Лазерная сварка медных материалов: синий лазер против зеленого лазера

Лазерная сварка — это новый высокоэффективный метод обработки. Процесс лазерной обработки представляет собой результат взаимодействия определённого энергетического луча с обрабатываемым материалом. Материалы обычно подразделяются на металлы и неметаллы. К металлическим материалам относятся сталь, железо, медь, алюминий и их сплавы, а к неметаллическим — стекло, дерево, пластик, ткани и хрупкие материалы. Лазерная обработка применяется во многих отраслях промышленности, но пока её применение в основном сосредоточено на этих категориях материалов.

Лазерной отрасли необходимо усилить исследования свойств материалов

В Китае быстрое развитие лазерной промышленности обусловлено высоким спросом на практическое применение. Однако большинство производителей лазерного оборудования фокусируются преимущественно на взаимодействии лазерного луча с механическими компонентами, а некоторые рассматривают возможность автоматизации оборудования. Отсутствуют исследования материалов, например, определение параметров луча, подходящих для различных материалов. Этот пробел в исследованиях приводит к тому, что некоторые компании разрабатывают новое оборудование, но не могут исследовать новые области его применения. Во многих компаниях, занимающихся разработкой лазеров, есть инженеры-оптики и механики, но мало инженеров-материаловедов, что подчёркивает острую необходимость в дополнительных исследованиях свойств материалов.

Высокая отражательная способность меди способствует развитию технологий зеленого и синего лазеров

В области металлических материалов лазерная обработка стали и железа хорошо изучена. Однако обработка материалов с высокой отражательной способностью, особенно меди и алюминия, всё ещё находится в стадии изучения. 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 обработка меди не даёт результатов из-за её свойств.

Во-первых, медь обладает высокой отражательной способностью: для распространённого 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 после завершения сварки часто встречаются дефекты и непровары.

После многих лет исследований было обнаружено, что лазеры с более короткими длинами волн, такие как зелёные и синие, лучше подходят для сварки меди. Это послужило толчком к развитию технологий зелёных и синих лазеров.

Переход с инфракрасных лазеров на зелёные с длиной волны 532 нм значительно снижает отражательную способность. Лазер с длиной волны 532 нм обеспечивает непрерывную связь лазерного луча с медным материалом, стабилизируя процесс сварки. Эффективность сварки меди лазером с длиной волны 532 нм сопоставима с эффективностью сварки стали лазером с длиной волны 1064 нм.

В Китае коммерческая мощность зелёных лазеров достигла 500 Вт, а в других странах – 3000 Вт. Сварочный эффект особенно заметен при сварке компонентов литиевых аккумуляторов. В последние годы сварка меди зелёным лазером, особенно в новой энергетике, стала особенно востребованной.

В настоящее время китайская компания успешно разработала полностью волоконно-оптический зелёный лазер мощностью 1000 Вт, что значительно расширяет возможности сварки меди. Продукт пользуется успехом 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 зелёными лазерами. Поглощение синего лазера на меди выше, чем у зелёного, что снижает отражательную способность до менее 35%.

Сварка синим лазером может использоваться как для термокондуктивной сварки, так и для сварки с глубоким проплавлением, обеспечивая сварку без брызг и уменьшая пористость шва. Помимо повышения качества, сварка меди синим лазером также обеспечивает значительное преимущество в скорости, выполняя сварку как минимум в пять раз быстрее, чем инфракрасная лазерная сварка. Эффект, достигаемый инфракрасным лазером мощностью 3000 Вт, может быть достигнут с помощью синего лазера мощностью 500 Вт, что значительно экономит электроэнергию и энергию.

Производители лазеров, разрабатывающие синие лазеры

Ведущими производителями синих лазеров являются Laserline, Nuburu, United Winners, BWT и Han's Laser. В настоящее время синие лазеры используют технологию волоконно-оптических полупроводниковых соединений, которая несколько отстаёт по плотности энергии. Поэтому некоторые компании разработали двухлучевую композитную сварку для достижения наилучшего эффекта сварки меди. Двухлучевая сварка подразумевает одновременное использование синих и инфракрасных лазерных лучей для сварки меди с тщательной регулировкой относительного положения пятен двух лучей для решения проблемы высокой отражательной способности при обеспечении достаточной плотности энергии.

Понимание свойств материалов критически важно при применении и разработке лазерных технологий. Независимо от того, используются ли синие или зелёные лазеры, оба типа могут улучшить поглощение света медью, хотя мощные синие и зелёные лазеры в настоящее время дороги. Предполагается, что по мере совершенствования технологий обработки и снижения эксплуатационных расходов на синие и зелёные лазеры рыночный спрос действительно резко возрастёт.

Эффективное охлаждение для синих и зеленых лазеров

Синие и зелёные лазеры выделяют значительное количество тепла во время работы, что требует надёжных систем охлаждения. TEYU Чиллер, ведущий производитель охладитель с 22-летним опытом, предлагает индивидуальные решения для охлаждения широкого спектра промышленных и лазерных приложений. Наши водяные охладители серии CWFL специально разработаны для точного и эффективного охлаждения волоконных лазерных систем, в том числе используемых в процессах с синими и зелёными лазерами. Понимая особые требования к охлаждению лазерного оборудования, мы предлагаем мощные и надёжные охладители для повышения производительности и защиты оборудования.

Компания TEYU Чиллер стремится оставаться лидером в области технологий лазерного охлаждения. Мы постоянно следим за отраслевыми тенденциями и инновациями в области синих и зеленых лазеров, способствуя технологическому прогрессу, способствующему повышению производительности и ускорению производства инновационных охладителей, отвечающих меняющимся требованиям к охлаждению в лазерной отрасли.