La nuova tecnologia laser consente la saldatura di parti spesse

Civan sta collaborando con AMET Inc. per sviluppare un sistema di saldatura laser chiavi in ​​mano per metalli spessi. Foto per gentile concessione di Civan Lasers

La tecnologia Dynamic Beam Laser (DBL) consente la saldatura a passaggio singolo di parti metalliche di spessore compreso tra 25 e 50 millimetri. La tecnologia offre agli ingegneri un maggiore controllo su una serie più ampia di parametri di saldatura. Foto per gentile concessione di Civan Lasers

Un processo comune per la saldatura di parti metalliche spesse è la saldatura ad arco sommerso (SAW). In genere, la lavorazione SAW e altri processi richiedono la smussatura dei pezzi per consentire alla torcia di accedere alla radice del giunto. Il processo multi-passaggio richiede un elevato apporto di calore alla saldatura e può generare un'ampia zona termicamente alterata (HAZ) insieme a distorsioni.

Una nuova tecnologia laser sviluppata dal produttore israeliano Civan Lasers promette di superare queste limitazioni. Il laser a raggio dinamico (DBL) dell'azienda consente la saldatura a passaggio singolo di parti metalliche di spessore compreso tra 25 e 50 millimetri. Operando a frequenze megahertz e potenze comprese tra 7 e 28 kilowatt, la tecnologia offre agli ingegneri un maggiore controllo su una serie più ampia di parametri di saldatura.

I laser di Civan si basano sulla tecnologia CBC (Coherent Beam Combination) e sulla tecnologia OPA (Optical Phased Array). Con CBC, l'amplificazione parallela di un singolo segnale seed consente una ricombinazione coerente, aumentando la potenza di uscita a un livello non ottenibile dagli amplificatori in serie. L'OPA regola individualmente la fase di un array di output 2D. Questa è la tecnologia chiave alla base della modellazione del raggio, della correzione del raggio in tempo reale, del controllo della messa a fuoco e di altre funzionalità prestazionali.

Con la tecnologia Civan, gli ingegneri possono progettare qualsiasi forma di raggio arbitraria tramite un software di facile utilizzo. Gli ingegneri possono costruire e caricare una nuova forma del raggio sul laser in pochi minuti. Gli ingegneri possono anche controllare la frequenza del raggio. La forma del raggio viene creata oscillando rapidamente il raggio e con frequenze fino a 50 megahertz. Gli ingegneri possono creare forme di travi complesse che combinano movimento statico e dinamico per un maggiore controllo sul bagno di fusione. Lo sterzo a messa a fuoco rapida consente agli ingegneri di modificare rapidamente e continuamente il punto di messa a fuoco del laser fino a 20 millimetri durante la saldatura, quindi il raggio simula l'azione di un seghetto alternativo. Ciò offre agli ingegneri un maggiore controllo sulle dinamiche del buco della serratura e del bagno di fusione ed è particolarmente efficace per la saldatura di materiali sensibili alle cricche.

"Queste funzionalità consentono nuove applicazioni per i laser", spiega Eyal Shekel, Ph.D., CEO di Civan. “I DBL sono simili alla tecnologia del fascio di elettroni nella sua capacità di oscillare il fascio a regimi di megahertz. Tuttavia, i DBL possono farlo senza richiedere un ambiente sottovuoto”.

Le capacità uniche del DBL consentono per la prima volta la saldatura laser di metalli spessi, portando tutti i vantaggi del laser su parti metalliche di spessore compreso tra 15 e 50 millimetri. Questi vantaggi includono l'eliminazione della necessità di smussatura e la riduzione della ZTA e della distorsione insieme a velocità di saldatura più elevate.

Inoltre, la piattaforma DBL semplifica il test rapido di diverse forme e frequenze del fascio per definire il processo ottimale per saldature di alta qualità. Gli ingegneri possono condurre una moltitudine di test in un breve periodo di tempo e vedere rapidamente i risultati. Modificando una condizione alla volta, gli ingegneri possono identificare la forma, la frequenza e la velocità di avanzamento ideali per la saldatura più resistente, con spruzzi e porosità minimi, indipendentemente dall'applicazione.

Civan sta collaborando con AMET Inc. per sviluppare un sistema di saldatura laser chiavi in ​​mano per metalli spessi. Con sede a Rexburg, ID, AMET progetta e produce sistemi di saldatura automatizzati. Il progetto ha vinto un finanziamento della Fondazione binazionale israelo-americana per la ricerca e lo sviluppo industriale, che mira a sostenere la collaborazione tra aziende israeliane e statunitensi.

Il progetto è iniziato nel marzo 2022 e le aziende consegneranno il primo sistema nel febbraio 2023. Il sistema sarà prodotto nello stabilimento AMET dell'Idaho. Parallelamente alla costruzione della macchina, Civan sta sviluppando processi di saldatura nel suo laboratorio applicativo a Gerusalemme. Civan ha già dimostrato la capacità di saldare parti di 25 millimetri di spessore e l’azienda punta ad avere un processo per saldare parti di 50 millimetri di spessore entro la fine del 2022.