La soldadura láser se refiere a un método de procesamiento que utiliza la alta energía del láser para unir metales u otros materiales termoplásticos. Según sus diferentes principios de funcionamiento y adaptándose a diferentes escenarios de procesamiento, la soldadura láser se puede dividir en cinco tipos: soldadura por conducción térmica, soldadura por penetración profunda, soldadura híbrida, soldadura fuerte por láser y soldadura por conducción por 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 resistencia extremadamente alta da como resultado la formación de orificios que se extienden profundamente dentro del material, dando como resultado soldaduras estrechas y profundas. |
| Soldadura híbrida | Combinación de soldadura láser y soldadura MAG, soldadura MIG, soldadura WIG o soldadura plasma. |
| Soldadura por láser | El rayo láser calienta la pieza de acoplamiento, fundiendo así la soldadura. La soldadura fundida fluye hacia la unión y conecta las piezas de acoplamiento. |
| Soldadura por conducción láser | El rayo láser atraviesa la pieza acoplada para fundir otra pieza que absorbe el láser. La pieza acoplada se sujeta al formar la soldadura. |
Como nuevo método de soldadura, en comparación con otros métodos tradicionales, la soldadura láser ofrece ventajas como penetración profunda, alta velocidad, baja deformación, bajos requisitos ambientales, alta densidad de potencia y no se ve afectada por campos magnéticos. No se limita a materiales conductores, no requiere condiciones de trabajo en vacío ni produce rayos X durante el proceso de soldadura. Se utiliza ampliamente en la fabricación de precisión de alta gama.
Análisis de los campos de aplicación de la soldadura láser
La soldadura láser ofrece ventajas como alta precisión, limpieza y protección ambiental, compatibilidad con diversos materiales, alta eficiencia, etc., y una amplia gama de aplicaciones. Actualmente, se utiliza ampliamente en baterías, automóviles, electrónica de consumo, comunicaciones ópticas y otros campos.
(1) Batería de alimentación
Existen numerosos procesos de fabricación para baterías o paquetes de baterías de iones de litio, como la soldadura de sellado de válvulas antideflagrantes, la soldadura de lengüetas, la soldadura por puntos de polos de baterías, la soldadura de sellado de carcasas y tapas de baterías de potencia, y la soldadura de módulos y paquetes. Entre otros procesos, la soldadura láser es la mejor opción. Por ejemplo, la soldadura láser puede mejorar la eficiencia y la hermeticidad de las válvulas antideflagrantes de baterías; al mismo tiempo, gracias a la buena calidad del haz, el punto de soldadura puede reducirse, siendo adecuada para tiras de aluminio de alta reflectividad, tiras de cobre y electrodos de batería de banda estrecha. La soldadura de banda presenta ventajas únicas.
(2) Automóvil
La aplicación de la soldadura láser en el proceso de fabricación de automóviles incluye principalmente tres tipos: soldadura láser a medida de placas de espesor desigual; soldadura láser de ensamblajes y subconjuntos de carrocería; y soldadura láser de autopartes.
La soldadura láser a medida se utiliza en el diseño y la fabricación de carrocerías. Según los diferentes requisitos de diseño y rendimiento de la carrocería, placas de diferentes espesores, materiales y rendimientos, tanto iguales como diferentes, se unen mediante corte y ensamblaje láser para formar una pieza. Actualmente, las piezas brutas soldadas por láser a medida se utilizan ampliamente en diversas partes de la carrocería, como la placa de refuerzo del maletero, el panel interior del maletero, el soporte de los amortiguadores, la cubierta de la rueda trasera, el panel interior de la pared lateral, el panel interior de la puerta, el piso delantero, las vigas longitudinales delanteras, los parachoques, las vigas transversales, las cubiertas de las ruedas, los conectores del pilar B, los pilares centrales, etc.
La soldadura láser de carrocerías se divide principalmente en soldadura de ensamblaje, soldadura de paredes laterales y cubiertas superiores, 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 el consumo de combustible; por otro, mejorar el rendimiento del producto. Calidad y avances tecnológicos.
El uso de la soldadura láser para autopartes ofrece las ventajas de una deformación prácticamente nula en la pieza soldada, una alta velocidad de soldadura y la ausencia 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 de la microelectrónica
En los últimos años, con el desarrollo de la industria electrónica hacia la miniaturización, el volumen de diversos componentes electrónicos se ha reducido cada vez más, y las deficiencias de los métodos de soldadura originales han ido apareciendo gradualmente. Los componentes se dañan o el efecto de la soldadura no es el adecuado. En este contexto, la soldadura láser se ha utilizado ampliamente en el campo del procesamiento microelectrónico, como 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 baja deformación.
3. Estado de desarrollo del mercado de soldadura láser
(1) La tasa de penetración del mercado aún necesita mejorarse
En comparación con la tecnología de mecanizado tradicional, la tecnología de soldadura láser ofrece ventajas significativas, pero aún presenta el problema de su baja penetración en las industrias transformadoras. Debido a la introducción temprana de líneas de producción y equipos mecánicos tradicionales, y a su importante papel en la producción corporativa, las empresas manufactureras tradicionales deben reemplazar las líneas de producción de soldadura láser más avanzadas, lo que supone un gran reto para los fabricantes. Por lo tanto, en esta etapa, los equipos de procesamiento láser se concentran principalmente en varios sectores industriales importantes con una fuerte demanda de capacidad de producción y una clara expansión de la producción. Aún es necesario satisfacer de forma más eficaz las necesidades de otras industrias.
(2) Crecimiento constante del tamaño del mercado
La soldadura láser, el corte láser y el marcado láser constituyen la "troika" de la mecánica láser. En los últimos años, gracias al avance de la tecnología láser y la disminución de sus precios, las aplicaciones posteriores de equipos de soldadura láser han experimentado una fuerte demanda en vehículos de nuevas energías, baterías de litio, paneles de visualización, teléfonos móviles y electrónica de consumo, entre otros campos. El rápido crecimiento de los ingresos en el mercado de la soldadura láser ha impulsado el rápido crecimiento del mercado nacional de equipos de soldadura láser.
Escala y tasa de crecimiento del mercado de soldadura láser de China 2014-2020
(3) El mercado está relativamente fragmentado y el panorama competitivo aún no se ha estabilizado.
Desde la perspectiva del mercado de soldadura láser en su conjunto, debido a las características de las empresas de fabricación discreta regionales y de distribución, resulta difícil que el mercado de soldadura láser en el sector manufacturero genere una competencia relativamente concentrada, y el mercado de soldadura láser en su conjunto está relativamente fragmentado. Actualmente, existen más de 300 empresas nacionales dedicadas a la soldadura láser. Entre las principales se encuentran Han's Laser, Huagong Technology, etc.
4. Previsión de la tendencia de desarrollo de la soldadura láser
(1) Se espera que la línea de sistemas de soldadura láser portátiles entre en un período de rápido crecimiento.
Gracias a la marcada disminución del costo de los láseres de fibra y a la progresiva madurez de la tecnología de transmisión por fibra y de cabezales de soldadura portátiles, los sistemas de soldadura láser portátiles se han popularizado gradualmente en los últimos años. Algunas empresas han enviado 200 unidades a Taiwán, y algunas pequeñas empresas incluso pueden enviar 20 unidades al mes. Al mismo tiempo, empresas líderes en el sector láser, como IPG, Han's y Raycus, también han lanzado productos láser portátiles similares.
En comparación con la soldadura tradicional con arco de argón, la soldadura láser portátil ofrece ventajas evidentes en cuanto a calidad, funcionamiento, protección ambiental y seguridad, así como en el coste de su uso en áreas de soldadura irregulares como electrodomésticos, armarios y ascensores. Por ejemplo, en mi país, los operadores de soldadura con arco de argón ocupan puestos especiales y necesitan certificación para trabajar. Actualmente, el coste laboral anual de un soldador experimentado en el mercado no es inferior a 80.000 yuanes, mientras que la soldadura láser portátil puede utilizar operadores ordinarios. El coste anual de la mano de obra de los operadores es de tan solo 50.000 yuanes. Si la eficiencia de la soldadura láser portátil duplica la de la soldadura con arco de argón, se pueden ahorrar 110.000 yuanes en mano de obra. Además, la soldadura con arco de argón generalmente requiere pulido posterior, mientras que la soldadura láser portátil prácticamente no requiere pulido, o solo un pulido mínimo, lo que ahorra parte del coste de la mano de obra del pulidor. En general, la inversión en equipos de soldadura láser portátil se amortiza en aproximadamente un año. Con el consumo actual de decenas de millones de soldaduras con arco de argón en el país, el espacio de reemplazo para la soldadura láser portátil es muy grande, lo que hará que se espere que el sistema de soldadura láser portátil marque el comienzo de un período de rápido crecimiento.
| Tipo | Soldadura por arco de argón | Soldadura YAG | Soldadura manual | |
| Calidad de la soldadura | Entrada de calor | Grande | Pequeño | Pequeño |
| Deformación/socavación de la pieza de trabajo | Grande | Pequeño | Pequeño | |
| Conformación de soldadura | Patrón de escamas de pez | Patrón de escamas de pez | Liso | |
| Procesamiento posterior | Polaco | Polaco | Ninguno | |
| Utilizar operación | Velocidad de soldadura | Lento | Medio | Rápido |
| Dificultad de la operación | Duro | Fácil | Fácil | |
| Protección y seguridad del medio ambiente | Contaminación ambiental | Grande | Pequeño | Pequeño |
| Daño corporal | Grande | Pequeño | Pequeño | |
| Costo del soldador | Consumibles | Varilla de soldadura | Cristal láser, lámpara de xenón | No hay necesidad |
| Consumo de energía | Pequeño | Grande | Pequeño | |
| Área del piso del equipo | Pequeño | Grande | Pequeño | |
Ventajas del sistema de soldadura láser portátil
(2) El campo de aplicación continúa expandiéndose y la soldadura láser está marcando el comienzo de nuevas oportunidades de desarrollo.
La tecnología de soldadura láser es un nuevo tipo de tecnología de procesamiento que aplica energía direccional para el procesamiento sin contacto. Es fundamentalmente diferente de los métodos de soldadura tradicionales. Puede integrarse con muchas otras tecnologías y generar tecnologías e industrias emergentes que podrán reemplazar la soldadura tradicional en más campos.
Con el rápido avance de la informatización social, la microelectrónica, relacionada con las tecnologías de la información, así como la informática, las comunicaciones, la integración de la electrónica de consumo y otras industrias, experimentan un auge creciente, emprendiendo la continua miniaturización e integración de componentes. En este contexto, la preparación, conexión y empaquetado de microcomponentes, así como la garantía de alta precisión y fiabilidad de los productos, constituyen problemas urgentes que deben resolverse. Por ello, la tecnología de soldadura de alta eficiencia, alta precisión y bajo riesgo de daños se está convirtiendo gradualmente en un componente indispensable para el desarrollo de la fabricación avanzada contemporánea. En los últimos años, la soldadura láser se ha extendido gradualmente en campos como el micromecanizado de precisión, baterías, automóviles y electrónica de consumo, así como en la compleja estructura de campos tecnológicos avanzados como motores aeronáuticos, cohetes y motores de automóviles. Los equipos de soldadura láser han abierto nuevas oportunidades de desarrollo.
Hora de publicación: 16 de diciembre de 2021
