Soldadura làser de materials de coure: làser blau VS làser verd

La soldadura làser és una tècnica de processament emergent d'alta eficiència. El procés de mecanitzat làser és el resultat de la interacció entre un feix d'energia específic i el material. Els materials es classifiquen generalment en metalls i no metalls. Els materials metàl·lics inclouen l'acer, el ferro, el coure, l'alumini i els seus aliatges relacionats, mentre que els materials no metàl·lics inclouen el vidre, la fusta, el plàstic, la tela i els materials fràgils. La fabricació amb làser s'aplica en moltes indústries, però fins ara la seva aplicació es troba principalment dins d'aquestes categories de materials.

La indústria làser necessita reforçar la recerca sobre les propietats dels materials

A la Xina, el ràpid desenvolupament de la indústria làser està impulsat per una gran demanda d'aplicacions. No obstant això, la majoria dels fabricants d'equips làser se centren principalment en la interacció entre el feix làser i els components mecànics, i alguns consideren l'automatització dels equips. Hi ha una manca de recerca sobre materials, com ara determinar quins paràmetres de feix són adequats per a diferents materials. Aquesta mancança en la recerca significa que algunes empreses desenvolupen nous equips però no poden explorar les seves noves aplicacions. Moltes empreses de làser tenen enginyers òptics i mecànics, però pocs enginyers de ciència de materials, cosa que destaca la necessitat urgent de més recerca sobre les propietats dels materials.

L'alta reflectivitat del coure promou el desenvolupament de la tecnologia làser verd i blau

En materials metàl·lics, el processament làser d'acer i ferro s'ha explorat àmpliament. No obstant això, encara s'està explorant el processament de materials d'alta reflectivitat, especialment el coure i l'alumini. El coure s'utilitza àmpliament en cables, electrodomèstics, electrònica de consum, equips elèctrics, components electrònics i bateries a causa de la seva excel·lent conductivitat tèrmica i elèctrica. Malgrat molts anys d'esforç, la tecnologia làser ha tingut dificultats per processar el coure a causa de les seves propietats.

En primer lloc, el coure té una alta reflectivitat, amb una taxa de reflectivitat del 90% per al làser infraroig comú de 1064 nm. En segon lloc, l'excel·lent conductivitat tèrmica del coure fa que la calor es dissipi ràpidament, cosa que dificulta aconseguir l'efecte de processament desitjat. En tercer lloc, es necessiten làsers de major potència per al processament, cosa que pot provocar la deformació del coure. Fins i tot si la soldadura està completa, són habituals els defectes i les soldadures incompletes.

Després d'anys d'exploració, s'ha descobert que els làsers amb longituds d'ona més curtes, com els làsers verds i blaus, són més adequats per soldar coure. Això ha impulsat el desenvolupament de la tecnologia làser verd i blau.

El canvi de làsers infrarojos a làsers verds amb una longitud d'ona de 532 nm redueix significativament la reflectivitat. El làser de longitud d'ona de 532 nm permet l'acoblament continu del feix làser al material de coure, estabilitzant el procés de soldadura. L'efecte de soldadura sobre coure amb un làser de 532 nm és comparable al d'un làser de 1064 nm sobre acer.

A la Xina, la potència comercial dels làsers verds ha arribat als 500 watts, mentre que internacionalment ha arribat als 3000 watts. L'efecte de soldadura és particularment significatiu en els components de les bateries de liti. En els darrers anys, la soldadura làser verd de coure, especialment en la nova indústria energètica, s'ha convertit en un punt culminant.

Actualment, una empresa xinesa ha desenvolupat amb èxit un làser verd totalment acoblat per fibra amb una potència de sortida de 1000 watts, ampliant considerablement les aplicacions potencials per a la soldadura de coure. El producte té bona acollida al mercat.

En els darrers tres anys, la nova tecnologia làser blau ha captat l'atenció de la indústria. Els làsers blaus, amb una longitud d'ona d'uns 450 nm, es troben entre els làsers ultraviolats i els verds. L'absorció del làser blau sobre el coure és millor que la del làser verd, reduint la reflectivitat a menys del 35%.

La soldadura làser blau es pot utilitzar tant per a la soldadura per conducció tèrmica com per a la soldadura per penetració profunda, aconseguint “soldadura sense esquitxades” i reduir la porositat de la soldadura. A més de millorar la qualitat, la soldadura làser blau de coure també ofereix avantatges de velocitat significatius, sent almenys cinc vegades més ràpida que la soldadura làser infraroja. L'efecte aconseguit amb un làser infraroig de 3000 watts es pot aconseguir amb un làser blau de 500 watts, estalviant significativament energia i electricitat.

Fabricants de làsers que desenvolupen làsers blaus

Els principals fabricants de làsers blaus inclouen Laserline, Nuburu, United Winners, BWT i Han's Laser. Actualment, els làsers blaus adopten la via de la tecnologia de semiconductors acoblats per fibra, que té un lleuger retard en densitat d'energia. Per tant, algunes empreses han desenvolupat soldadura composta de doble feix per aconseguir millors efectes de soldadura de coure. La soldadura de doble feix implica l'ús simultània de feixos làser blaus i feixos làser infrarojos per a la soldadura de coure, amb posicions relatives acuradament ajustades dels dos punts del feix per resoldre problemes d'alta reflectivitat alhora que garanteix una densitat d'energia suficient.

Comprendre les propietats dels materials és crucial a l'hora d'aplicar o desenvolupar tecnologies làser. Tant si s'utilitzen làsers blaus com verds, tots dos poden millorar l'absorció dels làsers per part del coure, tot i que els làsers blaus i verds d'alta potència són actualment costosos. Es creu que a mesura que les tècniques de processament madurin i els costos operatius dels làsers blaus o verds disminueixin adequadament, la demanda del mercat realment augmentarà.

Refrigeració eficient per a làsers blaus i verds

Els làsers blaus i verds generen una calor significativa durant el funcionament, cosa que requereix solucions de refrigeració robustes. TEYU Chiller, una empresa líder fabricant de refrigeradors  Amb 22 anys d'experiència, ofereix solucions de refrigeració a mida per a una àmplia gamma d'aplicacions industrials i làser. La nostra sèrie CWFL refrigeradors d'aigua  estan dissenyats específicament per oferir un refredament precís i eficient per a sistemes làser de fibra, inclosos els que s'utilitzen en processos làser blau i verd. En comprendre les demandes úniques de refrigeració dels equips làser, oferim refrigeradors potents i fiables per millorar la productivitat i protegir els equips. 

TEYU Chiller continua compromesa a mantenir-se a l'avantguarda de la tecnologia de refrigeració per làser. Monitoritzem contínuament les tendències i innovacions de la indústria en làsers blaus i verds, impulsant els avenços tecnològics per fomentar una nova productivitat i accelerar la producció de refrigeradors innovadors per satisfer les necessitats de refrigeració en evolució de la indústria del làser.