Laser Beam Welding ( Soldagem a Laser )Rita de Cssia Marques Chaves RA:090055

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LASER Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation

(amplificao da luz por emisso estimulada de radiao)

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Algumas Aplicaes : Indstria automobilistica Industria metalurgica Microeletronica Aparelhos Hospitalare Instrumentos cirrgicos Aparelhos odontolgicos

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Laser Beam Welding ( Soldagem a Laser )Processo de unio baseado na fuso localizada da junta atravs de seu bombardeamento por feixe de luz concentrada de alta intensidade.

O feixe suficiente para fundir parte do material da junta no ponto causando um furo (keyhole) que penetra profundamente no metal de base.

FacensDefinio:*

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Classificao dos LasersLasers de Fase slida

Lasers de Fase GasosaFacens*

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Classificao dos Lasers

LASER DE FASE SOLIDA :

Utilizam impurezas em uma matriz como meio ativo.

Exemplos:

LASER de Nd:YAG - utiliza ons de Neodmio dispersos em uma matriz de cristal de YAG (granada de trio e alumnio)LASER de Rubi - utiliza ons de Cr dispersos na matriz de cristal de rubi LASER de Safira - utiliza ons de titnio dispersos na matriz de cristal de safira(Al2O3)LASER de Semicondutores (diodo)LASER de fibraLASER de disco

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Laser de RubiFacens*

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Classificao dos LasersLASER DE FASE GASOSA:

So os mais eficientes para o processamento de materiais em alta potncia.

Exemplos:

LASER de CO2 possui praticamente os mesmos princpios de funcionamento do ressonador de rubi, porm o material ativo neste caso uma mistura de gases, entre eles o CO2(1-9%) o He(10-55%)e o N2(o restante).

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FacensSolda com Laser de CO2

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Classificao da Soldagem por Laser

Soldagem por conduo

Soldagem por furo controlado (Keyhole welding)

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Classificao da Soldagem por LaserSoldagem por conduo :

O feixe de laser focado sobre o material causando a fuso do mesmo sem que ocorra sublimao significativa do material, utilizando intensidades do feixe usualmente na ordem de 1000W/mm2.

por aquecimento direto: a conduo de calor governada pela conduo trmica entre a fonte de calor e a superfcie afetada do material, onde o material fundido superficialmente originando a junta. Apenas uma pequena poro superficial do material sofre fuso devido reduzida rea de atuao do feixe de laser.

por transferncia de energia: O principio de adicionar compostos que absorvem a energia do feixe de laser (dado o comprimento de onda da fonte) na regio do material onde se deseja efetuar a solda, estes compostos aquecem at a temperatura de fuso do material base (que no sofre aquecimento pelo laser) fundindo o mesmo e aps solidificar a junta formada.

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Classificao da Soldagem por Laser

Soldagem por furo controlado (Keyhole welding) :

A intensidade incidente do laser tal que ocorre a sublimao do metal (acima de 1000W/mm2).

baseada na criao de um capilar de metal sublimado( keyhole) no interior do material por aquecimento local at a temperatura de sublimao.

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Se a densidade de energia for muito elevada ocorre a criao do Keyhole.*

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Variantes do Processo Soldadura laser com material de adioUtilizado principalmenteAs chapas so espessas e a potncia do laser insuficienteMaterial base no resistente s tenses residuaisO desenho da junta no tem a geometria requerida na soldadura laserFacens*

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Variantes do ProcessoSoldadura laser assistida com TIG

Favoree a formao do key-hole Velocidade aumenta substncialmente Permite soldar materiais mais espessos com a mesma potncia disponvel no equipamento laserFacens*

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O que torna a soldagem a laser altamente interessante no a quantidade de radiao emitida, e sim a qualidade dela, impossveis de serem obtidas por outros processos.

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Caractersticas do Processoelevadssima velocidade de soldagem.

ausncia de contato entre fonte de calor e a pea a soldar.

baixa entrega trmica.

pouca distoro.

pequenas zonas afetadas pelo calor (ZTA minimas).

Acabamentos e maquinao desnecessrios.

Boa qualidade do cordo.

Principio favorvel para automao.

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Gases de Proteo

O gs de soldagem com melhor eficincia aquele com um potencial de ionizao maior.

FacensTem uma forte influncia na geometria do cordo.Elimina impurezas do material que pode ocasionar atrito e imperfeioes na pea.

Produzindo : Excelente supresso de plasma.b) Altas velocidades de soldagem.

Hlio + usado - maior potencial de ionizao Argnio em segundo

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Meio1 Potencial de Ionizao ( eV )Argnio15,7Dixido de Carbono14,4Hlio24,5Nitrognio14,5Alumnio6,0Ferro7,8

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Materiais SoldveisAos de construo em geral

Aos estirados a frio

Ao ferramenta e ao rpido

Ao inoxidvel, galvanizado

Alumnio

Cobre

Titnio

Plstico

PolmerosFacens*

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Comportamento dos MateriaisCaractersticas de soldabilidade de diferentes materiais quando soldados por laser de CO2Facens*

BoaRazovelRuimAo AlumnioAo galvanizadoAo InoxCobreAo efervescenteInconel 625Ao ferramentaLatoBronze de silcioAo ligaZincoTitnioInconel 718PrataTntaloOuroZircrnio

SOLDABILIDADE

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Vantagens possui um aporte de energia muito concentrado, produzindo uma solda estreita e profunda.Ausncia de material de adio.Possibilidade de soldar materiais difceis (ex: ligas de titnio).velocidade de soldagem e preciso, devido s reduzidas dimenses da fonte de energia e alta intensidade da mesma.As peas no requerem fixaes rgidas.minimizao dos efeitos metalrgicos sofridos pela zona afetada pelo calor.problemas com refletividade em alguns materiais.

Facens*

Facens

Soldaduras precisas e sem contaminaes. ZTA estreita ou inexistente. Soldar formas complexas a alta velocidade. Soldar componentes selados em materias transparentes radiao incidente. Possibilidade de automao em soldaduras bi-dimensionais e tri-dimensionais.soldagem a laser de chapas metlicas tem aumentado consideravelmente, devido a apresentar um alto potencial de reduo de custos.FacensVantagens*

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Vantagens

inexistncia de retrabalho.permite soldagem de um s lado, o que propicia novas solues em projetos.Os sistemas de laser apresentam grandes capacidades de programao, versatilidade e posicionamento, principalmente no caso do Nd: YAG, sendo esses muitas vezes acoplados a sistemas robticos, permitindo o processamento de peas com geometrias complexas.eliminao de flange, necessrio quando se solda por resistncia. Essa eliminao pode causar reduo de peso da ordem de 40Kg na soldagem de partes de um automvel.No necessita de vcuo para a realizao da solda.

Facens*

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DesvantagensElevado custo inicial do equipamento.Gastos com consumveis: Gases, lentes e lmpadas especiais. Penetrao limitada, pois depende das caractersticas do material: o Alumnio, os lasers de Nd :YAG permitem soldas com profundidade de 2 a 6 mm.Sensvel a formao de trincas, principalmente o alumnio.O risco de acidentes inerentes necessrio uso de equipamentos e isolamento da rea de trabalho.

Facens*

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Devido ao feixe de luz ser altamente focado, o processo no tolera diferenas maiores que 10% da espessura dos materiais que sero soldados.Requer treinamento do operador.O alto nvel de automao requer produo em larga escala, com mo-de-obra especializada.A tecnologia enfrenta problemas de expanso devido ao alto investimento inicial comparado ao dos processos convencionais.

FacensDesvantagens*

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Empresa : MC LASER (Sorocaba)FacensEspecializada em moldes Plsticos e Acabamento (terceirizao de servios de Ferramentaria e Lasers)Cobre - Berlio*

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Empresa : MC LASER (Sorocaba)Sala preparada com ambiente climatizado FacensEliminar gases da solda*

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Empresa : MC LASER (Sorocaba)FacensEsquema de um LasercavidadeMicroscpio(20x viso) *

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Empresa : MC LASER (Sorocaba)FacensCusto da mquina R$:110 milFabricao ChinesaPotencia: 180 w*

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Empresa : MC LASER (Sorocaba)FacensVdeo : Soldagem *

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Empresa : MC LASER (Sorocaba)Ultima gerao em Laser

FacensFabricao ItalianaCabo de Fibra ticaComputadorizado Custo da mquina : R$ 240 milPotencia: 300 w*

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Custo de ServioR$ 120,00 hora-mquina Facens*

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Vdeo: Soldagem chassi de audi A2Facens*

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SeguranaDeve-se tomar cuidado com a pele e com os olhos.Salas prprias para a realizao deste trabalho.Ambiente climatizado devido ao aquecimento das maquinas.Equipamentos individuais com culos e aventais.Facens*

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Fontes

www.infosolda.com.br/biblioteca - Prof. Luiz Gimenes Jr., Eng Jos Pinto Ramalho, Soldagem laser, infosolda,www.br.trumpf.com/pt/imprensa/midia/livros...laser/amostras.htm Laser welding and cutting safety - Safety and Health Fact Sheet No. 19 1998 American Welding Societyhttp://www.lume.ufrgs.br/bitstream/handle/10183/66119/000870409.pdf?sequence=1

Francisco Harada Neto - MC LASER Sorocaba (Tecnologia em Laser)

FacensAgradecimentos*

Facens

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