Soldadura láser de materiais de cobre: láser azul VS láser verde

A soldadura láser é unha técnica de procesamento emerxente de alta eficiencia. O proceso de mecanizado por láser é o resultado da interacción entre un feixe específico de enerxía e o material. Os materiais clasifícanse xeralmente en metais e non metais. Os materiais metálicos inclúen o aceiro, o ferro, o cobre, o aluminio e as súas aliaxes relacionadas, mentres que os materiais non metálicos inclúen o vidro, a madeira, o plástico, os tecidos e os materiais fráxiles. A fabricación con láser aplícase en moitas industrias, pero ata o de agora, a súa aplicación é principalmente dentro destas categorías de materiais.

A industria láser necesita reforzar a investigación sobre as propiedades dos materiais

Na China, o rápido desenvolvemento da industria láser está impulsado por unha gran demanda de aplicacións. Non obstante, a maioría dos fabricantes de equipos láser céntranse principalmente na interacción entre o raio láser e os compoñentes mecánicos, e algúns consideran a automatización dos equipos. Hai unha falta de investigación sobre materiais, como a determinación de que parámetros de viga son axeitados para diferentes materiais. Esta lagoa na investigación significa que algunhas empresas desenvolven novos equipos pero non poden explorar as súas novas aplicacións. Moitas empresas de láser teñen enxeñeiros ópticos e mecánicos, pero poucos enxeñeiros de ciencia de materiais, o que destaca a necesidade urxente de máis investigación sobre as propiedades dos materiais.

A alta reflectividade do cobre promove o desenvolvemento da tecnoloxía láser verde e azul

Nos materiais metálicos, o procesamento por láser de aceiro e ferro foi ben explorado. Non obstante, o procesamento de materiais de alta reflectividade, especialmente cobre e aluminio, aínda está a ser explorado. O cobre úsase amplamente en cables, electrodomésticos, electrónica de consumo, equipos eléctricos, compoñentes electrónicos e baterías debido á súa excelente condutividade térmica e eléctrica. Malia moitos anos de esforzo, a tecnoloxía láser tivo dificultades para procesar o cobre debido ás súas propiedades.

En primeiro lugar, o cobre ten unha alta reflectividade, cunha taxa de reflectividade do 90 % para o láser infravermello común de 1064 nm. En segundo lugar, a excelente condutividade térmica do cobre fai que a calor se disipe rapidamente, o que dificulta acadar o efecto de procesamento desexado. En terceiro lugar, requírense láseres de maior potencia para o procesamento, o que pode levar á deformación do cobre. Mesmo se a soldadura está completa, son comúns os defectos e as soldaduras incompletas.

Tras anos de exploración, descubriuse que os láseres con lonxitudes de onda máis curtas, como os láseres verdes e azuis, son máis axeitados para soldar cobre. Isto impulsou o desenvolvemento da tecnoloxía láser verde e azul.

O cambio de láseres infravermellos a láseres verdes cunha lonxitude de onda de 532 nm reduce significativamente a reflectividade. O láser de lonxitude de onda de 532 nm permite o acoplamento continuo do feixe láser ao material de cobre, estabilizando o proceso de soldadura. O efecto de soldadura sobre cobre cun láser de 532 nm é comparable ao dun láser de 1064 nm sobre aceiro.

Na China, a potencia comercial dos láseres verdes chegou aos 500 vatios, mentres que a nivel internacional chegou aos 3000 vatios. O efecto de soldadura é particularmente significativo nos compoñentes das baterías de litio. Nos últimos anos, a soldadura láser verde de cobre, especialmente na nova industria enerxética, converteuse nun punto destacado.

Actualmente, unha empresa chinesa desenvolveu con éxito un láser verde totalmente acoplado a fibra cunha potencia de saída de 1000 vatios, o que amplia enormemente as aplicacións potenciais para a soldadura de cobre. O produto ten boa acollida no mercado.

Nos últimos tres anos, a nova tecnoloxía láser azul chamou a atención da industria. Os láseres azuis, cunha lonxitude de onda duns 450 nm, están situados entre os láseres ultravioleta e os verdes. A absorción do láser azul no cobre é mellor que a do láser verde, o que reduce a reflectividade a menos do 35 %.

A soldadura láser azul pódese empregar tanto para soldadura por condución térmica como para soldadura por penetración profunda, conseguindo “soldadura sen salpicaduras” e redución da porosidade da soldadura. Ademais de mellorar a calidade, a soldadura láser azul de cobre tamén ofrece importantes vantaxes de velocidade, sendo polo menos cinco veces máis rápida que a soldadura láser infravermella. O efecto conseguido cun láser infravermello de 3000 vatios pódese conseguir cun láser azul de 500 vatios, o que supón un aforro significativo de enerxía e electricidade.

Fabricantes de láseres que desenvolven láseres azuis

Entre os principais fabricantes de láseres azuis están Laserline, Nuburu, United Winners, BWT e Han's Laser. Actualmente, os láseres azuis adoptan a ruta da tecnoloxía de semicondutores acoplados a fibra, que ten un lixeiro atraso en densidade de enerxía. Polo tanto, algunhas empresas desenvolveron soldadura composta de dobre feixe para lograr mellores efectos de soldadura de cobre. A soldadura de dobre feixe implica o uso simultáneo de feixes láser azuis e feixes láser infravermellos para a soldadura de cobre, con posicións relativas dos dous puntos do feixe axustadas coidadosamente para resolver problemas de alta reflectividade e, ao mesmo tempo, garantir unha densidade de enerxía suficiente.

Comprender as propiedades dos materiais é crucial á hora de aplicar ou desenvolver tecnoloxías láser. Tanto se se usan láseres azuis como verdes, ambos poden mellorar a absorción dos láseres por parte do cobre, aínda que os láseres azuis e verdes de alta potencia son actualmente caros. Crese que a medida que as técnicas de procesamento maduren e os custos operativos dos láseres azuis ou verdes diminúan adecuadamente, a demanda do mercado aumentará considerablemente.

Refrixeración eficiente para láseres azuis e verdes

Os láseres azuis e verdes xeran unha calor significativa durante o funcionamento, o que require solucións de refrixeración robustas. TEYU Chiller, unha empresa líder fabricante de refrixeradores  con 22 anos de experiencia, ofrece solucións de refrixeración personalizadas para unha ampla gama de aplicacións industriais e láser. A nosa serie CWFL refrixeradores de auga  están deseñados especificamente para ofrecer unha refrixeración precisa e eficiente para sistemas láser de fibra, incluídos os empregados en procesos láser azul e verde. Ao comprender as demandas únicas de refrixeración dos equipos láser, ofrecemos refrixeradores potentes e fiables para mellorar a produtividade e protexer os equipos. 

TEYU Chiller mantén o seu compromiso de manterse á vangarda da tecnoloxía de refrixeración láser. Monitorizamos continuamente as tendencias e innovacións da industria en láseres azuis e verdes, impulsando os avances tecnolóxicos para fomentar unha nova produtividade e acelerar a produción de refrixeradores innovadores para satisfacer os requisitos de refrixeración en evolución da industria láser.