Vario medžiagų lazerinis suvirinimas: mėlynas lazeris ir žalias lazeris

Lazerinis suvirinimas yra sparčiai populiarėjanti didelio efektyvumo apdorojimo technika. Lazerinio apdirbimo procesas yra specifinio energijos pluošto ir medžiagos sąveikos rezultatas. Medžiagos paprastai skirstomos į metalus ir nemetalus. Metalinės medžiagos apima plieną, geležį, varį, aliuminį ir jų lydinius, o nemetalinės medžiagos apima stiklą, medieną, plastiką, audinį ir trapias medžiagas. Lazerinė gamyba taikoma daugelyje pramonės šakų, tačiau iki šiol ji daugiausia taikoma šiose medžiagų kategorijose.

Lazerių pramonė turi stiprinti medžiagų savybių tyrimus

Kinijoje spartų lazerių pramonės vystymąsi skatina didelė pritaikymo paklausa. Vis dėlto dauguma lazerinės įrangos gamintojų daugiausia dėmesio skiria lazerio spindulio ir mechaninių komponentų sąveikai, o kai kurie svarsto įrangos automatizavimą. Trūksta medžiagų tyrimų, pavyzdžiui, nustatant, kurie sijų parametrai tinka skirtingoms medžiagoms. Dėl šios tyrimų spragos kai kurios įmonės kuria naują įrangą, bet negali ištirti naujų jos pritaikymo būdų. Daugelyje lazerių kompanijų dirba optikos ir mechanikos inžinieriai, tačiau mažai medžiagų mokslo inžinierių, todėl reikia skubiai atlikti daugiau tyrimų medžiagų savybių srityje.

Didelis vario atspindumas skatina žaliųjų ir mėlynųjų lazerių technologijos plėtrą

Metalinių medžiagų srityje gerai ištirtas plieno ir geležies lazerinis apdirbimas. Tačiau vis dar tiriamos galimybės apdoroti didelio atspindžio medžiagas, ypač varį ir aliuminį. Varis plačiai naudojamas kabeliuose, buitinėje technikoje, plataus vartojimo elektronikoje, elektros įrangoje, elektroniniuose komponentuose ir baterijose dėl puikaus šilumos ir elektros laidumo. Nepaisant daugelio metų pastangų, lazerinėms technologijoms sunkiai sekėsi apdoroti varį dėl jo savybių.

Pirma, varis pasižymi dideliu atspindžiu – įprasto 1064 nm infraraudonųjų spindulių lazerio atspindžio rodiklis siekia 90 %. Antra, dėl puikaus vario šilumos laidumo šiluma greitai išsisklaido, todėl sunku pasiekti norimą apdorojimo efektą. Trečia, apdorojimui reikalingi didesnės galios lazeriai, o tai gali sukelti vario deformaciją. Net ir baigus suvirinimą, defektai ir nepilni suvirinimo siūlės yra dažni.

Po daugelio metų trukusių tyrinėjimų nustatyta, kad variui suvirinti labiau tinka trumpesnių bangų ilgio lazeriai, pavyzdžiui, žali ir mėlyni lazeriai. Tai paskatino žaliųjų ir mėlynųjų lazerių technologijų plėtrą.

Perėjimas nuo infraraudonųjų spindulių lazerių prie žaliųjų lazerių, kurių bangos ilgis yra 532 nm, žymiai sumažina atspindėjimą. 532 nm bangos ilgio lazeris leidžia nuolat prijungti lazerio spindulį prie vario medžiagos, stabilizuodamas suvirinimo procesą. Vario suvirinimo efektas 532 nm lazeriu yra panašus į 1064 nm lazerio poveikį plienui.

Kinijoje žaliųjų lazerių komercinė galia pasiekė 500 vatų, o tarptautiniu mastu – 3000 vatų. Suvirinimo efektas yra ypač reikšmingas ličio baterijų komponentuose. Pastaraisiais metais žaliasis lazerinis vario suvirinimas tapo populiaru, ypač naujosios energetikos pramonėje.

Šiuo metu Kinijos bendrovė sėkmingai sukūrė visiškai šviesolaidžiu sujungtą žalią lazerį, kurio galia siekia 1000 vatų, o tai labai išplečia vario suvirinimo galimybes. Produktas rinkoje yra gerai įvertintas.

Per pastaruosius trejus metus naujoji mėlynojo lazerio technologija sulaukė pramonės dėmesio. Mėlynieji lazeriai, kurių bangos ilgis yra apie 450 nm, patenka tarp ultravioletinių ir žaliųjų lazerių. Mėlynojo lazerio absorbcija ant vario yra geresnė nei žaliojo lazerio, todėl atspindėjimas sumažėja iki mažiau nei 35 %.

Mėlynasis lazerinis suvirinimas gali būti naudojamas tiek šiluminio laidumo, tiek gilaus įsiskverbimo suvirinimui, taip pasiekiant “suvirinimas be taškymosi” ir sumažinant suvirinimo siūlės poringumą. Be kokybės gerinimo, vario suvirinimas mėlynuoju lazeriu taip pat pasižymi dideliais greičio pranašumais – jis yra bent penkis kartus greitesnis nei suvirinimas infraraudonųjų spindulių lazeriu. 3000 vatų infraraudonųjų spindulių lazeriu pasiektą efektą galima pasiekti su 500 vatų mėlynuoju lazeriu, taip žymiai taupant energiją ir elektrą.

Lazerių gamintojai, kuriantys mėlynuosius lazerius

Pirmaujantys mėlynųjų lazerių gamintojai yra „Laserline“, „Nuburu“, „United Winners“, „BWT“ ir „Han's Laser“. Šiuo metu mėlynieji lazeriai naudoja šviesolaidiniu būdu sujungtų puslaidininkių technologijos kelią, kuris šiek tiek atsilieka energijos tankiu. Todėl kai kurios įmonės sukūrė dviejų spindulių kompozicinį suvirinimą, kad pasiektų geresnių vario suvirinimo efektų. Dviejų spindulių suvirinimas – tai vienu metu naudojami mėlyni ir infraraudonieji lazerio spinduliai variui suvirinti, kruopščiai sureguliuojant dviejų spindulių taškų santykinę padėtį, siekiant išspręsti didelio atspindžio problemas ir užtikrinti pakankamą energijos tankį.

Medžiagų savybių supratimas yra labai svarbus taikant arba kuriant lazerines technologijas. Nesvarbu, ar naudojami mėlyni, ar žali lazeriai, abu gali pagerinti vario sugertį lazeriuose, nors šiuo metu didelės galios mėlyni ir žali lazeriai yra brangūs. Manoma, kad tobulėjant apdorojimo technologijoms ir atitinkamai mažėjant mėlynųjų arba žaliųjų lazerių eksploatavimo sąnaudoms, rinkos paklausa iš tiesų išaugs.

Efektyvus mėlynų ir žalių lazerių aušinimas

Mėlyni ir žali lazeriai veikimo metu išskiria daug šilumos, todėl reikalingi tvirti aušinimo sprendimai. „TEYU Chiller“, pirmaujanti įmonė šaldymo įrenginių gamintojas  Turėdama 22 metų patirtį, teikia individualiai pritaikytus aušinimo sprendimus įvairioms pramonės ir lazerių reikmėms. Mūsų CWFL serija vandens aušintuvai  yra specialiai sukurti tiksliam ir efektyviam aušinimui šviesolaidinių lazerių sistemoms, įskaitant tas, kurios naudojamos mėlynojo ir žaliojo lazerio procesuose. Suprasdami unikalius lazerinės įrangos aušinimo poreikius, tiekiame galingus ir patikimus aušintuvus, kurie padidina našumą ir apsaugo įrangą. 

„TEYU Chiller“ ir toliau yra įsipareigojusi išlikti lazerinio aušinimo technologijų priešakyje. Nuolat stebime mėlynųjų ir žaliųjų lazerių pramonės tendencijas ir inovacijas, skatindami technologinę pažangą, siekdami skatinti naują našumą ir paspartinti novatoriškų aušintuvų gamybą, kad būtų patenkinti kintantys lazerių pramonės aušinimo reikalavimai.