Лазерная сварка медных материалов: синий лазер против зеленого лазера

Лазерная сварка — это перспективная высокоэффективная технология обработки материалов. Процесс лазерной обработки является результатом взаимодействия энергетического луча с обрабатываемым материалом. Материалы, как правило, делятся на металлы и неметаллы. К металлическим материалам относятся сталь, железо, медь, алюминий и их сплавы, а к неметаллическим — стекло, дерево, пластик, ткань и хрупкие материалы. Лазерное производство применяется во многих отраслях промышленности, но пока его применение в основном ограничивается этими категориями материалов.

Лазерной промышленности необходимо активизировать исследования свойств материалов.

В Китае стремительное развитие лазерной промышленности обусловлено большим спросом на её применение. Однако большинство производителей лазерного оборудования в основном сосредоточены на взаимодействии лазерного луча с механическими компонентами, а некоторые рассматривают возможность автоматизации оборудования. Существует недостаток исследований в области материалов, например, определения параметров луча, подходящих для различных материалов. Этот пробел в исследованиях означает, что некоторые компании разрабатывают новое оборудование, но не могут изучить новые области его применения. Во многих лазерных компаниях 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 зеленых и синих лазеров.

В металлообработке лазерная обработка стали и железа хорошо изучена. Однако обработка материалов с высокой отражательной способностью, особенно меди и алюминия, все еще находится в стадии исследования. Медь широко используется в кабелях, бытовой технике, потребительской электронике, электрооборудовании, электронных компонентах и ​​батареях благодаря своей превосходной тепло- и электропроводности. Несмотря на многолетние усилия, лазерные технологии испытывают трудности с обработкой меди из-за ее свойств.

Во-первых, медь обладает высокой отражательной способностью, достигающей 90% для обычного инфракрасного лазера с длиной волны 1064 нм. Во-вторых, отличная теплопроводность меди приводит к быстрому рассеиванию тепла, что затрудняет достижение желаемого эффекта обработки. В-третьих, для обработки требуются лазеры большей мощности, что может привести к деформации меди. Даже после завершения сварки часто встречаются дефекты и неполные сварные швы.

После многолетних исследований было установлено, что лазеры с более короткими длинами волн, такие как зеленые и синие лазеры, лучше подходят для сварки меди. Это послужило толчком к развитию технологии зеленых и синих лазеров.

Переход от инфракрасных лазеров к зеленым лазерам с длиной волны 532 нм значительно снижает отражательную способность. Лазер с длиной волны 532 нм обеспечивает непрерывное сопряжение 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 ватт, а на международном уровне — 3000 ватт. Эффект сварки особенно значителен в компонентах литиевых батарей. В последние годы зеленая лазерная сварка меди, особенно в сфере новой энергетики, стала одним из наиболее перспективных направлений.

В настоящее время китайская компания успешно разработала полностью волоконно-оптический зеленый лазер с выходной мощностью 1000 Вт, что значительно расширяет потенциальные возможности его применения в сварке меди. Продукт пользуется большим спросом на рынке.

За последние три года новая технология синих лазеров привлекла внимание промышленности. Синие лазеры с длиной волны около 450 нм занимают промежуточное положение между ультрафиолетовыми и зелеными лазерами. Поглощение синего лазерного излучения медью лучше, чем поглощение зеленого лазера, что снижает коэффициент отражения до уровня ниже 35%.

Сварка синим лазером может использоваться как для теплопроводящей сварки, так и для сварки с глубоким проплавлением, обеспечивая «сварку без брызг» и уменьшая пористость сварного шва. Помимо улучшения качества, сварка меди синим лазером также обеспечивает значительные преимущества в скорости, будучи как минимум в пять раз быстрее, чем инфракрасная лазерная сварка. Эффект, достигаемый с помощью инфракрасного лазера мощностью 3000 Вт, может быть получен с помощью синего лазера мощностью 500 Вт, что значительно экономит энергию и электроэнергию.

Производители лазеров, разрабатывающие синие лазеры

К ведущим производителям синих лазеров относятся Laserline, Nuburu, United Winners, BWT и Han's Laser. В настоящее время в синих лазерах используется технология волоконно-оптической полупроводниковой связи, которая несколько отстает по плотности энергии. Поэтому некоторые компании разработали двухлучевую композитную сварку для достижения лучших результатов сварки меди. Двухлучевая сварка предполагает одновременное использование лучей синего и инфракрасного лазеров для сварки меди, с тщательной регулировкой относительного положения двух лазерных пятен для решения проблем высокой отражательной способности при обеспечении достаточной плотности энергии.

Понимание свойств материалов имеет решающее значение при применении или разработке лазерных технологий. Как синие, так и зеленые лазеры могут усиливать поглощение лазерного излучения медью, хотя мощные синие и зеленые лазеры в настоящее время стоят дорого. Считается, что по мере совершенствования технологических процессов и соответствующего снижения эксплуатационных расходов на синие или зеленые лазеры рыночный спрос значительно возрастет.

Эффективное охлаждение для синих и зеленых лазеров

Синие и зеленые лазеры выделяют значительное количество тепла во время работы, что требует надежных систем охлаждения. Компания TEYU Chiller, ведущий производитель чиллеров с 22-летним опытом, предлагает индивидуальные решения по охлаждению для широкого спектра промышленных и лазерных применений. Наши водоохладители серии CWFL специально разработаны для обеспечения точного и эффективного охлаждения волоконных лазерных систем , в том числе используемых в процессах с синими и зелеными лазерами. Понимая уникальные потребности лазерного оборудования в охлаждении, мы предлагаем мощные и надежные чиллеры для повышения производительности и защиты оборудования.

Компания TEYU Chiller по-прежнему стремится оставаться на переднем крае технологий лазерного охлаждения. Мы постоянно отслеживаем отраслевые тенденции и инновации в области синих и зеленых лазеров, стимулируя технологические достижения для повышения производительности и ускорения производства инновационных чиллеров, отвечающих меняющимся потребностям лазерной промышленности в области охлаждения.