Lasersko varjenje bakrenih materialov: modri laser v primerjavi z zelenim laserjem

Lasersko varjenje je nova visoko učinkovita obdelovalna tehnika. Postopek laserske obdelave je rezultat interakcije med določenim energijskim snopom in materialom. Materiali so običajno razdeljeni na kovine in nekovine. Kovinski materiali vključujejo jeklo, železo, baker, aluminij in njihove sorodne zlitine, nekovinski materiali pa steklo, les, plastiko, tkanino in krhke materiale. Laserska proizvodnja se uporablja v številnih panogah, vendar je do sedaj njena uporaba predvsem v teh kategorijah materialov.

Laserska industrija mora okrepiti raziskave lastnosti materialov

Na Kitajskem hiter razvoj laserske industrije spodbuja veliko povpraševanje po aplikacijah. Vendar se večina proizvajalcev laserske opreme osredotoča predvsem na interakcijo med laserskim žarkom in mehanskimi komponentami, nekateri pa razmišljajo tudi o avtomatizaciji opreme. Primanjkuje raziskav o materialih, na primer o tem, kateri parametri žarka so primerni za različne materiale. Zaradi te vrzeli v raziskavah nekatera podjetja razvijajo novo opremo, vendar ne morejo raziskati njenih novih aplikacij. Številna laserska podjetja imajo optične in strojne inženirje, le malo pa inženirjev materialoslovja, kar poudarja nujno potrebo po več raziskavah lastnosti materialov.

Visoka odbojnost bakra spodbuja razvoj zelene in modre laserske tehnologije

Pri kovinskih materialih je laserska obdelava jekla in železa dobro raziskana. Vendar pa se predelava materialov z visoko odbojnostjo, zlasti bakra in aluminija, še vedno raziskuje. Baker se zaradi odlične toplotne in električne prevodnosti pogosto uporablja v kablih, gospodinjskih aparatih, potrošniški elektroniki, električni opremi, elektronskih komponentah in baterijah. Kljub dolgoletnim prizadevanjem se laserska tehnologija zaradi lastnosti bakra težko obdeluje.

Prvič, baker ima visoko odbojnost, z 90-odstotno stopnjo odbojnosti za običajni infrardeči laser z valovno dolžino 1064 nm. Drugič, odlična toplotna prevodnost bakra povzroča hitro odvajanje toplote, zaradi česar je težko doseči želeni učinek obdelave. Tretjič, za obdelavo so potrebni laserji z večjo močjo, kar lahko povzroči deformacijo bakra. Tudi če je varjenje opravljeno, so napake in nepopolni zvari pogosti.

Po letih raziskovanja je bilo ugotovljeno, da so za varjenje bakra primernejši laserji s krajšimi valovnimi dolžinami, kot sta zeleni in modri laserji. To je spodbudilo razvoj zelene in modre laserske tehnologije.

Prehod z infrardečih laserjev na zelene laserje z valovno dolžino 532 nm znatno zmanjša odbojnost. Laser z valovno dolžino 532 nm omogoča neprekinjeno spajanje laserskega žarka z bakrenim materialom, kar stabilizira proces varjenja. Varilni učinek na bakru z laserjem z valovno dolžino 532 nm je primerljiv z varilnim učinkom laserja z valovno dolžino 1064 nm na jeklu.

Na Kitajskem je komercialna moč zelenih laserjev dosegla 500 vatov, medtem ko je v mednarodnem prostoru dosegla 3000 vatov. Varilni učinek je še posebej pomemben pri komponentah litijevih baterij. V zadnjih letih je zeleno lasersko varjenje bakra, zlasti v novi energetski industriji, postalo vrhunec.

Kitajsko podjetje je uspešno razvilo popolnoma optično sklopljen zeleni laser z izhodno močjo 1000 vatov, kar močno širi potencialne aplikacije za varjenje bakra. Izdelek je na trgu dobro sprejet.

V zadnjih treh letih je nova tehnologija modrega laserja pritegnila pozornost industrije. Modri laserji z valovno dolžino okoli 450 nm spadajo med ultravijolične in zelene laserje. Absorpcija modrega laserja na bakru je boljša od zelenega laserja, saj zmanjša odbojnost pod 35 %.

Varjenje z modrim laserjem se lahko uporablja tako za toplotno prevodno varjenje kot za varjenje z globokim prodiranjem, s čimer se doseže “varjenje brez brizganja” in zmanjšanje poroznosti zvara. Poleg izboljšanja kakovosti ponuja varjenje bakra z modrim laserjem tudi znatne prednosti pri hitrosti, saj je vsaj petkrat hitrejše od varjenja z infrardečim laserjem. Učinek, dosežen s 3000-vatnim infrardečim laserjem, je mogoče doseči s 500-vatnim modrim laserjem, kar znatno prihrani energijo in elektriko.

Proizvajalci laserjev, ki razvijajo modre laserje

Med vodilnimi proizvajalci modrih laserjev so Laserline, Nuburu, United Winners, BWT in Han's Laser. Trenutno modri laserji uporabljajo tehnologijo polprevodnikov, sklopljenih z vlakni, ki nekoliko zaostaja v gostoti energije. Zato so nekatera podjetja razvila dvožarkovno kompozitno varjenje, da bi dosegla boljše učinke varjenja bakra. Dvožarkovno varjenje vključuje sočasno uporabo modrih in infrardečih laserskih žarkov za varjenje bakra, s skrbno prilagojenimi relativnimi položaji obeh žarkovnih točk za reševanje težav z visoko odbojnostjo, hkrati pa zagotavlja zadostno gostoto energije.

Razumevanje lastnosti materialov je ključnega pomena pri uporabi ali razvoju laserskih tehnologij. Ne glede na to, ali uporabljate modre ali zelene laserje, lahko oba izboljšata absorpcijo laserjev v bakru, čeprav so visokozmogljivi modri in zeleni laserji trenutno dragi. Domneva se, da se bo z razvojem tehnik obdelave in ustreznim zniževanjem obratovalnih stroškov modrih ali zelenih laserjev povpraševanje na trgu resnično povečalo.

Učinkovito hlajenje za modre in zelene laserje

Modri in zeleni laserji med delovanjem ustvarjajo znatno toploto, kar zahteva robustne hladilne rešitve. TEYU Chiller, vodilni proizvajalec hladilnikov  Z 22-letnimi izkušnjami ponuja prilagojene hladilne rešitve za široko paleto industrijskih in laserskih aplikacij. Naša serija CWFL hladilniki vode  so posebej zasnovani za natančno in učinkovito hlajenje vlakenskih laserskih sistemov, vključno s tistimi, ki se uporabljajo v modrih in zelenih laserskih procesih. Z razumevanjem edinstvenih hladilnih zahtev laserske opreme zagotavljamo zmogljive in zanesljive hladilnike za povečanje produktivnosti in zaščito opreme. 

TEYU Chiller ostaja zavezan k ohranjanju vodilnega položaja na področju tehnologije laserskega hlajenja. Nenehno spremljamo trende in inovacije v industriji modrih in zelenih laserjev ter spodbujamo tehnološki napredek za spodbujanje nove produktivnosti in pospeševanje proizvodnje inovativnih hladilnikov, ki izpolnjujejo razvijajoče se zahteve po hlajenju v laserski industriji.