구리 소재 레이저 용접: 블루 레이저 대 그린 레이저

레이저 용접은 새롭게 떠오르는 고효율 가공 기술입니다. 레이저 가공 과정은 특정 에너지 빔과 재료 사이의 상호 작용의 결과입니다. 재료는 일반적으로 금속과 비금속으로 분류됩니다. 금속 재료에는 강철, 철, 구리, 알루미늄 및 관련 합금이 포함되고, 비금속 재료에는 유리, 목재, 플라스틱, 직물 및 취성 재료가 포함됩니다. 레이저 제조는 다양한 산업에 적용되지만, 지금까지는 주로 이러한 재료 범주에 적용되었습니다.

레이저 산업, 소재 특성 연구 강화해야

중국에서는 레이저 산업이 급속히 발전하고 있으며, 이는 응용 분야에 대한 수요가 크기 때문입니다. 그러나 대부분의 레이저 장비 제조업체는 주로 레이저 빔과 기계 구성 요소 간의 상호 작용에 중점을 두고 있으며, 일부는 장비 자동화를 고려합니다. 다양한 재료에 적합한 빔 매개변수를 결정하는 것과 같은 재료에 대한 연구가 부족합니다. 연구 분야의 이러한 격차로 인해 일부 기업은 새로운 장비를 개발하지만 새로운 응용 분야를 탐색하지 못하는 경우가 있습니다. 많은 레이저 회사에는 광학 및 기계 엔지니어가 있지만 재료 과학 엔지니어는 거의 없습니다. 이는 재료 특성에 대한 추가 연구가 시급히 필요하다는 것을 보여줍니다.

구리의 높은 반사율은 녹색 및 청색 레이저 기술 개발을 촉진합니다.

금속 소재 중에서 강철과 철의 레이저 가공이 잘 연구되어 왔습니다. 그러나 고반사율 소재, 특히 구리와 알루미늄을 가공하는 기술은 아직 연구 중입니다. 구리는 뛰어난 열전도도와 전기전도도를 가지고 있어 케이블, 가전제품, 가전제품, 전기장비, 전자부품, 배터리 등에 널리 사용됩니다. 수년간의 노력에도 불구하고, 레이저 기술은 구리의 특성으로 인해 구리를 가공하는 데 어려움을 겪었습니다.

첫째, 구리는 높은 반사율을 가지고 있으며, 일반적인 1064nm 적외선 레이저의 반사율은 90%입니다. 둘째, 구리의 뛰어난 열전도성으로 인해 열이 빠르게 방출되어 원하는 가공 효과를 얻기 어렵습니다. 셋째, 가공에는 더 높은 출력의 레이저가 필요한데, 이로 인해 구리가 변형될 수 있습니다. 용접이 완료되더라도 결함이나 불완전한 용접은 흔히 발생합니다.

수년간의 연구 끝에 녹색 레이저나 청색 레이저와 같이 파장이 짧은 레이저가 구리 용접에 더 적합하다는 사실이 밝혀졌습니다. 이로 인해 녹색 및 청색 레이저 기술이 개발되었습니다.

적외선 레이저에서 532nm 파장의 녹색 레이저로 전환하면 반사율이 크게 감소합니다. 532nm 파장의 레이저는 레이저 빔을 구리 소재에 지속적으로 결합하여 용접 공정을 안정화합니다. 532nm 레이저를 이용해 구리에 용접하는 효과는 1064nm 레이저를 이용해 강철에 용접하는 효과와 비슷합니다.

중국에서는 녹색 레이저의 상업적 출력이 500와트에 달하고, 국제적으로는 3000와트에 달합니다. 용접 효과는 리튬 배터리 구성 요소에서 특히 중요합니다. 최근 몇 년 동안, 특히 신에너지 산업에서 구리의 녹색 레이저 용접이 주목을 받고 있습니다.

현재 중국 회사가 1000와트 출력의 완전 광섬유 결합 녹색 레이저를 성공적으로 개발하여 구리 용접 분야의 잠재적 응용 분야를 크게 확대했습니다. 해당 제품은 시장에서 호평을 받고 있습니다.

지난 3년 동안 새로운 블루 레이저 기술이 업계의 주목을 받았습니다. 파장이 약 450nm인 파란색 레이저는 자외선과 녹색 레이저 사이에 속합니다. 구리에 대한 파란색 레이저 흡수율은 녹색 레이저보다 뛰어나 반사율이 35% 이하로 낮아집니다.

블루 레이저 용접은 열전도 용접과 심관입 용접 모두에 사용할 수 있어 “스패터 없는 용접” 용접 기공을 줄이는 것입니다. 구리의 블루 레이저 용접은 품질을 향상시키는 것 외에도 속도 면에서도 상당한 이점을 제공하며, 적외선 레이저 용접보다 최소 5배 빠릅니다. 3000와트 적외선 레이저로 달성한 효과는 500와트 청색 레이저로도 달성할 수 있으며, 이를 통해 에너지와 전기를 크게 절약할 수 있습니다.

블루 레이저를 개발하는 레이저 제조업체

블루 레이저의 대표적인 제조업체로는 Laserline, Nuburu, United Winners, BWT, Han's Laser 등이 있습니다. 현재 청색 레이저는 에너지 밀도가 약간 낮은 광섬유 결합 반도체 기술 경로를 채택하고 있습니다. 따라서 일부 회사에서는 더 나은 구리 용접 효과를 얻기 위해 듀얼 빔 복합 용접을 개발했습니다. 듀얼 빔 용접은 구리 용접을 위해 파란색 레이저 빔과 적외선 레이저 빔을 동시에 사용하는 방식으로, 두 빔 지점의 상대적 위치를 신중하게 조정하여 높은 반사율 문제를 해결하는 동시에 충분한 에너지 밀도를 보장합니다.

레이저 기술을 적용하거나 개발할 때 재료의 특성을 이해하는 것이 중요합니다. 파란색 레이저나 녹색 레이저를 사용하든 둘 다 구리의 레이저 흡수를 높일 수 있지만, 고출력 파란색 및 녹색 레이저는 현재 비용이 많이 듭니다. 처리 기술이 성숙해지고 청색 또는 녹색 레이저의 운영 비용이 적절히 감소함에 따라 시장 수요가 급증할 것으로 믿어집니다.

청색 및 녹색 레이저를 위한 효율적인 냉각

파란색과 녹색 레이저는 작동 중에 상당한 열을 발생시키므로 견고한 냉각 솔루션이 필요합니다. TEYU Chiller는 선도적인 냉각기 제조업체  22년의 경험을 바탕으로 광범위한 산업 및 레이저 응용 분야에 맞춤형 냉각 솔루션을 제공합니다. CWFL 시리즈 물 냉각기  청색 및 녹색 레이저 공정에 사용되는 시스템을 포함하여 파이버 레이저 시스템에 정밀하고 효율적인 냉각을 제공하도록 특별히 설계되었습니다. 레이저 장비의 고유한 냉각 요구 사항을 이해함으로써 생산성을 향상하고 장비를 보호하기 위해 강력하고 안정적인 냉각기를 제공합니다. 

TEYU Chiller는 레이저 냉각 기술의 선두에 서기 위해 최선을 다하고 있습니다. 당사는 청색 및 녹색 레이저 분야의 산업 동향과 혁신을 지속적으로 모니터링하고, 새로운 생산성을 촉진하고 레이저 산업의 변화하는 냉각 요구 사항을 충족하는 혁신적인 냉각기 생산을 가속화하기 위한 기술 발전을 추진합니다.