新しいレーザー技術により厚い部品の溶接が可能に

Civan は AMET Inc. と協力して、厚い金属用のターンキー レーザー溶接システムを開発しています。 写真提供：Civan Lasers

ダイナミック ビーム レーザー (DBL) テクノロジーにより、厚さ 25 ～ 50 ミリメートルの金属部品の 1 パス溶接が可能になります。 この技術により、エンジニアは幅広い溶接パラメータをより詳細に制御できるようになります。 写真提供：Civan Lasers

厚い金属部品を溶接する一般的なプロセスは、サブマージ アーク溶接 (SAW) です。 通常、SAW およびその他のプロセスでは、トーチがジョイントのルートにアクセスできるようにワークピースを面取りする必要があります。 マルチパス プロセスでは溶接部への大量の入熱が必要となり、歪みとともに大きな熱影響部 (HAZ) が発生する可能性があります。

イスラエルのメーカー Civan Lasers が開発した新しいレーザー技術は、これらの限界を克服することを約束します。 同社のダイナミック ビーム レーザー (DBL) は、厚さ 25 ～ 50 ミリメートルの金属部品のシングルパス溶接を可能にします。 この技術はメガヘルツの周波数と 7 ～ 28 キロワットの範囲の電力で動作するため、エンジニアはより広範な溶接パラメータをより詳細に制御できるようになります。

Civan のレーザーは、コヒーレント ビーム結合 (CBC) および光フェーズド アレイ (OPA) テクノロジーに基づいています。 CBC では、単一シード信号の並列増幅によりコヒーレントな再結合が可能になり、直列アンプでは得られないレベルまで出力電力を上昇させます。 OPA は 2D 出力アレイの位相を個別に調整します。 これは、ビーム整形、ライブビーム補正、フォーカスステアリング、その他のパフォーマンス機能の背後にある重要なテクノロジーです。

Civan のテクノロジーを利用すると、エンジニアは使いやすいソフトウェアを介して任意のビーム形状を設計できます。 エンジニアは数分以内に新しいビーム形状を構築してレーザーにアップロードできます。 エンジニアはビーム周波数を制御することもできます。 ビーム形状は、最大 50 メガヘルツの周波数でビームを素早く揺らすことによって作成されます。 エンジニアは、静的動作と動的動作を組み合わせた複雑なビーム形状を作成して、溶融プールをより詳細に制御できます。 高速フォーカスステアリングにより、エンジニアは溶接中にレーザーの焦点を最大 20 ミリメートルまで迅速かつ継続的に変更できるため、ビームはジグソーの動作をシミュレートします。 これにより、エンジニアはキーホールやメルトプールのダイナミクスをより詳細に制御できるようになり、特に亀裂の影響を受けやすい材料の溶接に効果的です。

「これらの機能により、レーザーの新しいアプリケーションが可能になります」と Civan の CEO、Eyal Shekel 博士は説明します。 「DBL は、メガヘルツ領域でビームを揺らす能力という点で電子ビーム技術に似ています。 ただし、DBL は真空環境を必要とせずにこれを行うことができます。」

DBL の独自の機能により、初めて厚い金属のレーザー溶接が可能になり、厚さ 15 ～ 50 ミリメートルの範囲の金属部品にレーザーの利点をすべてもたらします。 これらの利点には、面取りの必要性がなくなり、溶接速度が速くなり、HAZ と歪みが軽減されることが含まれます。

さらに、DBL プラットフォームを使用すると、さまざまなビーム形状と周波数を迅速にテストして、高品質の溶接に最適なプロセスを定義することが簡単になります。 エンジニアは短期間に多数のテストを実行し、結果をすぐに確認できます。 エンジニアは、一度に 1 つの条件を変更することで、用途に関係なく、スパッタと気孔率を最小限に抑えた最も強力な溶接の理想的な形状、周波数、送り速度を特定できます。

Civan は AMET Inc. と協力して、厚い金属用のターンキー レーザー溶接システムを開発しています。 アイダホ州レックスバーグに拠点を置く AMET は、自動溶接システムを設計および製造しています。 このプロジェクトは、イスラエルと米国の企業間の協力を支援することを目的としたイスラエル・米国二国間産業研究開発財団から助成金を獲得した。

このプロジェクトは 2022 年 3 月に開始され、両社は最初のシステムを 2023 年 2 月に納入する予定です。システムは AMET のアイダホ工場で生産されます。 機械の製造と並行して、Civan はエルサレムのアプリケーション ラボで溶接プロセスの開発を行っています。 Civan はすでに厚さ 25 ミリメートルの部品を溶接する能力を実証しており、同社は 2022 年末までに厚さ 50 ミリメートルの部品を溶接するプロセスを確立することを目指しています。