Nueva tecnología láser permite soldar piezas gruesas

Civan está colaborando con AMET Inc. para desarrollar un sistema de soldadura láser llave en mano para metales gruesos. Foto cortesía de Civan Láseres

La tecnología de haz láser dinámico (DBL) permite la soldadura de una sola pasada de piezas metálicas de 25 a 50 milímetros de espesor. La tecnología brinda a los ingenieros más control sobre un conjunto más amplio de parámetros de soldadura. Foto cortesía de Civan Láseres

Un proceso común para soldar piezas metálicas gruesas es la soldadura por arco sumergido (SAW). Por lo general, SAW y otros procesos requieren biselar las piezas de trabajo para permitir que la antorcha acceda a la raíz de la junta. El proceso de varias pasadas requiere un alto aporte de calor a la soldadura y puede generar una gran zona afectada por el calor (HAZ) junto con distorsión.

Una nueva tecnología láser desarrollada por el fabricante israelí Civan Lasers promete superar esas limitaciones. El láser de haz dinámico (DBL) de la empresa permite la soldadura de una sola pasada de piezas metálicas de 25 a 50 milímetros de espesor. Operando a frecuencias de megahercios y potencias que van de 7 a 28 kilovatios, la tecnología brinda a los ingenieros más control sobre un conjunto más amplio de parámetros de soldadura.

Los láseres de Civan se basan en tecnología de combinación de haz coherente (CBC) y matriz en fase óptica (OPA). Con CBC, la amplificación paralela de una sola señal semilla permite una recombinación coherente, aumentando la potencia de salida hasta un grado imposible de obtener con los amplificadores en serie. OPA regula individualmente la fase de una matriz de salida 2D. Esta es la tecnología clave detrás de la conformación del haz, la corrección del haz en vivo, la dirección del enfoque y otras capacidades de rendimiento.

Con la tecnología de Civan, los ingenieros pueden diseñar cualquier forma de haz arbitraria a través de un software fácil de usar. Los ingenieros pueden construir y cargar una nueva forma de rayo al láser en cuestión de minutos. Los ingenieros también pueden controlar la frecuencia del haz. La forma del haz se crea moviendo rápidamente el haz y a frecuencias de hasta 50 megahercios. Los ingenieros pueden crear formas de haz complejas que combinan movimiento estático y dinámico para un mayor control sobre el baño de fusión. La dirección de enfoque rápido permite a los ingenieros cambiar rápida y continuamente el punto de enfoque del láser hasta 20 milímetros durante la soldadura, de modo que el haz simula la acción de una sierra de vaivén. Esto les da a los ingenieros más control sobre la dinámica del ojo de la cerradura y del baño de fusión, y es especialmente efectivo para soldar materiales sensibles a las grietas.

"Estas capacidades permiten nuevas aplicaciones para láseres", explica Eyal Shekel, Ph.D., CEO de Civan. "Los DBL son similares a la tecnología de haces de electrones en su capacidad de oscilar el haz en regímenes de megahercios. Sin embargo, los DBL pueden hacerlo sin necesidad de un entorno de vacío".

Las capacidades únicas del DBL permiten la soldadura láser de metal grueso por primera vez, brindando todas las ventajas del láser a piezas metálicas que van desde 15 a 50 milímetros de espesor. Estas ventajas incluyen la eliminación de la necesidad de biselar y reducir la HAZ y la distorsión junto con velocidades de soldadura más altas.

Además, la plataforma DBL facilita probar rápidamente diferentes formas y frecuencias de haz para definir el proceso óptimo para soldaduras de alta calidad. Los ingenieros pueden realizar una multitud de pruebas en un breve período de tiempo y ver los resultados rápidamente. Al cambiar una condición a la vez, los ingenieros pueden identificar la forma, la frecuencia y la velocidad de avance ideales para la soldadura más resistente, con salpicaduras y porosidad mínimas, independientemente de la aplicación.

Civan está colaborando con AMET Inc. para desarrollar un sistema de soldadura láser llave en mano para metales gruesos. Con sede en Rexburg, ID, AMET diseña y fabrica sistemas de soldadura automatizados. El proyecto ganó una subvención de la Fundación Binacional de Investigación y Desarrollo Industrial Israel-Estados Unidos, cuyo objetivo es apoyar la colaboración entre empresas israelíes y estadounidenses.

El proyecto comenzó en marzo de 2022 y las empresas entregarán el primer sistema en febrero de 2023. El sistema se producirá en la fábrica de AMET en Idaho. Paralelamente a la construcción de la máquina, Civan está desarrollando procesos de soldadura en su laboratorio de aplicaciones en Jerusalén. Civan ya ha demostrado la capacidad de soldar piezas de 25 milímetros de espesor, y la compañía apunta a tener un proceso para soldar piezas de 50 milímetros de espesor para fines de 2022.

La tecnología también se muestra prometedora al soldar materiales livianos, como aluminio serie 6XXX, aluminio fundido a presión, placas de enfriamiento de baterías para vehículos eléctricos (EV) y horquillas de cobre para motores EV.

Para obtener más información sobre la tecnología láser, visite el sitio web de Civan aquí. Para obtener más información sobre los sistemas de soldadura automatizados, visite el sitio web de AMET aquí.