La nouvelle technologie laser permet le soudage de pièces épaisses

Civan collabore avec AMET Inc. pour développer un système de soudage laser clé en main pour les métaux épais. Photo gracieuseté de Civan Lasers

La technologie laser à faisceau dynamique (DBL) permet le soudage en un seul passage 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 gracieuseté de Civan Lasers

Un procédé courant pour souder des pièces métalliques épaisses est le soudage à l’arc submergé (SAW). En règle générale, le SAW et d'autres processus nécessitent de biseauter les pièces pour permettre à la torche d'accéder à la racine du joint. Le processus multi-passes nécessite un apport de chaleur élevé dans la construction soudée et peut générer une grande zone affectée thermiquement (ZAT) 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 un seul passage de pièces métalliques de 25 à 50 millimètres d'épaisseur. Fonctionnant à des fréquences mégahertz et à des puissances 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 à commande de phase (OPA). Avec CBC, l'amplification parallèle d'un signal de graine unique permet une recombinaison cohérente, augmentant la puissance de sortie à un degré impossible à obtenir avec des amplificateurs en série. OPA régule individuellement la phase d'un tableau de sortie 2D. Il s’agit de la technologie clé derrière la mise en forme du faisceau, la correction du faisceau en direct, l’orientation 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 par une oscillation rapide du faisceau et à des fréquences allant jusqu'à 50 mégahertz. Les ingénieurs peuvent créer des formes de faisceaux complexes combinant 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 continuellement le point focal 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 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 incluent 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 plateforme DBL facilite le test rapide de 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 sur une courte période et voir rapidement les résultats. En modifiant une condition à la fois, les ingénieurs peuvent identifier la forme, la fréquence et la vitesse d'avance idéales pour la soudure la plus résistante, avec un minimum de projections et de porosité, quelle que soit l'application.

Civan collabore avec AMET Inc. pour développer un système de soudage laser clé en main pour les métaux épais. Basée 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 industriel, 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 d'AMET en 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 procédé permettant de souder des pièces de 50 millimètres d'épaisseur d'ici fin 2022.