Saldatura laser manuale, un mercato in crescita: una nuova testa di saldatura risolve molti punti critici
Le macchine per saldatura laser manuale sono uno dei segmenti in crescita del mercato delle applicazioni laser degli ultimi anni. Dalla seconda metà del 2018 le saldatrici laser manuali hanno iniziato a comparire spesso alle fiere, e il mercato ne ha riconosciuto i numerosi vantaggi: alta efficienza, formazione breve, rispetto dell’ambiente, pochi materiali di consumo, grande versatilità e altro ancora. Persino IPG, colosso dei laser a fibra, è entrata nel mercato della saldatura laser manuale.
Vantaggi e applicazioni della saldatura laser manuale
«La domanda di saldatrici laser manuali è molto forte», ha dichiarato IPG nell’ultima relazione trimestrale. «I clienti apprezzano molto la facilità d’uso delle nostre saldatrici laser manuali, il miglioramento della qualità di saldatura, la varietà dei materiali saldabili e altro ancora. In alcune applicazioni le saldatrici laser manuali aiutano i clienti a ridurre il costo dei materiali dei componenti, perché consentono di usare metalli che non si possono saldare con i processi tradizionali. Inoltre la saldatrice laser manuale può pulire la superficie prima e dopo la saldatura, riducendo ulteriormente i costi e aumentando la produttività. Il prodotto aiuterà anche a far fronte alla carenza di saldatori qualificati e agli alti costi della manodopera, perché la formazione all’uso della saldatrice laser manuale richiede solo poche ore ed è molto semplice anche per chi non è un saldatore professionista.»
Oggi le applicazioni della saldatura laser manuale riguardano soprattutto saldature irregolari su lamiere, chassis, serbatoi d’acqua, quadri di distribuzione, mobili da cucina, porte in acciaio inox, ringhiere per finestre e simili. Rispetto alla tradizionale saldatura ad arco in argon (TIG) e alla saldatura ad arco elettrico, la saldatura laser manuale consente da un lato di risparmiare energia (80% ~ 90% in meno rispetto alla saldatura TIG), dall’altro offre evidenti vantaggi su lamiere sottili in acciaio inox, ferro, alluminio e altri metalli per velocità e qualità di saldatura e per le lavorazioni successive (con forte riduzione dei costi di smerigliatura e spianatura): ha quindi un forte potenziale per sostituire il processo tradizionale.
Allo stesso tempo, la saldatura laser manuale è in continua evoluzione tecnica e tecnologica. In passato si usavano normali teste di saldatura dritte, con cordoni stretti che limitavano in parte le possibilità della saldatura laser. Per risolvere il problema, molti produttori, tra cui Xinghong Optronics, hanno riprogettato la testa di saldatura sviluppando la testa wobble (oscillante) e il relativo processo di saldatura oscillante. La saldatura wobble permette di regolare lo spot di saldatura da 0,2 mm a 6 mm (in base alle esigenze), superando i limiti imposti dai cordoni larghi alla capacità di saldatura: a parità di velocità si ottiene la stessa penetrazione con una potenza laser inferiore, oppure si ottengono cordoni di larghezza diversa modificando i parametri di oscillazione.
Difficoltà e punti critici della saldatura laser manuale
Nonostante i numerosi vantaggi della saldatura laser manuale, occorre essere consapevoli dei problemi attuali di questo mercato. Il primo è il prezzo. Oggi una saldatrice ad arco in argon (TIG), principale alternativa alla saldatura laser manuale, costa solo qualche migliaio di yuan, mentre qualche anno fa una saldatrice laser manuale costava in genere centomila yuan; dopo diversi cali di prezzo dei laser a fibra, la macchina completa costa ancora decine di migliaia di yuan (un produttore quota 60.000 yuan una saldatrice manuale da 1 kW). L’elevato investimento iniziale è il principale ostacolo alla diffusione delle saldatrici laser manuali. Naturalmente, con la crescita del mercato e il continuo calo dei prezzi dei laser a fibra, il costo delle saldatrici laser manuali diminuirà gradualmente e la differenza di prezzo rispetto alle saldatrici TIG continuerà a ridursi.
Oltre al costo, la sicurezza è l’aspetto più critico della saldatura laser manuale. Le saldatrici laser manuali rientrano tra i prodotti laser di classe 4 (oltre 500 mW), in una certa misura dannosi per la pelle e per gli occhi. Tuttavia, in molti stabilimenti in Cina gli operatori non vedono il laser e le scintille durante la lavorazione non sono abbaglianti, per cui spesso la saldatura manuale si esegue senza alcuna protezione. È una pratica molto pericolosa. Anche se l’occhio umano non vede direttamente il laser nella banda infrarossa (lunghezza d’onda tipica dei laser a fibra: 1064 nm), quando la testa di saldatura forma un certo angolo con la superficie del pezzo parte del laser viene riflessa, soprattutto nella saldatura di rame, alluminio e altri materiali altamente riflettenti, dove l’energia riflessa è maggiore: se il riflesso raggiunge l’occhio, provoca danni irreversibili alla retina! Per questo il portale OFweek Laser raccomanda a chi usa saldatrici laser manuali di indossare sempre occhiali di protezione laser!
Inoltre, poiché la saldatura laser manuale è in uso da poco tempo, la tecnologia non è ancora del tutto matura e nelle applicazioni concrete restano alcuni punti critici: ambienti di lavoro difficili, con molta polvere che contamina facilmente la lente di focalizzazione, il lavoro manuale che tende ad allentare il connettore QBH, allarmi dovuti a un cattivo accoppiamento del cavo in fibra ottica e così via. Sono problemi che da tempo creano grattacapi ai saldatori in prima linea.
I nuovi prodotti Xinghong Optronics risolvono molti punti critici
Il portale OFweek Laser ha appreso che Xinghong Optronics, con sede a Wuhan, ha risolto la maggior parte di questi punti critici con la sua nuova testa di saldatura wobble manuale in fibra XHWG200ASD-RD.
Per ovviare alla contaminazione della lente di focalizzazione, la nuova testa di saldatura supera il tradizionale schema con un solo vetro di protezione della lente e adotta una struttura a doppio cassetto con due vetri di protezione, interno ed esterno. I cassetti dei due vetri di protezione sono indipendenti: sostituendo quello esterno non si interferisce con quello interno. In questo modo i componenti ottici interni sono protetti meglio e la possibilità di contaminazione della lente di focalizzazione si riduce notevolmente.
La nuova testa di saldatura adotta inoltre un connettore in fibra RD a innesto rapido, che evita l’allentamento del connettore QBH e gli allarmi dovuti a un cattivo accoppiamento del cavo in fibra. Il connettore RD è centrato da un cono, bloccato da 5 sfere d’acciaio su un piano inclinato e dotato di 3 contatti elastici, che garantiscono la concentricità della fibra, l’assenza di oscillazioni dello spot, un cavo in fibra che non vibra e non si sfila e nessun allarme.
La nuova testa di saldatura sfrutta anche la tecnologia brevettata «diametro dello spot regolabile» e il monitoraggio in tempo reale della temperatura. La regolazione del diametro dello spot avviene premendo l’albero dell’ingranaggio di regolazione, che ingrana con la dentatura conica dell’anello di regolazione superiore e inferiore: ruotando l’albero dentato, l’anello di regolazione superiore e inferiore ruota di conseguenza. Il monitoraggio e il controllo in tempo reale tramite sensori di temperatura si basano sulla rilevazione e sul feedback in tempo reale della temperatura del vetro di protezione anteriore della testa di saldatura laser. Quando il vetro di protezione si surriscalda o si danneggia, il termoregolatore riceve il segnale, fa lampeggiare il LED rosso e interrompe il laser; in condizioni normali resta acceso fisso il LED verde.