La saldatura laser a fascio (LBW) usa un fascio laser focalizzato per fondere e unire i metalli. Poiché il calore è molto concentrato, la LBW può offrire alta velocità, una zona termicamente alterata (HAZ) ridotta (l'area accanto al cordone che si scalda), meno deformazioni e una cucitura pulita—soprattutto su lamiere di spessore sottile o medio.
La LBW ha due principali modalità di saldatura: modalità a conduzione e modalità keyhole (a foro di chiave). La modalità dipende soprattutto dalla densità di potenza (quanta potenza è “concentrata” nel punto del fascio).
Questa guida è pensata per officine conto terzi, carpenterie e team di produzione. Spiega come funziona la LBW, quali impostazioni contano di più, come risolvere i difetti più frequenti e come scegliere tra sistemi portatili e robotizzati.
Video: dimostrazione e spiegazione della saldatura laser a fascio.
Punti chiave
- Conduzione vs keyhole è una scelta di “densità di potenza”: in conduzione si fonde la superficie e la profondità aumenta soprattutto per conduzione del calore; il keyhole si forma quando il fascio è abbastanza intenso da vaporizzare una piccola parte del metallo e creare un micro-canale che consente una saldatura più profonda.
- La maggior parte dei difetti nasce da una “finestra di processo” troppo stretta: porosità, sottosquadro, bassa resistenza e cattivo colore indicano spesso che l'equilibrio tra potenza, velocità, fuoco, gas e wobble non è stabile.
- Accoppiamento e pulizia contano moltissimo: la LBW è spesso meno tollerante a fessure, superfici sporche e schermature instabili rispetto a molti processi ad arco.
- Il wobble (oscillazione) è uno strumento molto efficace: aiuta a controllare la larghezza del cordone e, in molti casi, rende il processo più tollerante a piccole variazioni di gap.
- La scelta dell'attrezzatura dipende dal flusso di lavoro: il portatile è flessibile; il robotizzato è ripetibile ed è migliore per volumi elevati.
1) Che cos'è la saldatura laser a fascio (LBW)?
La saldatura laser a fascio è un processo di saldatura per fusione. Un laser viene focalizzato lungo la linea di giunzione. Il metallo fonde e, mentre il fascio avanza, il bagno di fusione si raffredda e solidifica formando il cordone.
La differenza principale rispetto a molte saldature ad arco è la “forma” del calore: un laser può concentrare molta energia in un punto molto piccolo. Per questo la LBW può saldare velocemente e limitare la diffusione del calore.
In molte fabbriche la LBW si esegue con sistemi di saldatura laser in fibra. Il fascio viene trasportato tramite fibra fino alla testa di saldatura e poi focalizzato con lenti. Molte teste supportano anche il wobble/oscillazione e consentono di salvare “ricette” di parametri.
Dove si usa di più la LBW
La LBW è ideale quando servono velocità, basse deformazioni e qualità stabile:
- Carpenteria e lavorazione lamiera (carter, quadri, staffe)
- Componenti automotive e trasporti
- Strutture e assiemi aerospaziali
- Parti metalliche per elettronica e assemblaggi di precisione
- Linee produttive con robot o portali
2) Conduzione vs Keyhole: due modalità di saldatura
La LBW lavora in due modalità principali. La modalità dipende dalla densità di potenza (potenza divisa per l'area dello spot del fascio sul pezzo). In parole semplici: uno spot più piccolo o una potenza più alta aumentano la densità di potenza.
Modalità a conduzione (fusione superficiale)
In conduzione il fascio fonde la superficie e il calore si diffonde verso il basso. Questi cordoni sono spesso più larghi e più superficiali. È utile quando si vuole un aspetto più “morbido” e non serve una grande penetrazione.
Modalità keyhole (saldatura profonda)
In keyhole il fascio è abbastanza intenso da far vaporizzare una piccola parte di metallo, creando un micro-canale (keyhole). L'energia entra più in profondità e il cordone può diventare stretto e profondo.
Cosa significa in officina
- Lamiere sottili + alta velocità: spesso si usa il keyhole per ottenere penetrazione a velocità produttive.
- Cordoni estetici: la conduzione può essere preferibile quando si vuole un cordone superficiale e uniforme.
- Conta la stabilità: il keyhole è potente ma più sensibile. Se diventa instabile, possono comparire porosità, spruzzi o penetrazione irregolare.
3) LBW in 60 secondi: il processo, in semplice
Ecco la LBW in passaggi chiari:
- Generare il fascio: la sorgente laser produce la potenza.
- Trasportare il fascio: la fibra porta il fascio alla testa di saldatura.
- Focalizzare il fascio: le lenti creano uno spot piccolo sul giunto.
- Creare il bagno di fusione: conduzione o keyhole dipendono dalla densità di potenza.
- Proteggere il cordone: il gas di protezione aiuta a ridurre ossidazione e difetti.
- Muoversi in modo stabile: una traiettoria regolare (a mano o con robot) rende il cordone più consistente.
- Solidificare: il bagno si raffredda e forma il cordone finale.
Quasi tutte le modifiche di parametro (potenza, velocità, fuoco, gas, wobble, filo) cambiano una cosa: quanto è stabile il bagno di fusione e che forma assume.
4) Le 6 impostazioni che controllano la qualità del cordone
Molte officine cercano “l'impostazione perfetta”. In realtà, la LBW è un equilibrio. L'obiettivo è una zona stabile (sweet spot) in cui il bagno resta regolare e il cordone è uniforme.
Impostazione 1 — Potenza laser (e quanto è concentrata)
Cosa cambia: quanta energia si eroga al secondo. Insieme alla dimensione dello spot, determina la densità di potenza.
Se è troppo alta: bruciatura/passante (su lamiere sottili), spruzzi, sottosquadro, forte discolorazione.
Se è troppo bassa: cordone debole, mancata fusione, penetrazione insufficiente.
Regola rapida: se serve più penetrazione, non aumentare solo la potenza—prima verifica velocità e fuoco.
Impostazione 2 — Velocità di avanzamento
Cosa cambia: energia per unità di lunghezza del cordone.
Troppo lenta: più calore, cordone più largo, maggiore rischio di discolorazione e deformazioni.
Troppo veloce: scarsa fusione e penetrazione ridotta.
Regola rapida: piccole variazioni di velocità risolvono molti problemi sulle lamiere sottili.
Impostazione 3 — Posizione del fuoco
Cosa cambia: dimensione dello spot in superficie e quindi densità di potenza.
Fuoco troppo in profondità: più penetrazione, ma maggiore rischio di passante su lamiere sottili.
Fuoco sopra la superficie: cordone più largo e più superficiale; può apparire buono ma indebolire la radice.
Regola rapida: usa sempre lo stesso metodo di riferimento per impostare il fuoco (coerenza = ripetibilità).
Impostazione 4 — Gas di protezione (tipo + portata + distanza ugello)
Cosa cambia: ossidazione (colore), qualità superficiale e, spesso, rischio di porosità.
Un'erogazione gas scadente si vede spesso come: cordone nero/blu, superficie ruvida, più spruzzi o risultati instabili.
Regola rapida: considera il gas un vero parametro di processo. Mantieni la portata stabile ed evita turbolenze.
Esempio: su molti inox sottili si usa azoto come protezione con una portata intorno a ≥ 20 L/min come punto di partenza (serve comunque testare sul proprio giunto).
Impostazione 5 — Wobble / oscillazione (micro-movimento rapido del fascio)
Per wobble si intende un piccolo movimento del fascio (ad esempio cerchi o oscillazione laterale) durante la saldatura.
Cosa cambia: larghezza cordone, distribuzione del calore e, spesso, tolleranza a piccole variazioni di gap.
Troppo stretto: più sensibile al fit-up; il processo diventa “tagliente” e poco tollerante.
Troppo ampio: si può perdere penetrazione e resistenza.
Regola rapida: usa il wobble per ampliare la finestra stabile prima di continuare ad aumentare la potenza.
Impostazione 6 — Alimentazione filo (quando serve riempimento o rinforzo)
Il filo aggiunge metallo d'apporto. Aiuta quando ci sono piccoli gap o quando serve un cordone più pieno e resistente.
Troppo filo: cordone alto, bagnabilità scarsa, superficie disordinata.
Troppo poco filo: sottoriempimento, rinforzo insufficiente, bassa tolleranza ai gap.
Regola rapida: il filo va bilanciato con potenza e velocità. Trattali come un pacchetto unico.
5) Regole di accoppiamento (fit-up): perché in officina la saldatura fallisce
Spesso i problemi LBW non dipendono dal laser, ma dal giunto: gap, disallineamento, sporco e gas instabile.
Regola 1: controlla il gap prima di inseguire la potenza
Se il gap cambia lungo la giunzione, il bagno deve “ponteggiare” condizioni diverse. Questo porta spesso a:
- penetrazione irregolare
- sottosquadro
- mancata fusione
- zone di porosità
Il wobble aiuta in molti casi, ma non sostituisce una buona preparazione del giunto.
Regola 2: pulisci vicino al momento della saldatura
Olio, vernici, ossidi e umidità possono generare difetti. Con l'alluminio la pulizia è ancora più importante.
Regola 3: rendi costante la forma del bordo
Bave e bordi irregolari creano micro-gap e instabilità di processo.
Regola 4: considera il serraggio parte del processo
Il serraggio mantiene l'allineamento e riduce i movimenti dovuti al calore. Inoltre rende i risultati più ripetibili.
6) Note per materiale (inox / acciaio al carbonio / alluminio / zincato)
Acciaio inox (304/316 e simili)
L'inox è spesso un ottimo candidato per la LBW. Con schermatura stabile e parametri corretti si ottengono cordoni puliti e buona resistenza.
Suggerimento semplice: se vedi molta discolorazione, controlla l'erogazione del gas e riduci il calore in eccesso (velocità e wobble contano spesso più di “più potenza”).
Finestra di avvio rapida per inox
- Gas di protezione: N2 ≥ 20 L/min (punto di partenza)
- Fuoco: 0 mm (in superficie) come riferimento iniziale comune
- Larghezza wobble: aumenta gradualmente all'aumentare dello spessore
Valida sempre su tipo di giunto, attrezzaggio e requisiti di resistenza/estetica.
Acciaio al carbonio / dolce
L'acciaio al carbonio di solito si salda bene in LBW. Conta la stabilità del gas e del movimento. Alcuni gradi possono essere sensibili alle variazioni termiche nella HAZ: se hai requisiti stringenti, testa e verifica i risultati.
Alluminio (serie 1xxx/3xxx/5xxx/6xxx)
L'alluminio è spesso più difficile perché riflette di più il laser e conduce velocemente il calore. È anche sensibile a ossidi e contaminazione, quindi la porosità è più frequente.
Regola semplice: se il problema principale è la porosità, sistema prima la “parte iniziale”: pulizia e gas stabile. Poi usa fuoco e wobble per ampliare la finestra stabile prima di continuare ad aumentare la potenza.
Lamiera zincata (acciaio rivestito di zinco)
La lamiera zincata si può saldare, ma il comportamento dello zinco rende il processo più sensibile. Usa una buona ventilazione, testa i parametri e valida la qualità per il tuo rivestimento e giunto.
7) Un approccio migliore: definire una “finestra di processo”
Una LBW di alta qualità non è una ricetta magica: è un intervallo stabile di parametri che funziona per una famiglia di pezzi.
- Definisci il giunto: sovrapposto/testa/angolo, tolleranza al gap e requisiti di resistenza/aspetto.
- Scegli la modalità: conduzione per cordoni superficiali/estetici; keyhole per penetrazione e velocità.
- Parti da una base: potenza, velocità, fuoco, gas, wobble e filo (se serve).
- Esegui un piano test ridotto: cambia una sola variabile per volta e registra i risultati.
- Blocca attrezzaggi e pulizia: trattali come parte della ricetta.
- Salva le ricette: conserva alcuni set di parametri collaudati per gli spessori più comuni.
8) Problemi comuni e correzioni rapide (checklist)
Usa questa sezione come guida quotidiana di troubleshooting: sintomo → causa probabile → correzione rapida.
1) Porosità (fori all'interno del cordone)
Sintomo: micro-fori, bolle, bassa resistenza.
Cause probabili: superficie contaminata, gas instabile, keyhole instabile.
Correzioni rapide: pulisci più vicino al momento della saldatura; stabilizza il gas; regola velocità/fuoco/wobble per ampliare la finestra stabile.
2) Mancata fusione / cordone debole
Sintomo: “sembra saldato” ma fallisce ai test.
Cause probabili: energia insufficiente sul giunto, velocità troppo alta, fuoco errato, fit-up scarso.
Correzioni rapide: rallenta leggermente; ricontrolla il fuoco; migliora il fit-up; usa il filo se i gap sono inevitabili.
3) Sottosquadro (scanalatura ai bordi del cordone)
Cause probabili: densità di energia troppo alta o bilanciamento errato tra potenza e velocità.
Correzioni rapide: riduci l'apporto termico (piccolo aumento di velocità o variazione del fuoco); abbina la larghezza wobble allo spessore.
4) Discolorazione marcata / cordone nero
Cause probabili: gas non protegge bene il bagno, troppo calore, superficie sporca.
Correzioni rapide: stabilizza portata/distanza ugello; aumenta leggermente la velocità; migliora la pulizia.
5) Spruzzi / cordone instabile
Cause probabili: keyhole instabile, avanzamento irregolare, ottiche contaminate.
Correzioni rapide: riequilibra potenza/velocità/fuoco; usa il wobble per stabilizzare; migliora la stabilità del movimento; controlla le ottiche.
9) Portatile vs robotizzato: come scegliere
La scelta diventa semplice con una domanda: ci serve flessibilità o produzione ripetibile?
Opzione A: Saldatura laser portatile (lavoro flessibile)
I sistemi portatili sono adatti a pezzi diversi, molte postazioni, piccoli lotti, riparazioni e lavori che cambiano spesso.
Quando vince il portatile: serve flessibilità e rapidità di impiego.
Opzione B: Saldatura laser robotizzata / 3D (produzione ripetibile)
La saldatura robotizzata offre velocità di avanzamento stabile, percorso costante e qualità ripetibile su serie lunghe.
Quando vince il robot: servono output costante, volumi e tempo ciclo prevedibile.
Opzione C: Piattaforme portatili multifunzione
Alcune officine preferiscono una piattaforma portatile che supporti anche pulizia o taglio per un flusso di lavoro più semplice.
10) Sicurezza e consigli per la produzione
La saldatura laser industriale usa spesso laser ad alta potenza. La sicurezza è obbligatoria: usa occhiali protettivi adeguati, un'area controllata e procedure corrette.
Per stabilità produttiva, costruisci un sistema ripetibile: pulizia costante, serraggio costante, erogazione gas stabile e ricette salvate.
11) FAQ
D1: Che cos'è la saldatura laser a fascio (LBW)?
È un metodo di saldatura che usa un fascio laser focalizzato per fondere e unire i metalli lungo una giunzione.
D2: Qual è la differenza tra conduzione e keyhole?
La conduzione fonde la superficie con penetrazione ridotta. Il keyhole si forma a densità di potenza più alta e consente una penetrazione maggiore.
D3: Perché i cordoni diventano neri?
Di solito il gas di protezione non è stabile, l'apporto termico è troppo alto o la superficie è sporca.
D4: Perché l'alluminio è più soggetto a porosità?
Perché l'alluminio è sensibile a ossidi e contaminazione, e la sua finestra di processo può essere stretta. Pulizia e gas stabile aiutano molto.
D5: Quando usare il wobble?
Quando serve un cordone più largo, un processo più stabile o maggiore tolleranza a piccoli gap.
D6: Quando usare l'alimentazione filo?
Quando serve riempire un gap o aumentare il rinforzo, soprattutto se il fit-up non è perfetto.
D7: Portatile vs robotizzato—cosa decide?
Il portatile è flessibile. Il robotizzato è ripetibile ed è migliore per la produzione in volume.
