لحام مواد النحاس بالليزر: الليزر الأزرق مقابل الليزر الأخضر

يعد اللحام بالليزر تقنية معالجة ناشئة ذات كفاءة عالية. إن عملية تصنيع الليزر هي نتيجة للتفاعل بين شعاع محدد من الطاقة والمادة. يتم تصنيف المواد بشكل عام إلى معادن وغير معادن. تشمل المواد المعدنية الفولاذ والحديد والنحاس والألمنيوم وسبائكها ذات الصلة، في حين تشمل المواد غير المعدنية الزجاج والخشب والبلاستيك والنسيج والمواد الهشة. يتم تطبيق التصنيع بالليزر في العديد من الصناعات، ولكن حتى الآن، فإن تطبيقه ينحصر في المقام الأول ضمن فئات المواد هذه.

تحتاج صناعة الليزر إلى تعزيز البحث في خصائص المواد

في الصين، يتسارع التطور السريع لصناعة الليزر بسبب الطلب الكبير على التطبيقات. ومع ذلك، فإن معظم مصنعي معدات الليزر يركزون بشكل أساسي على التفاعل بين شعاع الليزر والمكونات الميكانيكية، مع مراعاة البعض لأتمتة المعدات. هناك نقص في الأبحاث المتعلقة بالمواد، مثل تحديد معلمات الشعاع المناسبة للمواد المختلفة. وتعني هذه الفجوة في الأبحاث أن بعض الشركات تقوم بتطوير معدات جديدة ولكنها لا تستطيع استكشاف تطبيقاتها الجديدة. تضم العديد من شركات الليزر مهندسين متخصصين في البصريات والميكانيكا، ولكن عدد قليل منهم يضم مهندسين في علوم المواد، مما يسلط الضوء على الحاجة الملحة لمزيد من الأبحاث في خصائص المواد.

الانعكاسية العالية للنحاس تعزز تطوير تقنية الليزر الأخضر والأزرق

في المواد المعدنية، تم استكشاف معالجة الليزر للصلب والحديد بشكل جيد. ومع ذلك، لا تزال عملية معالجة المواد ذات الانعكاسية العالية، وخاصة النحاس والألومنيوم، قيد الاستكشاف. يستخدم النحاس على نطاق واسع في الكابلات والأجهزة المنزلية والإلكترونيات الاستهلاكية والمعدات الكهربائية والمكونات الإلكترونية والبطاريات بسبب موصليته الحرارية والكهربائية الممتازة. على الرغم من سنوات عديدة من الجهود، فإن تقنية الليزر واجهت صعوبة في معالجة النحاس بسبب خصائصه.

أولاً، يتمتع النحاس بانعكاسية عالية، مع معدل انعكاسية يبلغ 90% لليزر الأشعة تحت الحمراء الشائع 1064 نانومتر. ثانياً، تؤدي الموصلية الحرارية الممتازة للنحاس إلى تبديد الحرارة بسرعة، مما يجعل من الصعب تحقيق تأثير المعالجة المطلوب. ثالثًا، هناك حاجة إلى أشعة ليزر ذات طاقة أعلى للمعالجة، وهو ما قد يؤدي إلى تشوه النحاس. حتى لو تم الانتهاء من عملية اللحام، فإن العيوب واللحامات غير المكتملة أمر شائع.

بعد سنوات من الاستكشاف، وجد أن الليزر ذو الأطوال الموجية الأقصر، مثل الليزر الأخضر والأزرق، أكثر ملاءمة للحام النحاس. وقد أدى ذلك إلى تطوير تكنولوجيا الليزر الأخضر والأزرق.

يؤدي التبديل من الليزر تحت الأحمر إلى الليزر الأخضر بطول موجي 532 نانومتر إلى تقليل الانعكاسية بشكل كبير. يسمح الليزر ذو الطول الموجي 532 نانومتر بالربط المستمر لشعاع الليزر مع مادة النحاس، مما يؤدي إلى استقرار عملية اللحام. إن تأثير اللحام على النحاس باستخدام ليزر 532 نانومتر يضاهي تأثير الليزر 1064 نانومتر على الفولاذ.

في الصين، وصلت القوة التجارية لليزر الأخضر إلى 500 واط، بينما وصلت دولياً إلى 3000 واط. يعد تأثير اللحام مهمًا بشكل خاص في مكونات بطارية الليثيوم. في السنوات الأخيرة، أصبح اللحام بالليزر الأخضر للنحاس، وخاصة في صناعة الطاقة الجديدة، من أبرز الأمور.

نجحت شركة صينية في الوقت الحالي في تطوير ليزر أخضر مقترن بالألياف بالكامل بقوة إخراج تبلغ 1000 واط، مما يؤدي إلى توسيع نطاق التطبيقات المحتملة في لحام النحاس بشكل كبير. المنتج يحظى باستقبال جيد في السوق.

في السنوات الثلاث الماضية، اكتسبت تقنية الليزر الأزرق الجديدة اهتمامًا صناعيًا. يقع الليزر الأزرق، بطول موجي يبلغ حوالي 450 نانومتر، بين الليزر فوق البنفسجي والليزر الأخضر. يعتبر امتصاص الليزر الأزرق على النحاس أفضل من الليزر الأخضر، حيث يقلل الانعكاسية إلى أقل من 35%.

يمكن استخدام اللحام بالليزر الأزرق لكل من اللحام بالتوصيل الحراري واللحام بالاختراق العميق، مما يحقق “لحام خالٍ من الرش” وتقليل مسامية اللحام. بالإضافة إلى تحسين الجودة، يوفر لحام الليزر الأزرق للنحاس أيضًا مزايا سرعة كبيرة، حيث يكون أسرع بخمس مرات على الأقل من لحام الليزر بالأشعة تحت الحمراء. يمكن تحقيق التأثير الذي تم تحقيقه باستخدام ليزر الأشعة تحت الحمراء بقوة 3000 واط باستخدام ليزر أزرق بقوة 500 واط، مما يوفر الطاقة والكهرباء بشكل كبير.

شركات تصنيع الليزر التي تطور الليزر الأزرق

تشمل الشركات الرائدة في تصنيع الليزر الأزرق كل من Laserline، وNuburu، وUnited Winners، وBWT، وHan's Laser. في الوقت الحالي، تعتمد أشعة الليزر الزرقاء على مسار تكنولوجيا أشباه الموصلات المقترنة بالألياف، والتي تتخلف قليلاً في كثافة الطاقة. لذلك، قامت بعض الشركات بتطوير اللحام المركب ثنائي الشعاع لتحقيق تأثيرات لحام النحاس الأفضل. يتضمن اللحام ثنائي الشعاع استخدام أشعة الليزر الزرقاء وأشعة الليزر تحت الحمراء في وقت واحد لحام النحاس، مع مواضع نسبية معدلة بعناية لنقطتي الشعاع لحل مشكلات الانعكاسية العالية مع ضمان كثافة الطاقة الكافية.

يعد فهم خصائص المواد أمرًا بالغ الأهمية عند تطبيق أو تطوير تقنيات الليزر. سواء باستخدام الليزر الأزرق أو الأخضر، فإن كليهما يمكن أن يعزز امتصاص النحاس لليزر، على الرغم من أن الليزر الأزرق والأخضر عالي الطاقة مكلف حاليًا. ويعتقد أنه مع نضوج تقنيات المعالجة وانخفاض تكاليف تشغيل الليزر الأزرق أو الأخضر بشكل مناسب، فإن الطلب في السوق سوف يرتفع بشكل كبير.

تبريد فعال لليزر الأزرق والأخضر

تولد أشعة الليزر الزرقاء والخضراء قدرًا كبيرًا من الحرارة أثناء التشغيل، مما يستلزم حلول تبريد قوية. TEYU Chiller، شركة رائدة مصنع المبردات  بخبرة 22 عامًا، تقدم حلول تبريد مخصصة لمجموعة واسعة من التطبيقات الصناعية والليزر. سلسلة CWFL الخاصة بنا مبردات المياه  تم تصميمها خصيصًا لتوفير تبريد دقيق وفعال لأنظمة الليزر الليفي، بما في ذلك تلك المستخدمة في عمليات الليزر الأزرق والأخضر. من خلال فهم متطلبات التبريد الفريدة لمعدات الليزر، فإننا نقدم مبردات قوية وموثوقة لتعزيز الإنتاجية وحماية المعدات 

تظل شركة TEYU Chiller ملتزمة بالبقاء في طليعة تكنولوجيا التبريد بالليزر. نحن نراقب بشكل مستمر اتجاهات الصناعة والابتكارات في الليزر الأزرق والأخضر، وندفع التقدم التكنولوجي لتعزيز الإنتاجية الجديدة وتسريع إنتاج المبردات المبتكرة لتلبية متطلبات التبريد المتطورة لصناعة الليزر.