Лазерне зварювання мідних матеріалів: синій лазер проти зеленого лазера

Лазерне зварювання - це нова високоефективна технологія обробки. Процес лазерної обробки є результатом взаємодії між певним променем енергії та матеріалом. Матеріали зазвичай поділяються на метали та неметали. До металевих матеріалів належать сталь, залізо, мідь, алюміній та пов'язані з ними сплави, тоді як до неметалевих матеріалів належать скло, дерево, пластик, тканина та крихкі матеріали. Лазерне виробництво застосовується в багатьох галузях промисловості, але поки що його застосування переважно стосується цих категорій матеріалів.

Лазерна промисловість повинна посилити дослідження властивостей матеріалів

У Китаї швидкий розвиток лазерної промисловості зумовлений великим попитом на застосування. Однак більшість виробників лазерного обладнання зосереджуються переважно на взаємодії між лазерним променем та механічними компонентами, а деякі розглядають можливість автоматизації обладнання. Бракує досліджень матеріалів, таких як визначення того, які параметри балки підходять для різних матеріалів. Цей прогалина в дослідженнях означає, що деякі компанії розробляють нове обладнання, але не можуть дослідити його нові застосування. Багато лазерних компаній мають інженерів-оптиків та механіків, але мало інженерів-матеріалознавців, що підкреслює нагальну потребу в проведенні додаткових досліджень властивостей матеріалів.

Висока відбивна здатність міді сприяє розвитку технології зеленого та синього лазерів

У металевих матеріалах лазерна обробка сталі та заліза добре досліджена. Однак, обробка матеріалів з високою відбивною здатністю, особливо міді та алюмінію, все ще досліджується. Мідь широко використовується в кабелях, побутовій техніці, споживчій електроніці, електрообладнанні, електронних компонентах та батареях завдяки своїй чудовій тепло- та електропровідності. Незважаючи на багаторічні зусилля, лазерна технологія зазнала труднощів з обробкою міді через її властивості.

По-перше, мідь має високу відбивну здатність, з коефіцієнтом відбиття 90% для звичайного інфрачервоного лазера 1064 нм. По-друге, чудова теплопровідність міді призводить до швидкого розсіювання тепла, що ускладнює досягнення бажаного ефекту обробки. По-третє, для обробки потрібні лазери більшої потужності, що може призвести до деформації міді. Навіть якщо зварювання завершено, дефекти та неповні зварні шви є поширеними.

Після багатьох років досліджень було виявлено, що лазери з коротшими довжинами хвиль, такі як зелений та синій лазери, більше підходять для зварювання міді. Це стимулювало розвиток технології зелених та синіх лазерів.

Перехід з інфрачервоних лазерів на зелені лазери з довжиною хвилі 532 нм значно знижує відбивну здатність. Лазер з довжиною хвилі 532 нм дозволяє безперервно спрямовувати лазерний промінь на мідний матеріал, стабілізуючи процес зварювання. Зварювальний ефект міді лазером 532 нм порівнянний зі зварювальним ефектом сталі лазером 1064 нм.

У Китаї комерційна потужність зелених лазерів досягла 500 Вт, тоді як у світі вона досягла 3000 Вт. Зварювальний ефект особливо значний у компонентах літієвих акумуляторів. В останні роки зелене лазерне зварювання міді, особливо в новій енергетичній галузі, стало родзинкою.

Наразі китайська компанія успішно розробила повністю волоконно-зв'язаний зелений лазер потужністю 1000 Вт, що значно розширює потенційні можливості застосування зварювання міді. Продукт добре сприйнятий на ринку.

За останні три роки нова технологія синього лазера привернула увагу галузі. Сині лазери, з довжиною хвилі близько 450 нм, знаходяться між ультрафіолетовими та зеленими лазерами. Поглинання синього лазера міддю краще, ніж зеленого лазера, знижуючи коефіцієнт відбиття нижче 35%.

Синє лазерне зварювання можна використовувати як для термопровідного зварювання, так і для зварювання глибоким проникненням, досягаючи “зварювання без бризок” та зменшення пористості зварного шва. Окрім покращення якості, зварювання міді синім лазером також пропонує значні переваги в швидкості, будучи щонайменше в п'ять разів швидшим за зварювання інфрачервоним лазером. Ефект, досягнутий за допомогою інфрачервоного лазера потужністю 3000 Вт, може бути досягнутий за допомогою синього лазера потужністю 500 Вт, що значно заощаджує енергію та електроенергію.

Виробники лазерів, що розробляють сині лазери

Провідними виробниками синіх лазерів є Laserline, Nuburu, United Winners, BWT та Han's Laser. Наразі сині лазери використовують технологію волоконно-з'єднаних напівпровідників, яка дещо відстає за щільністю енергії. Тому деякі компанії розробили двопроменеве композитне зварювання для досягнення кращих ефектів зварювання міді. Двопроменеве зварювання передбачає одночасне використання синіх лазерних променів та інфрачервоних лазерних променів для зварювання міді з ретельно налаштованим відносним розташуванням двох плям променя для вирішення проблем високої відбивної здатності, забезпечуючи при цьому достатню щільність енергії.

Розуміння властивостей матеріалів має вирішальне значення при застосуванні або розробці лазерних технологій. Незалежно від того, чи використовуються сині, чи зелені лазери, обидва можуть посилити поглинання лазерів міддю, хоча потужні сині та зелені лазери наразі є дорогими. Вважається, що з удосконаленням методів обробки та відповідним зниженням експлуатаційних витрат на сині або зелені лазери, ринковий попит справді зросте.

Ефективне охолодження для синіх та зелених лазерів

Сині та зелені лазери виділяють значне тепло під час роботи, що вимагає надійних рішень для охолодження. Чиллер TEYU, провідний виробник чилерів  Маючи 22-річний досвід, пропонує індивідуальні рішення для охолодження широкого спектру промислових та лазерних застосувань. Наша серія CWFL чилери води  спеціально розроблені для забезпечення точного та ефективного охолодження волоконних лазерних систем, включаючи ті, що використовуються в синіх та зелених лазерних процесах. Розуміючи унікальні вимоги до охолодження лазерного обладнання, ми пропонуємо потужні та надійні чилери для підвищення продуктивності та захисту обладнання. 

TEYU Chiller продовжує прагнути залишатися на передовій технології лазерного охолодження. Ми постійно стежимо за галузевими тенденціями та інноваціями в галузі синіх та зелених лазерів, стимулюючи технологічні досягнення для підвищення продуктивності та прискорення виробництва інноваційних чилерів, що відповідають постійно зростаючим вимогам лазерної галузі до охолодження.