Vara materiālu lāzermetināšana: zilais lāzers pret zaļo lāzeru

Lāzermetināšana ir jauna augstas efektivitātes apstrādes metode. Lāzera apstrādes process ir mijiedarbības rezultāts starp noteiktu enerģijas staru kūli un materiālu. Materiālus parasti iedala metālos un nemetālos. Metāla materiāli ir tērauds, dzelzs, varš, alumīnijs un to saistītie sakausējumi, savukārt nemetāla materiāli ir stikls, koks, plastmasa, audums un trausli materiāli. Lāzera ražošana tiek pielietota daudzās nozarēs, taču līdz šim tās pielietojums galvenokārt ir saistīts ar šīm materiālu kategorijām.

Lāzeru nozarei ir jāpastiprina pētījumi par materiālu īpašībām

Ķīnā lāzera nozares straujo attīstību veicina liels pieprasījums pēc lietojumprogrammām. Tomēr lielākā daļa lāzeriekārtu ražotāju galvenokārt koncentrējas uz lāzera stara un mehānisko komponentu mijiedarbību, daži apsverot iekārtu automatizāciju. Trūkst pētījumu par materiāliem, piemēram, lai noteiktu, kuri siju parametri ir piemēroti dažādiem materiāliem. Šī pētījumu nepilnība nozīmē, ka daži uzņēmumi izstrādā jaunas iekārtas, bet nevar izpētīt to jaunās lietojumprogrammas. Daudzos lāzeru ražošanas uzņēmumos strādā optikas un mehānikas inženieri, bet maz materiālzinātņu inženieru, kas uzsver steidzamo nepieciešamību veikt vairāk pētījumu par materiālu īpašībām.

Vara augstā atstarošanas spēja veicina zaļās un zilās lāzera tehnoloģijas attīstību

Metāla materiālu jomā ir labi izpētīta tērauda un dzelzs lāzerapstrāde. Tomēr joprojām tiek pētītas iespējas apstrādāt materiālus ar augstu atstarošanas spēju, īpaši vara un alumīnija. Varš tiek plaši izmantots kabeļos, sadzīves tehnikā, plaša patēriņa elektronikā, elektroiekārtās, elektroniskajās komponentēs un baterijās, pateicoties tā lieliskajai siltumvadītspējai un elektrovadītspējai. Neskatoties uz daudzu gadu pūliņiem, lāzertehnoloģijai ir bijušas grūtības apstrādāt varu tā īpašību dēļ.

Pirmkārt, varam ir augsta atstarošanas spēja, un parastajam 1064 nm infrasarkanajam lāzeram tā atstarošanas ātrums ir 90%. Otrkārt, vara lieliskā siltumvadītspēja izraisa ātru siltuma izkliedi, apgrūtinot vēlamā apstrādes efekta sasniegšanu. Treškārt, apstrādei nepieciešami lielākas jaudas lāzeri, kas var izraisīt vara deformāciju. Pat ja metināšana ir pabeigta, defekti un nepilnīgas metinājuma šuves ir bieži sastopamas.

Pēc vairāku gadu izpētes ir atklāts, ka vara metināšanai piemērotāki ir lāzeri ar īsākiem viļņu garumiem, piemēram, zaļie un zilie lāzeri. Tas ir veicinājis zaļās un zilās lāzera tehnoloģijas attīstību.

Pāreja no infrasarkanajiem lāzeriem uz zaļajiem lāzeriem ar 532 nm viļņa garumu ievērojami samazina atstarošanas spēju. 532 nm viļņa garuma lāzers nodrošina nepārtrauktu lāzera stara savienošanu ar vara materiālu, stabilizējot metināšanas procesu. Metināšanas efekts uz vara ar 532 nm lāzeru ir salīdzināms ar 1064 nm lāzera efektu uz tērauda.

Ķīnā zaļo lāzeru komerciālā jauda ir sasniegusi 500 vatus, savukārt starptautiskā mērogā tā ir sasniegusi 3000 vatus. Metināšanas efekts ir īpaši nozīmīgs litija akumulatoru komponentos. Pēdējos gados vara metināšana ar zaļo lāzeru, īpaši jaunās enerģijas nozarē, ir kļuvusi par populāru jomu.

Pašlaik kāds Ķīnas uzņēmums ir veiksmīgi izstrādājis pilnībā ar šķiedrām savienotu zaļo lāzeru ar 1000 vatu jaudu, ievērojami paplašinot potenciālos pielietojumus vara metināšanā. Produkts tirgū ir labi uzņemts.

Pēdējo trīs gadu laikā nozares uzmanību ir piesaistījusi jaunā zilā lāzera tehnoloģija. Zilie lāzeri ar viļņa garumu aptuveni 450 nm atrodas starp ultravioletajiem un zaļajiem lāzeriem. Zilā lāzera absorbcija uz vara ir labāka nekā zaļā lāzera, samazinot atstarošanās spēju līdz zem 35%.

Zilā lāzera metināšanu var izmantot gan termiski vadāmai metināšanai, gan dziļai iespiešanās metināšanai, panākot “metināšana bez šļakatām” un samazinot metinājuma porainību. Papildus kvalitātes uzlabošanai vara metināšana ar zilo lāzeru piedāvā arī ievērojamas ātruma priekšrocības, jo tā ir vismaz piecas reizes ātrāka nekā metināšana ar infrasarkano lāzeru. Efektu, kas panākts ar 3000 vatu infrasarkano lāzeru, var panākt ar 500 vatu zilo lāzeru, ievērojami ietaupot enerģiju un elektrību.

Lāzeru ražotāji, kas izstrādā zilos lāzerus

Vadošie zilo lāzeru ražotāji ir Laserline, Nuburu, United Winners, BWT un Han's Laser. Pašlaik zilie lāzeri izmanto šķiedru savienotu pusvadītāju tehnoloģiju, kas nedaudz atpaliek enerģijas blīvuma ziņā. Tāpēc daži uzņēmumi ir izstrādājuši divu staru kompozītmateriālu metināšanu, lai panāktu labākus vara metināšanas efektus. Divstaru metināšana ietver vienlaicīgu zilo lāzera staru un infrasarkano lāzera staru izmantošanu vara metināšanai, rūpīgi pielāgojot abu staru punktu relatīvo novietojumu, lai atrisinātu augstas atstarošanas problēmas, vienlaikus nodrošinot pietiekamu enerģijas blīvumu.

Materiālu īpašību izpratne ir ļoti svarīga, pielietojot vai izstrādājot lāzertehnoloģijas. Neatkarīgi no tā, vai tiek izmantoti zilie vai zaļie lāzeri, abi var uzlabot vara absorbciju lāzeros, lai gan lieljaudas zilie un zaļie lāzeri pašlaik ir dārgi. Tiek uzskatīts, ka, attīstoties apstrādes metodēm un attiecīgi samazinoties zilo vai zaļo lāzeru ekspluatācijas izmaksām, tirgus pieprasījums patiešām pieaugs.

Efektīva dzesēšana zilajiem un zaļajiem lāzeriem

Zilie un zaļie lāzeri darbības laikā rada ievērojamu siltumu, tāpēc ir nepieciešami izturīgi dzesēšanas risinājumi. TEYU Chiller, vadošais dzesētāju ražotājs  ar 22 gadu pieredzi nodrošina pielāgotus dzesēšanas risinājumus plašam rūpniecisko un lāzeru pielietojumu klāstam. Mūsu CWFL sērija ūdens dzesētāji  ir īpaši izstrādāti, lai nodrošinātu precīzu un efektīvu dzesēšanu šķiedru lāzersistēmām, tostarp tām, kas tiek izmantotas zilā un zaļā lāzera procesos. Izprotot lāzeriekārtu unikālās dzesēšanas prasības, mēs piegādājam jaudīgus un uzticamus dzesētājus, lai uzlabotu produktivitāti un aizsargātu iekārtas. 

TEYU Chiller joprojām ir apņēmies saglabāt vadošo pozīciju lāzerdzesēšanas tehnoloģiju jomā. Mēs nepārtraukti uzraugām nozares tendences un inovācijas zilo un zaļo lāzeru jomā, veicinot tehnoloģiskos sasniegumus, lai veicinātu jaunu produktivitāti un paātrinātu inovatīvu dzesētāju ražošanu, lai apmierinātu lāzeru nozares mainīgās dzesēšanas prasības.