구리 소재의 레이저 용접: 블루 레이저 대 그린 레이저

레이저 용접은 새롭게 떠오르는 고효율 가공 기술입니다. 레이저 가공은 특정 에너지 빔과 재료 사이의 상호작용을 통해 이루어집니다. 재료는 일반적으로 금속과 비금속으로 분류됩니다. 금속 재료에는 강철, 철, 구리, 알루미늄 및 관련 합금이 포함되고, 비금속 재료에는 유리, 목재, 플라스틱, 직물, 취성 재료가 포함됩니다. 레이저 제조는 다양한 산업에 적용되지만, 지금까지는 주로 이러한 재료 범주에 국한되어 적용되고 있습니다.

레이저 산업, 소재 특성 연구 강화해야

중국에서 레이저 산업의 급속한 발전은 응용 분야에 대한 높은 수요에 힘입은 것입니다. 그러나 대부분의 레이저 장비 제조업체는 레이저 빔과 기계 부품 간의 상호작용에 주로 중점을 두고 있으며, 일부는 장비 자동화를 고려하고 있습니다. 다양한 재료에 적합한 빔 매개변수를 결정하는 것과 같은 재료 연구가 부족합니다. 이러한 연구 부족은 일부 기업이 새로운 장비를 개발하더라도 새로운 응용 분야를 탐색하지 못한다는 것을 의미합니다. 많은 레이저 회사에 광학 및 기계 엔지니어는 있지만 재료 과학 엔지니어는 부족하여 재료 특성에 대한 더 많은 연구가 시급히 필요합니다.

구리의 높은 반사율은 녹색 및 청색 레이저 기술 개발을 촉진합니다.

금속 재료에서 강철과 철의 레이저 가공은 활발히 연구되어 왔습니다. 그러나 고반사율 재료, 특히 구리와 알루미늄의 가공은 아직 연구 중입니다. 구리는 뛰어난 열전도도와 전기 전도성으로 인해 케이블, 가전제품, 가전제품, 전기 장비, 전자 부품, 배터리 등에 널리 사용됩니다. 오랜 노력에도 불구하고, 레이저 기술은 구리의 특성 때문에 가공에 어려움을 겪고 있습니다.

첫째, 구리는 반사율이 높아 일반적인 1064nm 적외선 레이저의 반사율이 90%에 달합니다. 둘째, 구리의 뛰어난 열전도율로 인해 열이 빠르게 방출되어 원하는 가공 효과를 얻기 어렵습니다. 셋째, 가공에는 더 높은 출력의 레이저가 필요하며, 이는 구리 변형으로 이어질 수 있습니다. 용접이 완료되더라도 결함이나 불완전한 용접이 흔히 발생합니다.

수년간의 연구 끝에 녹색 및 청색 레이저처럼 파장이 짧은 레이저가 구리 용접에 더 적합하다는 사실이 밝혀졌습니다. 이는 녹색 및 청색 레이저 기술의 발전을 촉진했습니다.

적외선 레이저에서 532nm 파장의 녹색 레이저로 전환하면 반사율이 크게 감소합니다. 532nm 파장 레이저는 레이저 빔을 구리 소재에 지속적으로 연결하여 용접 공정을 안정화합니다. 532nm 레이저를 사용한 구리 용접 효과는 강철에 대한 1064nm 레이저의 효과와 유사합니다.

중국에서는 그린 레이저의 상용 출력이 500와트에 달하고, 국제적으로는 3,000와트에 달합니다. 특히 리튬 배터리 부품의 용접 효과는 매우 뛰어납니다. 최근 몇 년 동안 구리의 그린 레이저 용접, 특히 신에너지 산업의 그린 레이저 용접이 주목을 받고 있습니다.

현재 중국 한 회사가 1000와트 출력의 완전 광섬유 결합형 녹색 레이저를 개발하는 데 성공하여 구리 용접의 잠재적 응용 분야를 크게 확대하고 있으며, 시장에서 호평을 받고 있습니다.

지난 3년 동안 새로운 청색 레이저 기술이 업계의 주목을 받았습니다. 약 450nm 파장의 청색 레이저는 자외선과 녹색 레이저 사이에 위치합니다. 구리에 대한 청색 레이저의 흡수율은 녹색 레이저보다 높아 반사율을 35% 미만으로 낮춥니다.

블루 레이저 용접은 열전도 용접과 심용입 용접 모두에 사용 가능하며, "스패터 없는 용접"을 구현하고 용접 기공을 줄입니다. 구리의 블루 레이저 용접은 품질 향상 외에도 적외선 레이저 용접보다 최소 5배 이상 빠른 속도를 제공하여 상당한 속도 이점을 제공합니다. 3,000와트 적외선 레이저로 달성한 효과를 500와트 블루 레이저로도 구현할 수 있어 에너지와 전기를 크게 절약할 수 있습니다.

블루 레이저를 개발하는 레이저 제조업체

블루 레이저의 주요 제조업체로는 Laserline, Nuburu, United Winners, BWT, Han's Laser 등이 있습니다. 현재 블루 레이저는 에너지 밀도가 다소 낮은 광섬유 결합 반도체 기술을 채택하고 있습니다. 따라서 일부 회사는 더 나은 구리 용접 효과를 얻기 위해 듀얼 빔 복합 용접을 개발했습니다. 듀얼 빔 용접은 구리 용접에 블루 레이저 빔과 적외선 레이저 빔을 동시에 사용하며, 두 빔 지점의 상대 위치를 신중하게 조정하여 높은 반사율 문제를 해결하고 충분한 에너지 밀도를 확보합니다.

레이저 기술을 적용하거나 개발할 때 재료 특성을 이해하는 것은 매우 중요합니다. 청색 레이저든 녹색 레이저든, 두 가지 레이저 모두 구리의 레이저 흡수율을 향상시킬 수 있지만, 고출력 청색 및 녹색 레이저는 현재 가격이 높습니다. 가공 기술이 발전하고 청색 또는 녹색 레이저의 운영 비용이 적절히 감소함에 따라 시장 수요는 급격히 증가할 것으로 예상됩니다.

청색 및 녹색 레이저를 위한 효율적인 냉각

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