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 променя підходять для різних матеріалів. Ця 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 вивчена. 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 багато років зусиль, лазерна технологія зазнала труднощів з обробкою міді через її властивості.

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

Після багатьох років досліджень було виявлено, що лазери з коротшими довжинами хвиль, такі як зелені та сині 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 коефіцієнт відбиття. Лазер з довжиною хвилі 532 нм дозволяє безперервно спрямовувати лазерний промінь на мідний матеріал, стабілізуючи процес зварювання. Зварювальний ефект міді лазером 532 нм порівнянний із зварювальним ефектом лазера 1064 нм на сталі.

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 оптоволоконний зелений лазер потужністю 1000 Вт, що значно розширює потенційні можливості застосування зварювання міді. Продукт добре зарекомендував себе на ринку.

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

Синє лазерне зварювання можна використовувати як для термопровідного зварювання, так і для зварювання глибоким проникненням, забезпечуючи «зварювання без бризок» та зменшуючи пористість зварного шва. Окрім покращення якості, синє лазерне зварювання міді також пропонує значні переваги в швидкості, будучи щонайменше в п'ять разів швидшим, ніж інфрачервоне лазерне зварювання. Ефект, досягнутий за допомогою інфрачервоного лазера потужністю 3000 Вт, можна досягти за допомогою синього лазера потужністю 500 Вт, що значно економить 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 оптоволоконного напівпровідника, 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 є критично важливим під час застосування або розробки лазерних технологій. Незалежно від того, чи використовуються сині, чи зелені лазери, обидва типи можуть покращити поглинання лазерного випромінювання 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 генерують значну кількість тепла під час роботи, що вимагає надійних рішень для охолодження. TEYU Chiller, провідний виробник чилерів з 22-річним досвідом, пропонує індивідуальні рішення для охолодження для широкого спектру промислових та лазерних застосувань. Наші водяні чилери серії CWFL спеціально розроблені для забезпечення точного та ефективного охолодження волоконних лазерних систем, включаючи ті, що використовуються в процесах синіх та зелених лазерів. Розуміючи унікальні вимоги до охолодження лазерного обладнання, ми постачаємо потужні та надійні чилери для підвищення продуктивності та захисту обладнання.

Компанія TEYU Chiller, як і раніше, прагне 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.