Soldadura_Laser

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Mestrado em Engenharia Industrial 
Processos de Ligação e Revestimentos 
Ano Letivo de 2018/2019 
 
Soldadura Laser 
 
 
Orientado por Professor João Ribeiro, Docente da Escola Superior de Tecnologia e 
Gestão do Instituto Politécnico de Bragança. 
 
 
Elaborado por: 
29403 - Ana Catarina Afonso Veiga 
39618 - Janaina C. Ferreira 
 
 
Entregue em 20 de Março de 2019 
Índice 
 
1. Laser ............................................................................................................................ 3 
2. Soldadura Laser ............................................................................................................ 3 
3. Fundamentos do processo ............................................................................................ 4 
a. Materiais soldáveis: ........................................................................................................... 4 
4. Tipos de junta e dimensões da abertura: ....................................................................... 5 
5. Aplicações da Soldadura Laser ...................................................................................... 6 
a. Ferramenta e fabricação do molde .................................................................................... 6 
b. Técnicas de trabalho de precisão ....................................................................................... 6 
c. Tecnologia de sensor ......................................................................................................... 6 
d. Trabalho em folha de metal ............................................................................................... 6 
e. Construção automóvel ....................................................................................................... 6 
f. Tecnologia Médica ............................................................................................................ 6 
6. Vantagens e Desvantagens: .......................................................................................... 7 
a. Vantagens: ......................................................................................................................... 7 
b. Desvantagens: ................................................................................................................... 7 
7. Vários tipos de Soldadura Laser: ................................................................................... 8 
a. Soldadura laser de metais: ................................................................................................. 8 
b. Soldadura laser remota de metais: ..................................................................................... 9 
c. Soldadura laser de tubos e de perfis: ................................................................................. 9 
d. Micro-soldadura e Soldadura com fornecimento de material: .......................................... 9 
e. Soldadura de plásticos: .................................................................................................... 10 
8. Referencias: ............................................................................................................... 11 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
1. Laser 
 
Laser é um efeito físico através do qual podem ser produzidos feixes de luz 
reforçados. A palavra Laser não é apenas usada para este efeito de amplificação mas 
também para a fonte de luz. 
Um sistema de trabalho laser é constituído pelos seguintes componentes: 
 Fonte do feixe laser 
 Sistema de controlo/ Fonte de alimentação 
 Deflexão do raio 
 Óticas de focagem 
 Alojamento de segurança do laser, eventualmente equipado com eixos mecânicos 
adicionais. 
 
 
 
2. Soldadura Laser 
A soldadura a laser utiliza a energia do laser como uma fonte de calor e é levada 
a cabo por um laser pulsado. Dependendo do material, dos danos e da função da peça de 
trabalho, o fio de soldar é selecionado pela sua adequabilidade de diâmetro e da liga. 
O processo de soldadura por laser caracteriza-se como um processo de elevada 
densidade energética (106 - 108 W/𝑐𝑚2), realizado à temperatura ambiente. Trata-se de 
um processo de soldadura bastante rápido, pois as elevadas densidades energéticas 
utilizadas possibilitam a utilização de velocidades de soldadura bastante mais rápidas que 
as habitualmente usadas em processos de soldadura convencionais. 
A tecnologia laser tem ganho, nos últimos tempos, uma enorme importância em 
operações de corte e soldadura, podendo inclusive realizar estas duas operações com o 
mesmo equipamento, bastando apenas uma simples mudança de potência. No caso da 
soldadura, importantes aspetos têm “jogado” a favor do laser. A entrega térmica deste 
processo chega a ser 10 vezes inferior à evidenciada por soldadura GMAW, 
consequentemente, esta tecnologia apresenta valores de distorção e zona termicamente 
afetada bastante reduzidos, para além de proporcionar cordões de soldadura de elevada 
qualidade e possibilitar a realização de soldaduras em locais de difícil acesso, uma vez 
que não existe contacto físico entre a fonte de calor e o material a soldar. 
 
 
 
3. Fundamentos do processo 
 
 Ao incidir uma determinada radiação laser sobre o material a soldar, esta toma 
duas direções distintas. Uma parte da radiação é refletida e dissipada na atmosfera 
envolvente, enquanto a outra parte é transferida para o material, aquecendo-o na zona de 
interação e nas zonas envolventes, por mecanismos de condução energética. 
 Para se promover a soldadura do material este precisa de fundir, para isto, torna-
se necessário que a energia da radiação fornecida seja superior à energia que se escoa por 
condução. 
 Com o aumento da temperatura no material a soldar, a eficiência do processo 
aumenta, uma vez que a absorção energética passa a ser cada vez maior e a reflexão cada 
vez menor, tornando-se o aquecimento cada vez mais intenso. Este aumento da densidade 
energética vai promover a ocorrência de material vaporizado na zona de interação do 
feixe, criando uma coluna de vapor, designada por “key-hole”, a qual absorve cerca de 
95% da radiação incidente e desenvolve-se em profundidade no material a soldar. À 
medida que o laser se desloca, a formação e desenvolvimento do “key-hole”, vai-se 
deslocando também, no sentido inverso ao feixe e à mesma velocidade. 
Os principais lasers utilizados quer em soldadura quer em corte, são os lasers de 
CO2 e os lasers de Nd/YAG. No entanto, surgem já alguns lasers de estado sólido como 
o Fibre laser. 
 
a. Materiais soldáveis: 
 Materiais ferrosos não ligados 
 Ligas enfraquecidas de aço 
 Ligas fortes de aços de trabalho frios e quentes 
 Aço inox 
 Ligas de aço e ferro fundido 
 Ligas e alumínio 
 Ligas de bronze e cobre 
 Níquel/ligas de níquel 
 
 
 
 
 
4. Tipos de junta e dimensões da abertura: 
 
Uma grande variedade de juntas podem ser feitas em soldagem por Laser de modo 
que a limitação é o arranjo e geometria do equipamento. Na figura seguinte estão alguns 
exemplos de juntas que podem ser feitas em soldagem por Laser. 
 
 
 
A distância de raiz em juntas de topo deve ser estreita o suficiente para que o feixe 
de laser não passe diretamente pela junta ou seja a distância de raiz deve ser menor ou 
igual á metade do diâmetro do feixe de Laser. 
Isso pode ser obtido por meio de uma precisa preparação das arestas da peça e 
com um sistema eficiente de fixação da peça pela máquina de solda da Laser. 
 
 
 
 
 
 
 
 
5. Aplicações da Soldadura Laser 
A aplicação da utilização do laser é múltipla. Os sistemas laser podem ser usados não 
só manualmente, mas também para o trabalho programado. 
O laser é usado principalmente na fabricação e para as reparações nos seguintes 
campos: 
a. Ferramenta e fabricação do molde 
Moldes desgastados e danificados ou ferramentas podem ser manualmente ou 
automaticamente
reparadas de forma rápida usando a sobreposição de solda a laser. 
Este método de sobreposição de soldadura oferece uma solução económica para os 
grandes ou até mesmo o menor dos defeitos. É também possível fabricar novos moldes 
de forma mais económica. 
b. Técnicas de trabalho de precisão 
O Laser oferece uma solução económica quando se pretende trabalhar em peças de 
precisão que não podem ser soldadas usando os métodos convencionais. 
c. Tecnologia de sensor 
A soldadura altamente precisa de diagramas de pressão, termopares e sensores de luz 
estabelecem novos padrões aqui também. 
d. Trabalho em folha de metal 
Nesta área é também possível alcançar baixos custos, alta qualidade e aumentar a 
produtividade ao usar técnicas de soldadura a laser. Mesmo as pequenas peças, tais como 
tubos, perfis, caixas e todas as peças de aço inoxidável para equipamentos domésticos 
podem ser economicamente produzidos em pequenas quantidades. Quando se solda Laser 
não é necessário desgastar nem endireitar as peças as peças depois. 
e. Construção automóvel 
Os Lasers têm sido utilizados há anos na construção de veículos, seja na construção 
de carroçarias, na condução dos eixos, na fabricação de pistões e parcialmente no fabrico 
de elementos operacionais. 
f. Tecnologia Médica 
Muitos produtos e instrumentos de tecnologia médica estão a ser produzidos usando 
a tecnologia laser. O grau de pureza, precisão, velocidade e reprodutibilidade na 
fabricação de instrumentos diferentes, permitiu este método alcançar resultados de grande 
qualidade. 
Além da indústria automóvel, esta técnica estende-se a muitos outros sectores como 
a joalharia, fabrico de dispositivos médicos, reparação de formas ou indústria do plástico. 
 
 
6. Vantagens e Desvantagens: 
 
a. Vantagens: 
 Trabalho preciso com exato posicionamento do local da energia, 
 Solda de geometrias comuns complicadas, 
 Aplicação de baixo calor, portanto, com pequenas alterações na microestrutura, 
 Baixa distorção térmica, 
 Soldas livres de cavidades, 
 Tempos de operação baixos após a solda, 
 Possibilidade de maior distância de trabalho (solda até 500mm de distância e 
também a partes inacessíveis). 
 
Muitos processos de produção atuais não seriam possíveis sem as vantagens da 
soldadura laser. Como exemplo temos, chapas de diversas espessuras e qualidades unem-
se para converter em peças estampadas do automóvel (tailored blanks) e a soldadura por 
resistência substituiu-se por cordões de soldadura laser. 
 
 
b. Desvantagens: 
 As estações de soldadura, dependendo do equipamento, torna-se caras. 
 Se for necessário material de enchimento, devido à reduzida quantidade 
produzida, é relativamente caro. Esta desvantagem é compensada pela baixa 
quantidade utilizada em comparação com o tempo de soldadura, e também porque 
existem poucas operações apos a soldadura. 
 
 
 
 
 
 
 
 
7. Vários tipos de Soldadura Laser: 
 
 
 
a. Soldadura laser de metais: 
Para soldar metais por laser utilizamos dois processos principais: 
 Soldadura por condução de calor. 
 Soldadura de alta penetração. 
 
Na soldadura por condução, os materiais a juntar fundem-se pela absorção do feixe 
de laser na superfície do material – a solidificação une os materiais. A profundidade do 
cordão de soldagem neste contexto é tipicamente inferior a 2 mm. 
 
A soldadura de alta penetração, que começa com densidades de energia de aprox. 
106W / cm2, baseia-se na criação de um capilar de vapor que se cria no interior do 
material devido ao aquecimento até alcançar a temperatura de evaporação. 
Os aços e o alumínio são materiais clássicos para a soldadura laser. Embora, na 
realidade, todos os materiais soldáveis por tecnologias convencionais também se podem 
soldar por laser, frequentemente a velocidades e qualidades maiores do que aquelas que 
são obtidas pelos processos tradicionais. 
 
b. Soldadura laser remota de metais: 
A soldadura remota é a alternativa em aplicações nas quais seja necessário realizar 
um número significativo de soldaduras no menor tempo possível. Com esta tecnologia o 
feixe laser posiciona-se mediante o movimento de 2 espelhos galvanométricos a alta 
velocidade. 
Esta solução permite velocidades de posicionamento muito superiores àquelas que 
se alcançam com um sistema convencional de eixos ou robots, e habitualmente com um 
investimento menor. 
 
c. Soldadura laser de tubos e de perfis: 
Comparados com a solda a laser convencional, a solda a laser de tubos e perfis alcança 
melhores qualidades e velocidades de processo. Os cordões de laser mais finos 
apresentam menos entrada de calor, o que resulta em menor zona de calor afetada, menor 
combustão no processo e com isso, menor de combustão dos elementos da liga. 
A estrutura de grãos finos do cordão de solda permite alto grau de deformação sem o 
alto aquecimento que é necessário durante o processo de solda convencional. 
 Solda a laser de tubos: apresentam enormes níveis de stress e são caracterizados 
por boa formalidade e alta resistência a corrosão. Durante o processo de solda a 
laser, velocidades de solda de até 60m/min são alcançadas com altíssima precisão 
de posicionamento. 
 Solda a laser de perfis: perfis podem ser soldados a laser rapidamente e com 
absoluta segurança. Estes perfis metálicos são utilizados com inúmeras vantagens 
na indústria automobilística e no setor de construção civil. 
 
 
d. Micro-soldadura e Soldadura com fornecimento de material: 
 
 A soldagem a laser com suprimento de haste manual é realizada principalmente 
para o reparo de moldes de injeção e matrizes ou modificações de projeto. 
 O feixe de laser é focado na haste (0,2 a 1,2 mm de diâmetro) e funde-se 
simultaneamente com o material de base, criando uma união perfeita. A fusão é muito 
localizada, alcançando reparos de alta precisão e praticamente sem entrada térmica. É 
possível soldar dentro de casa. 
e. Soldadura de plásticos: 
 
A soldadura de plásticos com laser é já uma tecnologia provada que partilha 
mercado com outras tecnologias de união convencionais. 
 
As vantagens de utilizar o laser para soldadura de plásticos são: 
 Não se produzem esforços mecânicos sobre a peça. 
 A afetação térmica é mínima. 
 Processo estável e flexível. 
 Totalmente livre de produção de partículas. União interna. 
 Não se acrescentam componentes externos à união. 
 Alta resistência e durabilidade. Soldagens estanques 
 Possibilidade de controlo do processo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
8. Referencias: 
 
[1] https://www.quada-office.com/vantagens-e-desvantagens-da-soldadura-a-laser.html 
[2] https://repositorio-aberto.up.pt/bitstream/10216/57978/1/000136109.pdf 
[3]http://www.rofin.es/pt-pt/aplicacoes/soldadura-a-laser/soldadura-a-laser-remota-de-
metais/ 
[4] https://www.reblaser.com.br/aplicacoes/solda-a-laser/solda-de-tubos-e-de-perfis/ 
[5]https://www.lume.ufrgs.br/bitstream/handle/10183/66119/000870409.pdf?sequence=
1 
 
 
 
https://www.quada-office.com/vantagens-e-desvantagens-da-soldadura-a-laser.html
https://repositorio-aberto.up.pt/bitstream/10216/57978/1/000136109.pdf
http://www.rofin.es/pt-pt/aplicacoes/soldadura-a-laser/soldadura-a-laser-remota-de-metais/
http://www.rofin.es/pt-pt/aplicacoes/soldadura-a-laser/soldadura-a-laser-remota-de-metais/
https://www.reblaser.com.br/aplicacoes/solda-a-laser/solda-de-tubos-e-de-perfis/
https://www.lume.ufrgs.br/bitstream/handle/10183/66119/000870409.pdf?sequence=1
https://www.lume.ufrgs.br/bitstream/handle/10183/66119/000870409.pdf?sequence=1