Лазерная сварка медных материалов: синий лазер против зеленого лазера

Лазерная сварка — это новый высокоэффективный метод обработки. Процесс лазерной обработки представляет собой результат взаимодействия определенного луча энергии с материалом. Материалы обычно подразделяются на металлы и неметаллы. К металлическим материалам относятся сталь, железо, медь, алюминий и их сплавы, а к неметаллическим материалам — стекло, дерево, пластик, ткань и хрупкие материалы. Лазерное производство применяется во многих отраслях промышленности, но до сих пор его применение в основном касалось этих категорий материалов.

Лазерной отрасли необходимо усилить исследования свойств материалов

В Китае быстрое развитие лазерной промышленности обусловлено большим спросом на ее применение. Однако большинство производителей лазерного оборудования уделяют основное внимание взаимодействию лазерного луча с механическими компонентами, а некоторые рассматривают возможность автоматизации оборудования. Отсутствуют исследования материалов, например, по определению того, какие параметры пучка подходят для различных материалов. Этот пробел в исследованиях означает, что некоторые компании разрабатывают новое оборудование, но не могут изучить его новые области применения. Во многих компаниях, занимающихся производством лазеров, работают инженеры-оптики и механики, но мало инженеров-материаловедов, что подчеркивает острую необходимость в дополнительных исследованиях свойств материалов.

Высокая отражательная способность меди способствует развитию технологий зеленого и синего лазеров

В области металлических материалов хорошо изучена лазерная обработка стали и железа. Однако обработка материалов с высокой отражательной способностью, особенно меди и алюминия, все еще изучается. Медь широко используется в кабелях, бытовой технике, потребительской электронике, электрооборудовании, электронных компонентах и аккумуляторах благодаря своей превосходной тепло- и электропроводности. Несмотря на многолетние усилия, лазерная технология не позволяет обрабатывать медь из-за ее свойств.

Во-первых, медь обладает высокой отражательной способностью: для обычного инфракрасного лазера с длиной волны 1064 нм коэффициент отражения составляет 90%. Во-вторых, превосходная теплопроводность меди приводит к быстрому рассеиванию тепла, что затрудняет достижение желаемого эффекта обработки. В-третьих, для обработки требуются более мощные лазеры, что может привести к деформации меди. Даже если сварка завершена, дефекты и неполные швы остаются обычным явлением.

После многих лет исследований было обнаружено, что лазеры с более короткими длинами волн, такие как зеленые и синие лазеры, больше подходят для сварки меди. Это послужило толчком к развитию технологий зеленого и синего лазеров.

Переход от инфракрасных лазеров к зеленым лазерам с длиной волны 532 нм значительно снижает отражательную способность. Длина волны лазера 532 нм обеспечивает непрерывную связь лазерного луча с медным материалом, стабилизируя процесс сварки. Эффект сварки меди лазером с длиной волны 532 нм сопоставим с эффектом сварки стали лазером с длиной волны 1064 нм.

В Китае коммерческая мощность зеленых лазеров достигла 500 Вт, тогда как в мире она достигла 3000 Вт. Эффект сварки особенно значителен в компонентах литиевых аккумуляторов. В последние годы сварка меди зеленым лазером, особенно в новой энергетической отрасли, стала пользоваться особой популярностью.

В настоящее время китайская компания успешно разработала полностью волоконно-оптический зеленый лазер с выходной мощностью 1000 Вт, что значительно расширяет потенциальные возможности сварки меди. Продукт хорошо принят на рынке.

За последние три года внимание отрасли привлекла новая технология синего лазера. Синие лазеры с длиной волны около 450 нм занимают промежуточное положение между ультрафиолетовыми и зелеными лазерами. Поглощение синего лазера на меди лучше, чем поглощение зеленого лазера, что снижает отражательную способность до уровня ниже 35%.

Сварка синим лазером может использоваться как для сварки теплопроводностью, так и для сварки с глубоким проникновением, достигая “сварка без брызг” и уменьшение пористости сварного шва. Помимо повышения качества, сварка меди синим лазером также обеспечивает значительные преимущества в скорости: она как минимум в пять раз быстрее, чем сварка инфракрасным лазером. Эффект, достигаемый с помощью инфракрасного лазера мощностью 3000 Вт, можно повторить с помощью синего лазера мощностью 500 Вт, что значительно экономит электроэнергию и энергию.

Производители лазеров, разрабатывающие синие лазеры

Ведущие производители синих лазеров включают Laserline, Nuburu, United Winners, BWT и Han's Laser. В настоящее время синие лазеры используют технологию волоконно-оптических полупроводников, которая несколько отстает по плотности энергии. Поэтому некоторые компании разработали двухлучевую композитную сварку для достижения лучших результатов сварки меди. Двухлучевая сварка подразумевает одновременное использование лучей синего лазера и лучей инфракрасного лазера для сварки меди с тщательно отрегулированными относительными положениями пятен двух лучей для решения проблем высокой отражательной способности и обеспечения достаточной плотности энергии.

Понимание свойств материалов имеет решающее значение при применении или разработке лазерных технологий. Независимо от того, используются ли синие или зеленые лазеры, оба могут усилить поглощение лазерного излучения медью, хотя мощные синие и зеленые лазеры в настоящее время стоят дорого. Предполагается, что по мере совершенствования технологий обработки и соответствующего снижения эксплуатационных расходов на синие или зеленые лазеры рыночный спрос действительно возрастет.

Эффективное охлаждение для синих и зеленых лазеров

Синие и зеленые лазеры во время работы выделяют значительное количество тепла, что требует использования надежных систем охлаждения. TEYU Chiller, ведущий производитель чиллеров  Имея 22-летний опыт работы, компания предлагает индивидуальные решения в области охлаждения для широкого спектра промышленных и лазерных применений. Наша серия CWFL охладители воды  специально разработаны для обеспечения точного и эффективного охлаждения волоконных лазерных систем, в том числе используемых в процессах с синим и зеленым лазером. Понимая особые требования к охлаждению лазерного оборудования, мы поставляем мощные и надежные охладители для повышения производительности и защиты оборудования. 

Компания TEYU Chiller по-прежнему стремится оставаться лидером в области технологий лазерного охлаждения. Мы постоянно отслеживаем отраслевые тенденции и инновации в области синих и зеленых лазеров, способствуя технологическому прогрессу для повышения производительности и ускорения производства инновационных охладителей для удовлетворения меняющихся требований к охлаждению в лазерной отрасли.