Laserové zváranie medených materiálov: modrý laser VS zelený laser

Laserové zváranie je nová vysokoúčinná technika spracovania. Proces laserového obrábania je výsledkom interakcie medzi špecifickým lúčom energie a materiálom. Materiály sa všeobecne delia na kovy a nekovy. Medzi kovové materiály patrí oceľ, železo, meď, hliník a ich zliatiny, zatiaľ čo medzi nekovové materiály patrí sklo, drevo, plast, tkanina a krehké materiály. Laserová výroba sa uplatňuje v mnohých odvetviach, ale zatiaľ sa jej uplatnenie nachádza predovšetkým v týchto materiálových kategóriách.

Laserový priemysel potrebuje posilniť výskum materiálových vlastností

V Číne je rýchly rozvoj laserového priemyslu poháňaný veľkým dopytom po aplikáciách. Väčšina výrobcov laserových zariadení sa však zameriava hlavne na interakciu medzi laserovým lúčom a mechanickými komponentmi, pričom niektorí zvažujú aj automatizáciu zariadení. Chýba výskum materiálov, napríklad určovanie, ktoré parametre lúča sú vhodné pre rôzne materiály. Táto medzera vo výskume znamená, že niektoré spoločnosti vyvíjajú nové zariadenia, ale nemôžu preskúmať ich nové aplikácie. Mnohé spoločnosti zaoberajúce sa lasermi majú optických a mechanických inžinierov, ale málo inžinierov materiálových vied, čo zdôrazňuje naliehavú potrebu väčšieho výskumu materiálových vlastností.

Vysoká odrazivosť medi podporuje rozvoj zelenej a modrej laserovej technológie

V oblasti kovových materiálov je laserové spracovanie ocele a železa dobre preskúmané. Spracovanie materiálov s vysokou odrazivosťou, najmä medi a hliníka, sa však stále skúma. Meď sa vďaka svojej vynikajúcej tepelnej a elektrickej vodivosti hojne používa v kábloch, domácich spotrebičoch, spotrebnej elektronike, elektrických zariadeniach, elektronických súčiastkach a batériách. Napriek dlhoročnému úsiliu má laserová technológia problém so spracovaním medi kvôli jej vlastnostiam.

Po prvé, meď má vysokú odrazivosť s mierou odrazivosti 90 % pre bežný infračervený laser s vlnovou dĺžkou 1064 nm. Po druhé, vynikajúca tepelná vodivosť medi spôsobuje rýchly odvod tepla, čo sťažuje dosiahnutie požadovaného efektu spracovania. Po tretie, na spracovanie sú potrebné lasery s vyšším výkonom, čo môže viesť k deformácii medi. Aj keď je zváranie dokončené, bežné sú chyby a neúplné zvary.

Po rokoch výskumu sa zistilo, že na zváranie medi sú vhodnejšie lasery s kratšími vlnovými dĺžkami, ako sú zelené a modré lasery. To viedlo k vývoju technológie zeleného a modrého laseru.

Prechod z infračervených laserov na zelené lasery s vlnovou dĺžkou 532 nm výrazne znižuje odrazivosť. Laser s vlnovou dĺžkou 532 nm umožňuje kontinuálne prepojenie laserového lúča s medeným materiálom, čím stabilizuje proces zvárania. Zvárací účinok laseru s vlnovou dĺžkou 532 nm na medi je porovnateľný s účinkom laseru s vlnovou dĺžkou 1064 nm na oceli.

V Číne dosiahol komerčný výkon zelených laserov 500 wattov, zatiaľ čo na medzinárodnej úrovni dosiahol 3 000 wattov. Zvárací efekt je obzvlášť významný v súčiastkach lítiových batérií. V posledných rokoch sa zváranie medi zeleným laserom, najmä v novom energetickom priemysle, stalo vrcholom.

Čínska spoločnosť v súčasnosti úspešne vyvinula plne opticky viazaný zelený laser s výkonom 1000 wattov, čím výrazne rozšírila potenciálne aplikácie zvárania medi. Produkt je na trhu dobre prijatý.

V posledných troch rokoch si nová technológia modrého laseru získala pozornosť priemyslu. Modré lasery s vlnovou dĺžkou okolo 450 nm patria medzi ultrafialové a zelené lasery. Absorpcia modrého laseru na medi je lepšia ako na zelenom lasere, čo znižuje odrazivosť pod 35 %.

Modré laserové zváranie sa môže použiť na tepelné vodivé zváranie aj na hlboké prevarenie, čím sa dosiahne “zváranie bez rozstreku” a zníženie pórovitosti zvaru. Okrem zlepšenia kvality ponúka zváranie medi modrým laserom aj značné rýchlostné výhody, keďže je najmenej päťkrát rýchlejšie ako zváranie infračerveným laserom. Efekt dosiahnutý 3000-wattovým infračerveným laserom je možné dosiahnuť 500-wattovým modrým laserom, čím sa výrazne šetrí energia a elektrina.

Výrobcovia laserov, ktorí vyvíjajú modré lasery

Medzi popredných výrobcov modrých laserov patria Laserline, Nuburu, United Winners, BWT a Han's Laser. Modré lasery v súčasnosti využívajú technológiu polovodičov s vláknovou väzbou, ktorá mierne zaostáva v hustote energie. Preto niektoré spoločnosti vyvinuli dvojlúčové kompozitné zváranie, aby dosiahli lepšie účinky zvárania medi. Dvojlúčové zváranie zahŕňa súčasné použitie modrých laserových lúčov a infračervených laserových lúčov na zváranie medi s starostlivo nastavenými relatívnymi polohami dvoch lúčových bodov, aby sa vyriešili problémy s vysokou odrazivosťou a zároveň sa zabezpečila dostatočná hustota energie.

Pochopenie vlastností materiálov je kľúčové pri aplikácii alebo vývoji laserových technológií. Či už sa používajú modré alebo zelené lasery, oba môžu zvýšiť absorpciu laserov meďou, hoci vysokovýkonné modré a zelené lasery sú v súčasnosti drahé. Predpokladá sa, že s rozvojom techník spracovania a zodpovedajúcim poklesom prevádzkových nákladov modrých alebo zelených laserov dopyt na trhu skutočne prudko vzrastie.

Efektívne chladenie pre modré a zelené lasery

Modré a zelené lasery generujú počas prevádzky značné množstvo tepla, čo si vyžaduje robustné chladiace riešenia. TEYU Chiller, popredný výrobca chladičov  s 22-ročnými skúsenosťami poskytuje riešenia chladenia na mieru pre širokú škálu priemyselných a laserových aplikácií. Naša séria CWFL vodné chladiče  sú špeciálne navrhnuté tak, aby poskytovali presné a efektívne chladenie pre vláknové laserové systémy, vrátane tých, ktoré sa používajú v modrých a zelených laserových procesoch. Vďaka pochopeniu jedinečných požiadaviek na chladenie laserových zariadení dodávame výkonné a spoľahlivé chladiče na zvýšenie produktivity a ochranu zariadení. 

Spoločnosť TEYU Chiller sa naďalej zaväzuje zostať v popredí technológie laserového chladenia. Neustále sledujeme trendy a inovácie v odvetví modrých a zelených laserov, čím podporujeme technologický pokrok na podporu novej produktivity a urýchlenie výroby inovatívnych chladičov, ktoré spĺňajú vyvíjajúce sa požiadavky na chladenie v laserovom priemysle.