La saldatura laser è un processo ad alta densità di energia che richiede precisione assoluta. Se la sorgente laser fornisce la potenza, il gas gioca un ruolo spesso sottovalutato ma determinante per la qualità finale del giunto. In questo articolo analizziamo le differenze tra Argon, Azoto ed Elio, guidandoti nella scelta migliore per la tua produzione. 

 

Perché nella saldatura laser si utilizzano gas 

Nella saldatura laser, l’interazione tra il fascio di luce e il metallo genera temperature elevatissime, portando il materiale a fusione e, in parte, a evaporazione. L’utilizzo dei gas è fondamentale per governare questo processo instabile. 

Le funzioni principali del gas nella saldatura laser sono tre: 

  • Protezione del bagno di fusione: evita che il metallo fuso entri in contatto con l’ossigeno e l’umidità dell’aria, prevenendo ossidazioni e porosità. 
  • Controllo del plasma (Soppressione): soprattutto nei laser a CO2, il vapore metallico ionizzato (plasma) può assorbire o riflettere il fascio laser, riducendone l’efficacia. Il gas aiuta a “spazzare via” o sopprimere questo plasma. 
  • Protezione delle ottiche: il flusso di gas protegge le lenti e i vetrini della testa di saldatura dagli schizzi e dai fumi metallici. 

È importante distinguere tra gas di assistenza (o di processo), che viene spruzzato coassialmente al laser per rimuovere il fuso o proteggere il keyhole, e gas di protezione, che può essere erogato lateralmente o tramite dispositivi “trainanti” per coprire il cordone caldo mentre si raffredda. 

 

Quali gas si usano nella saldatura laser 

Non esiste un gas “universale” per tutte le applicazioni laser. La scelta dipende dalla sorgente laser (CO2 o Stato Solido/Fibra) e dal materiale da saldare. I tre protagonisti sono l’Argon, l’Azoto e l’Elio. 

Argon nella saldatura laser

L’Argon è il gas inerte più diffuso nel mondo della saldatura, ma nel laser il suo comportamento varia in base alla tecnologia utilizzata. 

Proprietà e vantaggi: 

  • È un gas pesante (più pesante dell’aria), il che garantisce un’eccellente copertura del bagno di fusione, “colando” sul pezzo e proteggendolo efficacemente dall’ossidazione. 
  • È la scelta d’elezione per i laser allo stato solido (come i laser a Fibra, Disk o YAG). In questi sistemi, il fascio ha una lunghezza d’onda diversa rispetto al CO2 e non risente del problema del plasma generato dall’Argon. 
  • È economico rispetto all’elio. 

Quali sono i suoi limiti e le sue criticità? 

L’Argon ha un potenziale di ionizzazione relativamente basso (15,7 eV). Nei laser a CO2 ad alta potenza, questo facilita la creazione di una nuvola di plasma che scherma il laser, riducendo la penetrazione e la velocità di saldatura. Per questo, nei vecchi laser CO2, l’Argon puro è spesso sconsigliato. 

Azoto nella saldatura laser

L’azoto (N2) è un gas biatomico spesso usato come alternativa economica, ma non è tecnicamente un gas inerte per tutti i materiali. 

Ecco i suoi vantaggi: 

  • Costo decisamente inferiore rispetto ad Argon ed Elio. 
  • Ottimo per la saldatura di alcuni acciai inossidabili austenitici (serie 300), dove aiuta a mantenere la struttura austenitica e la resistenza alla corrosione. 

Le sue criticità: 

  • Non è inerte ad alte temperature: reagisce formando nitruri che possono rendere fragile la saldatura su alcuni acciai ferritici o leghe sensibili. 
  • È spesso usato più nel taglio laser ad alta pressione (per l’azione meccanica e il raffreddamento) che nella saldatura di alta qualità, a meno che l’applicazione non lo permetta specificamente. 

 

Elio nella saldatura laser 

L’Elio è il gas tecnico per eccellenza per le applicazioni laser più critiche, specialmente con sorgenti a CO2. 

I suoi vantaggi: 

  • Elevatissimo potenziale di ionizzazione (24,5 eV): Questo è il suo “superpotere”. L’elio resiste alla ionizzazione molto meglio dell’Argon, impedendo la formazione del plasma schermante. Questo garantisce che tutta la potenza del laser arrivi sul pezzo. 
  • Alta conducibilità termica: Trasferisce calore in modo efficiente, permettendo cordoni ben stesi e velocità di saldatura elevate (penetrazione “a calice”). 

I suoi limiti: 

  • È molto leggero e volatile: tende a disperdersi rapidamente, richiedendo portate di flusso più elevate per garantire la protezione del bagno. 
  • Il costo elevato ne limita l’uso alle applicazioni dove è strettamente necessario (come i laser CO2 di alta potenza) o in miscela. 

 

Confronto tra argon, azoto ed elio nella saldatura laser 

La scelta del gas impatta direttamente sulla stabilità del processo e sui costi. Ecco un confronto tecnico sintetico: 

Caratteristica  Argon (Ar)  Elio (He)  Azoto (N2) 
Inerzia Chimica  Totale (Inerte)  Totale (Inerte)  Parziale (Reattivo ad alte T) 
Soppressione Plasma  Bassa (Critico per CO2)  Altissima (Ottimo per CO2)  Media 
Costo  Medio  Alto  Basso 
Sorgente Ideale  Laser Fibra / YAG / Disco  Laser CO2  Applicazioni specifiche Inox 
Ionizzazione  15,7 eV  24,5 eV  15,5 eV 

Fonte dati tecnici: Documentazione tecnica Tecnogas/Air Liquide. 

 

Come scegliere il gas giusto per la saldatura laser 

Per individuare la soluzione corretta bisogna incrociare il tipo di sorgente con il materiale. 

In base alla sorgente laser

  • Laser a CO2: è quasi obbligatorio l’uso dell’Elio (o miscele ricche di Elio) per evitare il blocco del fascio causato dal plasma. 
  • Laser a Fibra / Disco / YAG: l’Argon è la scelta standard e più efficiente. Il plasma non interferisce con queste lunghezze d’onda, quindi si può sfruttare l’Argon per la sua ottima protezione e il costo contenuto. 

In base al materiale

  • Acciaio Inox: generalmente Argon o miscele Argon/Elio. L’Azoto è accettabile solo in casi specifici per preservare l’austenite. 
  • Alluminio e Titanio: richiedono gas inerti puri (Argon o Elio). L’Azoto è assolutamente da evitare sul Titanio (forma nitruri duri e fragili, “TiN” color oro). 
  • Acciaio al Carbonio: argon o miscele apposite. 

In base al risultato finale

Se l’obiettivo è la velocità e la penetrazione profonda, l’aggiunta di Elio nelle miscele (es. prodotti LASAL™ 41,) migliora la fluidità del bagno e la forma del cordone. Se la priorità è l’estetica superficiale su bassi spessori, l’Argon puro (su laser fibra) offre risultati eccellenti e puliti. 

 

Sicurezza e gestione dei gas nella saldatura laser 

Lavorare con gas laser richiede attenzione non solo alla qualità del processo ma anche alla sicurezza operativa. 

  • Pressione e impianti: i gas laser come l’azoto possono essere utilizzati ad alte pressioni. È essenziale utilizzare riduttori e impianti di distribuzione certificati e manutenuti regolarmente. (Per informazioni sul nostro reparto tecnico, contattaci!) 
  • Rischio asfissia: Argon, Elio e Azoto sono gas inodori e incolori che, se accumulati in ambienti chiusi, possono ridurre l’ossigeno causando asfissia. È fondamentale garantire una corretta ventilazione dei locali. 
  • Purezza del gas: impurità come umidità o idrocarburi nelle bombole possono danneggiare irreparabilmente le ottiche del laser e contaminare il cordone. L’uso di gas certificati ad alta purezza (es. grado N50 o superiore) è vitale per la longevità della macchina. 

 

Gas saldatura laser: affidati a Tecnogas 

La qualità del gas è parte integrante della macchina laser. Tecnogas, partner di Air Liquide, offre la gamma LASAL™, specificamente formulata per le esigenze dei laser moderni. 

Forniamo Argon, Azoto ed Elio ad altissima purezza, oltre a miscele calibrate per massimizzare le prestazioni delle sorgenti CO2 e Fibra. Grazie alla nostra esperienza tecnica, ti supportiamo non solo nella fornitura, ma anche nella scelta dell’impianto di distribuzione più sicuro ed efficiente per la tua azienda. 

 

FAQ – Domande Frequenti 

Qual è il gas migliore per la saldatura laser a fibra? 

Per i laser a fibra (stato solido), l’Argon è generalmente la scelta migliore perché garantisce ottima protezione a costi inferiori rispetto all’Elio, senza i problemi di plasma tipici dei laser CO2. 

Perché si usa l’elio nei laser a CO2? 

L’elio ha un potenziale di ionizzazione molto elevato che previene la formazione del plasma sopra il bagno di fusione. Senza Elio, il plasma assorbirebbe l’energia del laser CO2, impedendo la saldatura. 

Si può usare l’azoto per saldare il titanio? 

Assolutamente no. L’azoto reagisce con il titanio ad alte temperature formando nitruro di titanio, che rende la saldatura fragile e inutilizzabile. Per il titanio serve Argon o Elio puri. 

Le miscele di gas sono utili nella saldatura laser? 

Sì, le miscele (come Argon+Elio) sono spesso utilizzate per bilanciare i costi e le prestazioni, ottenendo i vantaggi di penetrazione dell’Elio con la protezione dell’Argon.