APLICACIONES DE LÁSERES DE POTENCIA A LA SOLDADURA DE
ACEROS INOXIDABLES
S. Palanco y J.J. Lase na (UMA, INOX-RED)
Se desc ibe el uso de láse es de po encia pa a la soldadu a de ma e iales y se discu en
las a iables de p oceso. La p esen ación se ilus a con ejemplos en ma e iales e í icos
y aus ení icos y se e alúa el endimien o de es a ecnología pa a la soldadu a de ma e ial
plano y ubula .
The applica ion o high-powe lase s o he welding o ma e ials is desc ibed and he
main p ocess a iables a e ou lined. The p esen a ion is illus a ed wi h examples on
e i ic and aus eni ic s eels and he echnology is assessed o join s in shee -like and
ube-like ma e ials.
In oducción
El p ocesado láse de ma e iales es una ecnología c ecien e que ha e olucionado an o
los sis emas con encionales de p oducción como los diseños, ab iendo posibilidades
ab icación de p oduc os an es impensables. En países de al o ni el indus ial como
EE.UU., Japón o Alemania, el láse se ha mani es ado como una he amien a de al as
capacidades de in eg ación, elocidad de p ocesado y lexibilidad. No obs an e, la
inco po ación de nue as ecnologías a la indus ia es un p oceso len o que equie e
in aes uc u a écnica y conocimien os eó icos, así como una co ec a ans e encia de
ecnología.
El láse es luz monoc omá ica y cohe en e de al a in ensidad que puede se en ocada en
un pun o ex emadamen e pequeño. Ello da luga a densidades de po encia muy
supe io es a las usadas en o as écnicas adicionales de soldadu a. Los bene icios
inmedia os son:
• Inc emen o en la p oduc i idad.
• Mínima dis o sión del ma e ial.
• Reducida zona a ec ada é micamen e.
• Escasa pé dida de p opiedades.
• Ausencia de ebabas. No son necesa ios abajos pos e io es.
• Posibilidad de guiado del láse con ib a óp ica. In eg ación.
• Adap abilidad a g an a iedad de ma e iales.
El láse es una he amien a pode osa an o pa a el co e como pa a la soldadu a de
ma e iales. Compa ado con las ecnologías con encionales, el co e con láse es
económico incluso pa a la p oducción de p ese ies. El haz, con olado po o denado ,
puede c ea cualquie con o no, po complicado que és e sea, lo cual es especialmen e
impo an e en el abajo de chapa. El co e p oducido po láse es an ino que no
equie e un acabado pos e io .
La soldadu a láse es la écnicas de p ocesado láse de mayo alo añadido en la
indus ia mode na. Po su e sa ilidad y g ado de implan ación, se cons a a que no es
una me a al e na i a, sino una écnica bien es ablecida que o ece posibilidades de
ab icación de o a mane a in iables pa a el es o de écnicas. La soldadu a láse es muy
di e en e de o as écnicas de soldadu a con usión, an o en equipamien o, como en lo
e e ido a los mé odos empleados pa a abo da los dis in os p ocesos.
Aunque se han esc i o a ios lib os y cien os de publicaciones cien í icas sob e la
soldadu a de ma e iales con láse , el ca ác e eminen emen e indus ial de la écnica
deja poco espacio a la publicación abie a del know-how, exis iendo muy poca
in o mación disponible sob e las aplicaciones p ác icas. La g an mayo ía de usua ios se
suele apoya en los p o eedo es de los sis emas pa a ob ene in o mación sob e
selección de equipos y pa áme os de soldeo has a adqui i expe iencia en sus p opias
aplicaciones.
La in ención de es e capí ulo es la de p esen a el láse como una he amien a de
soldadu a, dando inicialmen e una idea básica de los p incipios en que se basa, pa a
pos e io men e aden a se en la pa ame ización y me odología de es os p ocesos.
Finalmen e, se p esen an una se ie de aplicaciones de soldadu a láse de dis in os ipos
de ma e iales en e los que se incluyen dis in as calidades de ace o inoxidable, el ace o
al ca bono, y las aleaciones de aluminio y magnesio.
P incipios de la soldadu a láse
Debido al c ecimien o de las necesidades ecnológicas de la indus ia, las écnicas
con encionales de soldadu a se han ido quedando des asadas, dejando nichos que son
ocupados po écnicas al amen e especializadas. La soldadu a láse es una écnica en
pe manen e expansión, capaz de p oduci co dones con inuos de g an pene ación,
óp imas p opiedades mecánicas y excelen e apa iencia ex e na. Es as ca ac e ís icas
de i an del con inamien o espacial de la empe a u a en la mues a que es posible
median e el en oque p eciso del haz de luz cohe en e. Como se mues a en la Figu a 1,
según la i adiancia deposi ada en el ma e ial, con una misma uen e láse se pueden
alcanza dis in os ipos de p ocesos, siendo el de mayo es eque imien os ene gé icos la
soldadu a.
Du an e el p oceso de soldeo un po en e haz láse es en ocado sob e un pun o de unas
décimas de milíme o de diáme o (106 W cm-2), p o ocando una ápida ele ación de la
empe a u a del ma e ial en las ce canías de es e pun o e induciendo una súbi a
apo ización e ionización de los elemen os que lo componen. Al mismo iempo,
coaxialmen e al haz se o ma un capila de plasma que se ex iende hacia el in e io de la
mues a. La ene gía del láse se acopla con g an e iciencia po dispe sión y e acción
en el in e io del capila al ma e ial undido que lo odea en oda su p o undidad. Es a
capa de ma e ial undido no llega a colapsa al capila en an o que se man enga el
equilib io de p esiones en e ambos. Es e égimen de soldadu a es conocido
uni e salmen e como keyhole y, dada su na u aleza, minimiza los p ocesos de
ans e encia de ene gía po conducción en el ma e ial.
De es a o ma, se log a el p ocesado a al a elocidad – a ios me os po segundo- y los
co dones esul an es son es echos, p o undos, con una zona a ec ada é micamen e
(ZAT) muy educida y con mínima dis o sión de las mues as soldadas. En ocasiones, la
g an capacidad de pene ación de la écnica posibili a la soldadu a de a ias capas de
ma e ial en aplicaciones de c ecien e in e és en el sec o de la au omoción, como son las
es uc u as ipo sandwich. Una en aja adicional es que la unión puede se azada
exac amen e sob e la jun a exis en e en e los ma e iales a solda . Es e aspec o es de
g an impo ancia pues, cuando el co dón pene a odo el espeso de es os, el esul ado es
esis en e a la a iga y a la acción, ya que las líneas de ensión pasan a a és de la
jun a de un ma e ial al o o.
El con inamien o del haz en el ango ocal en conjunción con la ausencia de con ac o
en e el cabezal y la mues a a solda o ecen g an e sa ilidad de diseño de las
con igu aciones de unión, así como la posibilidad de alcanza zonas es é icamen e
impedidas pa a o as écnicas de soldadu a con necesidad de con ac o.
Pa áme os ope acionales de la soldadu a láse
El aspec o inal de la soldadu a y su calidad depende de una se ie de pa áme os
ope acionales ela i os a las ca ac e ís icas del haz, a su ocalización, a la dosi icación
de la ene gía i adiada al ma e ial, a la p opo ción de és a que ealmen e se acopla en
unción de las p opiedades supe iciales y gene ales del p opio ma e ial.
Po encia
Las uen es láse emi en, según su na u aleza, en égimen con inuo (cw), o bien en
enes de pulsos disc e os de ene gía y ecuencia de epe ición conocidas. Po lo
gene al, el p ime égimen suele eni come cialmen e asociado a los láse es de CO2,
mien as que el segundo es más habi ual en los láse es de Nd:YAG. En el modo pulsado
se debe dis ingui en e la po encia de pico –la de un pulso indi idual- que puede llega
a alcanza los 105 W y la po encia media – ela i a a un en de pulsos con una
de e minada ecuencia de epe ición- no malmen e in e io a 1.5 103 W.
Pa a una elocidad de p ocesado dada, la pene ación, p, aumen a con la po encia
media, P, del haz inciden e en el ma e ial a pa i de un alo umb al de o mación del
keyhole. En gene al, el compo amien o seguido es una unción po encial del ipo:
p = k Pb (1)
donde la cons an e b oscila no malmen e en e 0.7 y 0.8. En égimen pulsado una
pa áme o adicional es la supe posición de los pun os de soldadu a. No malmen e, la
unión es a o mada po una sucesión de pulsos que, con su icien e supe posición ( > 80
%) son capaces de sos ene el modo keyhole y o ma una co dón con inuo.
Conside aciones óp icas
Pa a la misma elocidad de p oceso y po encia media, el láse de Nd:YAG suele
gene a co dones más p o undos que el de CO2. Es o es debido a la longi ud de onda
más co a del p ime o (1.06 µm en e a 10.6 µm) lo que además de acili a la
abso ción en el ma e ial, pe mi e un mejo en oque y, po an o mayo es i adiancias.
Sin emba go, pa a po encias en el o den de 103 W, los láse es de Nd:YAG u ilizan
modos elec omagné icos ans e sales (TEM) ele ados, lo que no siemp e hace cie a
la an e io a i mación. A es o se le une el guiado po ib a óp ica ípico en es os láse es,
que p o oca una pé dida conside able de la calidad del haz (en é minos de diáme o, D,
y di e gencia, q) a la salida de es a.
Velocidad de p oceso
Pa a una po encia dada, la pene ación del co dón es in e samen e p opo cional a la aíz
cuad ada de la elocidad de p oceso, al y como se mues a en la Figu a 2.. La
soldadu a láse p esen a, en gene al, elocidades de p oceso muy supe io es a o as
écnicas, excepción hecha de los co dones ob enidos con láse es pulsados de Nd:YAG
en modo keyhole, que no supe an el me o po minu o pa a espeso es de chapa
supe io es a 2 mm. En de e minadas aplicaciones (espeso es in e io es a 0.5 mm y
modo cw), se pueden llega a alcanza elocidades de has a 60 m min-1 limi adas
únicamen e po las p opiedades dinámicas del p opio ma e ial undido. La elección de
la elocidad ap opiada de p oceso iene dada a pa i de un comp omiso en e la
p oduc i idad y las ans o maciones ísicas y químicas que ienen luga du an e el los
ciclos de calen amien o y en iamien o del ma e ial a solda .
Gas de p o ección
La p o ección del me al undido de la oxidación du an e la soldadu a es un ac o
de e minan e pa a ob ene una soldadu a de calidad. Como en o os mé odos
con encionales, es o se lle a a cabo median e el apo e de a gón, helio o una
combinación de ambos. La Figu a 3 ilus a una sección de un cabezal de soldadu a
láse de allando el apo e de gas cuya elección iene no malmen e de e minada po dos
ac o es: po un lado el ele ado cos e del helio, y po o o, la supe io pene ación
ob enida con es e gas debido a su mayo ene gía de ionización, al y como se mues a en
la g á ica de la Figu a 4.
Ma e iales
Los láse es pueden solda casi el mismo ango de ma e iales que o as écnicas de
soldadu a po usión, sin emba go, las aleaciones de aluminio y las de cob e suelen
p esen a cie os p oblemas de e lec i idad a las longi udes de onda de los láse es
indus iales más empleados. De hecho, la al a e lec i idad del cob e a 10.6 µm se
ap o echa pa a ab ica sis emas de guiado pa a los láse es de CO2. Como no ma
gene al, cuan o meno es la conduc i idad é mica o cuan o mayo es la esis i idad
eléc ica de un ma e ial, mayo es su abso i idad a la luz láse . Consecuen emen e, las
calidades de ace o inoxidable soldables po écnicas con encionales cons i uyen
ma e iales ideales pa a la soldadu a láse . Las Tablas I y II mues an una guía básica de
soldabilidad de dis in os ma e iales de in e és indus ial.
Incon enien es de la soldadu a láse
Como o as écnicas de soldadu a, el láse p esen a una se ie de incon enien es que
deben se enidos en cuen a a la ho a de diseña cualquie aplicación. En e es os se
encuen a las bajas ole ancias al posicionado del haz cuando se suelda a ope y sin hilo
de apo e, lo equie e un posicionamien o p eciso sob e la jun a que, a su ez, no debe
con ene huecos p oducidos po co es i egula es de las mues as a uni . Es o conlle a
cos es adicionales en cuan o a las ijaciones y la p ecisión de la maquina ia usada en la
manipulación del haz, que es ambién necesa ia pa a el con ol de la ocalización sob e
el ma e ial en caso de co dones la gos sob e chapa. En o os casos como la soldadu a de
anillos, ubos o eng anajes, un simple pla o de o no puede se su icien e.
Po o o lado, debido a las al as densidades de ene gía deposi adas, pueden ocu i dos
p ocesos secunda ios no deseados, como son la pe dida de ma e ial undido po súbi as
ele aciones de la empe a u a en el keyhole, y el desen oque del haz láse en su
in e acción con el plasma gene ado du an e la soldadu a. Bajo de e minadas
ci cuns ancias como es el caso de la soldadu a con láse es de CO2, el plasma o mado es
óp icamen e denso y da luga a pe didas po abso ción y e acción de la ene gía láse
acoplada al ma e ial. Po es e mo i o se hace necesa ia la u ilización de gases de
asis encia al p ocesado que, p oyec ados a al a elocidad sob e el plasma, lo en ían,
es abilizan y de lec an, mejo ando el acoplamien o láse -ma e ia, al y como se ilus a
en la Figu a 3.
Moni o ización de p ocesos de soldadu a láse en iempo eal
Debido al ele ado núme o de pa áme os necesa ios pa a de ini cada aplicación, la
soldadu a láse es una ecnología cuyos aspec os undamen ales no es án o almen e
es udiados. A causa de la di icul ad pa a la moni o ización en iempo eal del p oceso,
los es udios se han basado en g an medida en diagnós icos pos -mo em pa a in e i
de alles del p oceso global. La in o mación ex aída de es a ap oximación ha guiado la
mayo ía de las aplicaciones de soldeo láse . Sin emba go, la ecuencia con la que los
allos ocu en en la soldadu a sugie e que un núme o impo an e de pa áme os queda
ue a de con ol. La moni o ización en línea del p oceso es, po an o, necesa ia pa a
p oduci a al a elocidad soldadu as de g an calidad y pene ación.
Dado que las ele adas empe a u as y el ambien e hos il asociados a las écnicas de
soldadu a pueden supone un iesgo pa a las pe sonas y los equipos p opios de un
labo a o io, los es ue zos pa a moni o iza es os p ocesos se han encaminado
adicionalmen e hacia una inspección emo a y no in asi a. En es e sen ido, se han
lle ado a cabo a ias ap oximaciones a la moni o ización de los p ocesos de co e con

láse , pe o son insu icien es cuando se in en an adap a a la soldadu a. Los senso es
capaci i os, ampliamen e usados en el co e de chapa, se en se iamen e a ec ados po
el plasma de soldadu a, que dis o siona la espues a del senso .
Moni o ización de p ocesos de soldadu a láse pulsada
Como se ha desc i o con an e io idad, una aplicación habi ual de la soldadu a láse es la
unión de dos piezas a ope. Debido al educido diáme o del haz en ocado, se equie e
un posicionado muy p eciso sob e la jun a que queda en e las piezas con el in de
ob ene una soldadu a de calidad, haciéndose imp escindible el seguimien o en iempo
eal de la dis ancia del haz a dicha jun a. A con inuación se p esen a la moni o ización
en iempo eal con mé odos espec oscópicos de una soldadu a láse en e una mues a
de ace o al ca bono y o a de ace o inoxidable. Como se mues a en la Figu a 5, la luz
emi ida po el plasma se inspecciona po medio de una ib a óp ica adap ada al cabezal
de soldadu a. De es a o ma es posible guia la luz colec ada a un labo a o io de con ol
que o ece el ni el de limpieza adecuado a la ins umen ación de medida. La luz
eme gen e de la ib a óp ica se en oca sob e la endija de en ada de un espec óg a o
acoplado a una cáma a CCD que egis a los espec os de emisión y los ans ie e a un
PC.
Pa a es a aplicación, jun o a la emisión de hie o, elemen o común a ambas mues as, se
moni o izó la emisión de c omo, p esen e únicamen e en el ace o inoxidable. Con el in
de ilus a las posibilidades de la écnica, se p og amó el obo pa a que siguiese una
ayec o ia ec a que c uzase desde la mues a de ace o al ca bono, a a esando la jun a
en e ambas y e minase sob e la mues a de ace o inoxidable. La soldadu a es aba
compues a po ece pun os de 1 mm de diáme o co espondien es a o os an os pulsos
del láse . Pa a cada pulso, se egis ó el espec o de emisión y la dis ancia a la jun a de
soldadu a al y como se ep esen a en el diag ama esquemá ico de la Figu a 6. En la
igu a se pueden obse a los espec os ca ac e ís icos de cada zona de la soldadu a. La
meno in ensidad del espec o del cen o de la g á ica, ep esen a i o de aquellos pulsos
que solapan pa cialmen e el hueco en e ambas mues as, iene una doble jus i icación
en la ausencia de ma e ial en la jun a y en el cambio de condiciones ocales. Con el in
de minimiza es e e ec o y la pé dida de p ecisión en la medida de i ada de las
luc uaciones pulso a pulso del láse , se usó la señal de hie o como pa ón in e no. Se
no maliza on las in ensidades ne as de emisión de las líneas de C (I) a 433.94 nm,
434.45 nm y 435.96 nm en e a la in ensidad ne a de emisión de la línea de Fe(I) a
432.57 nm según la siguien e unción de no malización, In:
In = IC / IFe (2)
La g á ica a la de echa de la Figu a 6 mues a los esul ados ob enidos. Cada pun o
ep esen a el alo de In en e a la dis ancia a la jun a del pun o de soldadu a
co espondien e. Los alo es de dis ancias nega i as señalan los espec os egis ados
sob e la mues a de ace o al ca bono. En es a zona los alo es de In ienden a ce o pa a
las es líneas de c omo, indicando la ausencia de es e elemen o. Po o o lado, las es
cu as alcanzan alo es cons an es mayo es que ce o, a medida que el haz láse se
aden a en la mues a de ace o inoxidable. En los casos en los que el pulso láse ha
incidido sob e ambas mues as se ob iene un alo p edecible en unción de la dis ancia.
Moni o ización de p ocesos de soldadu a láse en égimen con inuo
La soldadu a láse de aleaciones de aluminio es un p oceso desa ian e pa a la indus ias
de la au omoción y ae ospacial. Las es uc u as de aluminio ob enidas con es a écnica
son más lige as que sus equi alen es ab icadas con ma e iales basados en hie o y, a la
ez, p esen an excelen es p opiedades mecánicas. Sin emba go, la complejidad del
p oceso de soldadu a láse de aluminio no ha pe mi ido una implan ación a g an escala
de la ecnología.
La ines abilidad asociada a es e ipo de p ocesos se acen úa a medida que aumen an la
elocidad de p ocesado y las luc uaciones de la uen e láse que sus en a el plasma.
Es e ipo de soldadu a se lle a a cabo con láse es de CO2 en modo con inuo de
po encias supe io es a 5000 W. Sin emba go, aunque la apa ición de ines abilidades es
con inua, es e hecho no implica necesa iamen e la o mación de de ec os de soldadu a.
Se ha encon ado que los bajos pun os de ebullición de los componen es de las
aleaciones de aluminio, en conjunción con la baja iscosidad de sus ases líquidas,
p o ocan in ensas luc uaciones de la egión del plasma que sob esale del keyhole. Es e
hecho puede causa impe ecciones en el co dón de soldadu a ales como muescas
(no ch) y aguje os (blowhole), que ep esen an los de ec os más se e os y comunes.
Consecuen emen e, la moni o ización en iempo eal del plasma se hace imp escindible.
A con inuación se de allan los aspec os más ele an es de un es udio de la emisión del
plasma de soldadu a con láse de aluminio. Con el in de ep oduci los de ec os de la
soldadu a de o ma sis emá ica y p edecible se han inducido luc uaciones a i iciales
sob e la po encia de salida del láse . El diagnós ico espec omé ico a al a elocidad de
adquisición (104 espec os po segundo) ha pe mi ido co elaciona cie as
ca ac e ís icas espec ales con la apa ición de los de ec os en la soldadu a. La Figu a 7
mues a un esquema del expe imen al empleado. De acue do con las medidas
espec omé icas y con las secuencias de imágenes de al a elocidad, en los plasmas
sus en ados con láse es en modo con inuo se inducen ondas de de onación simila es a
las gene adas en expe imen os con láse es pulsados. En el caso de la soldadu a, la
expansión del plasma se abso be pa cialmen e en el me al undido, p o ocando
oscilaciones en és e que, en el caso de las aleaciones de aluminio, se en a o ecidas
po su baja iscosidad.
La Figu a 8 mues a un pe il empo al de emisión ep esen a i o de los e en os que
ienen luga du an e la apa ición de un de ec o de soldadu a, ep esen ándose la
e olución empo al de la in ensidad de a ias líneas de aluminio y magnesio en una
se ie de espec os que aba can quince en anas empo ales consecu i as de 256 ms cada
una. Como se ilus a, en e los espec os #9 y #12 ocu en b uscas al e aciones de las
ca ac e ís icas espec ales. Es as al e aciones comp enden el desa ollo de líneas iónicas
de aluminio a 559.32 nm, 569.66 nm y 572.27 nm, y el ensanchamien o de las líneas
a ómicas de magnesio a 552.84 nm. El mencionado compo amien o es á asociado a los
de ec os de soldadu a y sugie e un aumen o signi ica i o en la empe a u a y densidad
elec ónica del plasma jus o an es de que ocu a la onda de de onación.
T as és a, el espec o puede mos a al e na i amen e dos aspec os bien ca ac e ís icos
dependiendo del ipo de de ec o ocu ido: (i) en el caso del blowhole se obse a una
comple a ausencia de señal, al y como mues a el espec o de la de echa de la Figu a 8.
Es e e ec o se a ibuyó a la al a de ma e ial en el camino óp ico del láse después de la
de onación. Es a hipó esis concue da con las secuencias de imágenes de al a elocidad
egis adas du an e el expe imen o, en las que se puede obse a cómo el plasma eme ge
paula inamen e con o me el bo de del blowhole een a en el camino del láse . (ii) O o
caso posible es la ecupe ación del ni el o iginal de la señal de o ma inmedia a a la
de onación, hecho que coincide con la apa ición de los no ches, muescas i egula es, sin
o i icio, en el co dón de soldadu a.
Aplicaciones de la soldadu a láse
Soldadu a de ace o inoxidable aus ení ico
Du an e los p ocesos de soldeo de los ace os aus ení icos adicionales, se p oduce la
sensibilización a la co osión in e g anula en la ZAT, debido a p ecipi ación de
ca bu os de c omo en las jun as c is alinas y, consecuen emen e, la desc oma ización en
las zonas adyacen es. Los ag esi os químicos a acan las zonas pob es en c omo,
des uyéndose ápidamen e los ma e iales po co osión in e g anula .
His ó icamen e se han desa ollado soluciones ecnológicas a es e p oblema, que pasan
po la disminución del ca bono po debajo de su lími e de solubilidad en la aus eni a a
cualquie empe a u a de empleo, c eándose los llamados ipos L, del inglés “low
ca bon”. También se ha usado la aleación con i anio o niobio, elemen os que se
combinan p e e en emen e con el ca bono, e i ando los ca bu os de c omo. Es as
soluciones, adop adas como necesa ias, implican inc emen os del cos e.
Los enómenos de p ecipi ación de ca bu os de c omo implican un mecanismo de
di usión, en equilib io con las di e en es elocidades de di usión del ca bono y del
c omo a las di e en es empe a u as. El ele ado con inamien o espacial de la ene gía del
láse y las ele adas elocidades de p ocesado cons i uyen una solución álida en la
soldadu a, log ando uni el ma e ial a la ez que se minimiza el g adien e é mico y po
an o, el ma e ial expues o las empe a u as en e 500ºC y 900ºC, p opias de
p ecipi ación de ca bu os.
Los ensayos de acción y doblado p ac icados mues an excelen es compo amien os de
las p obe as de aus ení ico soldadas con láse , incluso en los casos en los que
delibe adamen e se in oducen mo dedu as o echupes en el co dón po desalineamien o
de las chapas soldadas.
Soldadu a en e ma e iales e í icos y aus ení icos
Uno de los incon enien es en el p ocesado y uso de los ace os inoxidables e í icos es
su soldabilidad. Los ace os inoxidables en an en el campo gamma cuando se calien an
po encima de un in e alo en e 800 ºC y 1000 ºC. En el p oceso de soldeo, el sólido
inicialmen e con es uc u a al a cúbica cen ada en el cue po, llega a undi y al
solidi ica lo hace con es uc u a gamma cúbica cen ada en las ca as. Du an e el
en iamien o pos e io se p oduce la ans o mación ma ensí ica, p ecipi ando agujas de
g an du eza y agilidad, es uc u almen e al a, que a ec an g a emen e a la duc ilidad
de la unión soldada y a las inmediaciones de la ZAT.
Las uniones soldadas ob enidas con una uen e de ene gía como el láse log an una
usión an con inada en el espacio que el ma e ial undido es mínimo y, mínima ambién
la egión a ec ada é micamen e en o no al co dón de soldadu a. Aun o mándose la
ma ensi a, es a queda es ingida a una zona an es echa que, esencialmen e, gene a
allos de duc ilidad en ope aciones como el ensionado o el doblado de la unión soldada.
Las uniones soldadas con láse en e inoxidables e í icos AISI 430 y aus ení icos AISI
304 p esen an un buen compo amien o pa a espeso es de has a 5 mm con 4 mm
espec i amen e de es os ma e iales. Debido a las p opiedades mecánicas del ma e ial
aus ení ico, el uso de espeso es in e io es de es e con espec o al e í ico, a o ece una
mejo espues a cuando la unión se e solici ada.
Soldadu a de es uc u as de ace o al ca bono
Los es udios de soldabilidad con láse lle ados a cabo sob e chapa de ace o al ca bono
e elan buena soldabilidad del ma e ial en el espeso abajado (doble chapa de 1.2
mm), pa a un ango de elocidades de p ocesado comp endidas en e 1.5 y 2.7 m min-1.
Asimismo, se de ec a dependencia de la calidad inal de la soldadu a con el p e o mado
del ma e ial. Con o me las dimensiones del p e o mado a ían en mayo medida, se
equie e un mayo núme o de ope aciones de ijación. Los pa áme os indi iduales de
p oceso se en condicionados po el p e o mado.
0.0001 0.001 0.01 0.1 1 10
Densidad de Po encia (W cm-2)
1000000
100000
10000
1000
0
soldadu a
co e
ecub imien o
e undición y aleación
endu ecimien o
Figu a 1. Dosi icación de po encia según las aplicaciones
Du ación del pulso láse (s)

0 1 2 3 4 5
Figu a 2. Ensayos de soldeo sob e AISI 304
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
4,5
Velocidad (m/min)
Espeso (mm)
Figu a 3. Diag ama esquemá ico de un cabezal de soldadu a mos ando: (1) haz láse , (2) id io de
p o ección (sólo en Nd:YAG), (3) Gas de p o ección en e a oxidación, (4) boquilla, (5) apo e de gas de
asis encia pa a soplado del plasma, (6) plasma, (7) mues a.
3
2
1
4
5
76
Helio A gón Ni ógeno Oxígeno
1ª (eV)
2ª (eV)
0
10
20
30
40
50
60
Helio A gón Ni ógeno Oxígeno
1ª (eV)
2ª (eV)
Figu a 4. P ime as y segundas ene gías de ionización de dis in os gases empleados en el p ocesado con láse
Figu a 5: Esquema gene al. 1, Láse de Nd YAG. 2, Cables de ib a óp ica. 3, Cabeza de
soldadu a y obo . 4, Mues a. 5, Colección de luz. 6, Espec óg a o. 7, De ec o CCD. 8, PC.
Ampliación del disposi i o de colección de luz: 9, E apas lineales x-y-z. 10, Ajus e de en oque y
obje i o de mic oscopio. 11, Len e de salida del obje i o. 12, Conec o de la ib a óp ica.
Figu a 6: A la izquie da, espec os ipo adqui idos a dis in as dis ancias del pun o de soldadu a a la
jun a exis en e en e las mues as. La compa ación en e los espec os de ace o inoxidable (a iba) y los
de ace o al ca bono (abajo) e ela la exis encia de c omo únicamen e en el p ime o. A la de echa, se
mues a el compo amien o de las es líneas de C (I) a 433.94 nm (¡), 434.45 nm ( ) y 435.96 nm
(o) no malizadas, en unción de la dis ancia del pun o de soldadu a a la jun a.
In ensidad (u.a.)
Longi ud de onda (nm)
437420
Di ección
de soldeo
Ace o
inoxidable
Ace o al C
Plasma
Unión
soldada
In ensidad no malizada
1
0
-1
1.50 0.5 1.0
Dis ancia ela i a a la jun a (mm)
Fe(I) 432.57 C (I) 433.94
C (I) 434.45
C (I) 435.96
In ensidad (u.a.)
Longi ud de onda (nm)
437420
Di ección
de soldeo
Ace o
inoxidable
Ace o al C
Plasma
Unión
soldada
In ensidad no malizada
1
0
-1
1.50 0.5 1.0
Dis ancia ela i a a la jun a (mm)
Fe(I) 432.57 C (I) 433.94
C (I) 434.45
C (I) 435.96

Figu a 7: Dibujo esquemá ico del expe imen o mos ando los dis in os componen es: 1, Cabeza
de soldadu a. 2, Mues a y di ección de p ocesado. 3, Haz láse . 4, Plasma. 5, Boquilla del gas de
p o ección. 6, Len e de colección. 7, Posicionado XZ albe gando el ex emo de ib a óp ica. 8,
Fib a óp ica. 9, Espec óg a o. 10, CCD. 11, PC. 12, Regis ado de señales ansi o ias. 13,
Moni o de po encia de láse de espus a ápida. 14, Cáma a de al a elocidad.
Figu a 8: In ensidad ne a de a ias líneas de emisión de aluminio y de magnesio du an e la o mación
de un blowhole. n 552.84 Mg(I), l 559.32 Al(II), p 569.66 Al(III), ê 572.27 Al(III). Cada espec o
cub e una en ana empo al de 256 μs.
1 3 5 7 15
0
250
500
750
1000
1250
1500
1750
2000
2250
In ensidad ne a (u.a.)
Núme o de espec o
541,4 577,8
x18
552.84 Mg(I)
Longi ud de onda (nm)
541,4 577,8
572.27 Al(III)
569.66 Al(III)
559.32 Al(II)
552.84 Mg(I)
Longi ud de onda (nm)
541,4 577,8
x18
552.84 Mg(I)
Longi ud de onda (nm)
911 131 3 5 7 15
0
250
500
750
1000
1250
1500
1750
2000
2250
In ensidad ne a (u.a.)
Núme o de espec o
541,4 577,8
x18
552.84 Mg(I)
Longi ud de onda (nm)
541,4 577,8
x18
552.84 Mg(I)
541,4 577,8
x18
552.84 Mg(I)
Longi ud de onda (nm)
541,4 577,8
572.27 Al(III)
569.66 Al(III)
559.32 Al(II)
552.84 Mg(I)
Longi ud de onda (nm)
541,4 577,8
x18
552.84 Mg(I)
Longi ud de onda (nm)
541,4 577,8
x18
552.84 Mg(I)
Longi ud de onda (nm)
911 13