Problems in laser repair welding of polished surfaces

Problemas en la soldadura de reparación por láser de superficies pulidas

Este artículo presenta los problemas de la soldadura de reparación por láser de las herramientas para el moldeo por inyección de plásticos y metales ligeros. Las herramientas para el moldeo por inyección de los faros de los automóviles se pulen mucho para obtener una calidad deseable de la pieza inyectada. Diferentes metales ligeros, vidrios, elastómeros, termoplásticos y polímeros termoestables se inyectan en la cavidad de la matriz bajo altas presiones, lo que provoca daños en la superficie de la herramienta. La soldadura por láser es la única técnica de soldadura de reparación adecuada debido a la muy limitada pulverización catódica durante la deposición del metal de aportación. El solapamiento de las soldaduras da lugar a una dureza no homogénea de la superficie refabricada. Los resultados han mostrado una fuerte correlación entre la dureza y la ondulación de la superficie tras el pulido final de la superficie soldada de reparación.

INTRODUCCIÓN

El moldeo por inyección es un proceso de fabricación para la producción de piezas mediante la inyección de material fundido a altas presiones y velocidades en la cavidad [1]. El moldeo por inyección se utiliza ampliamente en la producción en serie de piezas de automoción complejas con gran precisión dimensional [2, 3]. El creciente número de componentes moldeados en la mayoría de los productos comerciales actuales ha situado al sector de los moldes en una posición clave en la industria manufacturera mundial [4]. Los elevados costes del utillaje mecánico y el tiempo necesario para la fabricación del nuevo utillaje son dos de los factores más importantes que justifican la refabricación de un utillaje dañado [5]. La vida útil prevista del molde debe ser superior a 100 000 ciclos [6, 7]. Las grietas superficiales y la erosión son los fallos más comunes en los moldes [8, 9]. La soldadura por rayo láser y GTAW se utilizan ampliamente en la refabricación de las herramientas para diferentes propósitos debido a la concentración de energía disponible para la soldadura [10-15].

El valor medio de R_a recomendado en la industria de inyección de plásticos es de 0,05 μm [3]. Ya se publicó que GTAW puede utilizarse como técnica de soldadura adecuada si se elige un metal de aportación y un tratamiento térmico apropiados [15]. La desviación de la dureza debe reducirse para obtener propiedades similares del metal de soldadura, la zona afectada por el calor y el material base. Los moldes de inyección se fabrican normalmente con aceros para herramientas AISI P20, H11 o H13, que deben precalentarse antes de la soldadura debido a su elevado equivalente en carbono [16, 17]. Debido a las superficies altamente pulidas, la elevada temperatura de precalentamiento afecta drásticamente a la oxidación de la superficie. Para preservar las propiedades superficiales de la herramienta, la soldadura por láser pulsado es la única técnica de soldadura de reparación adecuada, con una bibliografía muy limitada sobre los problemas.