Lasersveising av kobbermaterialer: Blå laser VS grønn laser

Lasersveising er en ny høyeffektiv prosesseringsteknikk. Lasermaskineringsprosessen er et resultat av samspillet mellom en spesifikk energistråle og materialet. Materialer deles vanligvis inn i metaller og ikke-metaller. Metallmaterialer inkluderer stål, jern, kobber, aluminium og relaterte legeringer, mens ikke-metalliske materialer inkluderer glass, tre, plast, stoff og sprø materialer. Laserproduksjon brukes i mange bransjer, men så langt er bruken hovedsakelig innenfor disse materialkategoriene.

Laserindustrien må styrke forskningen på materialegenskaper

I Kina er den raske utviklingen av laserindustrien drevet av en stor etterspørsel etter applikasjoner. De fleste produsenter av laserutstyr fokuserer imidlertid hovedsakelig på samspillet mellom laserstrålen og mekaniske komponenter, mens noen vurderer utstyrsautomatisering. Det mangler forskning på materialer, som for eksempel å bestemme hvilke bjelkeparametere som er egnet for ulike materialer. Dette forskningsgapet betyr at noen selskaper utvikler nytt utstyr, men ikke kan utforske nye bruksområder. Mange laserselskaper har optiske og mekaniske ingeniører, men få materialingeniører, noe som understreker det presserende behovet for mer forskning på materialegenskaper.

Den høye reflektiviteten til kobber fremmer utviklingen av grønn og blå laserteknologi

Innen metallmaterialer har laserbehandling av stål og jern blitt godt utforsket. Imidlertid utforskes det fortsatt å bearbeide materialer med høy reflektivitet, spesielt kobber og aluminium. Kobber er mye brukt i kabler, husholdningsapparater, forbrukerelektronikk, elektrisk utstyr, elektroniske komponenter og batterier på grunn av sin utmerkede termiske og elektriske ledningsevne. Til tross for mange års innsats har laserteknologi slitt med å bearbeide kobber på grunn av dens egenskaper.

For det første har kobber høy reflektivitet, med en refleksjonsgrad på 90 % for den vanlige 1064 nm infrarøde laseren. For det andre fører kobberets utmerkede varmeledningsevne til at varmen forsvinner raskt, noe som gjør det vanskelig å oppnå den ønskede bearbeidingseffekten. For det tredje kreves det lasere med høyere effekt for prosessering, noe som kan føre til kobberdeformasjon. Selv om sveisingen er fullført, er defekter og ufullstendige sveiser vanlige.

Etter årevis med utforskning har det blitt funnet at lasere med kortere bølgelengder, som grønne og blå lasere, er mer egnet for sveising av kobber. Dette har drevet utviklingen av grønn og blå laserteknologi.

Å bytte fra infrarøde lasere til grønne lasere med en bølgelengde på 532 nm reduserer reflektiviteten betydelig. 532 nm bølgelengdelaseren tillater kontinuerlig kobling av laserstrålen til kobbermaterialet, noe som stabiliserer sveiseprosessen. Sveiseeffekten på kobber med en 532 nm laser er sammenlignbar med en 1064 nm laser på stål.

I Kina har den kommersielle effekten til grønne lasere nådd 500 watt, mens den internasjonalt har nådd 3000 watt. Sveiseeffekten er spesielt betydelig i litiumbatterikomponenter. I de senere årene har grønn lasersveising av kobber, spesielt i den nye energibransjen, blitt et høydepunkt.

For tiden har et kinesisk selskap utviklet en fullstendig fiberkoblet grønn laser med en effekt på 1000 watt, noe som utvider de potensielle bruksområdene for kobbersveising betraktelig. Produktet er godt mottatt i markedet.

I løpet av de siste tre årene har ny blå laserteknologi fått oppmerksomhet i bransjen. Blå lasere, med en bølgelengde på rundt 450 nm, faller mellom ultrafiolette og grønne lasere. Blå laserabsorpsjon på kobber er bedre enn grønn laser, og reduserer reflektiviteten til under 35 %.

Blå lasersveising kan brukes til både termisk ledningssveising og dyp penetrasjonssveising, og oppnår “sprutfri sveising” og reduserer sveiseporøsiteten. I tillegg til å forbedre kvaliteten, tilbyr blå lasersveising av kobber også betydelige hastighetsfordeler, og er minst fem ganger raskere enn infrarød lasersveising. Effekten som oppnås med en 3000-watts infrarød laser kan oppnås med en 500-watts blå laser, noe som sparer energi og strøm betydelig.

Laserprodusenter som utvikler blå lasere

Ledende produsenter av blå lasere inkluderer Laserline, Nuburu, United Winners, BWT og Han's Laser. For tiden bruker blå lasere fiberkoblet halvlederteknologi, som har en litt lavere energitetthet. Derfor har noen selskaper utviklet dobbeltstrålekomposittsveising for å oppnå bedre kobbersveiseeffekter. Dobbeltstrålesveising innebærer samtidig bruk av blå laserstråler og infrarøde laserstråler for kobbersveising, med nøye justerte relative posisjoner av de to strålepunktene for å løse problemer med høy refleksjonsevne samtidig som tilstrekkelig energitetthet sikres.

Å forstå materialegenskaper er avgjørende når man anvender eller utvikler laserteknologi. Enten man bruker blå eller grønne lasere, kan begge forbedre kobberets absorpsjon av lasere, selv om blå og grønne lasere med høy effekt er kostbare for tiden. Det antas at etter hvert som prosesseringsteknikkene modnes og driftskostnadene for blå eller grønne lasere reduseres tilsvarende, vil markedets etterspørsel virkelig øke.

Effektiv kjøling for blå og grønne lasere

Blå og grønne lasere genererer betydelig varme under drift, noe som nødvendiggjør robuste kjøleløsninger. TEYU Chiller, en ledende produsent av kjølere  Med 22 års erfaring tilbyr vi skreddersydde kjøleløsninger for et bredt spekter av industrielle og laserapplikasjoner. Vår CWFL-serie vannkjølere  er spesielt utviklet for å tilby presis og effektiv kjøling for fiberlasersystemer, inkludert de som brukes i blå- og grønnlaserprosesser. Ved å forstå de unike kjølebehovene til laserutstyr, leverer vi kraftige og pålitelige kjølere for å forbedre produktiviteten og beskytte utstyr 

TEYU Chiller er fortsatt forpliktet til å holde seg i forkant av laserkjølingsteknologi. Vi overvåker kontinuerlig bransjetrender og innovasjoner innen blå og grønne lasere, og driver teknologiske fremskritt for å fremme ny produktivitet og akselerere produksjonen av innovative kjølere for å møte de utviklende kjølekravene i laserindustrien.