Rézanyagok lézerhegesztése: Kék lézer vs. Zöld lézer

A lézerhegesztés egy feltörekvő, nagy hatékonyságú feldolgozási technika. A lézeres megmunkálás folyamata egy adott energiasugár és az anyag kölcsönhatásának eredménye. Az anyagokat általában fémekre és nemfémekre osztják. A fémes anyagok közé tartozik az acél, a vas, a réz, az alumínium és ezek ötvözetei, míg a nemfémes anyagok közé tartozik az üveg, a fa, a műanyag, a szövet és a rideg anyagok. A lézeres gyártást számos iparágban alkalmazzák, de eddig elsősorban ezeken az anyagkategóriákon belül alkalmazták.

A lézeriparnak meg kell erősítenie az anyagtulajdonságokkal kapcsolatos kutatásokat

Kínában a lézeripar gyors fejlődését az alkalmazások iránti nagy kereslet hajtja. A legtöbb lézerberendezés-gyártó azonban főként a lézersugár és a mechanikus alkatrészek közötti kölcsönhatásra összpontosít, egyesek pedig a berendezések automatizálását is figyelembe veszik. Hiányoznak az anyagokkal kapcsolatos kutatások, például annak meghatározása, hogy mely gerendaparaméterek alkalmasak a különböző anyagokhoz. Ez a kutatási hiányosság azt jelenti, hogy egyes vállalatok új berendezéseket fejlesztenek, de nem tudják feltárni azok új alkalmazásait. Sok lézergyártó cégnél dolgoznak optikai és gépészmérnökök, de kevés anyagtudományi mérnök dolgozik, ami rávilágít az anyagtulajdonságok kutatásának sürgető szükségességére.

A réz magas fényvisszaverő képessége elősegíti a zöld és kék lézertechnológia fejlődését

A fémanyagok terén az acél és a vas lézeres megmunkálása már jól ismert. A nagy fényvisszaverő képességű anyagok, különösen a réz és az alumínium feldolgozása azonban még mindig kutatási folyamatban van. A rezet széles körben használják kábelekben, háztartási gépekben, szórakoztató elektronikában, elektromos berendezésekben, elektronikus alkatrészekben és akkumulátorokban kiváló hő- és elektromos vezetőképessége miatt. Sok éves erőfeszítés ellenére a lézertechnológia nehezen tudja feldolgozni a réz tulajdonságai miatt.

Először is, a réz magas fényvisszaverő képességgel rendelkezik, a közönséges 1064 nm-es infravörös lézer 90%-os fényvisszaverő képességgel. Másodszor, a réz kiváló hővezető képessége miatt a hő gyorsan eloszlik, ami megnehezíti a kívánt feldolgozási hatás elérését. Harmadszor, a feldolgozáshoz nagyobb teljesítményű lézerekre van szükség, ami a réz deformációjához vezethet. Még ha a hegesztés befejeződött is, gyakoriak a hibák és a hiányos hegesztések.

Évekig tartó kutatás után kiderült, hogy a rövidebb hullámhosszú lézerek, mint például a zöld és a kék lézerek, alkalmasabbak a réz hegesztésére. Ez ösztönözte a zöld és kék lézertechnológia fejlődését.

Az infravörös lézerekről az 532 nm hullámhosszú zöld lézerekre való váltás jelentősen csökkenti a visszaverődést. Az 532 nm hullámhosszú lézer lehetővé teszi a lézersugár folyamatos csatolását a réz anyaghoz, stabilizálva a hegesztési folyamatot. Egy 532 nm-es lézerrel a réz hegesztési hatása összehasonlítható egy 1064 nm-es lézerrel acélon.

Kínában a zöld lézerek kereskedelmi teljesítménye elérte az 500 wattot, míg nemzetközi szinten a 3000 wattot. A hegesztési hatás különösen jelentős a lítium akkumulátor alkatrészeknél. Az utóbbi években a réz zöld lézeres hegesztése, különösen az új energiaiparban, kiemelt területté vált.

Jelenleg egy kínai vállalat sikeresen kifejlesztett egy teljesen száloptikás zöld lézert, amelynek teljesítménye 1000 watt, jelentősen bővítve a rézhegesztés lehetséges alkalmazásait. A termék jól fogadott a piacon.

Az elmúlt három évben az új kék lézertechnológia felkeltette az iparág figyelmét. A körülbelül 450 nm hullámhosszú kék lézerek az ultraibolya és a zöld lézerek közé esnek. A kék lézer abszorpciója rézen jobb, mint a zöld lézeré, a visszaverődést 35% alá csökkentve.

A kék lézeres hegesztés mind hővezetéses hegesztéshez, mind mélypenetrációs hegesztéshez használható, így “fröccsenésmentes hegesztés” és a hegesztési varrat porozitásának csökkentése. A minőség javítása mellett a réz kék lézeres hegesztése jelentős sebességbeli előnyöket is kínál, legalább ötször gyorsabb, mint az infravörös lézeres hegesztés. A 3000 wattos infravörös lézerrel elért hatás egy 500 wattos kék lézerrel is elérhető, jelentősen energiát és áramot takarítva meg.

Lézergyártók, amelyek kék lézereket fejlesztenek

A kék lézerek vezető gyártói közé tartozik a Laserline, a Nuburu, az United Winners, a BWT és a Han's Laser. Jelenleg a kék lézerek a száloptikás félvezető technológiát alkalmazzák, amely energiasűrűségben kissé elmarad. Ezért egyes vállalatok kettős gerendás kompozit hegesztést fejlesztettek ki a rézhegesztési hatások javítása érdekében. A kétsugaras hegesztés során kék lézersugarakat és infravörös lézersugarakat használnak egyidejűleg rézhegesztéshez, a két sugárpont gondosan beállított relatív helyzetével, hogy megoldják a nagy visszaverődési problémákat, miközben biztosítják a megfelelő energiasűrűséget.

Az anyagtulajdonságok megértése kulcsfontosságú a lézertechnológiák alkalmazása vagy fejlesztése során. Akár kék, akár zöld lézert használunk, mindkettő fokozhatja a réz lézerfény-elnyelését, bár a nagy teljesítményű kék és zöld lézerek jelenleg drágák. Úgy vélik, hogy ahogy a feldolgozási technikák fejlődnek, és a kék vagy zöld lézerek üzemeltetési költségei megfelelően csökkennek, a piaci kereslet valóban megnő.

Hatékony hűtés kék és zöld lézerekhez

A kék és zöld lézerek működés közben jelentős hőt termelnek, ami robusztus hűtési megoldásokat tesz szükségessé. A TEYU hűtő, egy vezető hűtőgyártó  22 éves tapasztalattal rendelkező, testreszabott hűtési megoldásokat kínál széles körű ipari és lézeres alkalmazásokhoz. CWFL sorozatunk vízhűtők  kifejezetten a száloptikás lézerrendszerek, beleértve a kék és zöld lézeres eljárásokban alkalmazottakat is, precíz és hatékony hűtésre tervezték őket. A lézerberendezések egyedi hűtési igényeinek megértésével nagy teljesítményű és megbízható hűtőberendezéseket szállítunk a termelékenység növelése és a berendezések védelme érdekében. 

A TEYU Chiller továbbra is elkötelezett amellett, hogy a lézeres hűtési technológia élvonalában maradjon. Folyamatosan figyelemmel kísérjük az iparági trendeket és innovációkat a kék és zöld lézerek terén, technológiai fejlesztéseket hajtunk végre az új termelékenység előmozdítása és az innovatív hűtőberendezések gyártásának felgyorsítása érdekében, hogy megfeleljenek a lézeripar változó hűtési igényeinek.