La nouvelle technologie laser permet le soudage de pièces épaisses

Civan collabore avec AMET Inc. pour développer un système de soudage au laser clé en main pour les métaux épais. Photo publiée avec l'aimable autorisation de Civan Lasers

La technologie laser à faisceau dynamique (DBL) permet le soudage en une seule passe de pièces métalliques de 25 à 50 millimètres d'épaisseur. La technologie donne aux ingénieurs plus de contrôle sur un ensemble plus large de paramètres de soudage. Photo publiée avec l'aimable autorisation de Civan Lasers

Un procédé courant pour souder des pièces métalliques épaisses est le soudage à l'arc submergé (SAW). En règle générale, SAW et d'autres processus nécessitent le biseautage des pièces pour permettre à la torche d'accéder à la racine du joint. Le processus multi-passes nécessite un apport de chaleur élevé à la soudure et peut générer une grande zone affectée par la chaleur (HAZ) ainsi qu'une distorsion.

Une nouvelle technologie laser développée par le fabricant israélien Civan Lasers promet de surmonter ces limitations. Le laser à faisceau dynamique (DBL) de l'entreprise permet le soudage en une seule passe de pièces métalliques de 25 à 50 millimètres d'épaisseur. Fonctionnant à des fréquences mégahertz et une puissance allant de 7 à 28 kilowatts, la technologie donne aux ingénieurs plus de contrôle sur un ensemble plus large de paramètres de soudage.

Les lasers de Civan sont basés sur la technologie de combinaison de faisceaux cohérents (CBC) et de réseau optique en phase (OPA). Avec CBC, l'amplification parallèle d'un signal de départ unique permet une recombinaison cohérente, augmentant la puissance de sortie à un degré impossible à obtenir par des amplificateurs en série. OPA régule individuellement la phase d'un réseau de sortie 2D. Il s'agit de la technologie clé derrière la mise en forme du faisceau, la correction du faisceau en direct, la direction de la mise au point et d'autres capacités de performance.

Grâce à la technologie de Civan, les ingénieurs peuvent concevoir n'importe quelle forme de faisceau arbitraire via un logiciel facile à utiliser. Les ingénieurs peuvent construire et télécharger une nouvelle forme de faisceau vers le laser en quelques minutes. Les ingénieurs peuvent également contrôler la fréquence du faisceau. La forme du faisceau est créée en oscillant rapidement le faisceau et à des fréquences allant jusqu'à 50 mégahertz. Les ingénieurs peuvent créer des formes de faisceaux complexes qui combinent des mouvements statiques et dynamiques pour un meilleur contrôle du bain de fusion. La direction à mise au point rapide permet aux ingénieurs de modifier rapidement et en continu le point de mise au point du laser jusqu'à 20 millimètres pendant le soudage, de sorte que le faisceau simule l'action d'une scie sauteuse. Cela donne aux ingénieurs plus de contrôle sur la dynamique des trous de serrure et des bains de fusion, et c'est particulièrement efficace pour le soudage de matériaux sensibles aux fissures.

« Ces capacités permettent de nouvelles applications pour les lasers », explique Eyal Shekel, Ph.D., PDG de Civan. "Les DBL sont similaires à la technologie des faisceaux d'électrons dans leur capacité à faire osciller le faisceau dans des régimes de mégahertz. Cependant, les DBL peuvent le faire sans nécessiter un environnement sous vide."

Les capacités uniques du DBL permettent pour la première fois le soudage laser de métaux épais, apportant tous les avantages du laser à des pièces métalliques allant de 15 à 50 millimètres d'épaisseur. Ces avantages comprennent l'élimination du besoin de biseautage et la réduction de la ZAT et de la distorsion ainsi que des vitesses de soudage plus élevées.

De plus, la plate-forme DBL permet de tester rapidement différentes formes et fréquences de faisceaux afin de définir le processus optimal pour des soudures de haute qualité. Les ingénieurs peuvent effectuer une multitude de tests en peu de temps et voir rapidement les résultats. En modifiant une condition à la fois, les ingénieurs peuvent identifier la forme, la fréquence et la vitesse d'alimentation idéales pour la soudure la plus solide, avec un minimum de projections et de porosité, quelle que soit l'application.

Civan collabore avec AMET Inc. pour développer un système de soudage au laser clé en main pour les métaux épais. Basé à Rexburg, ID, AMET conçoit et fabrique des systèmes de soudage automatisés. Le projet a remporté une subvention de la Fondation binationale israélo-américaine pour la recherche et le développement industriels, qui vise à soutenir la collaboration entre les entreprises israéliennes et américaines.

Le projet a débuté en mars 2022 et les entreprises livreront le premier système en février 2023. Le système sera produit dans l'usine AMET de l'Idaho. Parallèlement à la construction de la machine, Civan développe des procédés de soudage dans son laboratoire d'application à Jérusalem. Civan a déjà démontré sa capacité à souder des pièces de 25 millimètres d'épaisseur, et l'entreprise vise à disposer d'un processus de soudage de pièces de 50 millimètres d'épaisseur d'ici la fin de 2022.

La technologie s'avère également prometteuse pour le soudage de matériaux légers, tels que l'aluminium de la série 6XXX, l'aluminium moulé sous pression, les plaques de refroidissement de batterie pour les véhicules électriques (VE) et les épingles à cheveux en cuivre pour les moteurs EV.

Pour plus d'informations sur la technologie laser, visitez le site Web de Civan ici. Pour plus d'informations sur les systèmes de soudage automatisés, visitez le site Web d'AMET ici.