La saldatura laser<\/strong> \u00e8 una tecnologia avanzata che sta guadagnando popolarit\u00e0 in diversi settori, soprattutto nei mercati emergenti come quello dei veicoli elettrici<\/strong> e della produzione di batterie<\/strong>. Nonostante il suo potenziale, la saldatura laser detiene ancora una quota di mercato relativamente piccola nel settore della saldatura a causa delle limitazioni esistenti. I recenti sviluppi tecnologici nell\u2019industria del laser hanno reso possibile l\u2019esplorazione di nuove aree precedentemente considerate impraticabili per la saldatura laser. La crescente disponibilit\u00e0 di laser multikilowatt <\/strong>con maggiore affidabilit\u00e0 e robustezza ha accelerato in modo significativo l\u2019adozione della tecnologia laser per la lavorazione dei materiali.<\/p>\n\n\n\n Rispetto ai processi di saldatura tradizionali, la saldatura laser offre una serie di vantaggi, quali minori requisiti di manutenzione, riduzione dei costi di produzione e aumento della velocit\u00e0 di saldatura. La saldatura laser si basa sull\u2019alta energia concentrata del fascio<\/strong>, che riduce al minimo la potenziale distorsione e massimizza la velocit\u00e0. Inoltre, la saldatura laser pu\u00f2 far evaporare il materiale durante il processo di saldatura, creando un capillare di vapore o un\u2019incisione che conferisce alla tecnologia un elevato rapporto di aspetto. Ci\u00f2 significa che la saldatura laser pu\u00f2 raggiungere rapporti pi\u00f9 elevati tra profondit\u00e0 di penetrazione e larghezza del cordone di saldatura<\/strong>, con un conseguente potenziale di distorsione dei pezzi inferiore rispetto ai metodi di saldatura termica.<\/p>\n\n\n\n Sebbene il foro chiave offra alla saldatura laser diversi vantaggi rispetto alla saldatura termica, pone delle sfide<\/strong> per mantenere la stabilit\u00e0 del foro chiave e ottenere saldature di alta qualit\u00e0. Per garantire la stabilit\u00e0 del foro chiave e la qualit\u00e0 della saldatura, i produttori regolano i parametri di processo per ogni applicazione, tra cui la forma e la dimensione del punto del raggio laser. Tuttavia, in alcuni casi, questi parametri non sono sufficienti e possono addirittura contraddirsi. Ad esempio, una velocit\u00e0 di avanzamento inferiore pu\u00f2 ridurre l\u2019humping ma generare spaccature calde. Per superare queste sfide, l\u2019industria della saldatura laser ha introdotto metodi di modellazione del fascio che possono aprire una nuova gamma di parametri<\/strong>. Questi metodi possono risolvere molte delle sfide esistenti e consentire ai produttori di ottenere saldature di alta qualit\u00e0 in modo pi\u00f9 efficiente ed efficace.<\/p>\n\n\n\n La tecnologia Dynamic Beam Laser (DBL)<\/strong> \u00e8 una soluzione innovativa nata dall\u2019uso della combinazione di fasci coerenti (CBC) e dell\u2019Optical Phased Array (OPA)<\/strong> per modellare i fasci laser. La CBC fonde pi\u00f9 fasci laser monomodali in un fascio pi\u00f9 grande, che crea un modello di diffrazione quando i fasci si sovrappongono nel campo lontano. La tecnologia DBL consente di manipolare in tempo reale la forma del fascio<\/strong> senza parti mobili, utilizzando modulatori di fase per controllare i singoli fasci e modificare lo schema di interferenza. In questo modo si massimizza la posizione dello spot del fascio per produrre modelli di forma diversa inscritti dal movimento del fascio a velocit\u00e0 fino a centinaia di megahertz, consentendo il controllo in tempo reale della frequenza, della sequenza, dell\u2019orientamento e della profondit\u00e0 focale della forma. La tecnologia DBL offre un controllo ottimale sul gradiente termico <\/strong>nel tempo e nello spazio, nonch\u00e9 sulla dinamica del bagno di fusione, rendendola una soluzione utilizzabile per diverse sfide di saldatura.<\/p>\n\n\n\n La forma del fascio laser<\/strong> pu\u00f2 avere un impatto significativo sulla qualit\u00e0 del processo di saldatura e sulla microstruttura del materiale da lavorare. Ogni forma del fascio determina una geometria e una microstruttura di saldatura specifiche, rendendo cruciale la ricerca della forma ottimale del fascio per ogni applicazione di saldatura. Fortunatamente, la tecnologia Dynamic Beam Laser (DBL) offre una soluzione innovativa a questa sfida. La tecnologia include un software<\/strong> che consente di progettare facilmente la forma del fascio<\/strong> in questione, caricarla sul laser e utilizzare una nuova forma del fascio in pochi minuti. La semplicit\u00e0 e la velocit\u00e0 di progettazione di nuove forme di fascio consentono di valutare pi\u00f9 forme per ottimizzare la forma migliore per una specifica saldatura.<\/p>\n\n\n\n Il software che accompagna la tecnologia Dynamic Beam Laser (DBL) offre un\u2019ampia gamma di funzionalit\u00e0 per generare forme di fascio complesse<\/strong>. \u00c8 possibile definire la densit\u00e0 di ciascuna area all\u2019interno della forma del fascio e regolare l\u2019ordine di generazione della forma, rendendola dinamica. Inoltre, la possibilit\u00e0 di modificare al volo l\u2019orientamento della forma del fascio crea opportunit\u00e0 per l\u2019uso di forme di fascio non simmetriche. L\u2019orientamento del fascio in tempo reale consente nuove possibilit\u00e0 di modellazione e oscillazione del fascio<\/strong>. Nei sistemi di saldatura laser tradizionali, la combinazione di questi metodi con uno scanner \u00e8 limitata alle forme simmetriche, poich\u00e9 non \u00e8 possibile modificare l\u2019orientamento della forma con velocit\u00e0 di avanzamento elevate. Tuttavia, la capacit\u00e0 di modificare l\u2019orientamento della forma in base alla sua posizione apre nuove possibilit\u00e0 per le forme del fascio<\/strong> che potrebbero avere un impatto pi\u00f9 significativo sul processo di saldatura. La flessibilit\u00e0 e l\u2019adattabilit\u00e0 della tecnologia DBL, che consente di generare e modificare le forme del fascio in tempo reale, offrono ai produttori un maggiore controllo sul processo di saldatura, permettendo loro di ottenere saldature di qualit\u00e0 superiore<\/strong> con maggiore efficienza e precisione.<\/p>\n\n\n\n Il software del laser offre anche la possibilit\u00e0 di impostare la velocit\u00e0 <\/strong>con cui il laser crea la forma del fascio desiderata, nota come frequenza di forma. Questa velocit\u00e0 ha un impatto significativo sulle caratteristiche della saldatura<\/strong>, per cui \u00e8 fondamentale ottimizzare la frequenza di forma per ogni applicazione di saldatura. Una velocit\u00e0 non ottimale pu\u00f2 portare a difetti come gli spruzzi, mentre la velocit\u00e0 corretta pu\u00f2 portare a una saldatura di qualit\u00e0 superiore con meno difetti.<\/p>\n\n\n\n La frequenza di forma dipende in larga misura dalla velocit\u00e0 di avanzamento della saldatura<\/strong>: velocit\u00e0 di avanzamento pi\u00f9 elevate richiedono frequenze pi\u00f9 alte per ottenere l\u2019effetto wobble desiderato. Ad esempio, nei fogli sottili, dove la velocit\u00e0 di avanzamento pu\u00f2 raggiungere i 1.500 mm\/s, \u00e8 necessaria un\u2019alta frequenza di regime di MHz. Nel caso di velocit\u00e0 di avanzamento pi\u00f9 basse, \u00e8 possibile utilizzare frequenze pi\u00f9 basse, con un effetto diverso sulle caratteristiche della saldatura. Le frequenze veloci, come 50 MHz, producono forme quasi statiche che si comportano in modo diverso da quelle create a una frequenza di kilohertz o hertz.<\/p>\n\n\n\n L\u2019ottimizzazione della frequenza di forma con la tecnologia DBL pu\u00f2 migliorare significativamente l\u2019efficienza, la precisione e la qualit\u00e0 della saldatura. La possibilit\u00e0 di regolare la frequenza di forma consente ai produttori di ottenere le caratteristiche di saldatura desiderate in modo costante<\/strong>, con difetti o spruzzi minimi.<\/p>\n\n\n\n I laser standard hanno in genere una profondit\u00e0 di fuoco limitata, ma i laser monomodali<\/strong> offrono una profondit\u00e0 di fuoco maggiore. I laser a fascio dinamico (DBL), che sono laser monomodali, hanno la capacit\u00e0 aggiuntiva di pilotare il fuoco. Ci\u00f2 significa che la posizione focale sull\u2019asse z pu\u00f2 essere regolata in frequenza di MHz durante il processo di saldatura, ottenendo una profondit\u00e0 di fuoco estremamente ampia<\/strong>. Ad esempio, quando si utilizza una distanza focale di 2.700 mm, la profondit\u00e0 di fuoco intrinseca \u00e8 di 37 mm, ma con il focus steering pu\u00f2 essere aumentata a 94 mm. Questa capacit\u00e0 unica consente agli utenti di saldare metalli spessi, come dimostrato da una saldatura di 70 mm.<\/p>\n\n\n\n I DBL offrono anche funzionalit\u00e0 di correzione della messa a fuoco<\/strong>, essenziali nelle applicazioni di saldatura ad alta velocit\u00e0 di avanzamento, dove la correzione della messa a fuoco deve avvenire in modo rapido e preciso. A differenza degli scanner esistenti che utilizzano un movimento meccanico per regolare l\u2019obiettivo, che \u00e8 limitato in termini di velocit\u00e0, i DBL possono modificare elettro-otticamente la posizione del fuoco<\/strong>, fornendo un controllo pi\u00f9 rapido e preciso della messa a fuoco. Questa funzione \u00e8 particolarmente utile nelle applicazioni in cui il processo di saldatura deve avvenire ad alta velocit\u00e0 e anche piccole deviazioni possono causare difetti di saldatura e problemi di qualit\u00e0.<\/p>\n\n\n\n Le funzioni DBL forniscono all\u2019utente un controllo completo sulla distribuzione e sul gradiente termico in entrambi i domini temporali e spaziali, nonch\u00e9 sul comportamento dinamico del bagno di fusione e sulla stabilit\u00e0 del foro chiave. Questo livello di controllo consente di ottimizzare il processo di saldatura <\/strong>a partire dalla dinamica del bagno di fusione, dalla geometria della saldatura e dal processo di solidificazione. Di conseguenza, si aprono nuove opportunit\u00e0 di produzione che prima non erano disponibili.<\/p>\n\n\n\n L\u2019uso delle piastre di raffreddamento delle batterie <\/strong>\u00e8 diventato sempre pi\u00f9 importante con la diffusione dei veicoli elettrici (EV). Tuttavia, il processo di produzione di queste piastre di raffreddamento ha presentato una serie di sfide per i produttori, in particolare con l\u2019aumento della domanda di piastre pi\u00f9 grandi. Inizialmente, i produttori utilizzavano la tecnologia di brasatura sotto vuoto per unire le piastre. Tuttavia, con l\u2019aumento delle dimensioni delle piastre, le inefficienze di questo metodo sono diventate evidenti. La brasatura sottovuoto consuma molta energia e richiede una quantit\u00e0 significativa di spazio in produzione. Inoltre, richiede l\u2019uso di una specifica lega di alluminio che pu\u00f2 essere brasata, limitando la capacit\u00e0 dei produttori di utilizzare altre leghe pi\u00f9 economiche. Di conseguenza, i produttori sono alla ricerca di metodi di giunzione pi\u00f9 rapidi ed efficienti<\/strong> che li aiutino a tenere il passo con la domanda di piastre di raffreddamento pi\u00f9 grandi e che consentano loro di utilizzare leghe metalliche diverse. Una soluzione che \u00e8 emersa \u00e8 la saldatura laser, che offre una serie di vantaggi rispetto alla brasatura sotto vuoto. Tuttavia, presenta anche una serie di sfide.<\/p>\n\n\n\n Per ottenere una saldatura laser efficace dal punto di vista dei costi, sono necessarie velocit\u00e0 di saldatura elevate, con avanzamenti di almeno 15 m\/min e idealmente di 30 m\/min. Tuttavia, mantenere un foro chiave stabile e produrre una saldatura priva di difetti a velocit\u00e0 di avanzamento cos\u00ec elevate pone sfide significative. Tra i problemi pi\u00f9 comuni vi sono l\u2019humping, le cricche a caldo nelle leghe di alluminio e le cricche di interfaccia. Inoltre, i criteri di saldatura devono essere rispettati per evitare perdite, il che ha reso difficile per le aziende automobilistiche di primo livello adottare la saldatura laser, nonostante anni di tentativi.<\/p>\n\n\n\n Fortunatamente, i laser a fascio dinamico<\/strong> offrono nuove possibilit\u00e0 di saldare una variet\u00e0 di configurazioni di piastre di raffreddamento della batteria, comprese leghe diverse come Al 3003 e Al 5754, e varie geometrie di saldatura, alcune con piccoli cerchi che richiedono una scansione. Le forme uniche del fascio e le alte frequenze dei laser a fascio dinamico consentono di ottenere saldature di alta qualit\u00e0 e piastre di raffreddamento senza perdite. Questo non solo aiuta i produttori a risparmiare sui costi di sistema e operativi, ma riduce anche il consumo di energia di oltre il 90%<\/strong>.<\/p>\n\n\n\n La pressofusione di alluminio<\/strong> \u00e8 un metodo comune per produrre geometrie complesse in grandi volumi, in particolare nell\u2019industria automobilistica. Tuttavia, l\u2019unione di parti in alluminio pressofuso, in particolare attraverso la saldatura laser, ha rappresentato una sfida significativa. A causa del processo di fusione, il materiale contiene in genere una notevole quantit\u00e0 di idrogeno gassoso, che provoca un\u2019eccessiva porosit\u00e0 e schizzi durante la saldatura. Il controllo del processo durante la saldatura ha rappresentato una sfida e sono state impiegate varie tecniche per mitigare la porosit\u00e0 con un successo limitato. Il risultato \u00e8 stato un indebolimento delle propriet\u00e0 meccaniche del materiale e una riduzione della resistenza complessiva.<\/p>\n\n\n\n Fortunatamente, il laser a fascio dinamico (DBL) offre una soluzione a queste sfide. Il DBL \u00e8 in grado di agitare il bagno di fusione per espellere le bolle di gas intrappolate nel materiale e mantenere un bagno di fusione allungato<\/strong> per consentire che questo processo avvenga per un periodo pi\u00f9 lungo. La giusta forma del fascio e l\u2019alta frequenza possono essere utilizzate per adattare questo processo alle specifiche esigenze di saldatura.<\/p>\n\n\n\n Due casi di studio dimostrano l\u2019efficacia del DBL nella saldatura di parti in alluminio pressofuso. Il primo caso di studio riguardava la saldatura di scambiatori di calore per l\u2019elettronica di potenza, che dovevano ottenere saldature senza perdite. I metodi esistenti per unire i pezzi, come la saldatura a frizione, erano lunghi e lenti rispetto al DBL, che ha saldato il pezzo in 9 m\/min. Il secondo caso di studio riguardava la saldatura di custodie ermetiche per telecamere utilizzate nell\u2019industria automobilistica. La sfida in questo processo era mantenere bassa la temperatura all\u2019interno della scatola per evitare di danneggiare i componenti elettronici. Solo la DBL era in grado di mantenere elevate velocit\u00e0 di avanzamento e la qualit\u00e0 di saldatura necessaria <\/strong>per questo processo. La capacit\u00e0 di saldare parti in alluminio pressofuso apre ai produttori nuove opportunit\u00e0 di progettare un maggior numero di parti in alluminio pressofuso e di raggiungere progetti pi\u00f9 grandi e complessi. Con il DBL, i produttori possono creare pezzi che in precedenza erano impossibili o difficili da saldare, con conseguenti nuovi progetti di prodotti e risparmi sui costi.<\/p>\n\n\n\n La tecnologia DBL offre una soluzione efficiente ed economica per la saldatura di metalli spessi<\/strong>, da 25 a 100 mm. I metodi tradizionali di saldatura di metalli spessi, come la saldatura ad arco con gas metallico (GMAW) e la saldatura ad arco sommerso (SAW), esistono da decenni e hanno dimostrato la loro affidabilit\u00e0. Tuttavia, questi metodi presentano limitazioni che rendono il processo di saldatura pi\u00f9 lungo, costoso e impegnativo.<\/p>\n\n\n\n Rispetto ai metodi di saldatura tradizionali, la tecnologia DBL presenta diversi vantaggi. Ad esempio, richiede un minore apporto di calore, riduce al minimo il potenziale di distorsione e massimizza la velocit\u00e0. La tecnologia DBL \u00e8 in grado di fornire un raggio laser monomodale di alta qualit\u00e0 che pu\u00f2 superare le sfide della saldatura in applicazioni come la saldatura a penetrazione profonda. Questa tecnologia consente di risparmiare tempo e denaro<\/strong> eseguendo la saldatura a penetrazione profonda in un\u2019unica passata, eliminando la necessit\u00e0 di eseguire pi\u00f9 passate, di stratificare, di utilizzare materiale d\u2019apporto e di eseguire fasi aggiuntive come la molatura e la smussatura. La tecnologia DBL riduce inoltre i tempi di saldatura di un ordine di grandezza rispetto ai metodi tradizionali. Ad esempio, la saldatura di acciaio dolce di 50 mm di spessore su un cordone di saldatura di 1 m di lunghezza potrebbe richiedere 10 ore per GMA e SAW, mentre il DBL richiede solo alcuni minuti. Inoltre, riduce la ZTA grazie al basso apporto di calore e alla velocit\u00e0 di saldatura, migliorando le propriet\u00e0 meccaniche del componente saldato.<\/p>\n\n\n\n La tecnologia DBL \u00e8 rispettosa dell\u2019ambiente e riduce l\u2019impronta di anidride carbonica<\/strong> grazie al minor consumo di energia, alla riduzione della quantit\u00e0 di gas utilizzata nel processo di saldatura e all\u2019assenza di un filo di saldatura per l\u2019apporto. Riduce inoltre l\u2019esposizione a fumi, fumo e potenziali tossine grazie alla saldatura laser a celle chiuse, garantendo un ambiente di lavoro pi\u00f9 sicuro<\/strong>. Uno dei vantaggi della tecnologia DBL \u00e8 la possibilit\u00e0 di adattare i parametri di processo a ogni applicazione per mantenere la stabilit\u00e0 del foro chiave e la qualit\u00e0 della saldatura. La tecnologia consente ai produttori di spostare il fascio e la messa a fuoco a velocit\u00e0 di centinaia di megahertz, tracciando vari modelli di forma del fascio per distribuire l\u2019energia sulla superficie di lavoro come necessario, adattando il fascio per soddisfare i requisiti specifici di saldatura di metalli spessi.<\/p>\n\n\n\n La tecnologia DBL \u00e8 attualmente oggetto di studio da parte di diverse societ\u00e0 di costruzione navale <\/strong>per i suoi numerosi vantaggi nella saldatura di metalli spessi. La tecnologia DBL non solo apre nuove possibilit\u00e0 per la saldatura laser, ma offre ai primi utilizzatori un significativo vantaggio competitivo nel mercato navale. Attualmente \u00e8 in fase di sviluppo una soluzione basata sul DBL per la saldatura di spessori fino a 100 mm. \u00c8 una soluzione innovativa per la saldatura di metalli spessi, che riduce i costi e aumenta la produttivit\u00e0 dei produttori. Questa tecnologia \u00e8 rispettosa dell\u2019ambiente, fornisce saldature di alta qualit\u00e0, riduce i tempi di saldatura e offre una maggiore flessibilit\u00e0 e selettivit\u00e0 di produzione. La tecnologia DBL \u00e8 il futuro della saldatura e la sua adozione fornir\u00e0 ai produttori un significativo vantaggio competitivo sul mercato. Il laser a fascio dinamico (DBL) ha introdotto caratteristiche uniche come la modellazione del fascio, la frequenza di forma, la sequenza di forma e il focus steering, che hanno permesso ai produttori di migliorare il processo di saldatura<\/strong> controllando la distribuzione e il gradiente termico nel tempo e nello spazio, con un controllo supremo della dinamica del bagno di fusione. Di conseguenza, il DBL ha permesso di realizzare processi di saldatura che non erano possibili con i laser standard, sostituendo cos\u00ec i metodi di giunzione tradizionali con altri pi\u00f9 efficienti e sostenibili. Attualmente, il DBL viene utilizzato per le piastre di raffreddamento delle batterie, per la saldatura di materiali pressofusi in alluminio e per le sezioni spesse nelle costruzioni navali. In futuro, si prevede che un numero maggiore di applicazioni passer\u00e0 al laser e in particolare al laser a fascio dinamico.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":" La saldatura laser, rispetto a quella tradizionale, offre diversi vantaggi quali minori requisiti di manutenzione, riduzione dei costi di produzione e aumento della velocit\u00e0 di saldatura. Ma bisogna saper modellare sapientemente il fascio laser per non incorrere in problemi ed errori. Civan, azienda israeliana esperta di laser e controllo del fascio, ci racconta come la tecnologia Dynamic Beam Laser pu\u00f2 aiutare ad affrontare tutte le sfide della saldatura laser.<\/p>\n","protected":false},"author":5,"featured_media":3289,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[1577],"tags":[704,1342,205,325,388],"class_list":["post-3288","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-news","tag-civan","tag-dynamic-beam-laser","tag-laser","tag-saldatura","tag-saldatura-laser"],"yoast_head":"\nBeam shaping<\/h3>\n\n\n\n
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