Sudarea cu laser a materialelor din cupru: laser albastru VS laser verde

Sudarea cu laser este o tehnică de procesare de înaltă eficiență. Procesul de prelucrare cu laser este rezultatul interacțiunii dintre un fascicul specific de energie și material. Materialele sunt în general clasificate în metale și nemetale. Materialele metalice includ oțelul, fierul, cuprul, aluminiul și aliajele lor înrudite, în timp ce materialele nemetalice includ sticla, lemnul, plasticul, țesăturile și materialele fragile. Fabricația cu laser este aplicată în multe industrii, dar până în prezent, aplicarea sa se află în principal în aceste categorii de materiale.

Industria laserelor trebuie să consolideze cercetarea privind proprietățile materialelor

În China, dezvoltarea rapidă a industriei laserelor este determinată de o cerere mare de aplicații. Cu toate acestea, majoritatea producătorilor de echipamente laser se concentrează în principal pe interacțiunea dintre fasciculul laser și componentele mecanice, unii luând în considerare automatizarea echipamentelor. Există o lipsă de cercetări privind materialele, cum ar fi determinarea parametrilor fasciculului potriviți pentru diferite materiale. Această lacună în cercetare înseamnă că unele companii dezvoltă echipamente noi, dar nu pot explora noile lor aplicații. Multe companii producătoare de lasere au ingineri opticieni și mecanici, dar puțini ingineri în știința materialelor, ceea ce subliniază nevoia urgentă de mai multe cercetări privind proprietățile materialelor.

Reflectivitatea ridicată a cuprului promovează dezvoltarea tehnologiei laserelor verzi și albastre

În materialele metalice, prelucrarea cu laser a oțelului și fierului a fost bine explorată. Cu toate acestea, prelucrarea materialelor cu reflectivitate ridicată, în special a cuprului și aluminiului, este încă în curs de explorare. Cuprul este utilizat pe scară largă în cabluri, electrocasnice, electronice de larg consum, echipamente electrice, componente electronice și baterii datorită excelentei sale conductivități termice și electrice. În ciuda multor ani de eforturi, tehnologia laser a întâmpinat dificultăți în procesarea cuprului din cauza proprietăților sale.

În primul rând, cuprul are o reflectivitate ridicată, cu o rată de reflectivitate de 90% pentru laserul infraroșu obișnuit de 1064 nm. În al doilea rând, conductivitatea termică excelentă a cuprului face ca căldura să se disipeze rapid, ceea ce face dificilă obținerea efectului de procesare dorit. În al treilea rând, pentru procesare sunt necesare lasere de putere mai mare, ceea ce poate duce la deformarea cuprului. Chiar dacă sudarea este finalizată, defectele și sudurile incomplete sunt frecvente.

După ani de explorări, s-a constatat că laserele cu lungimi de undă mai scurte, cum ar fi laserele verzi și albastre, sunt mai potrivite pentru sudarea cuprului. Acest lucru a impulsionat dezvoltarea tehnologiei laserelor verzi și albastre.

Trecerea de la laserele cu infraroșu la laserele verzi cu o lungime de undă de 532 nm reduce semnificativ reflectivitatea. Laserul cu lungimea de undă de 532 nm permite cuplarea continuă a fasciculului laser cu materialul de cupru, stabilizând procesul de sudare. Efectul de sudare pe cupru cu un laser de 532 nm este comparabil cu cel al unui laser de 1064 nm pe oțel.

În China, puterea comercială a laserelor verzi a ajuns la 500 de wați, în timp ce la nivel internațional a ajuns la 3000 de wați. Efectul de sudare este deosebit de semnificativ în componentele bateriilor cu litiu. În ultimii ani, sudarea cu laser verde a cuprului, în special în noua industrie energetică, a devenit un punct de atracție.

În prezent, o companie chineză a dezvoltat cu succes un laser verde complet cuplat cu fibră optică, cu o putere de 1000 de wați, extinzând considerabil potențialele aplicații pentru sudarea cuprului. Produsul este bine primit pe piață.

În ultimii trei ani, noua tehnologie laser albastră a atras atenția industriei. Laserele albastre, cu o lungime de undă de aproximativ 450 nm, se situează între laserele ultraviolete și cele verzi. Absorbția laserului albastru pe cupru este mai bună decât cea a laserului verde, reducând reflectivitatea sub 35%.

Sudarea cu laser albastru poate fi utilizată atât pentru sudarea prin conducție termică, cât și pentru sudarea cu penetrare profundă, realizând “sudură fără stropi” și reducerea porozității sudurii. Pe lângă îmbunătățirea calității, sudarea cu laser albastru a cuprului oferă și avantaje semnificative de viteză, fiind de cel puțin cinci ori mai rapidă decât sudarea cu laser în infraroșu. Efectul obținut cu un laser infraroșu de 3000 de wați poate fi realizat și cu un laser albastru de 500 de wați, economisind semnificativ energie și electricitate.

Producători de lasere care dezvoltă lasere albastre

Printre principalii producători de lasere albastre se numără Laserline, Nuburu, United Winners, BWT și Han's Laser. În prezent, laserele albastre adoptă tehnologia semiconductorilor cuplați cu fibre, care are o densitate energetică ușor întârziată. Prin urmare, unele companii au dezvoltat sudarea compozită cu fascicul dublu pentru a obține efecte mai bune de sudare a cuprului. Sudarea cu fascicul dublu implică utilizarea simultană a fasciculelor laser albastre și a fasciculelor laser infraroșii pentru sudarea cuprului, cu pozițiile relative ale celor două spoturi ale fasciculului ajustate cu atenție pentru a rezolva problemele de reflectivitate ridicată, asigurând în același timp o densitate energetică suficientă.

Înțelegerea proprietăților materialelor este crucială atunci când se aplică sau se dezvoltă tehnologii laser. Indiferent dacă se utilizează lasere albastre sau verzi, ambele pot îmbunătăți absorbția laserelor de către cupru, deși laserele albastre și verzi de mare putere sunt în prezent costisitoare. Se crede că, pe măsură ce tehnicile de procesare se maturizează și costurile operaționale ale laserelor albastre sau verzi scad în mod corespunzător, cererea de pe piață va crește cu adevărat.

Răcire eficientă pentru lasere albastre și verzi

Laserele albastre și verzi generează căldură semnificativă în timpul funcționării, necesitând soluții robuste de răcire. TEYU Chiller, o companie lider în domeniul răcirii producător de chillere  Cu 22 de ani de experiență, oferă soluții de răcire personalizate pentru o gamă largă de aplicații industriale și laser. Seria noastră CWFL răcitoare de apă  sunt special concepute pentru a oferi o răcire precisă și eficientă pentru sistemele cu laser cu fibră, inclusiv cele utilizate în procesele cu laser albastru și verde. Înțelegând cerințele unice de răcire ale echipamentelor laser, oferim chillere puternice și fiabile pentru a spori productivitatea și a proteja echipamentele. 

TEYU Chiller își menține angajamentul de a rămâne în avangarda tehnologiei de răcire cu laser. Monitorizăm continuu tendințele și inovațiile din industrie în domeniul laserelor albastre și verzi, impulsionând progresele tehnologice pentru a stimula productivitatea și a accelera producția de chillere inovatoare pentru a satisface cerințele de răcire în continuă evoluție ale industriei laserelor.