Vasematerjalide laserkeevitus: sinine laser vs roheline laser

Laserkeevitus on arenev suure tõhususega töötlemistehnika. Lasertöötlusprotsess on konkreetse energiakiire ja materjali vastastikmõju tulemus. Materjalid liigitatakse tavaliselt metallideks ja mittemetallideks. Metallmaterjalide hulka kuuluvad teras, raud, vask, alumiinium ja nendega seotud sulamid, mittemetalliliste materjalide hulka aga klaas, puit, plastik, kangas ja haprad materjalid. Laserootmist rakendatakse paljudes tööstusharudes, kuid seni on selle rakendus peamiselt seotud nimetatud materjalikategooriatega.

Laseritööstus peab tugevdama materjalide omaduste uurimist

Hiinas on laseritööstuse kiire arengu põhjuseks suur nõudlus rakenduste järele. Enamik laserseadmete tootjaid keskendub aga peamiselt laserkiire ja mehaaniliste komponentide vastastikmõjule, mõned kaaluvad ka seadmete automatiseerimist. Materjalide kohta on vähe uuringuid, näiteks selle kohta, millised tala parameetrid sobivad erinevatele materjalidele. See uurimislünk tähendab, et mõned ettevõtted arendavad uusi seadmeid, kuid ei saa uurida nende uusi rakendusi. Paljudes laserifirmades on optika- ja mehaanikainsenerid, kuid vähe materjaliteaduse insenere, mis rõhutab pakilise vajaduse materjalide omaduste põhjalikuma uurimise järele.

Vase kõrge peegelduvus soodustab rohelise ja sinise lasertehnoloogia arengut

Metallmaterjalide valdkonnas on terase ja raua lasertöötlust hästi uuritud. Siiski uuritakse endiselt suure peegeldusvõimega materjalide, eriti vase ja alumiiniumi töötlemist. Vaske kasutatakse laialdaselt kaablites, kodumasinates, tarbeelektroonikas, elektriseadmetes, elektroonikakomponentides ja patareides tänu suurepärasele soojus- ja elektrijuhtivusele. Vaatamata paljude aastate pikkusele pingutusele on lasertehnoloogial olnud raskusi vase töötlemisega selle omaduste tõttu.

Esiteks on vasel kõrge peegelduvus, tavalise 1064 nm infrapunalaseri peegelduvusmäär on 90%. Teiseks, vase suurepärane soojusjuhtivus põhjustab soojuse kiiret hajumist, mis raskendab soovitud töötlemistulemuse saavutamist. Kolmandaks on töötlemiseks vaja suurema võimsusega lasereid, mis võib viia vase deformatsioonini. Isegi kui keevitamine on lõpetatud, on defektid ja mittetäielikud keevisõmblused tavalised.

Pärast aastaid kestnud uurimistööd on leitud, et vase keevitamiseks sobivad paremini lühema lainepikkusega laserid, näiteks rohelised ja sinised laserid. See on ajendanud rohelise ja sinise lasertehnoloogia arengut.

Infrapunalaseritelt rohelistele laseritele üleminek lainepikkusega 532 nm vähendab oluliselt peegelduvust. 532 nm lainepikkusega laser võimaldab laserkiire pidevat ühendamist vaskmaterjaliga, stabiliseerides keevitusprotsessi. 532 nm laseriga vase keevitamise efekt on võrreldav 1064 nm laseriga terasel.

Hiinas on roheliste laserite kaubanduslik võimsus ulatunud 500 vatini, rahvusvaheliselt aga 3000 vatini. Keevitusefekt on eriti oluline liitiumaku komponentide puhul. Viimastel aastatel on vase roheline laserkeevitus, eriti uue energia tööstuses, esile tõstetud.

Praegu on üks Hiina ettevõte edukalt välja töötanud täielikult kiudühendusega rohelise laseri, mille võimsus on 1000 vatti, laiendades oluliselt vase keevitamise potentsiaalseid rakendusi. Toode on turul hästi vastu võetud.

Viimase kolme aasta jooksul on uus sinise laseri tehnoloogia pälvinud tööstuse tähelepanu. Sinised laserid, mille lainepikkus on umbes 450 nm, jäävad ultraviolett- ja roheliste laserite vahele. Sinise laseri neeldumine vasel on parem kui rohelisel laseril, vähendades peegelduvust alla 35%.

Sinist laserkeevitust saab kasutada nii soojusjuhtivusega keevitamiseks kui ka sügava läbitungimisega keevitamiseks, saavutades “pritsmevaba keevitamine” ja keevisõmbluse poorsuse vähendamine. Lisaks kvaliteedi parandamisele pakub vase sinine laserkeevitus ka olulisi kiiruseeeliseid, olles vähemalt viis korda kiirem kui infrapunane laserkeevitus. 3000-vatise infrapunalaseriga saavutatud efekti saab saavutada 500-vatise sinise laseriga, säästes oluliselt energiat ja elektrit.

Laseritootjad, kes arendavad siniseid lasereid

Siniste laserite juhtivate tootjate hulka kuuluvad Laserline, Nuburu, United Winners, BWT ja Han's Laser. Praegu kasutavad sinised laserid kiudsidestatud pooljuhttehnoloogiat, mille energiatihedus on veidi väiksem. Seetõttu on mõned ettevõtted paremate vaskkeevitustulemuste saavutamiseks välja töötanud kahekiirelise komposiitkeevituse. Kahekiireline keevitamine hõlmab siniste ja infrapunaste laserkiirte samaaegset kasutamist vase keevitamiseks, kusjuures kahe kiirepunkti suhteline asend on hoolikalt reguleeritud, et lahendada kõrge peegeldusvõimega seotud probleeme, tagades samal ajal piisava energiatiheduse.

Materjalide omaduste mõistmine on lasertehnoloogiate rakendamisel või arendamisel ülioluline. Olenemata sellest, kas kasutatakse siniseid või rohelisi lasereid, võivad mõlemad parandada vase neeldumist laserites, kuigi suure võimsusega sinised ja rohelised laserid on praegu kallid. Arvatakse, et töötlemistehnikate küpsedes ja siniste või roheliste laserite tegevuskulude vastavalt vähenedes kasvab turunõudlus tõeliselt.

Tõhus jahutus siniste ja roheliste laserite jaoks

Sinised ja rohelised laserid tekitavad töötamise ajal märkimisväärset soojust, mis nõuab tugevaid jahutuslahendusi. TEYU jahuti, juhtiv jahutite tootja  22-aastase kogemusega pakub kohandatud jahutuslahendusi laiale valikule tööstus- ja laserrakendustele. Meie CWFL-seeria veejahutid  on spetsiaalselt loodud pakkuma täpset ja tõhusat jahutust kiudlasersüsteemidele, sealhulgas sinise ja rohelise laseri protsessides kasutatavatele süsteemidele. Mõistes laserseadmete ainulaadseid jahutusvajadusi, pakume võimsaid ja töökindlaid jahuteid tootlikkuse suurendamiseks ja seadmete kaitsmiseks. 

TEYU Chiller on jätkuvalt pühendunud laserjahutustehnoloogia esirinnas püsimisele. Jälgime pidevalt siniste ja roheliste laserite valdkonna trende ja uuendusi, edendades tehnoloogilisi edusamme uue tootlikkuse edendamiseks ja uuenduslike jahutite tootmise kiirendamiseks, et rahuldada laseritööstuse muutuvaid jahutusvajadusi.