Nova tecnologia laser permite soldagem de peças espessas

Civan está colaborando com a AMET Inc. para desenvolver um sistema de soldagem a laser pronto para uso para metais espessos. Foto cortesia Civan Lasers

A tecnologia laser de feixe dinâmico (DBL) permite a soldagem em passagem única de peças metálicas de 25 a 50 milímetros de espessura. A tecnologia dá aos engenheiros mais controle sobre um conjunto mais amplo de parâmetros de soldagem. Foto cortesia Civan Lasers

Um processo comum para soldagem de peças metálicas espessas é a soldagem por arco submerso (SAW). Normalmente, o SAW e outros processos exigem o chanfro das peças para dar à tocha acesso à raiz da junta. O processo multipasse requer alta entrada de calor para a soldagem e pode gerar uma grande zona afetada pelo calor (HAZ) juntamente com distorção.

Uma nova tecnologia laser desenvolvida pelo fabricante israelense Civan Lasers promete superar essas limitações. O laser de feixe dinâmico (DBL) da empresa permite a soldagem em passagem única de peças metálicas de 25 a 50 milímetros de espessura. Operando em frequências de megahertz e potências que variam de 7 a 28 quilowatts, a tecnologia dá aos engenheiros mais controle sobre um conjunto mais amplo de parâmetros de soldagem.

Os lasers da Civan são baseados na tecnologia de combinação de feixe coerente (CBC) e de matriz óptica em fase (OPA). Com o CBC, a amplificação paralela de um único sinal inicial permite a recombinação coerente, aumentando a potência de saída a um grau não obtido por amplificadores em série. OPA regula individualmente a fase de uma matriz de saída 2D. Esta é a tecnologia chave por trás da modelagem de feixe, correção de feixe ativo, direção de foco e outros recursos de desempenho.

Com a tecnologia da Civan, os engenheiros podem projetar qualquer formato de feixe arbitrário por meio de um software fácil de usar. Os engenheiros podem construir e enviar um novo formato de feixe para o laser em minutos. Os engenheiros também podem controlar a frequência do feixe. O formato do feixe é criado oscilando rapidamente o feixe e em frequências de até 50 megahertz. Os engenheiros podem criar formas de feixe complexas que combinam movimentos estáticos e dinâmicos para maior controle sobre a poça de fusão. A direção de foco rápido permite que os engenheiros alterem rápida e continuamente o ponto de foco do laser em até 20 milímetros durante a soldagem, de modo que o feixe simule a ação de uma serra vertical. Isso dá aos engenheiros mais controle sobre a dinâmica do buraco de fechadura e da poça de fusão, e é especialmente eficaz para soldagem de materiais sensíveis a trincas.

“Esses recursos permitem novas aplicações para lasers”, explica Eyal Shekel, Ph.D., CEO da Civan. “Os DBLs são semelhantes à tecnologia de feixe de elétrons em sua capacidade de oscilar o feixe em regimes de megahertz. No entanto, os DBLs podem fazer isso sem a necessidade de um ambiente de vácuo.”

As capacidades exclusivas do DBL permitem pela primeira vez a soldagem a laser de metais espessos, trazendo todas as vantagens do laser para peças metálicas com espessura de 15 a 50 milímetros. Essas vantagens incluem a eliminação da necessidade de chanfro e a redução da ZTA e da distorção, juntamente com velocidades de soldagem mais altas.

Além disso, a plataforma DBL facilita o teste rápido de diferentes formatos e frequências de feixe para definir o processo ideal para soldas de alta qualidade. Os engenheiros podem realizar diversos testes em um breve período de tempo e ver os resultados rapidamente. Ao alterar uma condição de cada vez, os engenheiros podem identificar a forma, a frequência e a taxa de avanço ideais para a solda mais forte, com respingos e porosidade mínimos, independentemente da aplicação.

Civan está colaborando com a AMET Inc. para desenvolver um sistema de soldagem a laser pronto para uso para metais espessos. Com sede em Rexburg, ID, a AMET projeta e fabrica sistemas de soldagem automatizados. O projeto ganhou uma bolsa da Fundação Binacional de Pesquisa e Desenvolvimento Industrial Israel-EUA, que visa apoiar a colaboração entre empresas israelenses e norte-americanas.

O projeto começou em março de 2022 e as empresas entregarão o primeiro sistema em fevereiro de 2023. O sistema será produzido na fábrica da AMET em Idaho. Paralelamente à construção da máquina, a Civan está desenvolvendo processos de soldagem em seu laboratório de aplicação em Jerusalém. A Civan já demonstrou capacidade de soldar peças com 25 milímetros de espessura, e a empresa pretende ter um processo para soldar peças com 50 milímetros de espessura até o final de 2022.