Hàn laser vật liệu đồng: Laser xanh lam so với laser xanh lục

Hàn laser là một kỹ thuật gia công hiệu quả cao đang nổi lên. Quá trình gia công laser là kết quả của sự tương tác giữa một chùm tia năng lượng cụ thể và vật liệu. Vật liệu thường được phân loại thành kim loại và phi kim loại. Vật liệu kim loại bao gồm thép, sắt, đồng, nhôm và các hợp kim liên quan, trong khi vật liệu phi kim loại bao gồm thủy tinh, gỗ, nhựa, vải và các vật liệu dễ vỡ. Gia công laser được ứng dụng trong nhiều ngành công nghiệp, nhưng cho đến nay, ứng dụng của nó chủ yếu nằm trong các loại vật liệu này.

Ngành công nghiệp laser cần tăng cường nghiên cứu về tính chất vật liệu.

Tại Trung Quốc, sự phát triển nhanh chóng của ngành công nghiệp laser được thúc đẩy bởi nhu cầu ứng dụng lớn. Tuy nhiên, hầu hết các nhà sản xuất thiết bị laser chủ yếu tập trung vào sự tương tác giữa chùm tia laser và các thành phần cơ khí, một số ít xem xét đến việc tự động hóa thiết bị. Còn thiếu nghiên cứu về vật liệu, chẳng hạn như việc xác định các thông số chùm tia nào phù hợp với các vật liệu khác nhau. Khoảng trống trong nghiên cứu này có nghĩa là một số công ty phát triển thiết bị mới nhưng không thể khám phá các ứng dụng mới của nó. Nhiều công ty laser có kỹ sư quang học và cơ khí nhưng lại thiếu kỹ sư khoa học vật liệu, cho thấy nhu cầu cấp thiết cần nghiên cứu thêm về tính chất vật liệu.

Độ phản xạ cao của đồng thúc đẩy sự phát triển của công nghệ laser xanh lá và xanh dương.

Trong lĩnh vực vật liệu kim loại, việc gia công thép và sắt bằng laser đã được nghiên cứu kỹ lưỡng. Tuy nhiên, việc gia công các vật liệu có độ phản xạ cao, đặc biệt là đồng và nhôm, vẫn đang được nghiên cứu. Đồng được sử dụng rộng rãi trong dây cáp, thiết bị gia dụng, thiết bị điện tử tiêu dùng, thiết bị điện, linh kiện điện tử và pin nhờ khả năng dẫn nhiệt và dẫn điện tuyệt vời. Mặc dù đã nỗ lực trong nhiều năm, công nghệ laser vẫn gặp khó khăn trong việc gia công đồng do đặc tính của nó.

Thứ nhất, đồng có độ phản xạ cao, với tỷ lệ phản xạ 90% đối với laser hồng ngoại 1064 nm thông dụng. Thứ hai, khả năng dẫn nhiệt tuyệt vời của đồng khiến nhiệt tản ra nhanh chóng, gây khó khăn trong việc đạt được hiệu quả gia công mong muốn. Thứ ba, cần sử dụng laser công suất cao hơn để gia công, điều này có thể dẫn đến biến dạng đồng. Ngay cả khi quá trình hàn hoàn tất, các khuyết tật và mối hàn không hoàn chỉnh vẫn thường xảy ra.

Sau nhiều năm nghiên cứu, người ta đã phát hiện ra rằng các loại laser có bước sóng ngắn hơn, chẳng hạn như laser xanh lá và laser xanh dương, phù hợp hơn cho việc hàn đồng. Điều này đã thúc đẩy sự phát triển của công nghệ laser xanh lá và laser xanh dương.

Việc chuyển từ laser hồng ngoại sang laser xanh có bước sóng 532 nm làm giảm đáng kể độ phản xạ. Laser bước sóng 532 nm cho phép ghép nối liên tục chùm tia laser với vật liệu đồng, ổn định quá trình hàn. Hiệu quả hàn đồng bằng laser 532 nm tương đương với hiệu quả hàn bằng laser 1064 nm trên thép.

Tại Trung Quốc, công suất thương mại của laser xanh đã đạt 500 watt, trong khi trên thế giới đã đạt 3000 watt. Hiệu quả hàn đặc biệt đáng kể trong các linh kiện pin lithium. Trong những năm gần đây, hàn đồng bằng laser xanh, đặc biệt là trong ngành công nghiệp năng lượng mới, đã trở thành một điểm nhấn.

Hiện nay, một công ty Trung Quốc đã phát triển thành công laser xanh hoàn toàn bằng sợi quang với công suất 1000 watt, mở rộng đáng kể tiềm năng ứng dụng trong hàn đồng. Sản phẩm này được thị trường đón nhận tích cực.

Trong ba năm qua, công nghệ laser xanh mới đã thu hút sự chú ý của ngành công nghiệp. Laser xanh, với bước sóng khoảng 450 nm, nằm giữa laser tia cực tím và laser xanh lá cây. Khả năng hấp thụ laser xanh trên đồng tốt hơn laser xanh lá cây, làm giảm độ phản xạ xuống dưới 35%.

Hàn laser xanh có thể được sử dụng cho cả hàn dẫn nhiệt và hàn xuyên sâu, đạt được “hàn không bắn tóe” và giảm độ rỗ của mối hàn. Bên cạnh việc cải thiện chất lượng, hàn laser xanh đồng còn mang lại lợi thế đáng kể về tốc độ, nhanh hơn ít nhất năm lần so với hàn laser hồng ngoại. Hiệu quả đạt được với laser hồng ngoại 3000 watt có thể được thực hiện với laser xanh 500 watt, tiết kiệm năng lượng và điện năng đáng kể.

Các nhà sản xuất laser phát triển laser xanh

Các nhà sản xuất laser xanh hàng đầu bao gồm Laserline, Nuburu, United Winners, BWT và Han's Laser. Hiện nay, laser xanh chủ yếu sử dụng công nghệ bán dẫn ghép sợi quang, có mật độ năng lượng hơi thấp hơn so với laser xanh. Do đó, một số công ty đã phát triển phương pháp hàn composite hai chùm tia để đạt được hiệu quả hàn đồng tốt hơn. Hàn hai chùm tia sử dụng đồng thời chùm tia laser xanh và chùm tia laser hồng ngoại để hàn đồng, với việc điều chỉnh cẩn thận vị trí tương đối của hai điểm chiếu tia nhằm giải quyết vấn đề phản xạ cao đồng thời đảm bảo mật độ năng lượng đủ.

Hiểu rõ các đặc tính vật liệu là rất quan trọng khi ứng dụng hoặc phát triển công nghệ laser. Cho dù sử dụng laser xanh lam hay xanh lục, cả hai đều có thể tăng cường khả năng hấp thụ laser của đồng, mặc dù laser xanh lam và xanh lục công suất cao hiện nay vẫn còn khá đắt. Người ta tin rằng khi các kỹ thuật xử lý được hoàn thiện và chi phí vận hành của laser xanh lam hoặc xanh lục giảm xuống một cách thích hợp, nhu cầu thị trường sẽ thực sự tăng mạnh.

Hệ thống làm mát hiệu quả cho laser xanh lam và xanh lục

Laser xanh lam và xanh lục tạo ra lượng nhiệt đáng kể trong quá trình hoạt động, đòi hỏi các giải pháp làm mát mạnh mẽ. TEYU Chiller, một nhà sản xuất máy làm lạnh hàng đầu với 22 năm kinh nghiệm, cung cấp các giải pháp làm mát phù hợp cho nhiều ứng dụng công nghiệp và laser. Máy làm lạnh nước dòng CWFL của chúng tôi được thiết kế đặc biệt để cung cấp khả năng làm mát chính xác và hiệu quả cho các hệ thống laser sợi quang , bao gồm cả những hệ thống được sử dụng trong các quy trình laser xanh lam và xanh lục. Bằng cách hiểu rõ nhu cầu làm mát đặc thù của thiết bị laser, chúng tôi cung cấp các máy làm lạnh mạnh mẽ và đáng tin cậy để nâng cao năng suất và bảo vệ thiết bị.

TEYU Chiller vẫn luôn cam kết đi đầu trong công nghệ làm mát laser. Chúng tôi liên tục theo dõi các xu hướng và đổi mới trong ngành về laser xanh lam và xanh lục, thúc đẩy các tiến bộ công nghệ để tạo ra năng suất mới và đẩy nhanh quá trình sản xuất các thiết bị làm mát tiên tiến nhằm đáp ứng các yêu cầu làm mát ngày càng phát triển của ngành công nghiệp laser.