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Mejora de la calidad mediante la soldadura láser en una atmósfera controlada digitalmente
Subsistemas en el sector militar y aeroespacial confían más en la precisión de la soldadura con láser sobre otras técnicas de soldadura, como la soldadura de Gas de Tungsteno Inerte (TIG, por sus siglas en inglés) o soldadura por arco, también están bajo una presión continua para mejorar sus niveles de calidad y la trazabilidad de lote a lote.
Aunque los procedimientos de soldadura con láser se han realizado durante mucho tiempo “bajo el capó” en cajas de guantes o recintos no presurizados y presurizados negativamente, los sistemas de soldadura por láser de última generación ahora se están diseñando en cajas de guantes con presión positiva y atmósferas controladas. Con estos sistemas, el gas purificador (típicamente argón) se introduce y monitorea para crear un ambiente óptimo en el cual se pueda realizar la soldadura con láser.
Qué es lo que impulsa la necesidad de maquinado por láser similar a una sala limpia?
Si bien la soldadura láser es un proceso bien conocido que ofrece alta precisión con zonas afectadas por poco calor y una mínima generación de escombros, menos entendidas han sido las ramificaciones de las variaciones en las condiciones atmosféricas en un recinto, y especialmente en el punto de contacto. Se ha descubierto que los materiales de alto rendimiento y muy costosos que suelen utilizar los fabricantes de equipos militares y médicos, como el titanio y el magnesio, por ejemplo, producen óxidos de forma rutinaria. Estos óxidos se producen químicamente a través de la reacción natural de estos materiales al láser, así como a las variables relacionadas con los tipos y niveles de gases introducidos. Los gases naturales producidos a partir de diversos procesos de soldadura por láser también pueden ser peligrosos para los operadores si se inhalan. Los gases comprimidos, los plasmas expuestos y las superficies calientes descubiertas también pueden ser extremadamente volátiles. Por estas razones, y por razones de gestión de calidad total y cumplimiento de los requisitos de ISO y OEM para la documentación de lote a lote, los principales fabricantes están avanzando hacia el manejo óptimo de las condiciones atmosféricas de sus procedimientos de soldadura láser.
Entendiendo los dos niveles de monitoreo y control atmosférico
Una solución comprobada que puede prevenir muchos de los problemas mencionados anteriormente, e incluso mejorar el flujo de trabajo de fabricación en general, es la integración de su proceso de soldadura láser en una caja de guantes o caja herméticamente sellada que está conectada a una línea de gas argón. En los sistemas de menor costo de esta naturaleza, el operador introduce manualmente el argón, lo monitorea visualmente el operador que lee un manómetro y luego el operador lo purga a intervalos diseñados. El operador detiene cualquier procesamiento durante la etapa de purga y reintroducción hasta que se reestablecen los niveles atmosféricos óptimos.
A un costo más alto, pero con un retorno de la inversión más rápido, los sistemas más robustos incluyen sistemas digitales de control y monitoreo de gas (o gestión de gas). Especialmente para la fabricación de dispositivos médicos, militares y aeroespaciales, los beneficios adicionales de elegir un sistema con administración avanzada de gases son extremadamente altos. Proporcionan un eficiente control, monitoreo y regeneración del gas argón (a través de filtración de circuito cerrado), mientras se ajustan continuamente para mantener un ambiente óptimo. Como resultado de detener y purgar con menos frecuencia, estos sistemas también ofrecen los niveles más altos de rendimiento.
Los fabricantes avanzados también ahorran en desperdicio de material, procesamiento de gas, mantenimiento de la máquina y tiempo de inactividad
Dado que la eficiencia de una caja de guantes manejada por gas es aproximadamente equivalente a una sala limpia de clase 10, a los fabricantes se les brinda el beneficio adicional de operar sus máquinas láser en las condiciones más limpias y seguras posibles. Como resultado, se ejecutan sin mantenimiento durante largos períodos de tiempo. Esto crea ahorros en el resultado final tanto en la reparación y restauración de la máquina láser como en la reducción del tiempo de inactividad y los accidentes. Como la atmósfera pura también mejora la calidad de las piezas en proceso y reduce los rechazos, los costos de la materia prima y la reparación también disminuyen. El filtrado y la regeneración del gas también permiten que los fabricantes obtengan una fuente de gas original de menor pureza y menor costo, y luego lo utilicen varias veces antes de purgarlo y volver a llenar la guantera.
Conclusión
Para las aplicaciones más recientes que emplean materiales de alto rendimiento, y donde el costo, la confiabilidad, la repetibilidad y la trazabilidad son los impulsores clave del negocio, la soldadura por láser en una atmósfera de gas controlada se convierte en una consideración seria. Si se utiliza un sistema de gestión de gas controlado digitalmente, el gasto de dicho sistema se recupera más fácilmente que un recinto hermético que utiliza solo el control manual de gas.
Acerca del argón:
El argón es reconocido por reducir o eliminar los óxidos que se forman en las superficies metálicas, incluso bajo calor y presión extremos. También es un conocido gas de protección y/o procesamiento. En sistemas de soldadura láser no herméticos, no presurizados, se entrega en el punto de la soldadura, esencialmente desplazando la atmósfera ambiente y los residuos a medida que se realiza la soldadura láser. En un recinto hermético a presión, el argón se utiliza para acondicionar todo el espacio de trabajo dentro del recinto y es en gran medida innecesario como un gas de proceso definido.
Otros gases comúnmente utilizados para la protección y el acabado durante los procesos con láser son el helio y, en menor medida, el dióxido de carbono. El nitrógeno también se utiliza con otras técnicas de soldadura. Estos gases a menudo también se vuelven innecesarios por soldadura con láser en una atmósfera inerte creada por argón. En general, se entiende que la pureza del gas argón puede variar de proveedor a proveedor y de entrega a entrega. |
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