다이나믹 빔 성형 기술을 사용한 두꺼운 레이저 용접

이 컨셉 그림은 단일 패스로 70mm 두께의 플레이트를 용접하는 동적 빔 레이저를 보여줍니다.

애틀랜타에서 열린 FABTECH 2022에서 참석자들은 Civan Lasers 부스의 워크스테이션에 앉아 화면의 몇 가지 지점을 클릭하고 레이저 용접 빔 에너지 프로필과 초점 심도를 맞춤 설정할 수 있었습니다. Civan이 동적 빔 레이저라고 부르는 기능을 통해 가능해졌습니다. 또는 DBL, 기술.

DBL은 2월 9일에 발표된 가장 최근의 성과로 놀라운 성과를 거두었습니다. 회사는 진공이 필요 없이 대기압에서 수행된 깊이 70mm의 단일 패스 용접을 완료했다고 밝혔습니다.

이스라엘 회사는 빔 스폿을 흔들리는 갈보 거울에 의존하여 레이저를 기계적으로 조작하지 않습니다. 대신 레이저 자체 내부에서 조작이 이루어집니다.

"우리는 30개 이상의 섬유를 보유하고 있으며 목표는 회절 패턴을 제어하는 ​​것입니다. 이를 통해 공작물에 원하는 전력 분배를 설계할 수 있습니다."

Civan의 마케팅 관리자인 Ami Spira는 DBL의 두 가지 구성 요소인 회사의 CBC(Coherent Beam Combining) 및 OPA(Optical Phased Array) 기술의 기본 사항을 설명했습니다. "이를 통해 사용자는 이전에 레이저로는 불가능했던 많은 응용 분야를 수행할 수 있습니다."

부스에서 참석자는 그리드 패턴을 클릭하여 자유 형식 스타일로 빔 프로파일을 정의할 수 있었습니다. “그게 모양이지만 밀도도 조절할 수 있어요.” 스피라가 설명했다. "예를 들어, 이 분야에서 더 많은 에너지를 창출하고 싶다고 가정해 보겠습니다." 그는 빔 프로파일 내에서 중심에서 약간 벗어난 영역을 가리켰습니다. "여기에 클릭 한 번만 추가하면 이제 해당 영역에 훨씬 더 많은 에너지를 갖게 됩니다."

제어의 또 다른 매개변수는 회절 패턴과 관련됩니다. "이것은 우리가 레이저를 생성하는 방식과 관련이 있습니다"라고 그는 말했습니다. "우리의 광학 헤드에는 빛을 방출하는 여러 개의 빔이 있으며, 이 빔은 겹쳐서 회절 패턴을 생성합니다. 그리고 각 레이저의 위상을 제어함으로써 X, Y, Z 방향에서 [빔의 특성을 변경할 수 있습니다]."

Z축은 빔의 초점 심도에 대한 새로운 수준의 제어를 제공하므로 특히 중요합니다. "예를 들어, 1.5m의 초점 거리를 사용하면 거의 30mm의 초점 심도를 가질 수 있습니다. 그리고 3m(초점 거리)를 사용하면 초점 심도는 두 배 이상이 됩니다."

이러한 초점 심도는 다른 빔 매개변수 개선과 결합되어 Civan을 새로운 용도로 활용하게 되었습니다. 가장 최근의 것 중 하나는 맞대기 이음 구성에서 매우 두꺼운 재료를 단일 패스 용접하는 것과 관련이 있습니다. 이를 가능하게 하는 데는 Civan과 아이다호주 렉스버그에 위치한 매우 두꺼운 용접 조인트를 포함하여 자동화된 용접 시스템을 전문으로 하는 회사인 AMET 간의 파트너십이 있습니다.

AMET 사장인 Don Schwemmer는 FABTECH와의 인터뷰에서 "[Civan]은 통합 시스템을 제공하기 위해 미국에서 파트너를 찾고 있었습니다."라고 말했습니다. "저희는 레이저 공급업체 및 개발자와 협력하고 싶었습니다. 제어 측면이 정말 우리의 강점입니다. 레이저의 빔 모양과 초점 거리를 조작할 수 있으므로 이를 [제어] 패키지에 추가할 수 있습니다. . 이제 우리는 단지 몇 개의 렌치 대신 작업할 수 있는 거대한 도구 상자를 갖게 되었습니다. 정말 잘 맞습니다."

동적 빔 레이저는 응집성 빔 결합 및 광학 위상 배열 기술(여기 참조)을 사용하여 응용 분야에 맞는 빔을 생성합니다.

FABTECH에서 Civan은 균열에 민감한 재료에 강력한 용접을 생성하는 DBL의 능력, 열쇠 구멍을 안정화하는 빔 모양 덕분에 기공 및 스패터 감소, 서로 다른 재료의 특성을 제어하는 ​​능력을 보여주는 작업 샘플을 전시했습니다.

Civan 백서에 따르면 DBL 기술은 네 가지 방식으로 빔 특성을 변경합니다. 첫 번째는 사용자가 특정 용도에 맞게 특정 모양을 디자인하는 빔 성형을 통한 것입니다. 이를 통해 엔지니어는 "특정 용접에 가장 적합한 모양을 최적화하기 위해 여러 모양을 테스트할 수 있습니다. 예를 들어, 서로 다른 금속을 용접할 때 DBL을 사용하면 동시에 움직이는 두 개의 레이저 스폿을 사용할 수 있습니다. 부엌의 움직임을 상상해 보세요. 믹서) 균질한 용접을 제공합니다."