Συγκόλληση με λέιζερ υλικών χαλκού: Μπλε λέιζερ έναντι πράσινου λέιζερ

Η συγκόλληση με λέιζερ είναι μια αναδυόμενη τεχνική επεξεργασίας υψηλής απόδοσης. Η διαδικασία της κατεργασίας με λέιζερ είναι το αποτέλεσμα της αλληλεπίδρασης μεταξύ μιας συγκεκριμένης δέσμης ενέργειας και του υλικού. Τα υλικά γενικά κατηγοριοποιούνται σε μέταλλα και μη μέταλλα. Τα μεταλλικά υλικά περιλαμβάνουν τον χάλυβα, τον σίδηρο, τον χαλκό, το αλουμίνιο και τα σχετικά κράματά τους, ενώ τα μη μεταλλικά υλικά περιλαμβάνουν το γυαλί, το ξύλο, το πλαστικό, το ύφασμα και τα εύθραυστα υλικά. Η κατασκευή με λέιζερ εφαρμόζεται σε πολλές βιομηχανίες, αλλά μέχρι στιγμής, η εφαρμογή της αφορά κυρίως αυτές τις κατηγορίες υλικών.

Η βιομηχανία λέιζερ πρέπει να ενισχύσει την έρευνα σχετικά με τις ιδιότητες των υλικών

Στην Κίνα, η ραγδαία ανάπτυξη της βιομηχανίας λέιζερ οφείλεται στη μεγάλη ζήτηση για εφαρμογές. Ωστόσο, οι περισσότεροι κατασκευαστές εξοπλισμού λέιζερ επικεντρώνονται κυρίως στην αλληλεπίδραση μεταξύ της δέσμης λέιζερ και των μηχανικών εξαρτημάτων, ενώ ορισμένοι εξετάζουν και τον αυτοματισμό του εξοπλισμού. Υπάρχει έλλειψη έρευνας σχετικά με τα υλικά, όπως ο προσδιορισμός των παραμέτρων της δέσμης που είναι κατάλληλες για διαφορετικά υλικά. Αυτό το κενό στην έρευνα σημαίνει ότι ορισμένες εταιρείες αναπτύσσουν νέο εξοπλισμό, αλλά δεν μπορούν να διερευνήσουν τις νέες εφαρμογές του. Πολλές εταιρείες λέιζερ έχουν οπτικούς και μηχανολόγους μηχανικούς, αλλά λίγους μηχανικούς επιστήμης υλικών, γεγονός που υπογραμμίζει την επείγουσα ανάγκη για περισσότερη έρευνα σχετικά με τις ιδιότητες των υλικών.

Η υψηλή ανακλαστικότητα του χαλκού προωθεί την ανάπτυξη της τεχνολογίας πράσινου και μπλε λέιζερ

Στα μεταλλικά υλικά, η επεξεργασία χάλυβα και σιδήρου με λέιζερ έχει διερευνηθεί εκτενώς. Ωστόσο, η επεξεργασία υλικών υψηλής ανακλαστικότητας, ιδίως χαλκού και αλουμινίου, εξακολουθεί να διερευνάται. Ο χαλκός χρησιμοποιείται ευρέως σε καλώδια, οικιακές συσκευές, ηλεκτρονικά είδη ευρείας κατανάλωσης, ηλεκτρικό εξοπλισμό, ηλεκτρονικά εξαρτήματα και μπαταρίες λόγω της εξαιρετικής θερμικής και ηλεκτρικής αγωγιμότητάς του. Παρά τις πολυετείς προσπάθειες, η τεχνολογία λέιζερ δυσκολεύεται να επεξεργαστεί τον χαλκό λόγω των ιδιοτήτων του.

Καταρχάς, ο χαλκός έχει υψηλή ανακλαστικότητα, με ποσοστό ανακλαστικότητας 90% για το κοινό υπέρυθρο λέιζερ 1064 nm. Δεύτερον, η εξαιρετική θερμική αγωγιμότητα του χαλκού προκαλεί γρήγορη διάχυση της θερμότητας, καθιστώντας δύσκολη την επίτευξη του επιθυμητού αποτελέσματος επεξεργασίας. Τρίτον, απαιτούνται λέιζερ υψηλότερης ισχύος για την επεξεργασία, κάτι που μπορεί να οδηγήσει σε παραμόρφωση του χαλκού. Ακόμα και αν ολοκληρωθεί η συγκόλληση, τα ελαττώματα και οι ατελείς συγκολλήσεις είναι συνηθισμένα.

Μετά από χρόνια εξερεύνησης, διαπιστώθηκε ότι τα λέιζερ με μικρότερα μήκη κύματος, όπως τα πράσινα και τα μπλε λέιζερ, είναι πιο κατάλληλα για τη συγκόλληση χαλκού. Αυτό έχει οδηγήσει στην ανάπτυξη της πράσινης και μπλε τεχνολογίας λέιζερ.

Η μετάβαση από υπέρυθρα λέιζερ σε πράσινα λέιζερ με μήκος κύματος 532 nm μειώνει σημαντικά την ανακλαστικότητα. Το λέιζερ μήκους κύματος 532 nm επιτρέπει τη συνεχή σύζευξη της δέσμης λέιζερ με το χάλκινο υλικό, σταθεροποιώντας τη διαδικασία συγκόλλησης. Το αποτέλεσμα συγκόλλησης σε χαλκό με λέιζερ 532 nm είναι συγκρίσιμο με αυτό ενός λέιζερ 1064 nm σε χάλυβα.

Στην Κίνα, η εμπορική ισχύς των πράσινων λέιζερ έχει φτάσει τα 500 watt, ενώ διεθνώς έχει φτάσει τα 3000 watt. Το φαινόμενο συγκόλλησης είναι ιδιαίτερα σημαντικό στα εξαρτήματα των μπαταριών λιθίου. Τα τελευταία χρόνια, η συγκόλληση χαλκού με πράσινο λέιζερ, ειδικά στη νέα ενεργειακή βιομηχανία, έχει γίνει ένα από τα κορυφαία σημεία.

Αυτή τη στιγμή, μια κινεζική εταιρεία έχει αναπτύξει με επιτυχία ένα πράσινο λέιζερ πλήρως συνδεδεμένο με οπτικές ίνες με ισχύ εξόδου 1000 watt, διευρύνοντας σημαντικά τις πιθανές εφαρμογές για συγκόλληση χαλκού. Το προϊόν είναι καλά δεκτό στην αγορά.

Τα τελευταία τρία χρόνια, η νέα τεχνολογία μπλε λέιζερ έχει τραβήξει την προσοχή της βιομηχανίας. Τα μπλε λέιζερ, με μήκος κύματος περίπου 450 nm, εμπίπτουν μεταξύ υπεριώδους και πράσινης ακτινοβολίας λέιζερ. Η απορρόφηση του μπλε λέιζερ στον χαλκό είναι καλύτερη από το πράσινο λέιζερ, μειώνοντας την ανακλαστικότητα κάτω από 35%.

Η συγκόλληση με μπλε λέιζερ μπορεί να χρησιμοποιηθεί τόσο για συγκόλληση θερμικής αγωγιμότητας όσο και για συγκόλληση βαθιάς διείσδυσης, επιτυγχάνοντας “συγκόλληση χωρίς πιτσιλίσματα” και μείωση του πορώδους της συγκόλλησης. Εκτός από τη βελτίωση της ποιότητας, η συγκόλληση χαλκού με μπλε λέιζερ προσφέρει επίσης σημαντικά πλεονεκτήματα ταχύτητας, καθώς είναι τουλάχιστον πέντε φορές ταχύτερη από τη συγκόλληση με υπέρυθρη λέιζερ. Το αποτέλεσμα που επιτυγχάνεται με ένα υπέρυθρο λέιζερ 3000 watt μπορεί να επιτευχθεί με ένα μπλε λέιζερ 500 watt, εξοικονομώντας σημαντικά ενέργεια και ηλεκτρισμό.

Κατασκευαστές λέιζερ που αναπτύσσουν μπλε λέιζερ

Οι κορυφαίοι κατασκευαστές μπλε λέιζερ περιλαμβάνουν τις Laserline, Nuburu, United Winners, BWT και Han's Laser. Προς το παρόν, τα μπλε λέιζερ υιοθετούν την τεχνολογία ημιαγωγών με ίνες, η οποία υστερεί ελαφρώς σε ενεργειακή πυκνότητα. Ως εκ τούτου, ορισμένες εταιρείες έχουν αναπτύξει σύνθετη συγκόλληση διπλής δέσμης για να επιτύχουν καλύτερα αποτελέσματα συγκόλλησης χαλκού. Η συγκόλληση διπλής δέσμης περιλαμβάνει την ταυτόχρονη χρήση μπλε ακτίνων λέιζερ και υπέρυθρων ακτίνων λέιζερ για συγκόλληση χαλκού, με προσεκτικά ρυθμισμένες σχετικές θέσεις των δύο σημείων δέσμης για την επίλυση προβλημάτων υψηλής ανακλαστικότητας, εξασφαλίζοντας παράλληλα επαρκή ενεργειακή πυκνότητα.

Η κατανόηση των ιδιοτήτων των υλικών είναι ζωτικής σημασίας κατά την εφαρμογή ή την ανάπτυξη τεχνολογιών λέιζερ. Είτε χρησιμοποιούνται μπλε είτε πράσινα λέιζερ, και τα δύο μπορούν να ενισχύσουν την απορρόφηση των λέιζερ από τον χαλκό, αν και τα μπλε και πράσινα λέιζερ υψηλής ισχύος είναι προς το παρόν ακριβά. Πιστεύεται ότι καθώς οι τεχνικές επεξεργασίας ωριμάζουν και το λειτουργικό κόστος των μπλε ή πράσινων λέιζερ μειώνεται κατάλληλα, η ζήτηση της αγοράς θα αυξηθεί πραγματικά.

Αποδοτική ψύξη για μπλε και πράσινα λέιζερ

Τα μπλε και πράσινα λέιζερ παράγουν σημαντική θερμότητα κατά τη λειτουργία, γεγονός που καθιστά απαραίτητες ισχυρές λύσεις ψύξης. Ψύκτης TEYU, κορυφαίος κατασκευαστής ψυκτικών συγκροτημάτων  Με 22 χρόνια εμπειρίας, παρέχει εξατομικευμένες λύσεις ψύξης για ένα ευρύ φάσμα βιομηχανικών εφαρμογών και εφαρμογών λέιζερ. Η σειρά CWFL μας ψύκτες νερού  έχουν σχεδιαστεί ειδικά για να προσφέρουν ακριβή και αποτελεσματική ψύξη για συστήματα οπτικών ινών λέιζερ, συμπεριλαμβανομένων εκείνων που χρησιμοποιούνται σε διεργασίες μπλε και πράσινου λέιζερ. Κατανοώντας τις μοναδικές απαιτήσεις ψύξης του εξοπλισμού λέιζερ, παρέχουμε ισχυρά και αξιόπιστα ψυκτικά συγκροτήματα για την ενίσχυση της παραγωγικότητας και την προστασία του εξοπλισμού. 

Η TEYU Chiller παραμένει προσηλωμένη στην πρωτοπορία της τεχνολογίας ψύξης με λέιζερ. Παρακολουθούμε συνεχώς τις τάσεις και τις καινοτομίες του κλάδου στα μπλε και πράσινα λέιζερ, προωθώντας τεχνολογικές εξελίξεις για την ενίσχυση της παραγωγικότητας και την επιτάχυνση της παραγωγής καινοτόμων ψυκτικών συγκροτημάτων, ώστε να καλύπτονται οι εξελισσόμενες απαιτήσεις ψύξης της βιομηχανίας λέιζερ.