Lasersko zavarivanje bakrenih materijala: plavi laser u odnosu na zeleni laser

Lasersko zavarivanje je nova visokoučinkovita tehnika obrade. Proces laserske obrade rezultat je interakcije između specifičnog snopa energije i materijala. Materijali se općenito dijele na metale i nemetale. Metalni materijali uključuju čelik, željezo, bakar, aluminij i njihove srodne legure, dok nemetalni materijali uključuju staklo, drvo, plastiku, tkaninu i lomljive materijale. Laserska proizvodnja primjenjuje se u mnogim industrijama, ali do sada je njezina primjena prvenstveno unutar ovih kategorija materijala.

Laserska industrija treba ojačati istraživanje svojstava materijala

U Kini je brzi razvoj laserske industrije potaknut velikom potražnjom za primjenama. Međutim, većina proizvođača laserske opreme uglavnom se usredotočuje na interakciju između laserske zrake i mehaničkih komponenti, a neki razmatraju i automatizaciju opreme. Nedostaje istraživanja o materijalima, poput određivanja koji su parametri snopa prikladni za različite materijale. Ovaj nedostatak u istraživanju znači da neke tvrtke razvijaju novu opremu, ali ne mogu istražiti njezine nove primjene. Mnoge tvrtke koje se bave laserima imaju inženjere optike i strojarstva, ali malo inženjera znanosti o materijalima, što naglašava hitnu potrebu za više istraživanja svojstava materijala.

Visoka reflektivnost bakra potiče razvoj zelene i plave laserske tehnologije

U metalnim materijalima, laserska obrada čelika i željeza je dobro istražena. Međutim, obrada materijala s visokom reflektivnošću, posebno bakra i aluminija, još se uvijek istražuje. Bakar se široko koristi u kabelima, kućanskim aparatima, potrošačkoj elektronici, električnoj opremi, elektroničkim komponentama i baterijama zbog svoje izvrsne toplinske i električne vodljivosti. Unatoč dugogodišnjim naporima, laserska tehnologija se mučila s obradom bakra zbog njegovih svojstava.

Prvo, bakar ima visoku reflektivnost, s stopom reflektivnosti od 90% za uobičajeni infracrveni laser od 1064 nm. Drugo, izvrsna toplinska vodljivost bakra uzrokuje brzo odvođenje topline, što otežava postizanje željenog učinka obrade. Treće, za obradu su potrebni laseri veće snage, što može dovesti do deformacije bakra. Čak i ako je zavarivanje završeno, česti su nedostaci i nepotpuni zavari.

Nakon godina istraživanja, utvrđeno je da su laseri s kraćim valnim duljinama, poput zelenog i plavog lasera, prikladniji za zavarivanje bakra. To je potaknulo razvoj tehnologije zelenog i plavog lasera.

Prelazak s infracrvenih lasera na zelene lasere s valnom duljinom od 532 nm značajno smanjuje reflektivnost. Laser valne duljine 532 nm omogućuje kontinuirano spajanje laserske zrake s bakrenim materijalom, stabilizirajući proces zavarivanja. Učinak zavarivanja bakra laserom od 532 nm usporediv je s učinkom zavarivanja čelika laserom od 1064 nm.

U Kini je komercijalna snaga zelenih lasera dosegla 500 vata, dok je međunarodno dosegla 3000 vata. Učinak zavarivanja je posebno značajan kod komponenti litijevih baterija. Posljednjih godina, zeleno lasersko zavarivanje bakra, posebno u novoj energetskoj industriji, postalo je istaknuto.

Trenutno je kineska tvrtka uspješno razvila potpuno optički spojeni zeleni laser snage 1000 W, čime je znatno proširena potencijalna primjena zavarivanja bakra. Proizvod je dobro prihvaćen na tržištu.

U protekle tri godine, nova tehnologija plavog lasera privukla je pozornost industrije. Plavi laseri, s valnom duljinom od oko 450 nm, nalaze se između ultraljubičastih i zelenih lasera. Apsorpcija plavog lasera na bakru je bolja od zelenog lasera, smanjujući reflektivnost ispod 35%.

Plavo lasersko zavarivanje može se koristiti i za termičko vodljivo zavarivanje i za duboko prodiranje, postižući “zavarivanje bez prskanja” i smanjenje poroznosti zavara. Osim poboljšanja kvalitete, plavo lasersko zavarivanje bakra nudi i značajne prednosti u brzini, budući da je najmanje pet puta brže od infracrvenog laserskog zavarivanja. Učinak postignut infracrvenim laserom od 3000 W može se postići plavim laserom od 500 W, što značajno štedi energiju i struju.

Proizvođači lasera koji razvijaju plave lasere

Vodeći proizvođači plavih lasera uključuju Laserline, Nuburu, United Winners, BWT i Han's Laser. Trenutno, plavi laseri usvajaju tehnologiju poluvodiča spojenih vlaknima, koja neznatno zaostaje u gustoći energije. Stoga su neke tvrtke razvile dvostruko snopno kompozitno zavarivanje kako bi postigle bolje učinke zavarivanja bakra. Dvostruko zavarivanje uključuje istovremenu upotrebu plavih laserskih zraka i infracrvenih laserskih zraka za zavarivanje bakra, s pažljivo podešenim relativnim položajima dviju točaka snopa kako bi se riješili problemi visoke reflektivnosti uz osiguranje dovoljne gustoće energije.

Razumijevanje svojstava materijala ključno je pri primjeni ili razvoju laserskih tehnologija. Bez obzira koriste li se plavi ili zeleni laseri, oba mogu poboljšati apsorpciju lasera bakrom, iako su plavi i zeleni laseri velike snage trenutno skupi. Vjeruje se da će, kako se tehnike obrade budu razvijale i operativni troškovi plavih ili zelenih lasera se budu smanjivali, potražnja na tržištu doista porasti.

Učinkovito hlađenje za plave i zelene lasere

Plavi i zeleni laseri generiraju značajnu toplinu tijekom rada, što zahtijeva robusna rješenja za hlađenje. TEYU Chiller, vodeći proizvođač hladnjaka  S 22 godine iskustva, pruža prilagođena rješenja za hlađenje za širok raspon industrijskih i laserskih primjena. Naša CWFL serija hladnjaci vode  posebno su dizajnirani za precizno i učinkovito hlađenje vlaknastih laserskih sustava, uključujući one koji se koriste u plavim i zelenim laserskim procesima. Razumijevajući jedinstvene zahtjeve hlađenja laserske opreme, isporučujemo snažne i pouzdane rashladne uređaje za povećanje produktivnosti i zaštitu opreme. 

TEYU Chiller ostaje predan tome da ostane u samom vrhu tehnologije laserskog hlađenja. Kontinuirano pratimo trendove i inovacije u industriji plavih i zelenih lasera, potičući tehnološki napredak kako bismo potaknuli novu produktivnost i ubrzali proizvodnju inovativnih hladnjaka koji će zadovoljiti rastuće zahtjeve za hlađenjem laserske industrije.