La saldatura laser sia con sorgenti CO2 che Nd:YAG sta affermandosi in molti settori industriali. Sorgenti CO2 ad elevata potenza (2-12Kw) vengono utilizzate nella saldatura di componenti di carrozzeria per automobili, organi di trasmissione e scambiatori di calore.
Per diversi anni, laser Nd:YAG a bassa potenza (100-500 W) sono stati utilizzati per la saldatura di piccoli componenti, per esempio strumenti medicali e particolari elettronici. I laser Nd:YAG ad alta potenza (qualche KW) vengono utilizzati, a mezzo fibra ottica, su applicazioni robotizzate. Un’applicazione significativa è la saldatura di parti di carrozzeria nel settore auto.
Il raggio laser viene focalizzato in un piccolo spot, fornendo l’energia per far fondere ed evaporare il metallo. Per focalizzare le sorgenti CO2 ad elevata potenza, vengono utilizzati specchi focalizzanti raffreddati ad acqua al posto delle lenti.
La saldatura laser viene effettuata in due modi:
Per conduzione, laddove il calore viene trasferito dalla superficie del materiale al suo interno appunto per conduzione termica, caratteristica tipica delle sorgenti a bassa potenza tipo Nd:YAG ed utilizzata per saldature con poca penetrazione.
Saldatura a key hole , laddove, grazie all’adozione di sorgenti CO2 ad elevata potenza, l’energia fa vaporizzare il metallo, la pressione che si crea sposta il metallo stesso ed una cavità, detta key hole, viene a formarsi il key hole consente il trasferimento dell’energia del laser all’interno del materiale e guida il raggio in profondità.
La saldatura a key hole permette di ottenere quindi penetrazioni molto profonde con cordoni particolarmente stretti e per questo viene anche chiamata saldatura ad alta penetrazione.
I gas di saldatura devono dare una risposta a molte esigenze; proteggere il bagno di saldatura e la zona termicamente alterata, proteggere le ottiche del laser da fumi e spruzzi, protezione del rovescio della saldatura e, importantissimo sulle applicazioni con laser CO2 ad elevata potenza, controllare la formazione di plasma. Il plasma è una nube di vapori metallici e gas ionizzati che viene a formarsi sopra il key hole. Questa nube assorbe la radiazione del laser e provoca quindi l’interruzione della saldatura. Questo effetto dipende dal tipo e dalla potenza laser utilizzata, nonché dal materiale da saldare e per ridurre i suoi indesiderati effetti, si utilizzano differenti tipi di gas e miscele.