La 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 láser de haz dinámico (DBL) permite soldar en una sola pasada 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). Normalmente, SAW y otros procesos requieren biselar las piezas de trabajo para que el soplete tenga acceso a la raíz de la junta. El proceso de múltiples 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 soldar en una sola pasada 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 la tecnología de combinación de haz coherente (CBC) y de matriz óptica en fase (OPA). Con CBC, la amplificación paralela de una única señal semilla permite una recombinación coherente, aumentando la potencia de salida a un grado que no se puede obtener con amplificadores en serie. OPA regula individualmente la fase de una matriz de salida 2D. Esta es la tecnología clave detrás de la configuración 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 mediante un software fácil de usar. Los ingenieros pueden construir y cargar una nueva forma de haz en el láser en cuestión de minutos. Los ingenieros también pueden controlar la frecuencia del haz. La forma del haz se crea oscilando rápidamente el haz y a frecuencias de hasta 50 megahercios. Los ingenieros pueden crear formas de vigas 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 simule la acción de una sierra de calar. Esto les da a los ingenieros más control sobre la dinámica del ojo de cerradura y del baño de fusión, y es especialmente efectivo para soldar materiales sensibles a las grietas.

"Estas capacidades permiten nuevas aplicaciones para los láseres", explica Eyal Shekel, Ph.D., director ejecutivo de Civan. “Los DBL son similares a la tecnología del haz de electrones en su capacidad de hacer 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 por primera vez la soldadura láser de metales gruesos, aportando todas las ventajas del láser a piezas metálicas con un espesor de entre 15 y 50 milímetros. Estas ventajas incluyen la eliminación de la necesidad de biselar y la reducción de la HAZ y la distorsión junto con mayores velocidades de soldadura.

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, frecuencia y velocidad de avance ideales para la soldadura más fuerte, 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 su capacidad para soldar piezas de 25 milímetros de espesor y la empresa pretende tener un proceso para soldar piezas de 50 milímetros de espesor para finales de 2022.

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

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