Лазерно заваряване на медни материали: син лазер срещу зелен лазер

Лазерното заваряване е нововъзникваща високоефективна техника за обработка. Процесът на лазерна обработка е резултат от взаимодействието между специфичен енергиен лъч и материала. Материалите обикновено се класифицират като метали и неметали. Металните материали включват стомана, желязо, мед, алуминий и техните сплави, докато неметалните материали включват стъкло, дърво, пластмаса, плат и крехки материали. Лазерното производство се прилага в много индустрии, но засега приложението му е предимно в тези категории материали.

Лазерната индустрия трябва да засили изследванията върху свойствата на материалите

В Китай бързото развитие на лазерната индустрия се обуславя от голямото търсене на приложения. Въпреки това, повечето производители на лазерно оборудване се фокусират главно върху взаимодействието между лазерния лъч и механичните компоненти, като някои обмислят автоматизация на оборудването. Липсват изследвания върху материалите, като например определяне кои параметри на лъча са подходящи за различните материали. Тази празнина в изследванията означава, че някои компании разработват ново оборудване, но не могат да проучат новите му приложения. Много лазерни компании имат инженери по оптика и механика, но малко инженери по материалознание, което подчертава неотложната необходимост от повече изследвания на свойствата на материалите.

Високата отражателна способност на медта насърчава развитието на зелената и синята лазерна технология

В металните материали, лазерната обработка на стомана и желязо е добре проучена. Въпреки това, обработката на материали с висока отразяваща способност, особено мед и алуминий, все още се проучва. Медта се използва широко в кабели, домакински уреди, потребителска електроника, електрическо оборудване, електронни компоненти и батерии, благодарение на отличната си топло- и електрическа проводимост. Въпреки многогодишните усилия, лазерната технология среща затруднения с обработката на мед поради нейните свойства.

Първо, медта има висока отражателна способност, с коефициент на отражение от 90% за обикновения инфрачервен лазер с дължина на вълната 1064 nm. Второ, отличната топлопроводимост на медта води до бързо разсейване на топлината, което затруднява постигането на желания ефект на обработка. Трето, за обработката са необходими лазери с по-висока мощност, което може да доведе до деформация на медта. Дори ако заваряването е завършено, дефектите и непълните заварки са често срещани.

След години на изследвания е установено, че лазерите с по-къси дължини на вълните, като зелените и сините лазери, са по-подходящи за заваряване на мед. Това е стимулирало развитието на зелената и синя лазерна технология.

Преминаването от инфрачервени лазери към зелени лазери с дължина на вълната 532 nm значително намалява отражателната способност. Лазерът с дължина на вълната 532 nm позволява непрекъснато свързване на лазерния лъч с медния материал, стабилизирайки процеса на заваряване. Заваръчният ефект върху мед с 532 nm лазер е сравним с този на 1064 nm лазер върху стомана.

В Китай търговската мощност на зелените лазери е достигнала 500 вата, докато в международен план е достигнала 3000 вата. Заваръчният ефект е особено значителен при компонентите на литиевите батерии. През последните години, зеленото лазерно заваряване на мед, особено в новата енергийна индустрия, се превърна в акцент.

В момента китайска компания успешно разработи изцяло оптично свързан зелен лазер с мощност от 1000 вата, което значително разширява потенциалните приложения за заваряване на мед. Продуктът е добре приет на пазара.

През последните три години новата технология със сини лазери привлече вниманието на индустрията. Сините лазери, с дължина на вълната около 450 nm, попадат между ултравиолетовите и зелените лазери. Абсорбцията на синия лазер върху мед е по-добра от тази на зеления лазер, намалявайки отражателната способност до под 35%.

Синьото лазерно заваряване може да се използва както за термопроводимо заваряване, така и за дълбокопроникващо заваряване, постигайки “заваряване без пръски” и намаляване на порьозността на заваръчния шев. Освен подобряването на качеството, синьото лазерно заваряване на мед предлага и значителни предимства в скоростта, като е поне пет пъти по-бързо от инфрачервеното лазерно заваряване. Ефектът, постигнат с 3000-ватов инфрачервен лазер, може да се постигне и с 500-ватов син лазер, което значително спестява енергия и електричество.

Производители на лазери, които разработват сини лазери

Водещите производители на сини лазери включват Laserline, Nuburu, United Winners, BWT и Han's Laser. В момента сините лазери използват технологията на полупроводниковите влакна, която леко изостава по отношение на енергийната плътност. Поради това някои компании са разработили двулъчево композитно заваряване, за да постигнат по-добри ефекти при заваряване на мед. Двулъчевото заваряване включва едновременно използване на сини лазерни лъчи и инфрачервени лазерни лъчи за заваряване на мед, с внимателно регулирани относителни позиции на двете лъчеви петна, за да се решат проблеми с високата отражателна способност, като същевременно се осигури достатъчна енергийна плътност.

Разбирането на свойствата на материалите е от решаващо значение при прилагането или разработването на лазерни технологии. Независимо дали се използват сини или зелени лазери, и двата варианта могат да подобрят абсорбцията на лазери от медта, въпреки че мощните сини и зелени лазери в момента са скъпи. Смята се, че с усъвършенстването на техниките за обработка и съответното намаляване на оперативните разходи за сини или зелени лазери, пазарното търсене наистина ще се увеличи рязко.

Ефективно охлаждане за сини и зелени лазери

Сините и зелените лазери генерират значителна топлина по време на работа, което налага надеждни решения за охлаждане. TEYU Chiller, водещ производител на чилъри  С 22 години опит, предлага персонализирани решения за охлаждане за широк спектър от индустриални и лазерни приложения. Нашата CWFL серия водни охладители  са специално проектирани да предлагат прецизно и ефективно охлаждане за фибролазерни системи, включително тези, използвани в сини и зелени лазерни процеси. Разбирайки уникалните изисквания за охлаждане на лазерното оборудване, ние доставяме мощни и надеждни охладители, които повишават производителността и защитават оборудването. 

TEYU Chiller остава ангажирана да остане начело на технологията за лазерно охлаждане. Ние непрекъснато следим тенденциите и иновациите в индустрията в сините и зелените лазери, като стимулираме технологичния напредък за насърчаване на нова производителност и ускоряване на производството на иновативни охладители, които да отговорят на променящите се изисквания за охлаждане на лазерната индустрия.