnología de mecanizado tradicional, la tecnología de soldadura láser presenta ventajas significativas, pero aún enfrenta el problema de una penetración insuficiente en la promoción de aplicaciones en industrias posteriores. Para las empresas manufactureras tradicionales, debido a la implementación temprana de líneas de producción y equipos mecánicos convencionales, y al papel fundamental que desempeñan en su producción, la sustitución por líneas de producción de soldadura láser más avanzadas implica una enorme inversión de capital, lo cual representa un gran desafío. Por lo tanto, en la actualidad, los equipos de procesamiento láser se concentran principalmente en algunos sectores industriales clave con una alta demanda de capacidad productiva y una clara expansión de la producción. Aún es necesario estimular de manera más efectiva las necesidades de otras industrias.
(2) Crecimiento constante del tamaño del mercado
La soldadura, el corte y el marcado láser constituyen la tríada fundamental de la mecánica láser. En los últimos años, gracias al avance de la tecnología láser y la disminución de sus precios, las aplicaciones de los equipos de soldadura láser en sectores como vehículos de nueva energía, baterías de litio, paneles de visualización, electrónica de consumo para teléfonos móviles, entre otros, han experimentado una fuerte demanda. El rápido crecimiento de los ingresos en el mercado de la soldadura láser ha impulsado el crecimiento del mercado nacional de equipos de soldadura láser.
Escala y tasa de crecimiento del mercado de soldadura láser en China (2014-2020)
(3) El mercado está relativamente fragmentado y el panorama competitivo aún no se ha estabilizado.
Desde la perspectiva del mercado global de soldadura láser, debido a las características de las empresas manufactureras regionales y de fabricación discreta, resulta difícil que el mercado de soldadura láser en el sector manufacturero se consolide como un mercado competitivo y relativamente fragmentado. Actualmente, existen más de 300 empresas nacionales dedicadas a la soldadura láser. Entre las principales se encuentran Han's Laser y Huagong Technology.
4. Previsión de la tendencia de desarrollo de la soldadura láser
(1) Se prevé que el sector de los sistemas de soldadura láser portátiles entre en un período de rápido crecimiento.
Gracias a la drástica reducción del coste de los láseres de fibra y a la progresiva consolidación de la tecnología de transmisión por fibra y de cabezales de soldadura portátiles, los sistemas de soldadura láser portátiles se han popularizado en los últimos años. Algunas empresas han exportado 200 unidades a Taiwán, y algunas pequeñas empresas pueden exportar hasta 20 unidades al mes. Asimismo, empresas líderes en el sector láser, como IPG, Han's y Raycus, también han lanzado al mercado productos láser portátiles.
En comparación con la soldadura tradicional por arco de argón, la soldadura láser portátil presenta claras ventajas en cuanto a calidad, operatividad, respeto al medio ambiente, seguridad y coste de uso en aplicaciones de soldadura poco convencionales, como electrodomésticos, armarios y ascensores. Por ejemplo, en mi país, los operarios de soldadura por arco de argón requieren certificaciones específicas para trabajar. Actualmente, el coste laboral anual de un soldador experimentado no es inferior a 80 000 yuanes, mientras que la soldadura láser portátil puede requerir operarios con un coste laboral anual de tan solo 50 000 yuanes. Si la eficiencia de la soldadura láser portátil duplica la de la soldadura por arco de argón, el ahorro en costes laborales asciende a 110 000 yuanes. Además, mientras que la soldadura por arco de argón generalmente requiere pulido posterior, la soldadura láser portátil prácticamente no lo requiere, o solo un pulido mínimo, lo que reduce el coste de la mano de obra. En general, la inversión en equipos de soldadura láser portátil se recupera en aproximadamente un año. Dado el consumo actual de decenas de millones de sistemas de soldadura por arco de argón en el país, el mercado potencial para la soldadura láser portátil es enorme, lo que hará que se prevea un período de rápido crecimiento para este sistema.
| Tipo | Soldadura por arco de argón | Soldadura YAG | Soldadura manual | |
| Calidad de soldadura | entrada de calor | Grande | Pequeño | Pequeño |
| Deformación/rebaje de la pieza | Grande | Pequeño | Pequeño | |
| Conformado de soldadura | Patrón de escamas de pez | Patrón de escamas de pez | Liso | |
| Procesamiento posterior | Polaco | Polaco | Ninguno | |
| Operación de uso | Velocidad de soldadura | Lento | Medio | Rápido |
| Dificultad de operación | Duro | Fácil | Fácil | |
| Protección ambiental y seguridad | contaminación ambiental | Grande | Pequeño | Pequeño |
| Daño corporal | Grande | Pequeño | Pequeño | |
| Costo de soldador | Consumibles | varilla de soldadura | Cristal láser, lámpara de xenón | No hay necesidad |
| consumo de energía | Pequeño | Grande | Pequeño | |
| área de la planta de equipos | Pequeño | Grande | Pequeño | |
Ventajas del sistema de soldadura láser portátil
(2) El campo de aplicación continúa expandiéndose y la soldadura láser está abriendo nuevas oportunidades de desarrollo.
La soldadura láser es una tecnología de procesamiento novedosa que aplica energía direccional para el mecanizado sin contacto. Se diferencia fundamentalmente de los métodos de soldadura tradicionales. Puede integrarse con diversas tecnologías y dar lugar a tecnologías e industrias emergentes, capaces de sustituir la soldadura tradicional en más ámbitos.
Con el rápido avance de la informatización social, la microelectrónica, junto con las tecnologías de la información, la informática, las comunicaciones, la integración de electrónica de consumo y otras industrias, están experimentando un auge y se encuentran inmersas en un proceso continuo de miniaturización e integración de componentes. En este contexto, la preparación, la conexión y el empaquetado de microcomponentes, así como la garantía de la alta precisión y fiabilidad de los productos, constituyen problemas urgentes que requieren solución. Por consiguiente, la tecnología de soldadura de alta eficiencia, alta precisión y bajo daño se está convirtiendo gradualmente en un elemento indispensable para el desarrollo de la fabricación avanzada contemporánea. En los últimos años, la soldadura láser ha experimentado un crecimiento progresivo en campos como el micromecanizado de precisión (baterías, automóviles y electrónica de consumo) y en estructuras de alta complejidad de sectores tecnológicos avanzados (motores aeronáuticos, cohetes y motores de automóviles). Los equipos de soldadura láser han abierto nuevas oportunidades de desarrollo.
Fecha de publicación: 16 de diciembre de 2021
