Laserové svařování měděných materiálů: modrý laser vs. zelený laser

Laserové svařování je nově vznikající vysoce efektivní technika zpracování. Proces laserového obrábění je výsledkem interakce mezi specifickým paprskem energie a materiálem. Materiály se obecně dělí na kovy a nekovy. Mezi kovové materiály patří ocel, železo, měď, hliník a jejich slitiny, zatímco mezi nekovové materiály patří sklo, dřevo, plast, tkanina a křehké materiály. Laserová výroba se uplatňuje v mnoha průmyslových odvětvích, ale zatím se uplatňuje především v těchto kategoriích materiálů.

Laserový průmysl potřebuje posílit výzkum materiálových vlastností

V Číně je rychlý rozvoj laserového průmyslu poháněn velkou poptávkou po aplikacích. Většina výrobců laserových zařízení se však zaměřuje hlavně na interakci mezi laserovým paprskem a mechanickými součástmi, přičemž někteří zvažují automatizaci zařízení. Chybí výzkum materiálů, například určování, které parametry nosníku jsou vhodné pro různé materiály. Tato mezera ve výzkumu znamená, že některé společnosti vyvíjejí nová zařízení, ale nemohou prozkoumat jejich nové aplikace. Mnoho laserových společností má optické a mechanické inženýry, ale jen málo inženýrů v oblasti materiálových věd, což zdůrazňuje naléhavou potřebu dalšího výzkumu materiálových vlastností.

Vysoká odrazivost mědi podporuje rozvoj technologie zeleného a modrého laseru

V oblasti kovových materiálů je laserové zpracování oceli a železa dobře prozkoumáno. Zpracování materiálů s vysokou odrazivostí, zejména mědi a hliníku, je však stále předmětem výzkumu. Měď se díky své vynikající tepelné a elektrické vodivosti široce používá v kabelech, domácích spotřebičích, spotřební elektronice, elektrických zařízeních, elektronických součástkách a bateriích. Navzdory mnohaletému úsilí se laserová technologie potýká se zpracováním mědi kvůli jejím vlastnostem.

Za prvé, měď má vysokou odrazivost, s mírou odrazivosti 90 % pro běžný infračervený laser o vlnové délce 1064 nm. Za druhé, vynikající tepelná vodivost mědi způsobuje rychlý odvod tepla, což ztěžuje dosažení požadovaného efektu zpracování. Za třetí, pro zpracování jsou zapotřebí lasery s vyšším výkonem, což může vést k deformaci mědi. I když je svařování dokončeno, běžné jsou vady a neúplné svary.

Po letech zkoumání bylo zjištěno, že pro svařování mědi jsou vhodnější lasery s kratšími vlnovými délkami, jako jsou zelené a modré lasery. To vedlo k vývoji technologie zelených a modrých laserů.

Přechod z infračervených laserů na zelené lasery s vlnovou délkou 532 nm výrazně snižuje odrazivost. Laser s vlnovou délkou 532 nm umožňuje kontinuální vazbu laserového paprsku na měděný materiál a stabilizuje tak proces svařování. Svařovací účinek na mědi laserem s vlnovou délkou 532 nm je srovnatelný se svařovacím účinkem laseru s vlnovou délkou 1064 nm na oceli.

V Číně dosáhl komerční výkon zelených laserů 500 wattů, zatímco v mezinárodním měřítku dosáhl 3000 wattů. Svařovací efekt je obzvláště významný u součástí lithiových baterií. V posledních letech se svařování mědi zeleným laserem, zejména v novém energetickém průmyslu, stalo vrcholem.

Čínská společnost v současné době úspěšně vyvinula plně vláknově vázaný zelený laser s výkonem 1000 wattů, čímž výrazně rozšiřuje potenciální aplikace pro svařování mědi. Produkt je na trhu dobře přijat.

V posledních třech letech si nová technologie modrého laseru získala pozornost průmyslu. Modré lasery s vlnovou délkou kolem 450 nm spadají mezi ultrafialové a zelené lasery. Absorpce modrého laseru na mědi je lepší než u zeleného laseru, což snižuje odrazivost pod 35 %.

Modré laserové svařování lze použít jak pro tepelné vedení, tak pro hluboké provařování, čímž se dosáhne “svařování bez rozstřiku” a snížení pórovitosti svaru. Kromě zlepšení kvality nabízí svařování mědi modrým laserem také značné rychlostní výhody, je nejméně pětkrát rychlejší než svařování infračerveným laserem. Efektu dosaženého infračerveným laserem o výkonu 3000 wattů lze dosáhnout modrým laserem o výkonu 500 wattů, což výrazně šetří energii a elektřinu.

Výrobci laserů, kteří vyvíjejí modré lasery

Mezi přední výrobce modrých laserů patří Laserline, Nuburu, United Winners, BWT a Han's Laser. Modré lasery v současné době využívají technologii polovodičů s vláknovou vazbou, která mírně zaostává v hustotě energie. Některé společnosti proto vyvinuly dvoupaprskové kompozitní svařování, aby dosáhly lepších výsledků svařování mědi. Dvoupaprskové svařování zahrnuje současné použití modrých a infračervených laserových paprsků pro svařování mědi s pečlivě nastavenými relativními polohami obou paprskových bodů, aby se vyřešily problémy s vysokou odrazivostí a zároveň byla zajištěna dostatečná hustota energie.

Pochopení vlastností materiálů je klíčové při aplikaci nebo vývoji laserových technologií. Ať už se používá modrý nebo zelený laser, oba mohou zvýšit absorpci laserů mědí, ačkoli vysoce výkonné modré a zelené lasery jsou v současné době drahé. Předpokládá se, že s tím, jak se zdokonalují techniky zpracování a provozní náklady modrých nebo zelených laserů odpovídajícím způsobem klesají, poptávka na trhu skutečně prudce vzroste.

Efektivní chlazení pro modré a zelené lasery

Modré a zelené lasery generují během provozu značné množství tepla, což vyžaduje robustní chladicí řešení. TEYU Chiller, přední výrobce chladičů  s 22 lety zkušeností poskytuje chladicí řešení na míru pro širokou škálu průmyslových a laserových aplikací. Naše série CWFL vodní chladiče  jsou speciálně navrženy tak, aby poskytovaly přesné a efektivní chlazení pro vláknové laserové systémy, včetně těch, které se používají v modrých a zelených laserových procesech. Díky pochopení jedinečných požadavků na chlazení laserových zařízení dodáváme výkonné a spolehlivé chladicí jednotky pro zvýšení produktivity a ochranu zařízení. 

Společnost TEYU Chiller se i nadále zavázala k tomu, že bude v oblasti technologie laserového chlazení v popředí. Neustále sledujeme trendy a inovace v oboru modrých a zelených laserů a podporujeme technologický pokrok, který podporuje novou produktivitu a urychluje výrobu inovativních chladičů, které splňují vyvíjející se požadavky na chlazení v laserovém průmyslu.