Nova tecnologia a laser permite a soldagem de peças grossas

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

A tecnologia laser de feixe dinâmico (DBL) permite a soldagem de 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 cedida por Civan Lasers

Um processo comum para soldagem de peças metálicas espessas é a soldagem por arco submerso (SAW). Normalmente, o SAW e outros processos requerem o chanfro das peças de trabalho para permitir que a tocha tenha 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) junto com distorção.

Uma nova tecnologia de laser desenvolvida pelo fabricante israelense Civan Lasers promete superar essas limitações. O laser de feixe dinâmico (DBL) da empresa permite a soldagem de passagem única de peças metálicas de 25 a 50 milímetros de espessura. Operando em frequências de megahertz e potência variando de 7 a 28 quilowatts, a tecnologia oferece 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 matriz óptica em fase (OPA). Com o CBC, a amplificação paralela de um único sinal de semente permite uma recombinação coerente, aumentando a potência de saída a um grau inatingível por amplificadores em série. OPA regula individualmente a fase de uma matriz de saída 2D. Esta é a principal tecnologia por trás da modelagem de feixe, correção de feixe ao vivo, direcionamento 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 carregar uma nova forma de feixe para o laser em minutos. Os engenheiros também podem controlar a frequência do feixe. A forma do feixe é criada pela oscilação rápida do feixe e em frequências de até 50 megahertz. Os engenheiros podem criar formas de vigas complexas que combinam movimento estático e dinâmico 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 um quebra-cabeças. Isso dá aos engenheiros mais controle sobre a dinâmica do buraco da fechadura e da poça de fusão e é especialmente eficaz para soldar 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 exigir um ambiente de vácuo".

Os recursos exclusivos do DBL permitem a soldagem a laser de metais espessos pela primeira vez, trazendo todas as vantagens do laser para peças metálicas que variam de 15 a 50 milímetros de espessura. Essas vantagens incluem a eliminação da necessidade de chanfro e a redução do HAZ e da distorção, juntamente com velocidades de soldagem mais altas.

Além disso, a plataforma DBL facilita o teste rápido de diferentes formas e frequências de vigas para definir o processo ideal para soldas de alta qualidade. Os engenheiros podem realizar uma infinidade de 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 alimentação ideais para a solda mais forte, com respingos e porosidade mínimos, independentemente da aplicação.

A 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 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 a 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.