S novom tehnologijom do 70 mm zavarivanja jednim varom

Izraelska kompanija Civan Lasers predstavila je novu lasersku tehnologiju s laserom s dinamičkim snopom. Tehnologija kompanije, koja je specijalizovana za lasere od optičkih vlakana visoke svetlosti I snage, nudi efikasniji I troškovno povoljniji pristup zavarivanju, naročito za grane koje zahtevaju zavarivanje čelika debljine 25–70 mm.

Zavarivanje je još od nekad ključni aspekt mnogobrojnih industrijskih grana, uključujući brodogradnju, vetrogeneratore, nuklearne reaktore, kotlove, parne uređaje i cevi za naftu i gas. Tradicionalne metode zavarivanja, kao što su GMAW (gasno-metalno lučno zavarivanje), SAW (elektrolučno zavarivanje pod praškom) i GMA Laser Hybrid, često su dugotrajne i uzrokuju velik unos toplote, što vodi do velikih toplotom pogođenih zona (HAZ) i upotrebe potrošnog materijala, kao što su punilo za žice i rastvarači.

Kompanija Civan Lasers, osnovana 2008. godine, odlikuje se kao jedini ponuđač lasera s dinamičkim zrakom. Tom tehnologijom proizvođači imaju mogućnost da menjaju oblik, frekvenciju i redosled zraka za dostizanje optimalnih rezultata. Laseri s dinamičkim snopom oklanjaju raspršivanje, povećavaju moć zavarivanja i omogućavaju veće brzine zavarivanja, a istovremeno omogućavaju upravljanje i usmeravanje snopa. Te napredne sposobnosti otvaraju svet novih mogućnosti za različite aplikacije.

Nove funkcije znače nove aplikacije, pri čemu korisnici mogu da oblikuju bilo koji oblik zraka (s Civanovim softverom, koji je jednostavan za upotrebu, kreiraju svoj profil zraka po meri i u nekoliko minuta oblikuju i prenesu novi oblik zraka u laser), nadziru frekvenciju zraka (oblik zraka stvara se brzim nihanjem zraka i može da dosegne frekvenciju do 50 MHz), kreiraju kompleksne oblike zraka (upotrebe više oblika zraka i kreiraju kompleksni oblik koji udružuje statičko i dinamičko kretanje za vrhunski nadzor nad bazenom otopine), brzo usmeravaju izoštravanje (rezanje i zavarivanje dobijaju treću dimenziju s prilagađavanjem dubine izoštravanja za jednostavnu simulaciju efekta mozaika, što je još posebno efikasno kod materiala osetljivih na naprsline).

Jednovarni varovi od 25 mm do 70 mm.

Tradicionalna tehnologija laserskog zavarivanja može da bez obrade u vakuumskem okruženju dostiže najvišu penetraciju samo nešto više od 15 mm. Ali s tehnologijom optičkog faznog polja (OPA), koja je bila komercijalizovana u laseru s dinamičkim snopom, ta ograničenja nisu više prepreka.

Dinamički laseri s dinamičkim snopom pružaju najnaprednije mogućnosti dinamičkog oblikovanja snopa za vrhunski nadzor brave i bazena za topljenje. Civanov laser s dinamičkim oblikovanjem snopa (DBL) proizvođačima omogućava da postupak zavarivanja brzo prilagode aplikaciji. S mogućnošću nadzora oblika zraka, redosleda zraka, frekvencije oblikovanja i dubine žarišta kod brzine MHz bez pokretnih delova. Prelomna tehnologija DBL omogućava brzu optimizaciju procesa i otklanja neželjene greške kod spajanja, kao što su pore, napukline i grbe. Civanovi laseri ne poboljšavaju samo kvalitet spojeva nego nude i veću snagu, veću brzinu dodavanja i efikasniju proizvodnju novih, kompleksnih proizvoda od različitih materijala. Tehnologija Dynamic Beam Laser omogućava efikasno lasersko zavarivanje debljina od 25 do 70 mm pri atmosferskom pritisku, što otklanja potrebu za vakuumskim pećima i smanjuje vreme i troškove povezane s metodom više prolazaka. Ekonomičnost sistema je jasna. Zavarivanje s brzinom dodavanja 10–40 mm/s sa samo jednim prolazom može da skrati ukupno vreme zavarivanja, što vodi do smanjenja troškova zavarivanja za trideset puta. Pored toga, jedna laserska mašina može da zavaruje s desetostrukom snagom drugih sistema, zbog čega je privlačna za preduzeća kojima je potrebno dubinsko zavarivanje. Mnogobrojna, posebno brodogradiliška preduzeća već ispituju prednosti tehnologije lasera s dinamičkim snopom, koji može da preoblikuje industriju zavarivanja i poveća efikasnost rada i troškova zavarivanja debelih čelika. U kompaniji su uvereni da će ta tehnologija njihovim strankama osigurati konkurentsku prednost i omogućiti lakše, brže i eikasnije zavarivanje. Ruben Cesana, direktor prodaje u Civan Lasers, naglašava da investicija u njihov sistem može da se vrati već pri zavarivanju jednog broda.

Teorije u domenu tehnologije

Civanovi laseri so utemeljeni na koherentnom udruživanju zraka i optičkom faznom nizu. Civanova laserska tehnologija dinamičkog snopa je tehnologija optičke fazne matrice i vrsta koherentnog udruživanja snopova (CBC), koja udružuje mnogobrojne jednomodalne laserske zrake u jedan veći snop. Ta tehnologija omogućava jednostavno menjanje oblike zraka u realnom vremenu, bez pokretnih delova, čime se ostvaruje laser s dinamičkim snopom. Paralelno pojačavanje jednog samog spoljnog svetlosnog signala omogućava koherentnu rekombinaciju, čime se izlazna snaga poveća do stepena koji sa serijskim pojačivačima nije moguće dostići.

Ekipa inovatora u kompaniji Civan Lasers je zadnju deceniju posvetila razvoju nove laserske tehnologije za upotrebu u različitim granama. Njihov laserski sistem s dinamičkim zrakom omogućava proizvođačima nadzor and oblikom zraka, frekvencijom, redosledom i usmeravanjem fokusa za poboljšanje kvaliteta i brzine. Laseri s dinamičkim snopom svojim naprednim sposobnostima otvaraju vrata nebrojenim novim aplikacijama za obradu materijala. Pomoću tehnologije koherentnog spajanja zraka u Civanovom laseru s dinamičkim oblikovanjem snopa moguće je ostvariti širok raspon profila zaka.

Prikaz mašine za zavarivanje posebno zasnovane za zavarivanje ploča tehnologijom lasera s dinamičkim snopom.

Optički faziran niz (OPA) jedna je od metoda CBC, koja uključuje udruživanje mnogobrojnih jednomodalnih laserskih zraka u jedan veći zrak. Pošto svaki laser emituje svoju svetlost, dolazi do prekrivanja u daljem polju, što ostvaruje difrakcijski uzorak. Postupak omogućava jednostavno upravljanje oblika zraka u realnom vremenu. Laser može da se koristi kao olovka za crtanje željenog oblike zraka. Redosled zraka dodaje još jedan stepen prilagodljivosti. Uključuje sposobnost lasera da u mikrosekundama menja oblik zraka. To znači da je laser moguće jednostavno programirati da se kod različitih brzina i intervala izazove serija različitih oblika sa specifičnim vremenom i redosledom. Na kraju je izabrani redosled zraka zavisan od toga koji redosled najviše odgovara ciljevima i zadacima aplikacije. Sadašnja rešenja nisu tako prilagodljiva, pa su zato potrebni kompromisi, na primer upotreba minimalnih osobina koje su potrebne za sve materijale u određenoj aplikaciji. Ta metoda je neefikasna, jer postupak nije optimizovan ni za jedan od materijala. S redosledom zraka je moguće laser jednostavno isprogramirati tako da se u toku pomeranja kroz različite slojeve i promene materijala menja iz jednog oblika zraka u drugi. Na taj način je postupak optimizovan za svaki sloj materijala. Na karakteristike vara utiče brzina. Ako je manja od optimalne, može da uzrokuje greške, kao što su raspršivanja. Brze frekvencije (na primer 50 MHz) stvaraju kvazistatičke oblike i daju sasvim drugačije rezultate od frekvencija kHz ili Hz. Slično kao pri oblikovanju snopa moguće je frekvenciju jednostavno menjati, što omogućava brzo poređenje različitih brzina da se utvrdi koja najbolje odgovara posebnim potrebama obradnog materijala. U neki slučajevima razlika u frekvenciji može da bude jedina promena koja je potrebna za drastično poboljšanje vara.

Neposredne prednosti fokusnog mešanja

Standardni laseri imaju kratku dubinu izoštravanja, zbog čega je velika većina toplote usredotočena na jednu tačku. Zbog toga su sva druga područja zraka bitno hladnija. Posledica toga je nekonsistentan var po čitavoj dubini materijala. Jednomodalni laseri imaju veću dubinu fokusa, a laseri Dynamic Beam su jednomodalni, koji fokus mogu i da usmeravaju. To znači da u toku postupka možete bilo kada i bilo kojom brzinom da promenite položaj žarišta na osi Z unutar materijala.

Usmeravanje fokusa je još posebno korisno kod zavarivanja debljih materijala, jer omogućava glatkiji i konsistentniji var, kao i kod laserskog rezanja, gde uzrokuje manje rapavosti i odrezaka.

Poređenje između metode zavarivanja laserom s dinamičkim snopom i tradicionalnim metodama zavarivanja, uključno s GMAW, SAW i GMA Laser Hybrid.