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Applicazioni

Saldatura a nanosecondi: precisione e velocità

Con la luce laser pulsata è possibile saldare materiali ultrasottili in fogli e lamiere e un'ampia varietà di combinazioni di metalli in modo preciso, rapido e affidabile. Scoprite di più!

Collegamenti di alta precisione per componenti complessi

Nella lavorazione industriale, i produttori si trovano a dover scegliere i metodi più efficienti e precisi per saldare e assemblare i materiali. Alla ricerca di una maggiore precisione e di nuove possibilità tecnologiche, TRUMPF ha sviluppato una nuova tecnologia di saldatura brevettata: la cosiddetta saldatura a nanosecondi.

Si tratta di un procedimento di saldatura laser in cui gli impulsi di luce laser agiscono con alta precisione sul punto da unire per pochi nanosecondi (miliardesimi di secondo). In questo modo fonde solo una piccolissima quantità di materiale con un apporto di calore minimo, evitando così distorsioni e deformazioni. Con un laser a impulsi brevi è quindi possibile saldare una grande varietà di metalli. Il procedimento è particolarmente indicato per saldare tra loro in modo affidabile metalli dissimili.

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Quali vantaggi ha la saldatura a nanosecondi?

La saldatura a nanosecondi si è dimostrata estremamente vantaggiosa in molti settori industriali. Ecco alcuni dei principali motivi per cui è così apprezzata:

Controllo preciso

Gli impulsi di un laser a impulsi brevi, come un laser a fibra pulsata, possono essere utilizzati per produrre giunti di saldatura estremamente precisi, anche per componenti microsaldati.

Bassa esposizione al calore e minima fusione

Gli impulsi laser molto brevi generano una bassa temperatura di saldatura e riducono il rischio di deformazioni e crepe. L'apporto di calore ridotto al minimo riduce la probabilità di formazione di fasi intermetalliche durante la saldatura di metalli diversi.

Versatilità nella scelta del materiale e della geometria

Il procedimento è adatto a un'ampia gamma di metalli, in particolare per assemblare diverse combinazioni di metalli che non sono considerate saldabili con i procedimenti di saldatura convenzionali. Gli impulsi laser possono essere disposti e controllati in modo flessibile, così da consentire un'ampia varietà di geometrie.

Efficienza e precisione di ripetizione

Il ridotto consumo di energia e il basso livello di fusione consentono una lavorazione e un assemblaggio efficienti.

Cos'è la saldatura a nanosecondi e come funziona?

La tecnologia a nanosecondi si basa su impulsi laser molto brevi con durate degli impulsi nell'ordine dei nanosecondi. Un singolo impulso laser penetra solo per pochi micrometri nel materiale, per questo motivo sono necessari diversi impulsi con alte frequenze di ripetizione per forare efficacemente il materiale, generare calore a livello locale e infine creare un effetto di saldatura micro-profonda.

Si forma solo una piccola massa fusa, il che garantisce che i materiali saldati si mescolino solo in minima parte. Vengono piuttosto spinti l'uno contro l'altro formando una forte connessione meccanica, particolarmente importante per saldare materiali diversi che normalmente sono difficili da assemblare. Forma e frequenza di ripetizione degli impulsi possono controllare la profondità di penetrazione e la dimensione del bagno fuso. È così possibile ottenere grandi profondità di saldatura con diametro ridotto.

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A cosa si addice la saldatura a nanosecondi?

Materiali

La saldatura a nanosecondi è indicata per una grande varietà di metalli. È anche possibile assemblare combinazioni di metalli differenti, considerate non saldabili con i procedimenti di saldatura convenzionali. Questo rende il procedimento ideale per applicazioni in vari settori industriali, dalla produzione di elettronica alla tecnica medicale.

Metalli

  • Acciaio (compresi acciaio al carbonio, acciaio inox e acciaio legato)
  • Alluminio
  • Rame
  • Ottone
  • Titanio
  • Nichel e leghe di nichel
  • Zinco

Materiali o componenti sensibili

  • Fogli
  • Batterie
Spessore del materiale

Nella saldatura a nanosecondi, lo spessore dei materiali fisici utilizzati è tipicamente compreso tra 0,05 e 1 mm. Con potenze laser più elevate e a seconda del materiale, è possibile ottenere anche spessori maggiori.

Requisiti del giunto di saldatura

La saldatura a nanosecondi utilizza una guida del raggio laser controllata da uno scanner, che garantisce la massima flessibilità possibile durante l'assemblaggio. I giunti di sovrapposizione sono prevalentemente saldati e si possono realizzare diverse geometrie del giunto di saldatura a seconda dello scanner selezionato.

Campi di applicazione della saldatura a nanosecondi

Contatti elettrici nell'industria elettronica

Un'importante area di applicazione della saldatura a nanosecondi è l'assemblaggio di celle di batterie standard in pacchi più grandi per tutti i tipi di macchine utensili elettriche, aspirapolvere, biciclette elettriche e veicoli elettrici, nonché la produzione di contatti per circuiti stampati flessibili, come i collegamenti a spina nell'industria dell'elettronica di consumo.

Giunzioni intermetalliche nella produzione di batterie per l'industria automobilistica

Nell'industria automobilistica, la saldatura a nanosecondi svolge un ruolo importante nelle giunzioni intermetalliche, ad esempio nella produzione di batterie. Come elettrodi vengono utilizzati fogli di rame e alluminio estremamente sottili (circa 6-14 µm di spessore). Fungono da fogli di supporto per il materiale attivo sia nell'anodo che nel catodo. Queste pellicole vengono saldate insieme disponendole in pile o bobine, in genere con 30-60 strati per ogni anodo e ogni catodo. I nostri laser consentono un accesso unilaterale al materiale da lavorare, facilitando la lavorazione.

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Saldatura a nanosecondi in azione

Mike Poulter, il nostro esperto di saldatura a nanosecondi, illustra i vantaggi e le potenzialità di questa tecnologia.

Disponiamo di laser e sistemi laser idonei per la saldatura a nanosecondi

TruPulse nano

La serie TruPulse nano offre opzioni per produttività e qualità. Con una potenza media di soli 70 W possono essere svolti molti ordini di saldatura nel settore delle lamiere sottili. I laser TruPulse nano sono moduli integrabili e pertanto vengono utilizzati di norma con ottiche a scanner e relativi hardware e software di controllo.

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